6. Расчет разделительной камеры

Разделительную камеру рассчитывают на отведение расхода воды от предельного дождя в главный коллектор и на сброс всех превышающих эту величину стоков по ливнеотводу в водоем.

Принцип работы разделительной камеры основан на изменении дальности полета струи при неменяющихся 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.

Расчет разделительной камеры при известных расходах, диаметрах труб и глубинах заложения сводится к определению основных размеров камеры.

Рисунок 5- Разделительная камера

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;

В конце прямоугольного лотка перед перепадом устанавливается критическая глубина при расчетном расходе q_r, м:

h_к.д=0,467*q_r^2/3/d₁^2/3,

h_к.д=0,467*0,778^2/3/1^2/3=0,395 м,

а при расходе от предельного дождя q_lim, м,

h_к..п.=0,467*q_lim^2/3/d₁^2/3.

h_к..п.=0,467*0,163^2/3/1^2/3=0,141 м

Высота перепада, м:

h₀₌1.5* h_к.д/cos² -1.5* h_к.д,= 1.5* h_к.д (1- cos² )/cos² ,

h₀₌1.5* 0,395 (1- 0,58²)/0,58²=1,17 м

где cos =( q_r – 2 q_lim)/ q_r.

cos =( 0,778 – 2 *0,163)/ 0,778=0,580

Высота водосливной стенки, м:

h_с= d₂ - h_вх,

где d₂ –диаметр ливнеотвода,м;

h_вх,-потеря напора при входе в трубу,м;

h_вх= ,

h_вх=0,5 *1,25²/2*9,81=0,039

где = -коэффициент гидравлического сопротивления при входе в трубу. =0,5.

h_с= 1-0,039=0,961 м.

Ширина донного отверстия, м:

а=1,41h_к..п(0,3+ h₀/ h_к..п)^0,5+ q_lim/8,87b[(h₀+1,5 h_к.п) sin _1.]^0,5

а=1,41*0,141 (0,3+ 1,17/ 0,141)^0,5+ 0,163/8,87*1[(1,17+1,5 0,141)* 0,92_.]^0,5

а=0,657

где ₁ - угол наклона струи при расходе q_lim

sin ₁=[ h₀/( h₀+1,5 h_к..п)]^0,5.

sin ₁=[1,17/( 1,17+1,5 *0,141)]^0,5=0,92

Длина лотка в нижнем бьефе после водосливной стенки, м:

L_н=1.41h_к.д[0,3+( h₀+ h_с) / h_к..д]^0,5+ q_r/8,87b[(h₀+ h_с +1,5 h_к..д) sin _.]^0,5+e-a-

L_н=1.41*0,395[0,3+( 1,17+ 0,961) / 0,395]^0,5+ 0,778/8,87*1[(1,17+ 0,961 +1,5*0,395) 0,821_.]^0,5+0,3-0,657-0,1=0,98 м

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

- угол наклона струи к горизонту при расходе q_lim, м³/с;

=0,1 м – толщина водосливной стенки.

Общая длина разделительной камеры:

L = s+a+ +l_н ,

L = 1,58+0,1+0,657+0,98=2,31

где s – расстояние от входа в камеру до перепада, м; рекомендуется принимать s=(4…5) h_к..д , длина L должна быть более 1 м.

Общая ширина разделительной камеры, м:

B₀ = b + 2 b₁

B₀ = 1 + 2 *0,3=1,6 м,

где 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_н.б= Z - h₀ - h_c - 0.01*l_n ,

Z_н.б= 272,5 – 0,961 – 0,395 - 0.01*0,98=271,13 м,

где Z-отметка лотка трубы при входе в камеру, м.

Глубина воды в лотке нижнего бьефа после падения струи, м:

h_н.б = q_r/[4,43b (h₀+ h_с +1,5 h_к.д)]^0,5

h_н.б = 0,778/[4,43*1 (1,17+ 0,961+1,5*0,395)^0,5 =0,106

hл=d2=1000 мм

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

Z_дл=271,13+0,106-1-0,039=270,19

Отметка шелыги главного коллектора после разделительной камеры, м:

Z_шгк= 272,5-1,17-0,1=271,23 м

, где y можно принимать 0,1м.