4.3. Расчёт дюкера

При пересечении водоотводящей сетью реки, оврага, суходола устраивают дюкер. Основные нормативные данные и элементы дюкера приведены в [3, п. 4.36-4.40]. Пример расчета дюкера приведен в [5, разд. 111].

Целью расчёта дюкера является определение диаметра трубопровода, количества ниток и потерь напора в них при прохождении расчётного расхода. Количество ниток дюкера принимается не менее двух, причём обе нитки должны быть рабочими. Скорость в дюкере должна быть не менее 1 м/с и более скорости в подводящем трубопроводе. Наименьший диаметр дюкера принимается 150 мм.

Диаметр труб, м, определяют по формуле

, (4.9)

где  - скорость при полном заполнении трубы, м/с; q₁=q_расч./n, м³/с.

Диаметр подбирается ближайший стандартный, при этом следует выполнить условия по скоростям.

Потери напора определяются при нормальном режиме работы при условии пропуска по каждой нитке дюкера половины расчётного расхода (если принято две нитки дюкера или больше) и при аварийном режиме при условии пропуска по одной нитке дюкера полного расчётного расхода. При последнем предположении допускается подпор в верхней камере, значение которого не должно превышать высоты камеры и чтобы при этом не было подтопления главного коллектора. В противном случае необходимо уменьшить на соответствующую величину отметку лотка трубы в нижней камере дюкера.

Потери напора в дюкере вычисляют по формуле:

_h = h_l + h_м =il + , (4.10)

где h_l - потери напора по длине трубы, м;

h_м - потери напора на местные сопротивления, м: вход и выход, задвижки, повороты, стыковые соединения. Они соизмеримы с потерями напора по длине;

l - длина трубопровода дюкера, м;

g- ускорение свободного падения;

_p - скорость движения воды в трубах при расчётных условиях, принимается по расчётным таблицам при полном наполнении труб;

_i- сумма коэффициентов местных сопротивлений:

. (4.11)

Коэффициент сопротивления на входе определяется по формуле

, (4.12)

здесь ₁ и ₂- соответственно скорости движения сточных вод перед входом (в лотке) и после входа (в дюкере), м/с.

Коэффициент местного сопротивления в колене с плавным поворотом можно принять по табл. 14.

Таблица 14

Углы поворота и соответствующие им коэффициенты местных сопротивлений

Угол поворота	30	45	75	90	110	130	150	180
	0,07	0,18	0,68	0,98	1,87	2,6	3,2	3,6

Коэффициент местного сопротивления на выход:

, (4.13)

где ₁ ‑ скорость движения сточных вод в дюкере, м/с;

₂ ‑ скорость движения сточных вод в трубе после дюкера, м/с.

Местные сопротивления стыковых соединений

h_стык=_стыкn , (4.14)

где _стык ‑ коэффициент местного сопротивления, принимаемый по табл.15 или [17, табл. 3.16, с. 58];

n – количество стыков на участке;

_p ‑ скорость движения воды на участке дюкера при расчётных условиях, принимается по расчётным таблицам при полном наполнении труб.

Таблица 15

Коэффициенты местного сопротивления для железобетонных и стальных стыков

d, мм	200	300	400	500	600	700	800
стык ж/бетон	0,06	0,03	0,018	0,013	0,009	0,007	0,006
стык сталь	0,026	0,0135	0,009	0,006	0,004	0,0028	0,0023

При длине трубы l_тр.= 5 м (железобетонные), l_тр =8 – 12 м (стальные) количество стыков составит

n = (l_дюкера/l_тр) - m, (4.15)

здесь m - количество колодцев.

Местные сопротивления на задвижках:

h_задв.=_задв.n_задв. , (4.16)

где _задв - коэффициент местного сопротивления, принимаемый по [17, табл. 3.20, с. 60], или согласно [1, c. 329] принимается при полном открытии _задв = 0,11 – 0,12.

Далее определяют отметки в лотке выходной камеры после дюкера:

Z_в.к. = Z_в.н.- _h, м. (4.17)

После расчёта двух линий дюкера проверяют каждую линию на пропуск расчётного расхода с учётом допустимого напора. По таблицам для полного расхода и известного диаметра определяют скорость и гидравлический уклон на случай аварии (по полному заполнению труб). Затем по новым значениям определяют потери напора по длине и местные сопротивления и сравнивают располагаемый напор с разностью отметок. Планировочная отметка у колодца должна приниматься выше максимального уровня воды в водотоке на 0,5 м. Высота рабочей части колодцев должна быть не менее 1,5 м.

_h-Н_залож.= Z_в.к. - Z_в.н.. (4.18)