5.3. Расчет разделительной камеры

Разделительные камеры, устраиваемые на дождевой сети полураздельной системы водоотведения, аналогичны по конструкции ливнеспускам, которые имеются в общесплавной системе. Поэтому их иногда объединяют под общим названием – ливнесбросные камеры. По принципу работы разделительные камеры можно подразделить на следующие основные типы (рис. 4):

с водосливами различной конфигурации (прямолинейными, боковыми одно- и двухсторонними, криволинейными боковыми, кольцевыми и т.д.),

с различной дальностью отлета струи (типа донного слива, с вертикальной разделительной стенкой),

с сифонами, механическими устройствами и др.,

комбинированные.

1 – с прямолинейным водосливом, 2 – с разделительной стенкой, 3 – то же с отверстием

Рисунок 4 – Типы разделительных камер

Принцип работы разделительной камеры основан на изменении дальности полета струи при изменяющихся расходах. В начале дождя сток незначителен и вся вода поступает в лоток главного коллектора. По мере развития дождя расход увеличивается, сечение трубы заполняется полностью (возможная работа с подпором) и струя перелетает водосливную стенку и попадает в лоток ливнеотвода.

Диаметр подводящего коллектора D₁ (см. рис.) принимают по расчетному расходу дождевых вод q_r при полном заполнении. Диаметр отводящего трубопровода D₂ рассчитывается на пропуск предельного расхода q_lim, отводимого на очистку. Ливнеотвод диаметром D₃ должен обеспечить отведение разности расходов q_r - q_lim.

Основным уравнением для гидравлического расчета этого типа разделительных камер является зависимость

,

q_сбр – величина расхода, сбрасываемая через водослив (q_r - q_lim), м³/с;

m – коэффициент расхода водослива,

H – расчетный напор над гребнем водослива, м;

l – длина гребня.

Расчетный напор можно определить по формуле

,

h – глубина воды в подводящем коллекторе, м;

h_гр – высота гребня водослива, м.

Высоту гребня водослива следует принимать равной

,

h₂, V₂ – соответственно глубина, м, и скорость, м/с, потока в отводящей трубе;

ζ_вх – коэффициент сопротивления.

Для камер с прямолинейным боковым водосливом коэффициент расхода равен:

Для камер с криволинейным боковым водосливом коэффициент расхода принимается в зависимости от соотношения q_сбр/q_r.

Возможны разные конструктивные решения разделительных камер (рис. 5).

а-с водосливом прямолинейным боковым односторонним; б- то же, с двусторонним; в- то же, с криволинейным с одним поворотом; г-то же с полигональным торцевым; д - то же с кольцевым; е- то же с криволинейным боковым с двумя поворотами; ж- с донным сливом; з- с разделительной стенкой; и – с разделительной стенкой и отверстием в ней; 1- коллектор подводящий; 2 – то же, отводящий; 3 – сбрасывающий;4 – водосливной лоток; 5 – водопропускное отверстие; 6 – нижний бьеф; 7 – разделительная стенка

Рисунок 5 – Схемы разделительных камер различных конструкции

1 – труба дождевого коллектора; 2 – лоток верхнего бьефа; 3 – решетка; 4 – струя при расчетном расходе дождевой воды; 5 – струя при предельном расходе дождевых вод; 6 – водосливная стенка; 7 – лоток главного коллектора; 8 – лоток нижнего бьефа; 9 – ливнеотвод; 10 – труба главного коллектора

Рисунок 6. – Расчетная схема разделительной камеры

На рисунке 6 показана схема разделительной камеры. Дождевая вода попадает в прямоугольный лоток, ширина которого принимается равной диаметру дождевой сети, примыкающей к камере. В конце прямоугольного лотка перед перепадом устанавливается критическая глубина при расчетном расходе q_r, м

,

а при расходе от предельного дождя q_lim, м

Высота перепада, м

.

Высота водосливной стенки, м

,

d₂ – диаметр ливнеотвода, м;

h_вх – потеря напора при входе в трубу, м.

,

– коэффициент гидравлического сопротивления при входе в трубу, =0,5;

V – скорость течения воды в ливнеотводе, м/с.

Диаметр ливнеотвода d₂ принимается равным d₁.

Ширина донного отверстия, м

,

₁ – угол наклона струи к горизонту при расходе q_lim

.

Длина лотка в нижнем бьефе после водосливной стенки, м

,

e – расстояние от наружной образующей струи до стенки камеры, м (конструктивно e=0,3 м. );

=0,1 м – толщина водосливной стенки;

– угол наклона струи к горизонту при расходе q_lim, м³/с.

.

Общая длина разделительной камеры

,

s – расстояние от входа в камеру до перепада, м; рекомендуется принимать s=(4…5) h_кд.

Длина L должна быть более 1 м.

Общая ширина разделительной камеры, м

,

b₁ –расстояние от края лотка до стенки камеры, м (конструктивно b₁ 0,25 м, B₀ 1м)

Для удобства работы в разделительной камере высота рабочей части должна быть не менее 1,8 м. Над рабочей частью устраивают горловину D=0,7 м, как в обычном колодце.

Отметка лотка в конце нижнего бьефа, м

,

Z – отметка лотка трубы при входе в камеру, м.

Глубина воды в лотке нижнего бьефа после падения струи, м

.

Глубина воды в ливнеотводе подбирается (5, приложение 8) при известных q, d₂ и i.

Для h_л h_н.б сопряжение производят по уровню воды, тогда отметка дна ливнеспуска в месте примыкания к камере, м.

,

Для случая h_л < h_нб

.

Для предупреждения затопляемости разделительной камеры отметка для ливнеотвода должна быть выше горизонта высоких вод в водоеме

,

l - длина ливнеотвода, м.

Отметка шелыги главного коллектора после разделительной камеры, м

/

Значения y можно принимать 0,1м.