3 Расчёт дюкера

При гидравлическом расчёте и проектировании дюкера следует соблюдать следующие условия (см. рисунок 1):

Рисунок 1 – Расчётная схема дюкера.

1) диаметр трубы принимается не менее 150 мм;

2) трасса дюкера должна быть перпендикулярна фарватеру;

3) боковые ветви должны иметь угол наклона к горизонту α – не более 20˚;

4) глубина укладки подводной части дюкера h – не менее 0,5 м, а в пределах фарватера – не менее 1 м;

5) расстояние между дюкерными линиями в свету b, должно быть 0,7 ÷ 1,5 м;

6) скорость в трубах должна быть, во-первых, не менее 1 м/с, во вторых, не менее скорости в подводящем коллекторе (v_д ≥ v_вх);

7) за отметку воды во входной камере принимается отметка воды в самом глубоком коллекторе, подходящем к дюкеру;

8) отметка воды в выходной камере ниже отметки воды во входной камере на сумму потерь напора в дюкере, т.е. Z₂ = Z₁ – ∆h.

Проектирование и гидравлический расчёт дюкера проводят в следующем порядке:

1) На миллиметровой бумаге строится профиль реки в месте прокладке дюкера в одинаковых горизонтальном и вертикальном масштабах. Намечаются ветви и определяется его длина L.

2) Расчетный расход сточных вод, который проходит через дюкер определяется аналогично расходам на расчётных участках (q_дюк = q_max + Σq_соср; q_max = K_{gen max} ·Σq; Σq = q_пут + q_тр + q_бок; q_пут = q_o·F; где F – площадь всего района, с которого вода поступает на ГНС через дюкер).

3) Принимается расчётная скорость в дюкере (v_дюк ≥ 1 м/c) и количество рабочих линий (как правило принимают устройство дюкера в две линии).

4) По таблицам [7] подбирается диаметр труб по скорости и расходу в одной линии дюкера, равному расчётному расходу, поделённому на количество рабочих линий (q_дюк1 = q_дюк/2, л/с) или определяют по формулам:

, м, (36)

принимается стандартный диаметр дюкера и уточняют скорость:

, м/с (37)

5) Находятся потери напора на единицу длины:

, м (38)

Гидравлический уклон i определяют по [7] или по формулам:

гидравлический радиус

, м; (39)

коэффициент Шези определяется по формуле Маннинга:

, (40)

где п – коэффициент шероховатости трубы, для напорных трубопроводов , для самотечных – ;

гидравлический уклон: .

6) Определяют суммарные потери напора в дюкере:

, м, (41)

где – потери напора на входе в дюкер:

, (42)

где – коэффициент местного сопротивления на входе, ;

– потери напора на выходе:

, (43)

где – скорость на выходе из дюкера (равна скорости течения в трубопроводе за дюкером), м/с;

– потери напора на поворотах:

, (44)

где – сумма коэффициентов потерь напора на всех поворотах в дюкере;

– угол поворота, град;

– коэффициент местного сопротивления в колене поворота.

Угол поворота	10˚	30˚	45˚	90˚
	0,126	0,138	0,136	0,162

7) Проверяют возможность пропуска всего расчётного расхода по одной линии при аварийном режиме работы дюкера: при ранее заданном диаметре и общем расчётном расходе q_дюк определяют скорость и потери напора в дюкере по формулам описанном в пункте 6.

8) Должно соблюдаться неравенство:

, м

где – расстояние от поверхности земли до воды во входной камере (h₁ = z_з1 – z_в1, где величины z_з1, z_в1 берутся из гидравлического расчёта – форма 7).

Если данное соотношение не соблюдается, то увеличивают диаметр линий до тех пор, пока условие будет выполнено. Определяют скорость течения при этом диаметре и нормальном режиме работы дюкера. Если скорость будет меньше 1 м/с, то одну из линий принимают как резервную (аварийную).

Устройство аварийного выпуска не целесообразно из-за существенного ухудшения санитарного состояния водоема во время аварии.

Возможно устройство в начале дюкера принимается насосной станции подкачки. Напорные трубопроводы в этом случае присоединяются через колодец – гаситель напора непосредственно к главному коллектору 1 района, глубина заложения напорных трубопроводов в месте присоединения принимается равной глубине промерзания для данных условий.

9) Рассчитываются и наносятся на чертёж дюкера основные расстояния, уровни горизонтов низких и высоких вод в реке, диаметры труб и отметки:

– лотков

, м, (45)

где – берётся из гидравлического расчёта – форма 7;

– воды

, м, (46)

При этом должно быть соблюдено условие < .

Глубина заложения в конце дюкера:

, м. (47)

После этого расчёта необходимо проверить глубину заложения трубопровода на участке после дюкера: если глубина трубы в выходной камере будет больше рассчитанной глубины в начале участка, то следует пересчитать участок на другую начальную глубину.