1636

4. Находим скорость потока в сжатом сечении водобойного колодца:

vc 2gT0 ,

где – коэффициент скорости (допускается принимать равным 0,9); vc 0,9 2 9,81 3,577 7,54 ì/ñ .

5. Определяем глубину потока в сжатом сечении:

hc Q , bvc

ãäå b – ширина водосливного канала, принимаемая равной диаметру подводящего трубопровода, м (b = 0,6 ì);

7. Определяем необходимую глубину водобойного колодца: dê hc3 h,

где – коэффициент, характеризующий степень затопления прыжка: =1,05...1,1;

dê 1,05 0,75 0,42 0,405.

Поскольку первоначально принятая глубина колодца незначи- тельно отличается от вычисленной, расчет не повторяем. Конструктивно принимаем dê = 0,41 ì.

41

8. Определяем длину перепадного колодца lê, м, по формулам:

l1 1,15 H0 P 0,33H0 ,

ãäå H0 – глубина потока на подходе к перепаду с учетом скоростного напора, м:

H0 h v2 ; 2g

Нî=0,42+0,057=0,477 ì;

l1 1,15 0,477 2,77 0,33 0,477 1,343 ì ;

lê=1,343 + 2,7 0,75 = 3,368 ì.

По конструктивным соображениям принимаем l1=1,35 ì, lê= 3,4 ì.

9. Определяем координаты водосливной стенки:

X l1 YP .

Задаваясь значениями величины Y, находим соответствующие значения величины Х. Результаты расчетов сводим в табл. 3.9.

Производим конструирование элементов колодца (см. рис. 3.6).

3.3. Дюкеры

Для транспортирования сточных вод через реки и овраги служат специальные устройства – дюкеры.

Дюкер состоит из следующих основных элементов: напорных трубопроводов, верхней (ВКД) и нижней (НКД) камер дюкера.

42

Согласно [1, п. 4.36–4.37], дюкеры при пересечении водоемов необходимо принимать не менее чем в две рабочие линии из стальных груб диаметром ≥150 мм, с усиленной антикоррозийной изоляцией. Обе нитки трубопровода – рабочие.

Допускается устройство дюкера с одной рабочей и одной резервной трубами:

–при расходах сточных вод, не обеспечивающих расчетных скоростей в дюкере;

–при расчетных потерях в дюкере больше, чем перепад между ВКД и точкой подключения дюкера к коллектору на противоположном берегу реки;

–при больших скоростях в подводящем коллекторе перед ВКД;

–согласно [1, п. 4.37], в случае аварии одна линия дюкера не может пропустить весь расчетный расход.

По [1, п. 4.38] при проектировании дюкеров необходимо принимать:

–глубину заложения подводной части трубопровода, считая до верха трубы, не менее чем на 0,5 м ниже дна реки, а в пределах фарватера на судоходных водных объектах – не менее 1 м;

–угол наклона восходящей части дюкера – не более 20 к горизонту;

–расстояние между нитками дюкера в свету – не менее 0,7–1,5 м. Дюкеры должны располагаться в местах с устойчивым неразмываемым руслом, на участках с минимальной шириной реки. Трубопроводы дюкера прокладываются перпендикулярно руслу реки. В зависимости от движения воды в подводящем трубопроводе и глубины его заложения перед дюкером (ВКД) возможны два варианта режима работы дюкера: самотечно-напорный и напорный.

Самотечно-напорный дюкер (рис. 3.7) устраивается на самотеч- ной водоотводящей сети при переходе через водоем. Дюкер работает полным сечением в напорном режиме. Он состоит из входной (верх- -ней), выходной (нижней) камер и напорных трубопроводов. Верхняя камера дюкера (ВКД) имеет два отделения: мокрое и сухое, разделенные водонепроницаемой перегородкой (см. рис. 3.7 и 3.8).

Âмокром отделении самотечный трубопровод переходит в открытые лотки. Для перекрытия потока воды в лотках предусматриваются затворы (шиберы). В сухом отделении размещаются напорные трубы с задвижками, с помощью которых можно отключать любой из трубопроводов дюкера. Размеры камер в плане зависят от числа и диаметра труб. Расстояние между трубами в камере принимается не менее 400 мм, ширина боковых проходов – не менее 250 мм (для труб диаметром более 500 мм эти расстояния удваиваются).

43

Рис. 3.7. Схема самотечно-напорного дюкера

44

открытые лотки, в начале которых устанавливаются щитовые затворы (шиберы). Камеры следует выполнять из сборных железобетонных колец и элементов, а в случае сложной конфигурации – из сборных железобетонных блоков и монолитного бетона.

Основные размеры, мм, ВКД и НКД при диаметре подводящего самотечного коллектора Dó = 200...600 мм приведены в табл. 3.10,

согласно альбому V типового проекта 902–09–22.84. При Dó >600 ìì

камеры дюкера следует разрабатывать по индивидуальному проекту. Элементы рабочих камер и горловин ВКД и НКД набираются по тому же методу, что и в канализационных колодцах (см. под-

ðàçä. 3.1).

Рис. 3.9. Нижняя камера дюкера при самотечно-напорном режиме

46

Т а б л и ц а 3 . 1 0 Размеры верхней и нижней камер дюкера

Расчет и конструирование

Расчет дюкера производят последовательно:

1.Вычерчивают схему дюкера (см. рис. 3.7).

2.Принимают количество рабочих линий (обычно две).

3.Определяют расход q1, л /с, по одной линии дюкера:

ãäå qp – расчетный расход сточных вод, проходящих через дюкер, л/с;

n– число рабочих линий.

4.Производят подбор диаметров труб дюкера. Диаметр труб dó ,

мм, дюкера определяют исходя из условия обеспечения самоочи- щающих скоростей. Согласно [1, п. 2.37], расчетную скорость движения сточных вод в дюкере необходимо принимать не менее

47

1 м/с, при этом в местах подхода сточных вод к дюкеру скорость v, м/с, должна быть не более скорости в дюкере. При пропуске расхода q1, л/с, со скоростью v, м/с, по работе [9] подбирают диаметр dó , мм, гидравлический уклон i и скорость v1, ì/ñ.

ãäå i – гидравлический уклон;

l– длина трубопроводов дюкера между ВКД и НКД (принимают по генплану), м.

6.Уточняют по схеме (см. рис. 3.7) количество местных сопротивлений и вычисляют потери напора в них.

В дюкере имеются следующие местные сопротивления: на входе

âтрубу, на поворотах, на выходе из трубы. Сопротивление в задвижке при полном открытии равно нулю. Потери напора на входе

âтрубу h, м, определяют по формуле

ãäå 1 – коэффициент сопротивления на входе в трубу (при нормальном режиме работы дюкера 1 =0,2; при аварийном –

1 = 0,5);

v1 – скорость движения сточных вод в дюкере, м/с. Значения потерь напора на входе h1, м, в зависимости от

скорости v1, ì/c, äàíû â òàáë. 3.11.

Таблица 3.11

Потери напора при входе в дюкер

48

Потери на выходе из дюкера h2, м, определяют по формуле:

разности скоростей (v1– v) äàíû â òàáë. 3.12.

Т а б л и ц а 3 . 1 2 Потери напора на выходе из дюкера

Потери на повороте трубы h3, м, определяют по формуле:

Сопротивление на повороте трубы на =30 :30= 0,23sin30 =0,23 0,5=0,115.

49

Сопротивление на повороте трубы на =20 :

20 = 0,23sin20 = 0,23 0,34 = 0,078.

Тогда потери напора в углах поворота нисходящей линииh , ì

3

(2 поворота на = 30 ) составят:

ãäå h – слой воды в трубе на отводящем участке от дюкера, м. 50