2.2.2. Основы расчета напорных и безнапорных трубопроводов

Вопросы:

1) Степень наполнения трубопроводов, расчетные скорости, минимальные уклоны и диаметры.

2) Основные задачи расчета безнапорных сетей водоотведения.

Во избежание частого засорения труб и для удобства их прочистки установлены следующие минимальные диаметры труб:

1) для бытовой

- внутриквартальной канализации – 150 мм.,

- уличной канализации – 200 мм.,

2) для дождевой и общесплавной канализации

- внутриквартальной – 200 мм.,

- уличной – 250 мм.

3) для напорных илопроводов – 150 мм.

В населенных пунктах с расходом сточных вод до 500м³/сутки допускается уличные сети бытовой канализации укладывать из труб диаметром 150 мм. Для производственной канализации также допускается применение труб диаметром 150 мм.

Наполнением называется отношение высоты протекающего слоя воды h к внутреннему диаметру круглого коллектора d или к высоте H коллекторов других форм сечения (т.е. h/ d или h/ H).

Наполнение, соответствующее пропуску расчетного расхода, называют расчетным.

Общесплавную и дождевую канализационную сеть рассчитывают на полное наполнение при максимальной интенсивности дождя.

Бытовую и производственную канализационные сети рассчитывают на частичное наполнение труб, чтобы иметь некоторый запас в площади сечения труб на неравномерное поступление сточных вод и обеспечить вентиляцию сети для удаления вредных и взрывоопасных газов.

Расчетное наполнение h/ d в трубах круглого сечения:

1) Бытовая и производственно-бытовая сеть:

- для диаметра 150-300мм. h/ d = 0,6 ,

- для диаметра 350-450мм. h/ d = 0,7 ,

- для диаметра 500-900мм. h/ d = 0,75 ,

- для диаметра свыше 900 мм. h/ d = 0,8 .

2) Производственная сеть загрязненных вод:

- для диаметра свыше 150-300 мм. h/ d = 0,7 ,

- для диаметра свыше 350-450 мм. h/ d = 0,8 ,

- для диаметра свыше 500-900 мм. h/ d = 0,85 ,

- для диаметра свыше 900 мм. h/ d = 1,0 .

3) Для общесплавной, дождевой и производственной сети

незагрязненных вод всех диаметров h/ d = 1,0 .

Глубина потока в открытых каналах и кюветах дождевой сети , расположенных в пределах населенного пункта , не должна быть больше 1 м. Бровка канавы должна возвышаться на 0,2 м. выше наивысшего горизонта воды в канаве.

Для обеспечения нормальных условий работы канализационным сетям придают уклоны, обеспечивающие течение жидкости с самоочищающимися скоростями. С увеличением уклона скорость течения возрастает. В действительности скорости течения в разных точках поперечного сечения потока различна: в середине(ядре) потока они значительно больше, чем у стенок и дна. Чем больше диаметр коллектора , тем больше нерастворимых примесей должно транспортироваться в придонном слое и тем больше должны быть донные скорости . Но расчет канализационной сети ведут на расчетную скорость течения.

Расчетной скоростью называют скорость течения при максимальном расчетном расходе и расчетном наполнении и назначают ее в пределах между максимальными и минимальными скоростями течения.

Максимальной расчетной скоростью называют наибольшую допустимую скорость течения, не вызывающую снижение механической прочности материала труб при истирающем действии песка и твердых веществ, транспортируемых сточной жидкостью. Она допускается:

1) в металлических трубах – не более 8м/с;

2) в неметаллических (керамических, бетонных, железобетонных, асбестоцементных и др.) трубах – не более 4 м/с;

3) для дождевой сети соответственно – не более 10м/с и 7 м/с.

Минимальной расчетной скоростью ( критической или самоочищающей) называют наименьшую допустимую скорость течения, при которой обеспечивается самоочищение труб и коллекторов.

Минимальные расчетные скорости течения для бытовых и дождевых сточных вод при наибольшем расчетном наполнении труб:

1. для диаметра 150-200 мм. – 0,7 м/с,

2. для диаметра 300-400 мм. –0,8 м/с,

3. для диаметра 450-500 мм. – 0,9 м/с,

4. для диаметра 600-800 мм. – 1,0 м/с,

5. для диаметра 900-1200мм. – 1,15 м/с,

6. для диаметра 1300-1500мм. – 1,3 м/с,

7. для диаметра свыше 1500мм. –1,5 м/с.

Минимальную расчетную скорость движения осветленных или биологически очищенных сточных вод в лотках и трубах допускается принимать 0,4 м/с.

Минимальные скорости течения сточной воды при расчетном наполнении можно определить по формуле проф. Н.Ф.Федорова:

n __

V = 1,57 √ R ,

где V – минимальная незаиливающая скорость, м/с,

n = 3,5 + 0,5 R

Самоочищающие скорости можно обеспечить назначением уклонов, которые принимают по СНиП:

- для труб диаметром 150 мм – 0,008;

- для труб диаметром 200 мм – 0,005;

Для приближенных расчетов минимальные уклоны можно определять по простой эмпирической формуле:

i мин= 1 /d,

где d – диаметр трубы, мм.

На начальных участках канализационной сети диаметрами 150 и 200 мм часто получаются наполнения меньше допустимых из-за незначительных расходов.

При расчете канализационной сети решают следующие основные задачи:

1) определяют уклон i лотка трубопровода, его диаметр d (в мм.), наполнение h/ d, скорость V (в м/с), по заданному расходу Q (в л/с) с учетом уклона местности вдоль трассы коллектора,

1. определяют расход Q (в л/с) и скорость V (в м/с), в существующем коллекторе диаметром d (в мм), проложенном с уклоном i при фактическом наполнении h/ d.

Уклон лотка трубопровода принимают равным уклону местности или минимальным, чтобы обеспечить самоочищающую скорость потока.

Если скорость окажется меньше самоочищающей, то увеличивают уклон и решают задачу снова. При скорости выше максимальной допустимой уклон уменьшают.

Гидравлический расчет самотечной и напорной сети канализационных сетей проводят с помощью таблиц, графиков и номограмм. Подробные таблицы составлены Н.Ф.Федоровым, а также А.А.Лукиных и Н.А.Лукиных по формуле акад. Н.Н.Павловского.

Вопросы для контроля:

1. Какие минимальные диаметры установлены для избежания засорения труб?

2. Какие минимальные и максимальные скорости установлены СНиПом?

3. Что называется расчетной скоростью течения?

4. Что такое самоочищающая скорость, от чего и как она зависит?

5. Какие основные задачи решаются при расчете канализационной сети?