ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СЕТИ

Основной задачей гидравлического расчета является выбор оптимального диаметра и уклона трубопровода, обеспечивающего пропуск расчетного расхода при скорости не ниже самоочищающей и наполнении не более регламентированного нормами.

4.1 Определение начальной глубины заложения канализационной сети

Минимальная глубина заложения трубопроводов принимается исходя из следующих трех условий:

а) исключение промерзания труб;

б) исключение механического разрушения труб под действием внешних нагрузок;

в) обеспечение самотечного присоединения к трубопроводам внутриквартальных сетей и боковых веток.

Температура сточных вод в зимнее время не снижается ниже 10⁰С. Поэтому оказывается возможным прокладывать трубопроводы на глубине, меньшей глубины промерзания грунта. Благодаря большой теплоемкости воды вокруг трубы образуется зона талого грунта, которая примыкает к нижней зоне непромерзающего грунта, поэтому трубопровод не промерзает и не разрушается.

Минимальная глубина заложения уличной сети в начальной точке определяется по формуле:

где – глубина заложения лотка трубы дворовой сети в наиболее удаленной точке (колодце);

– длина дворовой или внутриквартальной сети от наиболее удаленного колодца до первого уличного колодца;

– уклон дворовой сети (0,008);

и – отметки поверхности земли соответственно у уличного и дворового колодца;

–разница диаметров трубопроводов уличной и дворовой сети в местах их соединения (0,05).

Глубина заложения лотка трубы дворовой сети в наиболее удаленной точке (колодце) определяется по формуле:

где – глубина промерзания грунта;

– величина, зависящая от диаметра трубопровода, значение которой рекомендуется принимать равными: 0,3м – при диаметре до 500мм и 0,5м – при большем диаметре.

Минимальная глубина заложения уличной сети в начальной точке главного коллектора:

4.2 Основные положения по расчёту сети

а) минимальный уклон можно определить по формуле: .

б) начальные участки сети, где расходы меньше 10-12л/с, считаются безрасчетными, наполнение и скорость не определяются;

в) трубы укладываются по шелыгам. При этом уровень воды в последующем участке должен быть меньше или равным уровню воды в предыдущем участке;

г) следует соблюдать принцип наращивания скоростей по длине коллектора;

д) скорость может снижаться, если уклон меняется с крутого на пологий или если скорость более 1,5м/с;

е) согласно СНиП 2.04.03-85 максимальная глубина заложения равна 8м, но на практике не более 6м;

ж) максимальные скорости для неметаллических труб не должны превышать 4м/с.

Данные расчетов сводим в таблицу:

Таблица «Гидравлический расчет»

№ участка	Расчетный расход, л/с	Длина участка l, м	Уклон i	Падение отметки i×l, м	Диаметр d, мм	Высота наполнения	СкоростьV, м/с	Отметки, м	Глубина заложения, м
поверхности земли	поверхности воды	лотка трубы
H/d	H, м
в начале	в конце	в начале	в конце	в начале	в конце	в начале	в конце
Главный коллектор
1-2	19,9		0,004	1,40		0,55	0,14	0,75	80,2	79,7	76,87	75,47	76,73	75,33	3,47	4,37
2-3	31,84		0,0033	1,32		0,55	0,17	0,79	79,7	78,9	75,45	74,13	75,28	73,96	4,42	4,94
3-4	36,68		0,0033	0,99		0,6	0,18	0,82	78,9	78,32	74,13	73,14	73,95	72,96	4,95	5,36
4-9	36,68		0,0033	1,06		0,6	0,18	0,82	78,32	77,8	73,14	72,08	72,96	71,90	5,36	5,90
9-14	46,9		0,0033	1,75		0,7	0,21	0,85	77,8	76,45	75,81	74,06	75,6	73,85	2,2	2,60
14-20	66,5		0,0028	1,51		0,7	0,25	0,94	76,45	75,28	74,05	72,53	73,8	72,29	2,65	2,99
20-25	66,5		0,0028	0,64		0,7	0,25	0,94	75,28	74,85	72,53	71,88	72,28	71,64		3,21
25-31	181,94		0,0017	0,60		0,7	0,42	0,94	74,7	74,56	71,26	70,67	70,84	70,25	3,86	4,32
31-37	202,76		0,0017	0,43		0,7	0,42	0,94	74,56	74,56	70,66	70,24	70,24	69,82	4,32	4,74
37-39	222,56		0,0017	0,36		0,8	0,48	0,96	74,56	74,56	70,24	69,88	69,76	69,40	4,8	5,16
39-гнс	452,78		0,0018	1,26		0,75	0,6	1,19	74,2	72,55	69,63	68,37	69,03	67,77	5,17	4,78

4.3 Конструирование сетей

Под конструированием сети понимают строгое выполнение определенных инженерных решений, обеспечивающих безаварийную надежную работу. Основное требование-обеспечение в сети благоприятных гидравлических условий движения потока сточных вод, исключающих заиливание трубопроводов.

Материалы, применяемые для устройства канализационных сетей, должны быть прочными, водонепроницаемыми, устойчивыми против коррозии и истирания, гладкими (для уменьшения сопротивлений, возникающих при движении жидкостей) и дешевыми.

В данном проекте были применены следующие виды труб:

а) железобетонные диаметром 450мм, 800мм (ГОСТ 64820-89). Их изготовляют из бетона марки не ниже 300 вибрационным или центробежным способом. Железобетонные трубы соединяют с помощью раструбного или фальцевого соединения. Стык в раструбном соединении законопачивают до половины просмоленной или битуминизированной пеньковой прядью, затем заливается асфальтовая мастика. Стыки фальцевых труб заделывают цементно-песчаным раствором, мастикой или другими материалами. При сопряжении применяются также резиновые прокладки и кольца;

б) бетонные безнапорные (ГОСТ 14-3-1247-83) диаметром 200мм, 350 мм, 400мм. Трубы соединяют с помощью раструбного соединения. Стык в раструбном соединении законопачивают пеньковой прядью, затем заливается асфальтовая мастика;

Основания под трубы принимают в зависимости от несущей способности грунтов, диаметра труб, гидрогеологических условий и фактических нагрузок. В нормальных достаточно плотных грунтах с допускаемым давлением на грунт не менее 0,15МПа трубы всех типов рекомендуется укладывать на естественное ненарушенное основание, причем ложе под трубу устраивают непосредственно перед ее укладкой таким образом, чтобы труба соприкасалась с ненарушенным грунтом не менее на 90^o.

Для осмотра и прочистки на канализационной сети сооружают смотровые колодцы. Смотровые колодцы выполняют из кирпича и сборного железобетона. В плане они могут иметь круглую или прямоугольную форму. Он состоит из основания (подготовки, плиты и набивного лотка), цилиндрической рабочей камеры и горловины.

Для соединения трубопроводов, уложенных на различной глубине, на сети сооружают перепадные колодцы.

При диаметре труб до 500мм и высоте перепада до 6м перепадные колодцы выполняют со стояком из чугунных, асбестоцементных или железобетонных труб. При диаметре труб более 500мм перепадные колодцы выполняют с водосливом практического профиля и водобойным колодцем в основании. Перепадные колодцы могут сооружаться из кирпича и железобетона. При наличии подземных вод наружная поверхность колодцев на 0,5м выше их уровня покрывается гидроизоляцией.

5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОЖДЕВОЙ КАНАЛИЗАЦИИ

Дождевая канализация предназначена для быстрого и организованного отвода выпавших осадков, дождевых и талых вод, предотвращает от затопления подвальные помещения и улучшает санитарное состояние улиц.

5.1 Трассировка сети

В данном проекте принята полная раздельная система, представляющая собой подземную сеть труб, по которой воды транспортируются и сбрасываются в водоем. Для приема поверхностных вод служат дождевые колодцы, сток воды к колодцам происходит по поверхности территории и лоткам городских улиц.

Закрытая водосточная сеть включает следующие элементы:

а) водоприемные колодцы;

б) соединительные ветки;

в) водосборные и водоотводящие коллекторы водосточной сети;

г) сооружения на сети – смотровые колодцы, перепадные колодцы, быстротоки, выпуски (оголовки), камеры специального назначения.

Сеть водосточных коллекторов проектируется самотечной.

Водосток проектируется на отвод определенной интенсивности, продолжительности и повторяемости, но с учётом возможного переполнения.

Чем больше повторяемость, тем больше диаметр труб. Значение определяется экономическими показателями.

Расход определяют по методу предельной интенсивности по формуле:

где –среднее значение коэффициента, характеризующего поверхность бассейна стока;

– расчетная продолжительность дождя, равная продолжительности протекания поверхностных вод по поверхности и трубам до расчетного участка, мин;

– параметр, определяемый по формуле:

где – интенсивность дождя продолжительностью 20 мин, л/(с·га);

– показатель степени, зависящий от климатических условий;

– среднее количество дождей за год;

– однократный период, превышающий расчётную интенсивность, г;

– показатель степени.

Расчетный расход дождевых вод для гидравлического расчета дождевых сетей следует определять по формуле:

где – коэффициент, учитывающий заполнение свободной емкости сети в момент возникновения напорного режима;

– коэффициент интенсивности стока (принимается по СНиП);

F– площадь стока.

Расчетную продолжительность протекания дождевых вод по поверхности и трубам следует принимать по формуле:

где – время протекания дождевых вод по поверхности уличного лотка или при наличии дождеприемников в пределах квартала до уличного коллектора (время поверхностной концентрации =10 мин.);

– то же, по уличным лоткам до дождеприемника (принимаем = 1 мин).

– то же, по трубам до рассчитываемого сечения, определяемое по формуле:

где – длина участка коллектора, м; – скорость на участке, м/с.

Величина коэффициент стока z зависит от типа площади поверхности водосбора, уклона местности, продолжительности и интенсивности дождя.

Для различных покрытий определяется по следующей таблице:

Поверхность Z

Кровля зданий и сооружений, асфальтобетонные покрытия дорог 0,29

Брусчатые мостовые и черные щебеночные покрытия дорог 0,224

Булыжные мостовые 0,145

Грунтовые поверхности 0,038

Газоны 0,064

– интенсивность дождя продолжительностью 20мин;

– показатель степени;

– среднее количество дождей в год;

– показатель степени;

– однократный период, превышающий расчётную интенсивность;

– коэффициент, учитывающий заполнение сети.

Тогда:

5.2 Гидравлический расчёт дождевой сети

От глубины заложения трубопроводов существенно зависят стоимость и сроки строительства канализационной сети. В связи с этим ее назначают по возможности минимальной с учетом следующих требований:

а) предохранить сточные воды в трубах от замерзания;

б) защитить трубы от механического повреждения;

Глубину заложения трубопроводов определяют расчетом одновременно с построением профиля канализационной сети. Необходимо стремиться задать уклон трубопроводу уклон земли, чтобы глубина заложения труб была постоянно минимальной, дабы избежать установки насосной станции.

Данные расчетов сводим в таблицу:

Таблица «Гидравлический расчет»

№ участка Длина L,м Площадь стока F, га Скорость V, м/с q₀, л/с q_cal л/с Диаметр d, мм i, тыс. Q_таб, л/с h=i×L Отметка поверхности земли , м Глубина заложения

Собственная Вышерасположенная Расчетная t_р, мин 0,021tсап+0,017tр, мин ρ поверхность земли шелыги трубы дна трубы в начале в конце

в начале в конце в начале в конце в начале в конце

6-7 - 7.2 7.2 0.87 4.69 0.513 82.88 0.0025 81.8 0.7 77.91 76.31 76.11 75.41 75.71 75.01 2.2 2.3

7-8 7.2 7.2 14.4 0.9 9.39 0.443 143.12 0.002 144.6 0.5 77.31 76.88 75.41 74.91 74.91 74.41 2.4 2.47

8-9 7.75 14.4 22.15 13.98 0.366 184.18 0.0019 190.1 0.5 76.88 76.51 74.91 74.41 74.31 73.81 2.57 2.7

9-р 8.37 22.15 30.52 1.1 16.76 0.324 221.79 0.0019 222.9 0.3 76.51 76.13 74.41 74.11 73.81 73.51 2.7 2.82

6 ЭКСПЛУАТАЦИЯ СЕТЕЙ ВОДООТВЕДЕНИЯ

Задачей технической эксплуатации сетей водоотведения является обеспечение бесперебойной и надежной работы основного и вспомогательного оборудования. Для этого необходимо:

1) Наличие высококвалифицированного персонала;

2) Осуществлять учет, контроль и анализ складывающихся условий работы сетей водоотведения;

3) Организовать оптимальные режимы эксплуатации оборудования;

4) Максимально автоматизировать работу сетей;

5) Систематически фиксировать и анализировать все нарушения в работе и, особенно, аварийные ситуации;

6) Организовывать своевременно текущие профилактические ремонты оборудования.

Техника безопасности

Наличие в канализационной сети газов представляет большую опасность для эксплуатационного персонала. Поэтому персонал должен строго выполнять «Правила безопасности при эксплуатации водопроводно-канализационных сооружений».

К работе, связанной со спуском в колодцы, допускается бригада не менее трех человек: один для работы в колодце, второй для работы на поверхности и третий для наблюдения и оказания помощи в случае необходимости работающему в колодце. Рабочие должны иметь предохранительные и защитные приспособления: предохранительные пояса с веревками; изолирующие противогазы; две бензиновые лампы ЛБВК; аккумуляторные фонари напряжением не свыше 12 В; ручной вентилятор, крючки и ломы, оградительные приспособления.

Члены бригады должны, прежде всего, оградить рабочее место переносными треногами: днем со знаками, окрашенными в белый и красный цвет, а ночью с аккумуляторными сигнальными фонарями или автоматической сигнализацией.

Перед спуском рабочего в колодец необходимо тщательно проверить лампой наличие в колодце газа. При наличии в колодце сероводорода и метана пламя лампы уменьшается, при наличии паров бензина пламя увеличивается и окрашивается в синий цвет, а при наличии угольной кислоты пламя гаснет. Содержание горючих газов в воздухе канализационной сети определяют также переносным газоанализатором ПГФ-11-54. Легкие газы (метан) удаляются естественным проветриванием через открытые люки соседних расположенных выше и ниже колодцев. Тяжелые газы скапливаются над поверхностью сточной жидкости — их удаляют с помощью вентилятора с ручным или электрическим приводом либо с помощью воздуходувок АВМ-2 и РВМ-2, установленных на специальных машинах. После удаления газов производят повторную проверку на наличие газов в воздухе канализационной сети.

7 ПРИЛОЖЕНИЕ

8 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1) СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения» - М., ЦИТП, 1986.

2) Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н.Н.Павловского. Справочное пособие. – 4-е изд. М.: Стройиздат,1974.

3) Калицун В.И. и др. Гидравлика, водоснабжение и канализация. Изд. 4-е, перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 2001.

4) Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод. Изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: АСВ, 2004.

5) ГОСТ 6482-88 «Железобетонные трубы».

6) ГОСТ 6942.3-80 «Чугунные безнапорные трубы».

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

⇐ Предыдущая 12