Водоотведение и очистка сточных вод водоотводящие сети
..pdfКонструкции перепадных колодцев. Конструкции перепадных колодцев выбираются в зависимости от диаметров трубопроводов и высоты перепадов.
Колодцы с перепадом в виде стояка устраиваются на участках сети диаметрами 150-500 мм. Максимально допустимая высота пере пада, выполняемого в виде стояка (йюах):
d , мм |
150-200 |
250-350 |
400-500 |
тр’ |
|
|
|
hmax’, м |
6 |
4 |
2 |
Наибольшее |
распространение |
получили |
перепадные колодцы |
со стояком вне рабочей камеры (рис. 3.8, а). Стояк выполняется сталь ным, его диаметр равен диаметру подводящей трубы или на сортамент больше.
Перепадной стояк может располагаться внутри колодца, тогда в основании стояка устраивается водобойный приямок, а днище при ямка укрепляется стальной плитой (рис. 3.8, б).
Вместо стояка внутри колодца может быть водобойная стенка - стальная плита, приваренная к конструкции колодца (рис. 3.8, в).
Колодцы с водосливом практического профиля устраиваются при диаметрах трубопроводов более 600 мм и высоте перепада до 3 м. Во дослив и приямок выполняется из монолитного бетона, укрепленного арматурой (рис.3.8, г).
Если диаметр трубопровода более 600 мм, а перепад больше 3 м, то устанавливаются перепадные колодцы шахтного типа. Их рекомен дуется устраивать двухсекционными. Ремонт одной секции прово дится в часы минимального притока, при закрытом шибере на входе
всекцию (рис. 3.9).
Впоследние годы разработаны новые конструкции перепадных колодцев. Одна из них - колодец с соударением потоков. На уровне
лотка подводящего коллектора устанавливается горизонтальная плат форма, на ней монтируются разделительная перегородка и направля ющие лопатки. Здесь поток разбивается на две струи, которые стекают
Рис. 3.8. Конструкции перепадных колодцев: а - колодец с перепадом в ви де стояка вне рабочей камеры; б - колодец с перепадом в виде стояка внутри рабочей камеры; в - колодец с водобойной стенкой; г - колодец с перепадом в виде водослива практического профиля; 1 - стальной стояк (соединения сварные); 2 - заглушка; 3 - монолитный бетон; 4 - прочистка; 5 - водобой ный приямок; б - стальная плита в основании приямка; 7 - водобойная стен
ка; 8 - водослив практического профиля
по стенкам колодца. В нижней части колодца находится водобойная камера, здесь происходит соударение двух потоков с образованием буруна; при этом избыточная энергия потока гасится. Общий поток сточных вод поступает в отводящую трубу.
Рис. 3.9. Перепадной ко лодец шахтного типа: 1 - подводящая и отводящая трубы; 2 - открытые лот ки; 3 - шиберы; 4 - шахта;
5 - ступени
/V / / У |
' |
6 |
|
4 |
|
7 / у |
"7 |
|
4 |
|
|
k z |
Уг 1:У Ж Л 1 рГ / / |
|
±у |
А |
На трубопроводах диаметром менее 600 мм перепады высотой до 0,5 м допускается осуществлять без устройства специального ко лодца, путем плавного слива в смотровом колодце.
Установку люков необходимо предусматривать:
-в одном уровне с поверхностью проездной части дорог при усо вершенствованном покрытии;
-на 50-70 мм выше поверхности земли в зеленой зоне;
-на 200 мм выше поверхности земли на незастроенной территории.
Пример монтажного расчета колодца
Исходные данные:
-колодец - линейный,
-полная глубина заложения по профилю (глубина лотка от зем
ли )-3 ,0 1 0 м,
-диаметры подводящего и отводящего трубопроводов - 350 мм,
-грунт - непросадочный, сухой,
-диаметр люка - 700 мм,
-нагрузка - 500 кг/м2 (колодец располагается вне проезжей части).
Рис. 3.10. Монтажный расчет канализационного колодца
По табл. 1 приложения 1 выбираем колодец КСЛ-25, где DK= 1000 мм, hn= 450 мм, Нр= 1800 мм (рис. 3.10) , по приложению
2 подбираем конструктивные элементы колодца. |
|
|||||
Полная глубина колодца: |
|
|
|
|
||
H =h |
+10 + Н |
+10+ h +10+ h +10+ h |
+10+ h |
+10+ h ., |
||
1 л |
p |
п |
г |
о |
к |
л/к’ |
где А1—глубина монолитного бетонного лотка, Ал=450 мм; Н - высота рабочей части, Н = 1800 мм - одно стеновое кольцо КЛК10; ha - толщи на плиты перекрытия ПП10, Л„=150 мм; hr- высота горловины, Аг=290 мм - одно стеновое кольцо КС7.3; ho- толщина опорного кольца К06, h=70 мм; Лк - толщина кирпичной кладки, принимается два ряда кир пичей с промежуточным цементным швом: 65мм-2 + 10 мм = 140 мм;
высота люка с крышкой, по ГОСТ 3834-89 Ал/к= 90 мм; 10 - тол щина цементного шва, мм.
Я, =450+10+1800+10+150+10+290+10+70+10+140+10+90 = 3050 (мм).
По СНиП [1], если колодец располагается вне проезжей части, ус тановку люков необходимо предусматривать на 50-70 мм выше повер хности земли. В данном случае высота люка над поверхностью земли составит (Нх- Н) = 3050 - ЗОЮ = 40 мм, поэтому выполняется плани ровка территории вокруг колодца (срезка грунта на глубину 10 мм). Таким образом, полная глубина заложения лотка по профилю с учетом планировки территории составит 3000 мм. Результаты монтажного расчета приведены на рис. 3.10.
3.4. Пересечение водоотводящих сетей с препятствиями
Препятствиями при прокладке самотечных канализационных се тей могут быть реки, овраги, автомобильные и железные дороги, тру бопроводы различного назначения, кабели ит.д. Место пересечения сети с препятствием выбирается так, чтобы длина пересечения была минимальной, пересекающий трубопровод прокладывается перпен дикулярно оси препятствия. Конструкция пересечения зависит от вза имного высотного расположения трубопровода и препятствия. Если препятствие располагается в выемке, то пересечение выполняется в виде дюкера или в виде эстакады. Дюкером называется напорный трубопровод, соединяющий два самотечных трубопровода. Эстакада представляет собой мост, по которому уложен трубопровод, работаю щий в самотечном режиме. Если препятствие, например железная или автомобильная дорога, находится на насыпи, то переход под ним так же выполняется в виде самотечного участка, и при этом предусматри вается его защита от продавливания транспортом.
3.4.1. Дюкеры
Устройство дюкера (рис. 3.11). Основными элементами дюкера являются трубопроводы, верхняя и нижняя камеры. Верхняя камера дюкера состоит из двух отделений: мокрого и сухого. Эти отделения разделяются между собой водонепроницаемой перегородкой. В преде лах первого отделения самотечный трубопровод переходит в открытые лотки. Мокрое отделение может подтопляться водой при повышенных
расходах сточных вод, при снижении пропускной способности дюке ра или при ею промывке. В окончании лотков перед трубами дюкера устанавливаются плоские затворы - шиберы. В сухом отделении раз мещаются напорные трубы дюкера с задвижками. При установке двух отключающих устройств в верхней камере повышается надежность регулирования работы дюкера в случае выхода из строя одной из ни ток трубопровода. Каждое отделение верхней камеры должно иметь горловину и оканчиваться люком с крышкой. Превышение люка ка мер над паводковым уровнем воды в реке должно быть не менее 0,5 м. Нижняя камера дюкера устраивается в виде одного отделения, где на порные трубопроводы переходят в открытые лотки, в начале которых должны устанавливаться щитовые затворы. Камеры дюкера разме щаются на незатопляемой территории. При большой протяженности дюкера на трубах следует устанавливать колодцы или камеры с реви зиями, а в пониженных местах - выпуски для опорожнения дюкера (обычно при широкой затопляемой пойме реки).
СНиП 2.04.01-85 [1] запрещает при устройстве дюкеров проек тировать аварийные выпуски в водоемы или на рельеф. Тем не менее проектировщики в ряде случаев идут на нарушение норм, при этом устройство аварийного выпуска согласовывается со всеми органами, осуществляющими контроль за охраной и использованием природных ресурсов. Аварийный выпуск может быть проложен из верхней каме ры дюкера или из ближайшего колодца перед ним.
При пересечении с водными преградами дюкер выполняется не менее чем из двух ниток стальных труб с усиленной антикоррози онной изоляцией. Обе нити должны быть рабочими. Лишь при неболь ших расходах, если невозможно запроектировать две рабочие нитки, допускается устройство дюкера с одной рабочей и одной резервной трубой. При пересечении с оврагами допускается устройство дюкера из чугунных труб. Диаметр труб дюкера должен быть не менее 150 мм, угол наклона восходящей ветви а - не более 20° (см. рис. 3.11).
Расстояние между трубами дюкера в свету назначается не менее 0,7-1,5 м, в зависимости от их диаметра и от давления в дюкере. При пересечении с рекой глубина заложения подводной части трубопрово да должна приниматься не менее b = 0,5 м до верха трубы, а в преде-
64
лах фарватера на судоходных реках не менее Ъ= 1 м. Скорость течения сточных вод в дюкере назначается из следующих условий: она долж на быть не менее самоочищающей для труб данного диаметра (v^v^),
не менее скорости в подводящем |
самотечном коллекторе (у>уподвод) |
|
и не менее 1 м/с (v>l м/с). |
|
|
Расчет дюкера. Все линии |
дюкера принимаются |
рабочими |
и рассчитываются на пропуск расхода q=q In, где q - |
расчетный |
|
(максимальный секундный) расход сточных вод через |
дюкер; п - |
|
Рис. 3.11. Дюкер: 1 - самотечные трубопроводы: подводящий и отводящий; 2 - верхняя камера; 2а - мокрое отделение; 26 - сухое отделение; 3 - шибер (закрывается при мелком ремонте); 4 - задвижка (закрывается при аварии); 5 - напорные трубопроводы; 6 - нижняя камера; 7- открытые лотки; 8 - ава рийный выпуск
число рабочих линий. Диаметр труб определяется исходя изусловия обеспечениядопустимых скоростейпо формулеd=sj4ql/n v
Вода в трубах дюкера движется с заданной скоростью в результа те наличия перепада уровней воды ДА в верхней и нижней камерах:
Д/г =вх.аод _ |
вых-вод |
’ |
{ |
{ |
где в* вод и выхвод - отметки уровней воды в самотечных коллекто рах: подводящем и отводящем соответственно (отметки уровней воды на входе в дюкер и на выходе из него).
Перепад уровней ДА принимается равным потерям напора в дюке ре. Потери напора вычисляются по формуле
AA=A+AMc=//+E4,(v2/2g),
где h=il - потери напора по длине трубы; AMC=2^.(v2p/2g) - потери напора в местных сопротивлениях; i - гидравлический уклон (по тери напора на единицу длины трубы); / - длина трубопроводов дюкера; v - скорость движения воды в трубах при расчетных усло виях; g - ускорение свободного падения; коэффициенты мест ных сопротивлений. М естными сопротивлениями в дюкере явля ются входы в трубы, выходы из них, задвижка и четыре поворота трубы дю кера (отводы).
Для удобства расчетов дюкеров составлены таблицы [7]. Если дюкер смонтирован из металлических труб, расчет выполняется по табл. 44—47 [7], из неметаллических —потери по длине определя ются по табл. 1-27 [7] при полном наполнении труб (h/d= l).
В соответствии с требованиями СНиП [1], при выходе одной нит ки трубопровода дюкера из строя, оставшаяся должна обеспечить пропуск всего расчетного расхода с учетом допустимого подпора. При подпоре будет происходить подтопление мокрого отделения верхней камеры дюкера и лежащих выше участков подводящих самотечных трубопроводов. При подтоплении не должно происходить излива сточной жидкости из верхней камеры дюкера и смотровых колодцев. Подтопление трубопроводов не должно приводить к перебоям в рабо те канализационной сети.
Пример расчета дюкера
Дано:
- расчетный (максимальный) расход сточных вод в дюкере q =200 л/с;
-длина дюкера / = 150 м;
- |
отметка поверхности |
земли у верхней камеры дюкера |
|
= 74,5 м; |
|
- |
отметка уровня воды |
в подводящем самотечном коллекторе |
p sa a = 72,76 м.
Задание: рассчитать дюкер для перехода через реку. Решение:
1. По расчетному расходу с помощью таблиц [7] определяются гид равлические и конструктивные параметры работы подводящего самотеч ного коллектора. При расходе q = 200 л/с диаметр трубопровода d = 550 мм, наполнение h!d= 0,75, скорость у =1,09 м/с, уклон / = 0,0025.
2. Далее выполняется расчет напорных ниток дюкера на работу в нормальном режиме. Принимаются 2 рабочие нитки стальных труб, расход по каждой из них составит q!2 = 200/2 = 100 л/с. При помощи таблиц [7] определяются параметры работы дюкерных трубопрово дов: <7=300 мм, / = 0,0097, v = 1,4 м/с.
Потери напора по длине в дюкере составят: A, = i-l = 0,0097-150 = = 1,455 м.
Потери в местных сопротивлениях рассчитываются по формуле А = А. + А, + hv
где обозначено:
hx- потери на входе в дюкер, определяются в зависимости от ско рости в сооружении; в таблице для их расчета [7] учтены все потери: на выходе из самотечного коллектора в открытый лоток, в разветвле нии лотка, на входе в дюкерную трубу, потери в задвижке; при скоро
сти сточных вод в дюкере v = 1,4 м/с h}= 0,0561 м; |
|
|
||||
h2- потери |
на выходе из дюкера, |
определяются |
в зависимос |
|||
ти от разности |
скоростей в дюкере и в трубе за дюкером (v - |
). |
||||
Если |
подводящий и отводящий самотечные коллекторы работают |
|||||
в одинаковом |
гидравлическом режиме, |
то и скорости |
в них равны: |
|||
v |
= v |
=1,09 м/с, значит, ( v - v |
) = (1,4 — 1,09) = 0,31 |
м/с. |
||
По таблицам [7] при (v - vmJ = 0,31 м/с h2= 0,0046 м;
/?3 - потери в четырех закруглениях дюкера; при угле поворота а= 10°<20о и скорости v = 1,4 м/с А3= 4-0,0015 м = 0,006 м.
Таким образом,
Аыс = 0,0561 + 0,0046 + 0,006 = 0,0667 (м).
Общая величина потерь в дюкере:
ДА = Л,+ Лмс= 1,455 + 0,0667= 1,5217 - 1,52 (м).
Далее определяется отметка уровня воды на выходе из дюкера: BbDCi2a = р в 2а_ д /г = = 72,76 - 1 ,5 2 = 71,24 (м).
3. Дюкер необходимо проверить на аварийный режим. Когда одна из двух рабочих ниток выключится из работы, расход по второй воз растет в 2 раза и составит 200 л/с. Поскольку зависимость потерь от расхода является квадратичной (Дh~q2), то потери в рабочей нитке возрастут в 4 раза: Ahm = 4-ДА = 4-1,52 = 6,08 (м).
Авария в дюкере не должна влиять на работу ниже расположен ных участков канализационной сети, значит, отметка уровня воды на выходе из дюкера всегда должна оставаться постоянной. Необхо димо определить, какой должна быть отметка уровня воды в мокром
отделении входной камеры *х-водарэд, чтобы компенсировать аварий ные потери в сооружении и сохранить отметка уровня воды на выходе из дюкера прежней.
вх.вод.авар = руШ -Ь = 71,24 + 6,08 = 77,32 (м).
Требуемая отметка ” вод~авар превышает отметку люка входной ка- меры”*-361^1: 77,32>74,5 м, что невозможно обеспечить конструктивно. Значит, при двух рабочих нитках дюкер при аварии не работает.
4. Необходимо попытаться запроектировать дюкер в три рабо чие нитки. В нормальном режиме расход по каждой из них составит q/Ъ = 200/3=66,67 л/с. При помощи таблиц [7] определяются парамет ры работы сооружения: d - 250 мм, v = 1,4 м/с, / = 0,0123. По аналогии с сооружением из двух ниток определяются потери при нормальной 68