 |
|
Гидравлический расчет
Движение в трубах бывает 2-х типов:
1. напорный вид (движение силы под давлением);
2. безнапорный вид (массовые силы).
Варианты прокладки трубопровода:
1. уклон трубы меньше или равен уклону земли (Iтр≤iз);
2. уклон трубы равен уклону земли (Iтр=iз);
1. уклон трубы больше или равен уклону земли (Iтр≥iз).
В первом и последнем вариантах с увеличением глубины закладки труб возрастает площадь отводимых земель. Поэтому использовать такие варианты прокладки труб не рационально. Самый оптимальный вариант, если уклон трубы равен уклону земли.
Минимальная скорость в трубопроводе должна быть не меньше скорости заиляемости, а максимальная скорость не должна превышать сверх скоростной режим, так как трубы могут разорваться от напора.
2.1. Гидравлический расчет проводим по формуле Шези:
(м/с)
где: C – коэффициент Шези;
R – гидравлический радиус трубопровода, м;
I – гидравлический уклон.
В канализационных сетях гидравлический уклон должен совпадать с уклоном земли (трубопровода).
2.2. Гидравлический радиус находиться по формуле:
(м)
где: 
- живое сечение трубопровода, м2;
χ- смоченный периметр, м.
2.3. Живое сечение трубопровода, определяем по формуле:
(м2)
где: d – диаметр трубы, м
r – радиус трубы, м.
2.4. Смоченный периметр находится по формуле:
(м)
2.5. Коэффициент Шези:
где: n – шероховатость трубопровода. Принимаем n=0,014, следовательно, 1/n=71.4
y – степенной показатель, определяющийся по формуле Павловского:
у=1/6
2.6. Уклон трубы равен:
2.7. Минимально и максимально допустимые скорости. Расчетная скорость
Максимальная скорость для металлических труб не должна превышать 8м/с, а для не металлических 4м/с. Принимаем скорость, как для металлических труб.
3. Все полученные значения заносим в таблицу 1.
4. Рассчитываем те же показатели на участках трубопровода проектируемой системы канализаций. Заносим данные в таблицу 3 и одновременно строим продольный профиль трубопровода.
Для этого понадобится подобрать диаметр трубы и вычислить превышение, отметку низа трубы, глубину заложения, а так же отмутку оси трубы.
Вычисления:
Трассируем главный коллектор, затем трассируют все остальные коллекторы. Определяем длину трубопроводов:
L1-2=500м
L2-3=500м
L3-4=500м
L4-5=500м
L5-6=125м
Lа-б=500м
Lб-в=500м
Lв-г=500м
Lг-д=500м
Lд-е=500м
Lе-ж=500м
Lж-з=500м
Lз-и=125м
По высотным отметкам определяем уклон местности.
i=(H1-H2)/2500=(112,38-93,75)/2500=0,00745
Исходя из уклона местности, схема сборов стоков от различных кварталов и дворов будет по нижней грани квартала.
Определяем на участке трубопровода обслуживающие площади:
S1-2=125га
S2-3=175га
S3-4=225га
S4-5=275га
S5-6=325га
Sа-б=25га
Sб-в=75га
Sв-г=150га
Sг-д=175га
Sд-е=225га
Sе-ж=275га
Sж-з=300га
Рассчитываем расход воды на участках:
Q1-2=1,1х125/1000= 0,135м3/с
Q2-3=1,1х175/1000=0,192м3/с
Q3-4=1,1х225/1000=0,247,5м3/с
Q4-5=1,1х275/1000=0,302м3/с
Q5-6=1,1х325/1000= 0,357м3/с
Qа-б=1,1х25/1000=0,027м3/с
Qб-в=1,1х75/1000=0,082м3/с
Qв-г=1,1х150/1000=0,165м3/с
Qг-д=1,1х175/1000= 0,192м3/с
Qд-е=1,1х225/1000=0,247м3/с
Qе-ж=1,1х275/1000=0,302м3/с
Qж-з=1,1х300/1000=0,330м3/с
Производим гидравлический расчет, данные заносим в таблицу 1.
Таблица 1 – Рабочая таблица для гидравлических работ
| d, мм | , м2
| R, м |  , м/с
| С | С 
| 
| Imin | Imax |
| 0,0314 | 0,05 | 0,7 | 44,2 | 9,73 | 0,305 | 5,2 | ||
| 0,049 | 0,0625 | 0,75 | 45,83 | 11,45 | 0,561 | 1,78 | ||
| 0,071 | 0,075 | 0,8 | 47,19 | 12,92 | 0,917 | 0,76 | 76,1 | |
| 0,096 | 0,087 | 0,83 | 48,32 | 14,25 | 1,358 | 0,36 | 34,2 | |
| 0,125 | 0,1 | 0.87 | 49,41 | 15,62 | 1,952 | 0,19 | 16,7 | |
| 0,158 | 0,112 | 0,9 | 50,32 | 16,84 | 2,66 | 0,064 | 9,04 | |
| 0,196 | 0,125 | 0,92 | 51,21 | 18,10 | 3,54 | 0,067 | 5,11 | |
| 0,282 | 0,15 | 0,98 | 52,72 | 20,41 | 5,75 | 0,029 | 1,93 | |
| 0,384 | 0,175 | 1,02 | 54,04 | 22,60 | 8,67 | 0,013 | 0,85 | |
| 0,502 | 0,2 | 1,06 | 55,21 | 24,69 | 12,35 | 0,007 | 0,42 | |
| 0,635 | 0,225 | 1,1 | 56,26 | 26,68 | 16,94 | 0,004 | 0,22 | |
| 0,785 | 0,25 | 1,13 | 57,21 | 28,60 | 22,45 | 0,002 | 0,13 | |
Минимальная допустимая глубина заложения трубопровода должна быть на 0,4 м глубже промерзания дна трубопровода. В Иркутске расчетная глубина промерзания 3,5 м, плюс 0.4. Таким образом, глубина промерзания 3.9м. Максимальная глубина заложения трубопровода 9м.
Таблица 2 – Минимальные допустимые диаметры
| Назначение сетей канализации | Бытовое, производственное | Общесплавное | Дождевое |
| Дворовая сеть | - | ||
| Внутриквартальное, поселковое, заводская сеть | |||
| То же при особо неблагоприятной местности | - | ||
| Уличная сеть | 150-200 | ||
| То же при неблагоприятных условиях | - |
Высотная отметка низа трубы определяется как, разность высотной отметки трубы и глубины промерзания, минус превышение.
Глубина заложения это разность высотной отметки и высотной отметки низа трубы.
Участок 1-2
S=125га
Q=0,135м3/с
d=400
iзем=(103,61-100,7)/500=0,0058
iтр=(Q/ )2=(0,135/1,952)2=0,0047
∆тр1=103,61-3,5=100,11
∆тр2=100,11-0,0047х500=97,76
H2=100,7-97,76=2,94
∆тр2=100,7-3,5=97,2
∆тр1=97,2+0,0047х500=99,55
Н1=103,61-99,55=4,06
Участок 2-3
S=175га
Q=0,192м3/с
d=450
iзем=(100,7-97,95)/500=0,0055
iтр=(0,192/2,66)2=0,0052
∆тр3=97,2-0,0052х500=94,6
Н3=97,95-94,6=3,35
∆тр3=97,95-3,5=94,45
∆тр2=94,45+0,0052х500=97,0
Н2=100,7-97,0=3,7
∆тр1=94,45+0,0052х1000=99,65
Н1=103,61-99,65=3,96
Участок 3-4
S=225га
Q=0,247м3/с
d=500
iзем=(97,95-95,51)/500=0,0048
iтр=(0,247/3,54)2=0,0048
∆тр4=94,45-0,0048х500=92,0
Н4=95,51-92,0=3,5
Участок 4-5
S=275га
Q=0,302м3/с
d=500
iзем=(95,51-91,45)/500=0,0081
iтр=(0,302/3,54)2=0,0072
∆тр5=92-0,0072х500=88,0
Н5=91,45-88,0=3,5
Участок 5-6
S=325га
Q=0,357м3/с
d=500
iзем=(91,45-90,41)/125=0,0083
iтр=(0,357/3,54)2=0,0101
∆тр6=88-0,0101х125=86,73
Н6=90,41-86,73=3,68
Участок а-б
S=25га
Q=0,027м3/с
d=250
iзем=(106,9-106,25)/500=0,0013
iтр=(0,027/0,561)2=0,0023
∆тр а=106,9-3,5=103,4
∆тр б=103,4-0,0023х500=102,25
Нб=106,25-102,25=4
Участок б-в
S=75га
Q=0,082м3/с
d=300
iзем=(106,25-103,75)/500=0,005
iтр=(0,082/0,917)2=0,007
∆тр в=102,25-0,007х500=98,5
Нв=103,75-98,75=5
Участок в-г
S=150га
Q=0,165м3/с
d=400
iзем=(103,75-100,97)/500=0,0055
iтр=(0,165/1,952)2=0,0071
∆тр г=98,5-0,0071х500=94,95
Нв=100,97-94,95=6,02
Участок г-д
S=175га
Q=0,192м3/с
d=450
iзем=(100,97-97,93)/500=0,0061
iтр=(0,192/2,66)2=0,0052
∆тр д=94,95-0,0052х500=92,35
Нд=97,93-92,35=5,58
Участок д-е
S=225га
Q=0,247м3/с
d=500
iзем=(97,93-96,12)/500=0,0036
iтр=(0,247/3,54)2=0,0048
∆тр е=92,35-0,0048х500=89,95
Нв=96,12-89,95=6,17
Участок е-ж
S=275га
Q=0,302м3/с
d=500
iзем=(96,12-91,85)/500=0,0085
iтр=(0,302/3,54)2=0,0072
∆тр ж=89,95-0,0072х500=86,31
Нж=91,8-86,31=5,48
Участок ж-з
S=300га
Q=0,330м3/с
d=900
iзем=(91,85-91,8)/500=0,0001
iтр=(0,33/16,94)2=0,0003
∆тр з=86,31-0,0003х500=86,12
Нз=91,85-86,12=5,72
Заносим полученные данные в таблицу 3 и одновременно строим продольный профиль трубопровода.
Таблица 3 – Расчет системы канализации
| № участка | F, га | Q, м3/с | iз, ‰ | d, мм |
| iтр, ‰ | νmin, м/с | νmax, м/с | L, м |
| 1-2 | 0,137 | 5,82 | 1,952 | 4,7 | 0,87 | ||||
| 2-3 | 0,192 | 5,5 | 2,66 | 5,2 | 0,9 | ||||
| 3-4 | 0,247 | 4,8 | 3,54 | 4,8 | 0,92 | ||||
| 4-5 | 0,302 | 8,1 | 3,54 | 7,2 | 0,92 | ||||
| 5-6 | 0,357 | 8,35 | 3,54 | 10,1 | 0,92 | ||||
| а-б | 0,027 | 1,3 | 0,561 | 2,3 | 0,75 | ||||
| б-в | 0,082 | 5,0 | 0,917 | 7,0 | 0,8 | ||||
| в-г | 0,165 | 5,5 | 1,952 | 7,1 | 0,87 | ||||
| г-д | 0,192 | 6,1 | 2,66 | 5,2 | 0,9 | ||||
| д-е | 0,247 | 3,62 | 3,54 | 4,8 | 0,92 | ||||
| е-ж | 0,302 | 8,5 | 3,54 | 7,2 | 0,92 | ||||
| ж-з | 0,330 | 0,1 | 16,94 | 0,3 | 1,1 |