Основы гидравлического расчета канализационной сети

Канализационную сеть обычно устраивают самотечной, без­напорной и проектируют обычно на неполное заполнение. Целью гидравлического расчета является подбор диаметров труб, уклонов сети и определения отметок лотков и глубины заложения труб. Особенностью канализационной сети является:

• загрязненность сточных вод крупными и мелкими фракция­ми, способными образовывать пробки;

Неполное наполнение канализационных труб:

• обеспечивает вентиляцию и удаление из них метана;

• служит как бы резервной емкостью на случай увеличения
сброса сточных вод;

• обеспечивает максимально возможную (при Н = 0,7-0,8)
скорость самотечного потока жидкости.

Максимально допустимое наполнение труб в зависимости от диаметра следующее: при D = 150-300 мм, Н= 0,6; при D = 350- 400 мм Н = 0,7; при D > 900 мм, Н = 0,8.

Все эти параметры взаимосвязаны и зависят в основном от

расхода сточных вод:

Q = F·v (8.7)

Здесь с = (l ·R^у)/n - коэффициент сопротивления; R = F/x ≈ D/4 -

гидравлический радиус; п - коэффициент шероховатости; х - смо­ченный периметр, м; y = f(R,n).

Гидравлический расчет сети ведут на максимальный секунд­ный расход, определению которого предшествует нахождение мо­дули стока или удельного среднего притока сточных вод с единицы поверхности города (квартала):

где р_н - плотность населения, чел ./га;

q - норма водоотведения, л/сут.чел.

Модуль стока позволяет определить средний приток от квар­тала города по его площади:

q_n = q_{0 ·}F_Г (8.11)

где F_Г - площадь квартала, га.

Поэтому территорию населенных мест разбивают на площади стока, тяготеющие к прилегающим участкам сети (см. рис. 8.3).

Если рельеф плоский, то разбивку территорий ведут по бис­-
сектрисам углов кварталов. После этого определяют расчетные
расходы на каждом участке.

где k_maх - коэффициент общей максимальной неравномерности аодоотведения.

Сложность гидравлического расчета канализационной сети заключается в возможности возникновения множества технически допустимых вариантов сети, число которых может превысить даже возможности современных ЭВМ. Поэтому к расчету канализацион­ной сети подходят с известными упрощениями.

Например, исходят из принципа удержания наименьшего воз­можного заглубления. В этом случае рекомендуется следующая по­следовательность расчетов:

• зная расчетные расходы, выбирают минимальные диаметры,
позволяющие выдержать соответствующие уклоны, скорость и на­
полнение;

• если скорость не удовлетворяет критическим значениям, то­
гда увеличивают уклон, но не более чем на 0,01%;

• если расход слишком велик для максимально допустимого
уклона при заданном диаметре, тогда увеличивают диаметр на одну
ступень;

• если наполнение труб недопустимо велико, то увеличивают
их диаметр на одну ступень.

Глубина заложения уличной сети определяется по формуле

. H = h + i(L + l) + Z₂ – Z₁ + ∆, (8.13)

где h - наибольшая глубина заложения дворовой сети, м;

i - уклон;

L - длина дворовой или внутриквартальной сети, м;

l - длина трубы от красной линии до соответствующего смотрового колодца уличной сети, м;

Z₁ и Z₂ - отметки земли соответственно у смотрового дворово­го колодца и наиболее удаленного колодца, м;

∆ - перепад между потоками дворовой и уличной канализации.

Рассмотрим общий ход расчета. Расчет ведется непосредст­венно от начала сети к насосной станции. Из рис. 8.3 видно, что расчетный расход по участку является суммой попутного, транзит­ного и бокового притоков.

Расходы определяют с учетом коэффициента неравномерно­сти. Сосредоточенные расходы от предприятий, не имеющих не­равномерность, учитывают отдельно. Падение на участках сети оп­ределяется по формуле

h = il, (8.14)

где i- уклон труб, м/км;

l - длина участка, км.

Начальную глубину заложения находят по формуле (8.13). В этом случае отметка лотка в расчетной точке определяется по формуле

где Z_i - отметка трубы в i-й точке, м;

h_i - падение на i-м участке.

По величине расчетного расхода назначают диаметр и уклон трубопроводов так, чтобы наполнение и скорость жидкости v соот­ветствовали требованиям норм. Далее определяют глубины зало­жения сети в начале и конце каждого расчетного участка.

На практике гидравлический расчет канализационных сетей выполняется с помощью расчетных таблиц или на ЭВМ. Исходя из условий эксплуатации, минимальные диаметры трубопроводов ка­нализации принимают 150мм для внутриквартальных и 200 мм для уличных сетей, а для дождевой и общесплавной канализации - со­ответственно 200 и 250 мм. По результатам гидравлического расче­та строят продольные профили сети. Глубину заложения уличной канализационной сети допускается принимать меньше глубины промерзания на 0,3 м при диаметрах до 500 мм и на 0,5 м при больших диаметрах.