Определение расходов в трубах при разной степени их заполнения водой
При расчётах диаметров дренажных труб исходят из условия неполного заполнения их водой для безнапорного движения, которое определяется следующей зависимостью предельных значений:
h = (0,7 - 0,9) d, где:
h – глубина воды в дрене или коллекторе;
d – диаметр дрены или коллектора.
Рассчитанные выше фактические расходы QДРmax = 0,0019 м3/с, QКОЛmax = 0,01302 м3/с,
QКОЛmax
=
0,02604
м3/с
должны
соответствовать
расходам
в трубах в условиях неполного их
заполнения, т.
е. можно их обозначить
=
QДРmax
= 0,0019
м3/с,
=
QКОЛmax
=
0,01302
м3/с,
=
QКОЛmax
=
0,02604
м3/с.
2.8 Определение расхода воды в трубе (дрене, коллекторе) при полном ее заполнении водой по формуле Шези:
,
м3/с,
где
где ω - площадь живого сечения трубы;
С – коэффициент Шези;
,
м3/с
- модуль расхода.
2.9 Определение коэффициентов неполноты расхода и скорости
Коэффициент неполноты расхода А и коэффициент неполноты скорости В определяем по формулам:
Определение коэффициента неполноты расхода "А" для дрен
Таблица 2.3
i |
dДР, м |
К м3/с |
QДР П, м3/с |
QДР НП, м3/с |
А |
||
Max |
Min |
Max |
Min |
||||
0,003 |
0,075 |
0,02416 |
0,0013 |
0,00130 |
0,00065 |
1,0 |
0,5 |
0,004 |
0,075 |
0,02416 |
0,0015 |
0,9 |
0,4 |
||
0,005 |
0,075 |
0,02416 |
0,0017 |
0,8 |
0,4 |
||
0,006 |
0,075 |
0,02416 |
0,0019 |
0,7 |
0,3 |
||
Определение коэффициента неполноты расхода "А" для коллектора для сечения I-I
Таблица 2.4
i |
dДР, м |
К м3/с |
QКОЛ П, м3/с |
QКОЛ НП, м3/с |
А |
||
Max |
Min |
Max |
Min |
||||
0,001 |
0,250 |
0,59900 |
0,0189 |
0,01302 |
0,00651 |
0,7 |
0,3 |
0,002 |
0,200 |
0,33037 |
0,0148 |
0,9 |
0,4 |
||
0,003 |
0,200 |
0,33037 |
0,0181 |
0,7 |
0,4 |
||
Определение коэффициента неполноты расхода "А" для коллектора для сечения II-II
Таблица 2.5
i |
dДР, м |
К м3/с |
QКОЛ П, м3/с |
QКОЛ НП, м3/с |
А |
||
Max |
Min |
Max |
Min |
||||
0,001 |
0,300 |
0,97403 |
0,0308 |
0,02604 |
0,01302 |
0,8 |
0,4 |
0,002 |
0,250 |
0,59900 |
0,0268 |
1,0 |
0,5 |
||
0,003 |
0,250 |
0,59900 |
0,0328 |
0,8 |
0,4 |
||
Зная значения "А", можно получить значения коэффициентов неполноты скоростей "В" и отношения h/d по графику:
2.10 Определение скоростей течения воды в дренах и коллекторе при безнапорном движении
Расходам при неполном заполнении труб соответствуют скорости - VНП , расходам при полном заполнении труб - VП
;
VНП =В ∙ VП
Все вычисления скоростей сведены в табл.1.7 и 1.8.
Определение скоростей течения в дренах
Таблица 2.6
i |
d, м |
QДР П, м3/с |
VДР П, м/с |
А |
B |
h/d |
V ДР НП, м/с |
||||
max |
min |
max |
min |
max |
min |
max |
min |
||||
0,003 |
0,075 |
0,0013 |
0,300 |
1,0 |
0,5 |
1,17 |
1,05 |
0,80 |
0,50 |
0,351 |
0,315 |
0,004 |
0,075 |
0,0015 |
0,346 |
0,9 |
0,4 |
1,16 |
1,00 |
0,73 |
0,45 |
0,401 |
0,346 |
0,005 |
0,075 |
0,0017 |
0,387 |
0,8 |
0,4 |
1,15 |
1,00 |
0,67 |
0,45 |
0,445 |
0,387 |
0,006 |
0,075 |
0,0019 |
0,424 |
0,7 |
0,3 |
1,13 |
0,93 |
0,62 |
0,39 |
0,479 |
0,394 |
Определение скоростей течения в коллекторе
Таблица 2.7
i |
d, м |
QКОЛ П, м3/с |
VКОЛ П, м/с |
А |
B |
h/d |
V КОЛ НП, м/с |
|||||
max |
min |
max |
min |
max |
min |
max |
min |
|||||
Сечение I-I |
||||||||||||
0,001 |
0,250 |
0,0189 |
0,386 |
0,7 |
0,3 |
1,13 |
0,93 |
0,62 |
0,39 |
0,436 |
0,359 |
|
0,002 |
0,200 |
0,0148 |
0,471 |
0,9 |
0,4 |
1,16 |
1,00 |
0,73 |
0,45 |
0,546 |
0,471 |
|
0,003 |
0,200 |
0,0181 |
0,576 |
0,7 |
0,4 |
1,13 |
0,93 |
0,73 |
0,45 |
0,651 |
0,536 |
|
Сечение II-II |
||||||||||||
0,001 |
0,300 |
0,0308 |
0,436 |
0,8 |
0,4 |
1,15 |
1,00 |
0,67 |
0,45 |
0,501 |
0,436 |
|
0,002 |
0,250 |
0,0268 |
0,546 |
1,0 |
0,5 |
1,17 |
1,05 |
0,80 |
0,50 |
0,639 |
0,573 |
|
0,003 |
0,250 |
0,0328 |
0,669 |
0,8 |
0,4 |
1,15 |
1,00 |
0,67 |
0,45 |
0,769 |
0,669 |
|
2.11 Анализ полученных результатов и окончательный выбор диаметров дрен и коллекторов
1. Полученные скорости течения воды в дренах и коллекторе должны удовлетворять условию незаиления движения воды в трубе и размыва стыков:
VНЗЛ < Vmax, min < VНРЗ, где
VНЗЛ - предельно-допустимая скорость незаиления в трубе;
VНРЗ, - предельно-допустимая неразмывающая скорость.
Скорость движения воды в трубах должна быть больше минимальной скорости незаиления и меньше максимальной неразмывающей скорости, т.е. находится в пределах 0,3 < Vmax, min < 1,0. В нашем примере это условие выполняется во всех случаях.
2. Для канализационных труб (коллекторов) степень наполнения h/d при максимальных проектируемых расходах обычно принимают в диапазоне h/d=0,50÷0,75. Для дренажных труб степень наполнения h/d может быть h/d=1.
Однако, учитывая возможность заиления и заохривания труб, обычно принимают степень заполнения дренажных труб с запасом в диапазоне h/d=0,70÷ 0,90.
В нашем случае все рассчитанные значения степени заполнения труб дрен и коллекторов соответствуют допустимым пределам.
3. Скорости течения воды по пути следования от дрен к коллектору и далее к водоприемнику не должны уменьшаться для исключения возможности выпадения наносов.
4. При окончательном выборе следует отдать предпочтение трубам с меньшим:
1) диаметром;
2) уклоном.
Учитывая все эти обстоятельства, принятые параметры труб:
для дрен:
d =75 мм, i =0,003;
для коллектора:
I участок: d =200 мм, i =0,002;
II участок: d =250 мм, i =0,002.
Окончательно принятые параметры сведены в табл.2.8
Окончательная таблица результатов
Таблица 2.8
Элементы сети |
QНП, м3/с |
d, мм |
i |
h/d |
V НП, м/с |
|||
max |
min |
max |
min |
max |
min |
|||
Дрены |
0,00130 |
0,00065 |
75 |
0,003 |
0,80 |
0,50 |
0,351 |
0,315 |
Коллектор в сечении I - I |
0,01302 |
0,00651 |
200 |
0,002 |
0,73 |
0,45 |
0,546 |
0,471 |
Коллектор в сечении II - II |
0,02604 |
0,01302 |
250 |
0,002 |
0,80 |
0,50 |
0,639 |
0,573 |
2.12 Определение минимального расстояния от дрены и коллектора до здания
Определение минимального расстояния дрены и коллектора от здания определяется по формуле:
,
где:
H = 3,8 м - глубина заложения дрены, коллектора, м;
=
2,6 м - глубина заложения фундамента
здания, м;
φ = 30-35°- угол внутреннего трения для песчаных грунтов;
-
ширина дренажной канавы по низу, м;
Для дрен:
м
Для коллектора:
I участок:
м
II участок:
м.