Основы гидравлического расчета канализационных сетей.

Канализационную сеть рассчитывают на пропуск максимального секундного расхода сточных вод, л/с:

 

q _max.c. = N · q _ж· К _общ/86400, (33)

 

где N – численность населения города; q _ж – норма отведения бытовых вод принимается равной водопотребления (холодного и горячего водоснабжения) см. табл.1; К _общ – общий коэффициент неравномерности водоотведения бытовых сточных вод (табл.9) определяется в зависимости от величины среднего секундного расхода, л/с:

 

q _ср.с. = q _ж· N /86400, (34)

Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления в населенных пунктах

Таблица 8

 

При расчете канализационных сетей удобно вычислять расходы, используя понятие модуля стока, л /(с·га) по формуле:

 

q _о = p · q _ж/86400; (35)

 

 

где р – плотность населения на 1га табл.4; при определении максимального значения секундного расхода в жилой зоне с площадью кварталов F,га:

 

q _max.c. = q _о· F · K _общ. (36)

Общие коэффициенты неравномерности притока бытовых вод от города

Таблица 9

 

Максимальный секундный расход для производственных сточных вод:

 

q _max.c. = П _см· q _пр· K _ч/ T ·3600, (37)

 

где q _пр – норма водоотведения на единицу продукции, м³; П _см – количество продукции в смену с максимальной выработкой продолжительностью Т, ч; К_ч – коэффициент часовой неравномерности водоотведения производственных сточных вод, зависящий от технологических условий табл.10.

 

Нормы водопотребления на промышленных предприятиях

Таблица 10

 

Общие коэффициенты неравномерности водоотведения бытовых сточных вод

Таблица11

Классификация городов по группам	Численность населения, тыс. чел.	Средняя плотность жилого фонда, м^3/га	Средняя плотность населения, чел/ га
Малые	До 50
Средние	50 – 100
Большие	100 – 250
Крупные	Более 250

 

Расчетный расход сточных вод на участке канализационной сети определяется по формуле:

 

q _р = q _тр + q _поп + q _с, (38)

 

где q _тр – транзитный расход воды, поступающий в расчетный участок сети из боковой сети; q _поп – попутный расход, поступающий в расчетный участок сети от зданий прилегающего квартала. Этот расход условно считают присоединенным в начале участка сети, к которому примыкает квартал; q _с – сосредоточенный расход от промышленного предприятия.

Рис.35. Схема к расчету расхода сточных вод

 

Просуммировав указанные расходы, получим расчетный расход – q _р на участке (1 – 2) канализационной сети.

Бытовую канализацию рассчитывают на частичное наполнение труб – Н / D (рис.36).

Рис.36. Схема определения наполнения канализационных труб

 

Расчетные наполнения в трубопроводах бытовой канализации рекомендуется принимать в зависимости от диаметра труб:

Таблица 12

 

Минимальные диаметры трубопроводов сетей уличной канализации применяются в зависимости от степени канализации:

Таблица 13

 

Расчетной скоростью называют скорость течения при расчетном расходе и наполнении. Минимальной скоростью (самоочищающей) называют наименьшую допустимую скорость течения, при которой обеспечивается самоочищение труб (рис.37):

Таблица 14

 

Наибольшую расчетную скорость движения сточных вод следует принимать 8 м/с – для металлических труб и 4 м/с – для неметаллических труб.

 

Рис.37 Схема непрерывного передвижения отложений в водоотводящей сети

 

Канализационные трубы прокладываются с уклоном.

Наименьшим уклоном трубы называется уклон, обеспечивающий при расчетном наполнении трубы скорость самоочищения.

 

Гидравлический расчет напорных трубопроводов заключается в определении диаметра и потерь напора.

При полном заполнении сечения трубы q = ω· v = v π d ²/4, отсюда диаметр трубы равен

 

d = . (39)

 

где v – скорость движения воды в трубопроводах, которую следует принимать такой, чтобы обеспечивался оптимальный режим работы системы насосы – трубопроводы. Эта скорость равна 1,5 – 2,5 м/с.

 

 

Рекомендуемые наполнения и минимальные скорости и уклоны

Таблица 15

 

Потери напора определяются по следующей формуле:

 

h = λ· l · v ² / d ·2g, (39)

 

где λ – коэффициент трения для расчета трубопровода, зависит от режима течения жидкости, состояния внутренних поверхностей трубопровода (относительной шероховатости), для ламинарного движения жидкости в самотечных трубопроводах при Re < 2300, коэффициент λ, с достаточной точностью можно определить из следующего выражения

 

λ = 64/Re. (40)

 

При расчетах действующих трубопроводов, или при затруднениях в определении истинной шероховатости внутренней поверхности рассчитываемого трубопровода, предлагается формула Блазиуса для гидравлически гладких труб:

 

λ = 0,3164/Re ^0,25 (Re > 2300). (41)

 

Для гидравлически шероховатых труб при турбулентном режиме течения

 

λ = 0,11(Δ/ d + 68/Re)^0,25, (42)

 

где Δ- эквивалентная абсолютная шероховатость, измеряемая в тех же единицах, как и диаметр d, чтобы отношение Δ/ d было безразмерным.

 

5.6. Трубопроводы и каналы для транспортирования сточных вод.

 

В практике строительства водоотводящих сетей наиболее широко используются трубы круглого сечения, которые в большей степени удовлетворяют гидравлическим, технологическим, строительным и другим требованиям. На рис.38 - 42 показаны различные формы поперечных сечений водоотводящих труб, коллекторов и каналов, подразделяющихся на круглые, сжатые и вытянутые.

Круглый трубопровод имеет гидравлически наиболее выгодную форму, обладает большей пропускной способностью и удовлетворяет требованиям индустриализации строительства. Круглая форма сечения предпочтительна для осуществления прочисток от выпавшего осадка.

 

Рис. 38. Круглый трубопровод

 

 

Рис.39. Сжатые формы поперечного сечения водоотводящих труб:

1 – полукруглое; 2 – лотковое; 3 – пятиугольное

 

Сжатые формы сечений обеспечивают меньшее их заглубление и применяются при незначительных колебаниях расходов сточных вод.

 

Рис.40. Коллекторы имеющие вытянутые формы сечения

1 – шатровое; 2 – яйцевидное; 3 – яйцевидное перевернутое

 

Коллекторы, показанные на рис.40 целесообразно применять при больших колебаниях расходов, так как практически при любом наполнении обеспечивается оптимальное соотношение глубины и ширины водного потока.

 

Рис.41. Коллекторы банкетного сечения

 

Для отвода сточных вод со значительными колебаниями расходов применяются

ля отвода сточных вод со значительными коение глубины и ширины водного потока.аниях расходов, так как практически при любом напколлекторы, имеющие банкетное сечение (рис.41).

 

 

Рис.42. Незамкнутые сечения коллекторов

 

За пределами городов и населенных пунктов возможно применение незамкнутых сечений (без перекрытий) трапецеидальных и прямоугольных форм каналов. Они применяются для транспортирования сточных вод в пределах очистных станций – от сооружения к сооружению.

Соотношения их геометрических размеров часто диктуются планировочными и технологическими требованиями. При этом следует иметь в виду, что строительство трубопроводов гидравлически наивыгоднейших сечений более экономично.

Трапецеидальные сечения являются гидравлически наивыгоднейшими при соотношении:

______

b / h = 2·(√ 1 + m ² – m), где m = ctg α, а прямоугольное – при b/h = 2.