4.Гідравлічні особливості роботи водовідвідних мереж.
4.1 Режими руху
Стічні води містять в собі нерозчинені домішки, які під час транспортування здатні випадати в осад. Аналіз осаду, що випав, показує, що це в переважній більшості частинки мінерального походження, вміст яких складає 92...95% від загальної маси осаду.
Вивченням явищ, пов’язаних з транспортуванням домішок стічними водами, займались Мілович Ф.Я., Ботук Б.О., Федоров М.Ф., Яковлєв С.В., Колобанов С.К., Алексєєв М.І. Курганов А.М. та інші. Проведені дослідження та спостереження за роботою діючих мереж показали, що при зміні швидкості руху води в колекторі можна виділити наступні три граничних стани твердих нерозчинених частинок в потоці:
випадання частинок на дно внаслідок дуже малої швидкості руху води;
стрибкоподібний рух з потоком води значної частини домішок, що випадали на дно, при підвищенні швидкості руху води до відповідної величини, яка називається розмиваючою;
перехід у завислий стан всіх частинок, які випали на дно, при досягненні критичної швидкості руху води, яку називають самоочисною або незамулюючою.
Як видно, транспортуюча здатність потоку, тобто кількість, мг/л, нерозчинених речовин, що транспортуються одиницею об’єму, залежить від швидкості руху води в колекторі. На транспортуючу здатність впливають також властивості та характер домішок. Малі за розміром та невеликої густини частинки транспортуються краще, ніж крупні та важкі.
Нерозчинені частинки транспортуються переважно в нижній частині живого перерізу потоку. Очевидно, що транспортуюча здатність потоку буде залежати від глибини потоку. При однаковій середній швидкості і різній глибині потоку зона із достатніми для транспортування швидкостями при меншій глибині буде більше, а при більшій – менша, що витікає з розподілу швидкостей в поперечному перерізі потоку. Режим руху рідини (ламінарний або турбулентний) в каналах характеризується числом Рейнольдса – Re, яке дорівнює
(4.1)
де:
- середня швидкість руху, м/с;
-
гідравлічний радіус, м;
-
кінематична в’язкість, м2/с.
В трубопроводах і каналах систем водовідведення спостерігається турбулентний рух рідини. При цьому в залежності від складу стічних вод, середньої швидкості та матеріалу труб можна виділити зони: гладку, перехідну і шорстку. Кожній з цих зон відповідають формули для визначення витрат напору при рівномірному русі.
Рух стічних вод в мережах водовідведення може бути: нерівномірний несталий, нерівномірний сталий і рівномірний сталий.
При нерівномірному несталому русі гідравлічні параметри потоку в кожній точці змінюються в часі. Причиною несталого руху є нерівномірність надходження стічних вод в мережу (нерівномірність витрати) та наявність попутних бокових приєднань.
Нерівномірний сталий рух має місце в тих випадках, коли при постійній витраті вздовж течії змінюється похил або площа живого перетину потоку. Такий вид руху має місце на кінцевих ділянках колектора при вільному випуску стічних вод з колектора в резервуарах або водойму, зміні нахилу колектора, наявності місцевого опору (замулення ділянки трубопроводу).
Рівномірний рух, коли середня швидкість по довжині течії не змінюється, можливий при: однотипній шорсткості поверхні, відсутності місцевих опорів, постійній витраті та площі живого перерізу по довжині. Такий рух спостерігається у водовідвідній мережі лише на прямолінійних ділянках при відсутності бокових приєднань і відкладів осаду в трубах.