Гидравлический расчёт внутренней канализации
Внутреннюю канализацию обычно не рассчитывают, а проверяют гидравлику отдельных участков в соответствии с требованиями норм. Рассмотрим основы гидравлических расчётов канализации.
Канализация — это система с безнапорными потоками сточной жидкости, имеющими свободную поверхность. Свободная поверхность — это граница между жидкостью и газом, на которой действует атмосферное давление. Внутри канализации поддерживают атмосферное давление с помощью вентиляционных стояков или вакуумных клапанов.
Сточные воды внутри канализации движутся самотёком. С этой целью горизонтальные участки труб имеют уклон в сторону стояков. Диаметры и оптимальные уклоны труб назначают конструктивно:
50 мм от моек, умывальников и ванн с уклоном 0,035;
100 мм от унитазов с уклоном 0,02.
При проведении гидравлического расчёта безнапорных потоков учитывают ограничения по скорости V(м/с), наполнениюh/dи уклонуi = z/L (см. рис. 16). Например, при расчёте канализационных труб должны быть выполнены три таких ограничения:
где dмм— внутренний диаметр трубы в миллиметрах.
d h z
L
Рис. 16. Гидравлика канализационной трубы
Для расчёта безнапорных потоков широко применяется формула Шезú:
где R— гидравлический радиус в метрах;
С— коэффициент Шезú.
Гидравлический радиус находят так:
где — площадь живого сечения потока (поперечного сечения);
— смоченный периметр, то есть часть периметра живого сечения потока, где жидкость соприкасается с твердыми стенками.
Коэффициент Шезú можно определить по формуле Маннинга
где n— коэффициент шероховатости стенок трубы или канала обычно в пределах 0,012...0,014;
R— гидравлический радиус, подставляемый в метрах.
Более точной является формула Н.Н. Павловского, которая здесь не приводится. На её основе А.А. Лукиных и Н.А. Лукиных составили подробные таблицы для гидравлического расчёта канализационных сетей [Error: Reference source not found].
Скорость потока связана с расходом qсоотношением вида
Таким образом, приведённые формулы позволяют осуществлять гидравлический расчёт любых безнапорных потоков, в том числе в системах внутренней канализации.
Обычно для расчётов используют вспомогательные таблицы или номограммы, составленные на основе формулы Шези. Заметим, что формула Шези справедлива для потоков с турбулентным режимом. Таких потоков на практике подавляющее большинство, а особенно в канализационных сетях.
Раздел 3-й Водоснабжение: наружные сети и сооружения
Водоснабжение городов, населенных пунктов и промплощадок устраивают в нашей стране по требованиям следующих нормативных документов:
1) Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.
2) Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.
Водоснабжение в данном курсе рассмотрено в основном на примере г. Омска.
Системы водоснабжения и их показатели
Системы наружного водоснабжения могут быть объединёнными (В1+В2+В3), то есть подающими воду питьевого качества и одновременно на пожаротушение, и на производственные нужды. Такие системы применяются в городах. Промплощадки могут брать воду не питьевого качества там, где оно не требуется по технологии производства. Водопроводы предприятий обычно тоже обьединённые В3+В2. Однако основные городские водопроводы несут воду питьевого качества: В1+В2+В3.
В частности, в Омске ежесуточное водопотребление может достигать около 600 тысяч кубометров, из которых половину забирают жители, а примерно другую половину объёма воды потребляют предприятия.
Показатели городских водопроводов делятся на количественные и качественные.
Количественными показателями водопроводов, как гидравлических систем, являются расходы и напоры. Например, для такого крупного города как Омск норма расхода холодной и горячей воды на жителя составляет около 300 л/сут. В одноэтажной неблагоустроенной застройке при водоразборе из колонок водопотребление жителя уменьшается до 30-50 л/сут. Напор в сети наружного водопровода (считая от оси трубы) должен находится в пределах 10 < H < 60 метров водяного столба.
Показатели качества питьевой воды:
а) физические:
мутность;
цветность;
запах;
вкус;
б) химические:
общее солесодержание пресной воды не более 1 г/л (вода в Иртыше в районе Омска имеет среднее солесодержание около 300 мг/л, то есть достаточно добротная);
предельно допустимые концентрации (ПДК) химических элементов в воде;
в) бактериологические:
количество бактерий в одном литре воды. Некоторые бактерии могут содержаться в воде в небольших количествах, но некоторые не допускаются даже в количестве одной в литре воды. Всё это подробно оговорено в СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода».
Знакомство с показателями по наружному водопроводу полезно для дальнейшего рассмотрения элементов схем наружных водопроводов городов.