4.4. Расчет водостоков

Расчет внутренних водостоков сводится к определению расчетного расхода дождевых вод и проверке пропускной способности отельных участков сети.

Р асчетный расход дождевых вод Q_расч, л/с, с водосборной площади должен определяться по формулам:

для кровель с уклоном менее 1,5% включительно

(4.1)

для кровель с уклоном 1,5% и более

(4.2)

где F – водосборная площадь, м²; q₂₀ – интенсивность дождя, л/с, c 1 га (для данной местности), продолжительностью 20 мин. при периоде однократного превышения расчетной интенсивности, равной 1 году (принимаемая согласно рис.1 СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения); q₅ – интенсивность дождя, л/с, c 1 га (для данной местности), продолжительностью 5 мин. при периоде однократного превышения расчетной интенсивности, равной 1 году; определяемая по формуле:

, (4.3)

где n – параметр, принимаемый согласно рис.2 СниП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения.

При определении расчетной водосборной площади следует дополнительно учитывать 30% суммарной площади вертикальных стен, при­мы­кающих к кровле и возвышаю­щихся над ней.

Расчетный расход дождевых вод, приходящийся на одну водосточную воронку или один водосточный стояк, не должен превышать величин, приведенных в табл. 4.1.

Пропускную способность водосточных труб определяют при самотечном режиме по тем же формулам, что и пропускную способность канализационных труб. В зависимости от принятой схемы и конструкции сети внутренних водостоков их отдельные элементы могут работать как в напорном, так и в самотечном режиме. Напорный режим может возникнуть в трубопроводах в тех случаях, когда высота слоя воды на кровле здания превысит некоторую критическую величину, при которой не происходит прорыва воздуха снаружи в трубопровод водостока.

При этом весь действующий напор Н расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости от входа в воронку до выпуска в колодец (или при открытых выпусках - до излива стоков на отмостку около здания). Расчетное наполнение труб водостоков, работающих в напорном режиме, следует принимать равным 1, работающих в самотечном режиме – 0,8.

Максимальный (критический) расход, л/c, который пропускает система без повышения уровня воды над воронкой при напорном режиме, следует определять по формуле:

, (4.4)

где Н – располагаемый напор, принимаемый равным разности геометрических отметок кровли у воронки и оси выпуска или оси самотечного трубопровода, м; S₀ – полное сопротивление системы, равное сумме сопротивлений трению по длине всех участков труб и местных сопротивлений фасонных частей труб, включая сопротивления воронки и выпуска, м с²/л².

Полное сопротивление системы определяют по формуле:

(4.5)

где А – удельное сопротивление трубопроводов трению, определяемое по табл. 4.2, в зависимости от типа труб и их диаметра; L – длина трубопроводов, м; А_м – удельное местное сопротивление, определяемое по табл. 4.3; – сумма местных сопротивлений в системе (включая вход в воронку и выпуск), определяемых по табл. 4.4.

Таблица 4.2.

Удельные сопротивления трению А

Трубы	Условный проход труб, мм
	80	100	125	150	200	250
Чугунные	0,00104	0,000365	0,000111	0,00042	0,000009	0,000028
Асбестоце­мент-ные	0,000375	0,000165	0,000067	0,000028	0,000006	0,000002
Стальные	0,00117	0,000267	0,000106	0,000045	0,0000093	0,0000026
Полиэтиле­новые	0,000962	0,00011	0,000048	0,000023	–	–

Таблица 4.3

Удельные местные сопротивления трению А_м

Внутренний диаметр фасонных частей, мм
80	100	125	150	200	250
0,002	0,00083	0,00034	0,000165	0,000052	0,000021

Таблица 4.4

Коэффициенты местных сопротивлений фасонных частей

внутренних водостоков

Фасонная часть
Приемная воронка	1,5–1,6
Отвод чугунный канализационный:
900	0,65
1350	0,45
Отступ	1
Тройник:
На проход прямой	0,75
На поворот прямой	0,9
На поворот косой	0,8
Крестовина косая	1,2
Гидравлический затвор:
Чугунный двухоборотный	1,5
Стальной сварной	2
Выпуск	1

Конструкция водосточной системы должна обеспечивать при минимальных диаметрах труб пропуск расчетного расхода воды с принятой водосборной площади, т.е. должно быть соблюдено условие: Q_расч< Q_кр. Минимальный диаметр трубопроводов должен быть не менее диаметра патрубка воронки. В системах с несколькими воронками условие Q_расч<Q_кр должно быть выдержано по отношению к каждой воронке.

Пример 5. Конструирование и расчет внутренних водостоков здания.

Исходные данные: здание согласно исходным данным в примере 1, бесчердачное, уклон кровли менее 1,5 %.

Решение. Принято минимальное количество водосборных воронок – две, каждая обслуживает участок кровли 12,0 х 9,0 м, т.е. 108 м². Воронки размещаются вблизи пересечения осей Б, 2 и 3, каждая воронка оборудуется самостоятельным пластмассовым стояком высотой 15,0 м. Выпуски выполняются в сторону фасада В-В, их длина по 6,0 м. Выпуск дождевых вод осуществляется открыто в лотки около здания.

Для г. Хабаровска интенсивность дождя q₂₀ = 90 л/сга.

По формуле 4.1 расчетный расход дождевых вод

л/с.

По табл. 4.1. принята воронка диаметром 100 мм, стояк диаметром 100 мм.

Общая длина трубопроводов одного выпуска 21,0 м.

По табл. 4.2 удельное сопротивление трению А = 0,000365. Система оборудуется следующими фасонными частями: воронка, отвод 90⁰, выпуск, их коэффициенты местных сопротивлений по табл. 4.4 соответственно 1,5, 0,65 и 1,0. Удельное местное сопротивление трению по табл. 4.3 А_м = 0,00083.

Полное сопротивление системы по формуле 4.5

.

Максимальный критический расход, который может пропустить система, по формуле 4.4 составляет

л/с.

Q_кр  Q_расч, следовательно, система водостоков работоспособна.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработка рациональных и экономичных технических решений при проектировании систем водоснабжения и водоотведения отдельных зданий и микрорайонов обуславливает снижение капитальных затрат и себестоимости воды.

Материал, изложенный в пособии, дает возможность произвести выбор рациональной схемы инженерных сетей здания, последовательно изучить функционирование элементов систем водоснабжения, горячего водоснабжения, водоотведения при различных режимах работы, методику расчета этих систем и правила конструирования.

Для более глубокого изучения отдельных вопросов проектирования водопровода приведен библиографический список рекомендуемой литературы.

В условиях повышения требований к качеству водоснабжения хозяйственно-питьевых и производственных потребителей внимание к данной дисциплине и другим системам жизнеобеспечения будет возрастать.

Авторы выражают надежду, что пособие будет полезно студентам для изучения специальных дисциплин, а также инженерно-техническим работникам жилищно-коммунального хозяйства.