Гидравлический расчет и конструирование дождевой сети

Перед расчетом дождевой сети необходимо:

· выполнить трассировку дождевой сети до места выпуска в водоем;

· разбить ее на расчетные участки;

· разбить территории бассейна на площади стока;

· вычислить площади стока;

· определить средний коэффициент покрова по формуле (44);

· определить параметры q ₂₀, n, m _г, γ и найти расчетную интенсивность дождя для заданного населенного места.

После этого гидравлический расчет ведется путем заполнения ведомости, форма которой приведена в таблице 12 (пример расчета).

Вначале заполняются графы 1, 2, 3, 4, 5, 9, 16, 17 на основании решений трассировки сети, определения длин участков по масштабу генплана, вычисления площадей стока, отметок поверхности земли в начале и конце расчетных участков.

При заполнении граф 6, 7, 8 задаются скоростью течения по участку от 0,7 м/с и более (графа 6); определяют продолжительность протока по участку в минутах (графа 7) как частное от деления длины участка (графа 2) на скорость течения. Для начальных участков это значение заносится в графу 8 как t _р. На последующих участках сети t _р определяется как сумма времени протока по данному участку (графа 7) и времени протока по предыдущим участкам, начиная от максимально удаленной точки водосбора. При этом необходимо учитывать, что если начало рассчитываемого участка является точкой слияния двух и более притоков, то t _р на нем определяется как сумма времени протока по данному участку и максимального t _р из общего числа притоков, а не суммы t _р всех притоков.

Таким образом, значения t _р возрастают от участка к участку. По графику удельного стока определяется q _уд на рассчитываемом участке (графа 10). Значение β (графа 9) определяется по таблице 11 [3] (см. таблицу 10 Приложения 1), с учетом параметра n, числа рассматриваемых участков дождевой сети и уклона бассейна водосбора.

Расчетный расход дождевых вод (графа 11) на участке определяется как произведение удельного расхода на участке q _уд на расчетную площадь стока в га (графа 5) – зависимость (45).

Необходимо иметь в виду, что в отдельных случаях может возникать ситуация, когда при определении расчетных расходов дождевых вод по указываемой схеме расход на расчетном участке может быть меньше расхода на вышележащем. Подобная ситуация возникает в том случае, когда расчетные площади стока рассматриваемого и вышележащего участка равны или незначительно различаются, а t _р на расчетном существенно превышает t _р на вышележащем участке. В этом случае нужно принимать расчетный расход q _cal равным расходу на вышележащем участке.

Графы 12 и 13 заполняются на основании табличных данных [4] по расходу q _cal. В графу 14 заносят табличные данные по [4] о пропускной способности трубопровода выбранного диаметра и уклона при его полном наполнении q _табл, которые могут не совпадать со значениями расчетными q _cal. При этом необходимо обратить внимание на то, с какой скоростью будет транспортироваться расход q _cal по трубопроводу выбранного диаметра и уклона. Если расхождение между первоначально выбранным и табличным значениями скорости, а также между q _cal и q _табл не превышает ± (5 – 10)%, то расчет участка можно считать оконченным. При большом расхождении расчет повторяют (строчкой ниже), причем задаются иной скоростью течения.

Кроме увязки расчетного и табличного значений расходов и скоростей, следует стремиться выдерживать равенства уклона трубопровода и местности для получения более рационального решения. После увязки этих параметров заполняют графу 15, определяя падение уклона трубопровода на участке по формуле (24).

Глубина заложения дождевой сети в начале первого участка (графа 22) зависит от местных условий. Если внутримикрорайонные сети отсутствуют, а время поверхностной концентрации назначается равным 5 – 10 мин, то начальная глубина диктуется глубиной заложения верхового дождеприемника. Глубина заложения труб и дождеприемников принимается на основании опыта эксплуатации в данном районе или в аналогичных условиях. При отсутствии этих данных глубина заложения лотка дождеприемника при пучинистых грунтах равна глубине промерзания, а при других – на 0,3 м выше глубины промерзания.

Если проектом предусматривается укладка внутримикрорайонных сетей (в этом случае t _can = 3 – 5 мин), то начальная глубина заложения уличного коллектора дождевой сети H ₁, в верховье которого имеются дождеприемные колодцы, определяется по формуле (26).

В этом случае предполагается, что h _н – это глубина заложения наиболее удаленного от уличного коллектора дождеприемника. Диаметры микрорайонных веток присоединения принимаются в пределах 200 – 400 мм в зависимости от величины площадей стока.

Дальнейший гидравлический расчет (графы 18, 19, 20, 21, 22 и 23) ведется аналогично расчету бытовой сети (раздел 5). Различие состоит в том, что в графах 18 и 19 определяются не отметки поверхности воды, а отметки шелыги трубы по формуле

(46)

Присоединение участков ведется «по шелыге» (см. рис.3). В тех случаях, когда диаметр коллектора изменяется с большего на меньший (в связи с резким увеличением уклона местности) необходимо выравнивать не шелыги, а лотки труб.

Построение продольного профиля дождевого коллектора выполняется так же, как и для бытовой сети (рис. 5). Исключение составляет заключительный (от последнего колодца до выпуска) участок коллектора. Этот участок обычно заглубляется в результате устройства в последнем колодце перепада с тем, чтобы выпуск дождевых вод был затоплен.

Пример расчета дождевого коллектора

Схема дождевого коллектора представлена на рис. 6.

Рис.6. Схема дождевого коллектора

 

Коллектор расположен в Ленинградской области. Характеристика бассейна водосбора приведена в задании № 11 (см. таблицу 1).

В соответствии с исходными данными параметры интенсивности дождя выбираются по таблицам 4, 5 и рис.1 [3]. (таблицы 5, 6, 7 Приложения 1) и составляют:

q ₂₀ = 60 л/с·га; P = 0,5 года; n = 0,59; m _г = 150; γ = 1,54.

Параметр A определяется по формуле (38)

.

Среднее значение коэффициента покрова определяется по формуле (44)

.

Предполагая наличие внутриквартальных дождевых сетей, задаемся

График удельного стока строится по формуле (43) при условии β = 1; F = 1.

.

Результаты расчета сводятся в таблицу 11.

Таблица 11

Значения удельного дождевого стока

t р, мин	0	5	10	15	20	25	30	35
q уд, л/с·га	46,32	30,39	23,75	19,94	17,41	15,58	14,19	13,94

 

По результатам расчета строится график удельного стока (рис.7).

Ведомость гидравлического расчета представлена в таблице 12.

Начальная глубина заложения определена по формуле (26) и составляет H ₁ = 1,90 м.

 

Рис.7. График удельного стока

 

Значение β выбрано из таблицы 11 [3] (см. таблицу 10 Приложения 1) и уменьшено на 15%, поскольку число участков коллектора не превышает 4.

В точке 3 устроен перепадный колодец для выпуска дождевых вод ниже горизонта низких вод водоема.