Разделительные камеры, конструкции и расчет

Разделительные камеры, устраиваемые на дождевой сети полураздельной системы водоотведения, аналогичны по конструкции ливнеспускам, которые имеются в общесплавной системе. Поэтому их иногда объединяют под общим названием – ливнесбросные камеры. По принципу работы разделительные камеры можно подразделить на следующие основные типы (см. рис):

• с водосливами различной конфигурации (прямолинейными, боковыми одно- и двухсторонними, криволинейными боковыми, кольцевыми и т.д.),

• с различной дальностью отлета струи (типа донного слива, с вертикальной разделительной стенкой),

• с сифонами, механическими устройствами и др.,

• комбинированные.

Камеры с водосливами

Диаметр подводящего коллектора D₁ (см. рис.) принимают по расчетному расходу дождевых вод Q_r при полном заполнении. Диаметр отводящего трубопровода D₂ рассчитывается на пропуск предельного расхода Q_lim, отводимого на очистку. Ливнеотвод диаметром D₃ должен обеспечить отведение разности расходов Q_r - Q_lim,

Основным уравнением для гидравлического расчета этого типа разделительных камер является зависимость:

,

где Q_сбр – величина расхода, сбрасываемая через водослив (Q_r - Q_lim), m – коэффициент расхода водослива, H – расчетный напор над гребнем водослива, l – длина гребня.

Расчетный напор можно определить по формуле:

H = h – h_гр,

где h – глубина воды в подводящем коллекторе, h_гр – высота гребня водослива.

Высоту гребня водослива следует принимать равной:

,

где h₂, v₂ – соответственно глубина и скорость потока в отводящей трубе, ζ_вх – коэффициент сопротивления.

Для камер с прямолинейным боковым водосливом коэффициент расхода равен:

m = 0,38 + 0,03H/h_гр.

Для камер с криволинейным боковым водосливом коэффициент расхода принимается в зависимости от соотношения Q_сбр/Q_r.

Камеры с вертикальными разделительными стенками

В зависимости от конструкции камеры перелетевший через стенку поток ударяется о дно лотка и:

• или удаляется целиком на сброс в водоем,

• или разделяется на два противоположных потока: один направляется в ливнеотвод, другой – на очистку (в случае отверстия в стенке).

Расстояние между вертикальной стенкой и подводящим коллектором a определяется по формуле (см. рис):

,

где l – дальность отлета струи по оси, b – ширина подводящего лотка (b = D₁), P – высота падения (разность отметок дна лотка и верха стенки) – см. рис.

Для лотка прямоугольного сечения дальность отлета определяется:

,

где h_кр – критическая глубина потока в подводящем лотке.

Высота падения P может быть рассчитана по формуле:

.

Для гашения энергии может быть устроен водобойный колодец перед ливнеотводом, размеры которого определяются аналогично расчету прямоугольных водобоев трубчатых перепадов.

Параметры работы разделительных камер

В полураздельной системе водоотведения считается, что при всех значениях расходов, больших предельного, на очистку будет направляться постоянный расход, равный разности между расчетным Q_r и предельным значением Q_lim.

Однако для большинства конструкций величина расхода, отводимого на очистку Q_оч, изменяется в зависимости от общего расхода и принятого коэффициента разделения K_div (см. рис). В камерах всех типов при расходе Q, меньшем Q_lim, весь расход отводится на очистку. При превышении этого расхода наибольший рост Q_оч наблюдается в камерах с прямолинейными боковыми водосливами. В камерах донного слива и с разделительной стенкой с отверстием можно условно принять, что Q_оч ≈ Q_lim. Самая значительная часть дождевого стока будет сбрасываться в водоем через камеры с разделительной стенкой без отверстия.

Для достижения равенства суммарного расхода дождевых вод и предельного расхода можно использовать чередование различных конструкций.

Для учета непостоянства отводимого на очистку расхода используется коэффициент K_оч:

.

Среди разделительных камер с водосливами самое малое значение такого коэффициента имеет камера с криволинейным боковым водосливом с двумя поворотами (0,05), самое большое – у камеры с прямолинейным боковым водосливом (0,35). Для камер донного слива и с разделительной стенкой с отверстием K_оч ≈ 0.

Величина отводимого на очистку расхода составит:

Q_оч = Q_r(K_оч + K_div - K_div∙K_оч).