4.2. Существующие приёмы гидравлического расчёта и высотного проектирования водоотводящей сети

Выполнив все подготовительные работы (заполнение табл. 1-5, 8, 11), следует приступать к гидравлическому расчёту (табл. 12). Важность подготовительного этапа см. [2, c. 120].

Сущностью гидравлического расчёта водоотводящей сети является выбор необходимого диаметра и уклона трубопроводов, обеспечивающих отвод максимальных (расчётных) расходов при условии движения сточных вод со скоростями не ниже критических и наполнением не выше допустимых нормами.

При расчёте сети скорость движения сточной жидкости должна возрастать от участка к участку при увеличении расхода и не снижаться при постоянном расходе. При переходе на меньший уклон скорость в последующем участке может быть меньше, чем в предыдущем, но в пределах незаиливающих скоростей. В этом случае во избежание подпора на участке с меньшой скоростью необходимо сделать перепад на 0,1-0,2 м по уровню воды в колодце.

Водоотводящие сети города или отдельные её участки в соответствии с указаниями [3, п. 2.10] должны быть проверены на пропуск суммарного расчётного максимального расхода и дополнительных притоков поверхностного стока через неплотности люков колодцев и грунтовых вод за счёт инфильтрации.

Расчёт начинают с боковых веток, а затем коллектора, так как глубина заложения коллектора не может быть меньше соответствующих боковых притоков.

При разработке проекта возможны различные случаи расположения трубопровода относительно поверхности земли [2, c. 122, рис. 4.11, 4.12].

Результаты гидравлического расчёта водоотводящей сети Таблица 12

Номер участка

Расчётный расход, л/с

Длина участка L, м

Скорость, м/с

Диаметр, м

Уклон i

Падение уклона h=i*L, м

Наполнение

Абсолютные отметки, м

Глубина заложения труб, м

земли zз.

воды zв.

лотка трубы

h/d

h, м

в начале zз.н.

в конце zз.к.

в начале zвн..

в конце zв.к.

в начале zл.н.

в конце zk/r/

в начале hн.

в конце hк.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

участок N – Nx

N-N1

…

N x-1-Nx

Главный коллектор

Расчётная схема определения основных гидравлических и высотных параметров сети приведена ниже (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Расчётная схема участка с обозначением уровней воды, земли, лотка

Формулы для расчёта параметров начальных участков: zл.н. =zз.н.-hн.; (4.3) zл.н. =zл.н.-h; (4.4) hк. =zз.к. – zл.к; .(4.5) zв.н. =zл.н.+h; (4.6) zв.к. =zл.к.+h = zв.н.-h. (4.7)

В случае уклона поверхности земли больше минимального уклона проектируемого трубопровода принимают уклон, равный уклону поверхности земли (при этом начальное заглубление минимальное [2, рис. 4.11, г]):

i_земли = (z_з.н.-z_з.к.)/L (4.8)

и при выборе диаметра следует руководствоваться регламентируемым наполнением. Если выбранный трубопровод при уклоне, полученном по (4.8), не пропускает расчётный расход, то задаются большим диаметром.

Если уклон поверхности земли больше минимального уклона проектируемого трубопровода и начальное заглубление лотка больше минимального, то для сокращения объёма земляных работ в пределах участка выходят на минимальное заглубление [2, рис. 4.11, д].

Если уклон поверхности земли меньше минимального уклона проектируемого трубопровода, а начальное заглубление равно или больше минимального, то уклон проектируемого трубопровода принимаем i_min.[2, рис. 4.11, а, б, в]. Возможен также вариант укладки коллектора с промежуточными станциями перекачки [2, c. 179, рис. 5.5].

На первых участках притоков и коллектора определяют начальные отметки лотков, а относительно им определяют остальные параметры: конечную отметку лотка на расчётном участке, а также отметки воды в начале и конце расчётного участка и глубину заложения лотка в конце расчётного участка.

Параметры последующих участков зависят от сопряжения предыдущего и расчётного участков в колодце [2, c.128, рис. 4.16]. Но неизменно должно выполняться условие уменьшения (или, по крайней мере, того же) уровня на последующих участках по отношению к предыдущим.

Целью высотного проектирования сети является назначение таких отметок труб, которые исключали бы подтопление предыдущего участка. Это достигается путём соединения в колодцах участков трубопровода разного диаметра "по шелыгам труб" [3, п. 4.7] (верху трубы). Такой способ соединения позволяет автоматически учитывать потери напора на местные сопротивления при значениях (h₂-h₁)<(d₂-d₁). Соединения труб различных диаметров "по уровням воды" допускается при обосновании и в тех случаях, когда соединения по шелыгам вызывает излишнее заглубление сети.

Варианты сопряжения трубопроводов в колодце, методы их соединения по воде, лотку или шелыге и используемые для расчёта граф 12-17 табл.12 формулы сведены в табл. 13. Уже рассчитанные участки имеют индекс 1, а расчётный участок индекс – 2.

При высотном проектировании основных коллекторов следует учитывать необходимость подключения к ним притоков, уличных (первостепенных) коллекторов и их притоков (второстепенных).

Таблица 13

Варианты сопряжения трубопроводов в колодце к [2, рис. 4.16, c.128]

Сравнение параметров на предыдущем (первом) и расчётном (втором) участках	Метод соединения трубопроводов	Расчётные формулы
1. d1=d2 а) h1<h2	по воде	zв.н.(2)= zв.к.(1) zл.н(2)= zв.н. –h2 zл.к.(2) = zл.н.(2)-h2; zв.к.(2)= zв.н.(2) -h2= zл.к.(2) +h2 hн(2).=zз.н.(2) –zл.н(2) hк(2).=zз.к.(2) –zл.к(2)
б) h1>h2, i1≤i2	по лоткам	hн(2).= hк(1) zл.н(2)= zл.к.(1) и далее по формулам (4.4)-(4.7)
2. d1<d2 а) h1≤h2 и (d2-d1) ≤(h2-h1) б) h1<h2 и (d2-d1) >(h2-h1)	по воде	алгоритм п.1а)
	по шелыгам	hн(2).= hк(1)+ (d2-d1), м zл.н(2)= zз.н.(2)- hн(2) и далее по формулам (4.4)-(4.7)
в) h1>h2, i1≤i2	по лоткам	алгоритм п.1б)
3. d1>d2 h1>h2, i1≤i2	по лоткам	алгоритм п.1б)

Подключение притоков к коллекторам глубокого заложения осуществляется с устройством перепадных колодцев с водосливом практического профиля, которые принимаются с учётом [3, пп. 4.25-4.27], [1, § 57]. Надёжность работы перепадного колодца в процессе эксплуатации повышается, если диаметр стояка принимать на один сортамент больше диаметра подводящего трубопровода. Жидкость по стояку может двигаться при безнапорном и напорном режимах. При напорном режиме, когда вода полностью заполняет сечение стояка, возможно возникновение вибрации и разрушение сооружения. Поэтому расчёт перепадного колодца рекомендуется производить на условие безнапорного движения жидкости по стояку.

Высотное проектирование сопровождается построением продольного профиля главного коллектора [1, рис. 6.5], [2, рис. 4.14, 4.15] и прил. 3.