tehnologi_epta / 3tehn

17.Основы гидравлического расчета водоотводящих сетей.

Труб-дыводоотв сетей проектируются на свободный (безнапорный) режим течения жидкости с частичным или полным (при отводе дождевых вод) заполнением сечения труб. Благодоря этому обеспечиваются: резерв в сечении труб, необходимый для пропуска расхода превышающего расчетный (наибольший возможный); вентиляция водоотв сети, при которой по свободному сечению труб удаляют вредные газы и пары; лучшие условия транспортирования нерастворимых примесей, так как при уменьшении расхода происходит уменьшение глубины потока и скорости, которая снижается в меньшей степени, чем расход.Ст воды образуются и поступают в водоот-ю сеть неравномерно. В ночное время быт-х сточных вод образуется меньше, чем в дневное. Т.о. в водоот-х сетях постоянно изменяется расход и трубо-ды работают в условиях неустановившегося движения, при котором все параметры, характеризующие поток (наполнение, скорость и др) непрерывно меняются. Свободная поверхность воды по трассе трубо-да представляет собой ряд последовательно расположенных кривых подпора и спада соединеных между собой участками с постоянной глубиной (равномерного движения). Т.о. в водоотводящих сетях наблюдается неравномерноедвиж-е. Расчет труб-дов заключается в определение диаметра труб-да (или размеров коллектора, если он имеет не круглую форму), уклона и параметров его работы: наполнения и скорости. Полученные результаты расчета должны удовлетворять технологическим и экон-м требов-ям. В целях упрощения гидравлических расчетов водоот-х сетей движение воды в них условно принимается установившимся и равномерным.

Формулы для расчета самотечных трубопроводов: 1.Q=w*v, v=c* (R*i) (формула Шези), c=Ry/n, где Q-расчетный расход; w-площадь живого сечения; v-средняя скорость; с-коэфШези; R-гидравлический радиус R=w/ ( -смоченный периметр); i-уклон лотка; n-коэф шероховатости. 2. Формула Дарси i=( /4R)(v2/2g); h=( l/4R)(v2/2g); с=( 8g)/ ; -коэф гидравлического трения 1/ =-2 lg( э/13,68R + a2/Re), где a2-коэф учитывающий характер шероховатости стенок труб;э-эквивалент шероховатости; Re=4Rv/ -число Рейнольдца;

18.Особенности устройства водоотведения в районах вечной мерзлоты?

Оисновной задачей при прокладке водоотводяших сетей в районах вечной мерзлоты является устранение тепловыделений в окружающий грунт и предохранении сточных вод от замерзания в трубопроводах. При проектировании и строительстве сетей рекомендуется применять неполную раздельную систему водоотведения с максимально возможным совмещением сброса бытовых и производственных сточных вод. Прокладка трубопроводов в зависимости от мерзлотно-грунтовых условий бывает подземная (в траншеях, в непроходных, полупроходных и проходных каналах), наземная (на подсыпках с обваловкой) и надземная (на эстакадах, конструкциях зданий и сооружений).

Подземную безканальную прокладку трубопроводов принимают для одиночных трубопроводов диаметром не более 300мм. непроходные каналы принимают на коротких участках (на переходах через улицу, на выпусках из зданий и т.д.), полупроходные и проходные каналы - при совместной прокладке труб и электрокабелей.

При всех способах прокладки трубопроводов предусматривают мероприятия по предохранению сточных вод от замерзания путем совместной прокладки бытовых и производственных сточных вод, теплопроводов для дополнительного сброса в сеть теплой воды и обогревания отдельных участков сети и греющих кабелей.

В колодцах открытые лотки не устраиваются, вместо них устанавливаются стапьные трубы с ревизиями.

где: ap - расчетная интенсивность осадков, соответствующая требуемой вероятности превышения для расхода. Определяется по формуле (2);

αp - расчетный коэффициент склонового стока, определяемый по формуле 3;

F - водосборная площадь, км2;

φ - коэффициент редукции максимального дождевого стока в зависимости от размеров водосборной площади. Определяется по табл. 4;

KJ - коэффициент учета влияния крутизны водосборного бассейна, определяемый по табл. 5;

Kф - коэффициент, учитывающий формулу водосборного бассейна и определяемый по формуле (8);

Расчетная интенсивность осадков различной вероятности превышения определяется по формуле:

где: aчас - максимальная часовая интенсивность дождя требуемой ВП. Определяется по табл. 1 для заданного ливневого района (рис. 2), мм/мин;

Kt - коэффициент редукции часовой интенсивности осадков в зависимости от времени формирования максимальных расходов на малых водосборах. Определяется по табл. 2.

Расчетный коэффициент склонового стока определяется по формуле:

где: α0 - коэффициент склонового стока при полном насыщении почв водой, принимаемый по табл. 3;

δe - коэффициент, учитывающий естественную аккумуляцию дождевого стока на поверхности водосборов в зависимости от различной залесенности и почво-грунтов. Определяется по формулам (4, 5,

7).

Величина коэффициента δe на водосборах, площадь которых характеризуется сплошной залесенностью или однородными грунтами по всему бассейну определяется по формуле:

где: γд - коэффициент, учитывающий различную проницаемость почво-грунтов на склонах водосборов, в расчетных условиях и определяемый по табл. 6;

β - коэффициент, учитывающий состояние почво-грунтов к началу формирования расчетного паводка, определяемый по табл. 7.

П - поправочный коэффициент на редукцию проницаемости почво-грунтов с увеличением площади водосборов. Определяется по табл. 9.

При частичнойзалесенности и резких различиях почво-грунтов на водосборах (рис. 1) для этого коэффициента применяется следующая формула:

где: γдл, γдг - коэффициенты, учитывающие проницаемость грунтов на отдельных частях водосбора, различных по степени залесенности и почво-грунтам определяются по табл. 6;

П - имеет прежнее значение, что и в формуле (4);

fл, fг - коэффициенты, характеризующие величины отдельных частей водосбора, различных по степени залесенности и почво-грунтам и определяемые соответственно по формулам:

(6)

где: Fл, Fг - площади отдельных частей водосбора, занятые различными почво-грунтами и растительностью.

Рис. 1. Схема к установлению неоднородных условий потерь стока на склонах водосборов.

Для больших и средних водотоков, расположенных в зоне избыточного увлажнения, а также в лесостепной и степной частях Европейской территории СССР рекомендуется формула Д.Л. Соколовского:

где: γд - определяется по табл. 6;

fп - площадь проницаемых грунтов в процентах от всей площади бассейна, определяется по формуле (6) в долях от 100 %.

где ф - коэффициенты, учитывающий форму водосборов и определяемый по графикам, рис. 4;

с - коэффициент, учитывающий уменьшение влияния формы водосбора на величину максимального расчетного расхода и определяемый по табл. 8.

Длина главного лога на малых водосборах определяется от наивысшей водораздельной точки, расположенной по направлению главного лога. На больших водотоках длина главного лога может быть принята с достаточной степенью точности равной длине основного русла, определяющего форму и размеры водосборного бассейна.

20.Гидравлический расчет и построение продольных профилей дождевых сетей.

Метод расчета дождевых сетей должен тесно увязывать метеорологические и гидравлические факторы действительных физических явлений. В ходе расчета определяются размеры и уклоны лотков, каналов и труб. Основным исходным данным является расчетный расход, который определяется по методу предельных интенсивностей прежде всего в зависимости от расчетного времени протока tr до расчетного сечения. Как известно, это время складывается из трех величин: tr = tcon + tcan + tp

Здесь tcon – время поверхностной концентрации, принимается по СНиП 2.04.03-85 примерно от 2 до 10 минут. Время протока по уличным лоткам tcan до первого дождеприемника рассчитывается в зависимости от скорости воды в лотке, однако можно ориентировочно принять tcan = 1 мин. Наконец, время протока воды по дождевой сети принимается как сумма времени протока по отдельным участкам при расчетных для каждого участка расходах:

tp = 0,017Σ(lp/vp),

где lp – длина расчетных участков коллектора,

vp – расчетные средние скорости на участках.

Главной особенностью гидравлического расчета дождевых сетей является то, что величина расчетного расхода (по которому принимается диаметр и уклон трубы) связана с продолжительностью протока по сети, а значит, зависит от диаметра и уклона. По этой причине весь расчет приходится производить методом последовательных приближений.

Итак, гидравлический расчет необходимо проводить в следующем порядке:

а) Производится трассировка дождевой сети и разбивка кварталов на площади стока, с последующим определением величин площадей стока.

б) Строится вспомогательный график (см. рис) зависимости интенсивности qt от времени протока по трубам tp (при принятых значениях tcon и tcan):

где η – коэффициент неравномерности выпадения дождя, βe – коэффициент, учитывающий заполнение свободной емкости коллектора, zmid – средневзвешенное значение коэффициента покрова, A и n – параметры, зависящие от географического расположения.

Расчет начинается, как правило, с наиболее длинного коллектора бассейна. Задается скорость протока vp на расчетном участке (например, 0,8 м/с). Для первого (верхового) участка определяется время протока по трубам tp, по вспомогательному графику находится интенсивность, соответствующая этому времени, затем рассчитывается сам расчетный расход: = ,

где F – площадь стока, примыкающая к расчетному участку.

в) Для последующих участков время протока tp обязательно суммируется с временем протока на всех предыдущих участках.

Если расчетный расход окажется меньше расхода на предыдущем участке, его принимают равным расходу на вышележащем участке.

г) По соответствующим таблицам или номограммам находится уклон и диаметр трубы (при полном заполнении) таким образом, чтобы пропускная способность и скорость течения в ней отличались от ранее заданных значений qcal и vp не более чем на 10%. Если предварительно заданная скорость все же отличается от вычисленной, следует повторить расчет при вычисленной скорости и скорректировать значение расхода.

д) Производится определение отметок и глубин заложения труб, а также высотное проектирование сети. Строятся продольные профили коллекторов.

21.Общая схема водоотведения города. Указать основные элементы системы и их назначение.

Схемой водоотведения называется технически и экономически обоснованное проектное решение принятой системы водоотведения с учетом местных условий и перспектив развития объекта водоотведения.

Схема водоотведения обслуживаемого объекта (города или промышленного предприятия) включает разнообразные сооружения, которые по своему назначению делятся на две основные группы.

К первой группе относят оборудование и сооружения, предназначенные для приема и транспортирования сточных вод:

·Внутренние водоотводящие устройства (внутренняя сеть),

·Наружная водоотводящая сеть,

·Насосные станции и напорные водоводы

Ко второй группе относят:

·Очистные станции и сооружения,

·Выпуски сточных вод в водоем

Внутреннюю водоотводящую сеть в зависимости от категории отводимой жидкости подразделяют на:

·Бытовую – для отведения из зданий бытовых и фекальных сточных вод,

·Производственную – для отведения из цехов производственных сточных вод,

·Дождевую – для отведения дождевых и талых вод с поверхности крыш зданий

Бытовая внутренняя водоотводящая сеть включает в себя приемники сточных вод (унитазы, умывальники, раковины и т.д.), отводные линии к стояку, сами стояки и выпуски из зданий. Более подробно бытовую внутреннюю канализацию и водопровод рассматривают в курсе “Санитарно-техническое оборудование зданий”.

Схемы внутреннего производственного водоотведения характеризуются большим разнообразием в зависимости от производства, установленного оборудования и т.п. условий.

Наконец, внутренние водостоки состоят из приемных воронок, отводных труб, стояков и внутренних коллекторов. Наружная водоотводящая сеть состоит из подземной сети труб и каналов, прокладываемых с уклоном. Эти сети разделяются на дворовые, внутриквартальные и уличные.

1. Дворовая водоотводящая сеть располагается в пределах одного двора и обслуживает одно или несколько зданий, она включает в себя выпуски из зданий, приемные и смотровые колодцы, а также систему подземных труб небольшого (150…200 мм) диаметра.

Последний колодец перед присоединением дворовой сети к уличной сети называется контрольным колодцем.

2.Внутриквартальная сеть располагается уже в пределах квартала или микрорайона, состоит из тех же элементов, что и дворовая.

3.Уличная водоотводящая сеть служит для транспортирования сточных вод, поступающих от отдельных кварталов населенного пункта в один трубопровод, называемый коллектором. Различают следующие виды коллекторов:

· коллектор бассейна водоотведения – собирает сточные воды из сети одного бассейна водоотведения, · главный коллектор – собирает сточные воды от коллекторов бассейна водоотведения,

·загородный коллектор – отводит транзитом стоки за пределы населенного пункта к насосной станции или очистным сооружениям При необходимости перекачки сточных вод из отдельных районов устраивают насосные станции и напорные

трубопроводы сточных вод. Насосные станции могут быть трех видов:

·местные – принимают и отводят стоки от группы или отдельных зданий,

·районные – осуществляют подъем сточных вод из глубоко лежащих коллекторов в более высоко расположенные,

·главные - насосные станции, подающие воду на очистные сооружения со всего населенного пункта

Напорные трубопроводы транспортируют сточную воду на более высокие отметки (например, на станцию очистки). От главной насосной станции стоки поступают на очистные сооружения канализации, где происходит их очистка до необходимой степени.

Выпуски воды в водоем – специальные сооружения, конструкция которых обусловлена следующими требованиями: обеспечение быстрого и интенсивного смешения сточных вод с водой водоема и исключение разрушения самого выпуска потоками сбрасываемой сточной воды и воды водоема.

Наиболее резкое снижение скорости при безнапорном движении происходит перед поворотами потока и перед боковыми присоединениями. Здесь может выпасть взвесь, что приводит к заиливанию сети. Поэтому при

гидравлическом расчете как напорных, так и самотечных сетей следует учитывать местные потери напора, которые определяются по формуле Вейсбаха:

,

где h – потери напора,

ζ – коэффициент местного сопротивления, v – средняя скорость течения.

При расчетах обычно принимают среднюю скорость, отнесенную к сечению, расположенному ниже по течению после местного сопротивления. Коэффициент местного сопротивления зависит от значения числа Рейнольдса.

Практически местные потери напора в поворотных колодцах составляют 1,5 – 3 см, а соединительных колодцах достигают 6 см. Поэтому, например, в поворотных колодцах следует давать дополнительный уклон поворотному лотку на величину местных потерь напора (см. рис.).

Минимальные диаметры труб. Степень наполнения труб и каналов

В начальных участках внутриквартальной и уличной канализации расчетный расход обычно невелик и его можно было бы пропустить по трубам небольшого диаметра. Однако практика показывает, что количество засорений в трубах геометрически растет с уменьшением диаметра. Поэтому при уменьшении диаметра эксплуатационные затраты на прочистку увеличиваются. Граничное значение расхода, при котором капитальные затраты на устройство сети равны эксплуатационным расходам на ее содержание – около 10 л/с.

Исходя их этих соображений, в СНиП 2.04.03-85 установлены минимальные диаметры труб, которые зависят от вида стоков, системы и сети водоотведения.

Минимальные диаметры водоотводящих сетей

Кроме минимальных диаметров, регламентируется и наполнение трубопроводов. Расчетное наполнение – максимально допустимое отношение глубины потока сточных вод в трубе к ее диаметру.

Необходимо отметить, что общесплавную и дождевую водоотводящие сети рассчитывают на полное наполнение при максимальной интенсивности дождя.

В соответствии со СНиП 2.04.03-85 для самотечных труб установлены следующие расчетные наполнения:

Необходимость установления оптимальных наполнений обусловлена:

созданием запаса в трубопроводах на случай максимального расхода,

возможность возникновения подпора уровня воды на поворотах.

Вотдельных случаях, например, при кратковременном пропуске душевых, банно-прачечных и др. вод, в коллекторах до 500 мм допускается полное наполнение.

Расчетное наполнение каналов с поперечным сечением любой формы следует принимать не более 0,7.

Расчетные скорости движения. Минимальные уклоны

Для создания нормальных условий работы водоотводящим сетям придают определенные уклоны, обеспечивающие течение сточных вод с самоочищающими скоростями. Скорость течения возрастает с увеличением уклона и гидравлического радиуса.

Как известно, распределение скоростей по сечению канала (трубы) является неравномерным. Самая наименьшая скорость наблюдается у дна. Однако проведение расчета только по придонным скоростям связано с большими трудностями, поэтому проектирование сети ведут на т.н. расчетнуюскоростьтечения.