2.2.4. Гидравлический расчёт сети

Для гидравлического расчёта канализационных труб и каналов принимают формулы установившегося равномерного движения жидкости:

В формулах (2.5) и (2.6): q- расчётный расход сточной жидкости, м.куб/с; - площадь живого сечения потока, м²; V- средняя скорость движения жидкости, м/с; R- гидравлический радиус, равный отношению площади живого сечения потока к смоченному периметру, м; i- гидравлический уклон; С- коэффициент Шези, учитывающий гидравли-

ч еское сопротивление труб и зависящий от шероховатости стенок труб и гидравлического радиуса.

При квадратичной области сопротивления для определения С можно пользоваться формулой Н.Н. Павловского:

где n- коэффициент шероховатости, у- показатель степени, зависящий от шероховатости стенок труб, а также от формы и размеров каналов (или гидравлического радиуса).

Формулу (2.6) можно представить в виде:

где - коэффициент гидравлического трения; g- ускорение силы тяжести м/с².

Коэффициент сопротивления трения  определяют по формуле /СниП 2.64.0.3.85/:

где R_e- число Рейнольдса; _э- абсолютная эквивалентная шероховатость, см; d₂- безразмерный коэффициент, учитывающий характер шероховатости труб.

Для облегчения пользования формулой (2.9) при расчётах составлены специальные таблицы /8/.

Хозяйственно-бытовую канализацию рассчитывают исходя из неполного заполнения труб. Свободное пространство над сточной жидкостью требуется для вентиляции канализационных сетей, т.е. для удаления образующихся в результате химических и биологических процессов в жидкости вредных газов, а также возможного транспортирования плавающих предметов и кратковременного повышения уровня жидкости.

Рекомендуется принимать расчётное наполнение труб в зависимости от их диаметра:

d = 150…300мм не более 0,6d;

d = 350…450мм -``- 0,7d;

d = 500…900мм -``- 0,75d;

d  900мм -``- 0,8d;

Полное наполнение допускается в водостоках, а также в трубах для отвода условно чистых сточных вод.

Расчёт канализационных сетей производится по так называемой самоочищающей скорости, под которой понимают такую минимальную скорость движения сточной жидкости в трубах, когда взвешенные в ней частицы при максимальном расчётном расходе не осаждаются и происходит смывание частиц, осевших в трубе ранее (при минимальном расходе).

При расчётном наполнении труб сети бытовой канализации скорость следует принимать в зависимости от диаметра труб:

d = 150…250мм – 0,7 м/с; d = 300…400мм – 0,8 м/с; d = 450…500мм – 0,9м/с; d = 600…800мм – 0,95м/с; d = 900…1250мм – 1,15м/с.

Для удобства и упрощения расчётов составлены номограммы , в которых связаны между собой расход сточной жидкости, диаметр трубы, скорость движения, коэффициент шероховатости трубы, наполнение и гидравлический уклон. Ниже приводится пример расчёта уличной канализации.

Пример 2.1. Требуется произвести расчёт главного коллектора (участки 1-ГНС), трасса которого показана на рис 2.1, при следующих данных:

• среднесуточный расход коммунальных бытовых стоков составляет q_кол= 11,6л/с;

• суточный расход сточных вод предприятия П1- q₁= 3,8л/с, пред-приятия П2- q₂= 1,96л/с;

• площадь жилых кварталов F= 28,9га.

Начальную глубину заложения уличной канализации h₁ определяем по формуле:

где h- начальная глубина заложения дворовой канализации; i=0,1- уклон дворовой канализации; l- длина дворовой канализации до узла 1 (l=150м).

Начальную глубину заложения дворовой канализации определяем, исходя из глубины промерзания грунта:

где h_пр= 1,5м- глубина промерзания грунта, м.

По СНиП 2.04.03-85 принимаем диаметр труб дворовой канализации d_дв=150мм, а уклон i=0,010. Минимальный диаметр труб уличной канализации принимаем d_у=200мм.

По рельефу I квартала видно, что z=0.

Тогда

Минимально допустимый уклон начального участка определяем по формуле:

Назначаем уклон труб участка 1-2, равным i=0,006. Расчётный расход сточных вод на участке 1-2 не обеспечивает нормативного наполнения труб и минимально допустимой скорости течения сточной жидкости.

Для определения количества сточной жидкости каждый квартал разбиваем на участки стока (а,б). Далее определяем площади этих участков, а также вычисляем удельный расход с 1га:

Расчётные расходы сточных вод с площадей стока определяем умножением удельного расхода на площадь стока.

Путевой расход участка находим суммированием расходов с отдельных площадей, прилегающих к расчётному участку.

Расчётные участки могут иметь транзитный расход, поступающий из вышележащих участков и боковые, поступающие от присоединения сети. Данные расчёта сведены в табл. 2.2 и 2.3.

Из таблицы 2.3 видно, что глубина заложения труб в узле 6 приблизилась к предельно допустимой величине (h_доп=7м). Поэтому в этом узле следует устроить перекачивающую насосную станцию для подъёма сточных вод на высоту Н_г=5,66м в колодец с глубиной h=1,2м.

Результаты расчёта канализационного коллектора (1-2-3-4-5-6-7-ГНС) представлены в виде продольного профиля на рис.2.3.