Расчетная продолжительность дождя

На рис. представлен квартал жилого массива, имеющий плоский рельеф местности. Согласно этой схеме, расчетная продолжительность дождя t_r равна времени добегания капли дождя от точки B до расчетного сечения А-А.

Формула для расчетной продолжительности дождя:

t_r = t_con + t_can + t_p.

Здесь: 1. t_con – продолжительность протекания дождевых вод до уличного лотка 2. Это так называемое время поверхностной концентрации. Для расчета предложена следующая формула:

,

где n – коэффициент шероховатости, l_con – длина пути стока, I – уклон поверхности, i – интенсивность дождя по слою.

Однако такая формула применима только при правильно спланированных поверхностях без лотков, что, естественно, не всегда может быть обеспечено.

Многочисленными подсчетами установлено, что в городских условиях среднее время добегания воды колеблется от 5 до 10 мин. СНиП 2.04.03-85 рекомендует это время принимать равным 3…5 мин при наличии внутриквартальных закрытых дождевых сетей, а при их отсутствии – 5…10 мин.

2. t_can – продолжительность протекания дождевых вод по уличным лоткам до дождеприемника. Определяется по формуле:

,

где l_can – длина участков лотков, v_сan – скорость течения в лотке, 0,021 – коэффициент, который учитывает постепенное нарастание скорости по мере наполнения лотков.

3. t_p – продолжительность протекания воды по подземным трубам до рассчитываемого сечения. Определяется по формуле:

,

где l_p – длина расчетных участков коллектора, v_p – расчетные скорость течения на участках сети.

Таким образом, продолжительность дождя, по которой принимают соответствующую его интенсивность, можно представить в виде:

.

Свободная емкость дождевых коллекторов

Особенностью формирования дождевых стоков в канализационных коллекторах является не одновременность возникновения расчетных (максимальных) расходов на разных их участках. Нижние участки труб рассчитаны на большее время протекания, а значит, на дождь большей продолжительности, следовательно, меньшей интенсивности. Тогда при выпадении этого дождя верхние участки будут заполняться не полностью, т.к. они рассчитаны на меньшую продолжительность, следовательно, на большую интенсивность дождя.

Поэтому при возникновении расчетного расхода на одном участке другие будут работать с неполным заполнением.

Учет свободной емкости при расчете производится с помощью коэффициента β_e:

β_e = Q_p/Q_max,

где Q_p - расчетный расход, Q_max - максимальный расход.

Значения коэффициента β_e зависят от того, каким образом происходит изменение интенсивности дождя во время его выпадения. Возможны 5 типов дождей:

1. Интенсивность дождя максимальна в начале: Вероятность выпадения такого дождя – 37%. Гидрограф стока описывается зависимостью:

,

где Q_max = AF/Tⁿ, T - полное время добегания.

Коэффициент свободной емкости: β_I = 1-n.

2. Интенсивность дождя равномерна:

Вероятность выпадения такого дождя – 11%. Гидрограф стока описывается зависимостью:

.

К оэффициент свободной емкости: β_II = 1-0,5n.

3. Интенсивность максимальна в конце дождя:

Вероятность выпадения такого дождя – 13%. Гидрограф стока описывается зависимостью:

.

Коэффициент свободной емкости: β_III = 4/3(1-0,5n).

4. Интенсивность максимальна в середине (1) или два максимума (2).

Вероятность выпадения соответственно – 28% и 11%.

Коэффициент свободной емкости: β_IV = β_V = 1-0,5n.

Если рассчитать общий коэффициент β как средневзвешенное значение коэффициентов по вероятностям, то: β_e = 1-0,7n, если каждый дождь считать равновероятным, то: β_e = 1-0,5n.

Таким образом, используя коэффициент β_e, можно уменьшить расчетный расход:

Q_p = β_eQ_max,  

или, наоборот, уменьшить уклон трубопровода при старом диаметре:

,

где i₀ – уклон трубопровода без учета свободной емкости.

Скорость воды рассчитывается при полном заполнении трубы, хотя на самом деле она увеличивается в 1/β_e раз.

При больших уклонах местности (i > 0,03): β_e = 1, а при i = 0,01…0,03: β_e = 1-0 ,35n.