12.Гидравлический расчет канализационной сети

Гидравлический расчет канализационных сетей заключается в оп­ределении диаметров труб для расчетных максимальных секундных рас­ходов сточных вод, уклонов, потерь напора, скоростей течения и степе­ни наполнения.

При расчете сети допускается, что расчетный расход сточных вод поступает в начале расчетного участка, а режим движения жидкости в расчетных участках сети равномерный.

В основу гидравлического расчета приняты:

1) формула постоянства расхода

2) формула Шези для определения скорости течения

где   — максимальный расчетный расход сточных вод, м³/с;

 — площадь живого сечения потока, м2

 — средняя скорость движения потока, м/с;

 — гидравлический радиус, м;

 — коэффициент сопротивления трения по длине;

— гидравлический уклон потока:

В СНиП II-32-74 рекомендуется вместо формулы   пользовать­ся идентичной формулой Дарси:

где   — коэффициент сопротивления трению по длине;

 —ускорение свободного падения, м/с².

Между значениями коэффициентов сопротивления   и   существу­ют следующие зависимости:

Коэффициент сопротивления   определяют по формуле акад. Н. Н. Павловского:

где   — коэффициент шероховатости, принимаемый равным 0,012—0,015 в зависимости от материала труб (см. табл. 3.2); у—показатель степени, зависящий от значения коэффициента шероховатости и гидравлического радиуса:

В канализационных коллекторах диаметром до 4000 мм гидравли­ческий радиус всегда меньше 1 м, а при R < 1 и n = 0,013 показатель степени:

При постоянном показателе y = 1/6 формула   получила широ­кое распространение в ряде стран под названием формулы Маннинга:

или приближенно

Подставляя в формулу   значение коэффициента  , найденное по формуле Н. Н. Павловского, при y = 0,17 получим:

Подставляя значение   в формулу расхода  , будем иметь:

Степенная формула Н. Н. Павловского позволяет легко переходить при расчетах от одного коэффициента шероховатости к другому путем введения добавочного множителя. В зарубежной практике наряду с фор­мулой Маннинга широко применяют степенную формулу Хазен Вильямса:

где   — величина, принимаемая равной 100—150.

В соответствии со СНиП безразмерный коэффициент сопротивле­ния   рекомендуется определять по формулам Н. Ф. Федорова, учи­тывающим различную степень турбулентности потока в гладкой, шеро­ховатой и переходной областях движения:

а) для напорного течения

б) для безнапорного течения

где   —коэффициент эквивалентной абсолютной шероховатости, см (см. табл. 3.2);   — безразмерный коэффициент, учитывающий характер шерохо­ватости материала труб (см. табл. 3.2);   — гидравлический радиус, см;   — число Рейнольдса.

 и   при расчетах принимаются в одинаковых единицах (в см).

Проф. Н. Ф. Федоровым установлена зависимость между коэффици­ентами шероховатости n и эквивалентной шероховатости   (см. табл. 3.2), которая выражается формулой:

При гидравлическом расчете канализационных сетей пользуются графиками, номограммами и таблицами, составленными по формулам акад. Н. Н. Павловского и проф. Н. Ф. Федорова. Конечные результаты расчетов получаются практически одинаковыми, поэтому расчеты можно вести по любой из этих формул.