Гидравлический расчет канализационной сети и построение продольного профиля главного коллектора

2. Гидравлический расчет канализационной сети и построение продольного профиля главного коллектора

Целью гидравлического расчета и проектирования яв­ляется назначение диаметров труб, определение скоростей течения сточной воды в трубопроводах, уклонов и глубин заложения трубопроводов водоотводящей сети.

При проектировании должны соблюдаться следующие условия:

1) скорость течения сточной воды в трубопроводах должна быть в диапазоне 0,6-1,5 м/с;

2) минимальный уклон трубопровода рассчитывается по формуле i_min = 1/d, где d - диаметр трубопровода в мм (желательно укладывать трубопроводы с уклоном земли, т.к. это наиболее оптимальный для производства земля­ных работ (рытье траншей) вариант;

3) глубина заложения шелыги трубы в начальной точке I главного коллектора определяется по формуле:

h_i = h_пром. + 0,5 м = 2,55 + 0,5 = 3,05 м;

4) материал труб для главного коллектора - бетон; коэффи­циент шероховатости - 0,014;

5) трубы соединяются "шелыга в щелыгу".

Гидравлический расчет водоотводящей сети произво­дится с использованием таблиц Калицуна В.И. (приложение).

Пример расчета главного коллектора по методике Ка­лицуна В.И. (исходные данные для проектирования, а также план города представляются в приложении) изложен ниже в виде алгоритма.

Участок I-II

Уклон земли i_зем. = (131б6 - 131,4) / 360 = 0,000555.

а) уклон трубопровода принимается равным уклону земли, т.е. i = 0,000555;

 = 0,023569, q ⁼ 41,08 л/с (табл. 10, столбец 10);

б) модуль расхода составит К= q / = 41,08 / 0,023569 = 1742,96 (л/с);

в) по значению К = 1742,96 л/с назначается диаметр d, определяется наполнение h/d и модуль скорости W (поиск состоит в последовательном просмотре величин К в столбцах таблицы Калицупа В.И. от минимального до максимального значения диаметров с выбором ближайшего большего значе­ния К). Например, К = 1782 (ближайшее большее) для диа­метра 400 мм; тогда W = 17,6 (м/с), h/d = 0,75 и скорость V = W х  =17,6 х 0,023569 == 0,41 (м/с) < 0,7 (м/с), т.е. вариант не удовлетворяет по скоростям течения сточной жидкости;

г) оставляя диаметр трубы неизменным d = 400 мм, увеличивается ее уклон до минимального i_min = 1/400 = 0,0025,  = 0,05, К = q/ - 41,08/ 0,05 =821,6 (л/с).

Для d = 400 мм ближайшее большее К из таблицы Калицуна В.И. 977 л/с, тогда h/d = 0,5, W= 15,6 (м/с) и скорость V = W х  = 15,6 х 0,05 = 0,78 (м/с) > 0,7 (м/с).

Данные расчетов но первому участку I-II вносятся в таблицу 11 (строка I-II):

- глубина воды в трубопроводе h (м) = (h / d) / d (м) = 0,5 х 0,4 - 0,2 (м);

- заглубление шелыги трубы в первом колодце (I) h_i = h_пром + 0,5 (м) = 2,55 + 0,5 = 3,05 м;

- отметка шелыги в точке I: 131,6-3,05= 128,55(м);

- отметка шелыги в точке II: 128,55 - i х L = 128,55 - 0,0025 х 360 = 128,55 - 0,9 = 127,65 (м);

- отметка лотка трубы в точке I: 128.55 - d (м) 128,55

-0,4- 128,15 (м):

- отметка лотка трубы в точке II: 127.65 - d (м) = 127,65

-0,4- 127,25 (м);

- отметка поверхности воды в точке I: 128,15 + h (м) = 128,15 +0,2= 128,35 (м);

- отметка поверхности воды в точке II: 127,25 + h (м) = 127,25 +0,2 = 127.45 (м).

Иллюстрацией расчета и проектирования продольного профиля главного коллектора служит фрагмент трассы с уча­стком I-II(рис. 3).

Рис. 3. Фрагмент трассы главного коллектора на участке I-II

Участок II-III

Уклон земли i_зем = (131,4 - 131,2) / 400 = 0.0005;  = 0,02236; q = 87,6 (л/с); К = q/  = 87,66/ 0,02236 = 3920,39 (л/с); по значению К = 3920,39 назначается d, h/d и W:d = 600 мм (ближайшее большее К = 4360), W = 22,4 (м /с); h/d = 0,65; тогда V = W x  = 22,4 x 0,02236 = 0,5 (м/с) < 0,7 (м/с), т.е. вариант не удовлетворяет по скоростям течения сточной воды; оставляя диаметр d = 600 мм, увеличивается уклон трубы до минимального: i_min = 1/600 = 0,001666:  = 0.0408; К = q/ = 87,66/ 0,0408 = 2148,5 (л/с); ближайшее большее К по таблице Калипуна В.И. для d = 600 мм составляет К = 2402 (л/с), h/d = 0,45; W = 19,4 (м/с); тогда скорость V = W x  = 19,4 x 0,0408 = 0,79 (м/с) > 0,7 (м/с).

Участок III-IV

Уклон земли i_зем = (131,2 - 130,7) / 400 = 0,00125;  = 0,03535; q = 139,54 (л/с); К = q /  = 139.54 /0,03535 = 3947,38 (м/с); по значению К назначаются d, h/d и W d = 600 мм (ближайшее большее К = 4360); W = 22,4 (м/с); h/d = 0,65; тогда V = W x  = 22,4 х 0,03535 = 0,79 (м/с) > 0,7 (м/с).

Участок IV-V

Уклон земли i_зем = (130,7 - 130,2) / 380 = 0,001315;  = 0,03627; q = 191,78 (л/с); К = q / = 191,78 / 0,03627 = 5287,56 (м/с); по значению К назначаются d, h/d и W d = 600 мм (ближайшее большее К = 5654); W = 23,2 (м/с); h/d = 0,8; тогда V = W x = 23,2 х 0,03627 = 0,84 (м/с) > 0.7 (м/с).

Участок V-VI

Уклон земли i_зем = (130,2 – 129,8) / 350 = 0,0011428;  = 0,0338; q = 241,42 (л/с); К = q /= 241,42 / 0,0338 = 7142,6 (м/с); по значению К назначаются d, h/d и W d = 700 мм (ближайшее большее К = 7180); W = 25,4 (м/с); h/d = 0,7; то­гда V = W х = 25,4 х 0,0338 = 0,85 (м/с) > 0,7 (м/с).

Участок VI-VII

Уклон земли i_зем = (129,8-129,6) / 150 = 0,001333;  = 0,0365; q = 393 (л/с); К = q / = 393 / 0,0365 = 10767,12 (л/с); по значению К назначаются d, h/d и W d = 800 мм (ближай­шее большее К = 11314); W = 28 (м/с); h/d = 0,75; тогда V = W х = 28 х 0,0365 = 1,02 (м/с) > 0,7 (м/с).

Согласно полученным расчетным данным заполняется табл. 11 и строится продольный профиль главного коллекто­ра в масштабе: вертикальный 1:100, горизонтальный 1:10000 (рис.4).