/
Author: Калицун В.И.
Tags: отдельные виды строительства строительство водоснабжение канализация гидротехнические сооружения стройиздат
Year: 1987
Text
ВОДООТВОДЯЩИЕ
СИСТЕМЫ
И СООРУЖЕНИЯ
Допущено Министерством высшего и средне-
го специального образования СССР в качестве
учебника для студентов высших учебных заведе-
ний, обучающихся по специальностям «Водоснаб-
жение и канализация» и «Рациональное использо-
вание водных ресурсов и обезвреживание промыш-
ленных стоков».
МОСКВА СТРОЙИЗДАТ 1987
k 'V-
Рецензенты — кафедра водоснабжения и канализации Горьков-
ского инженерно-строительного института им. В. П. Чкалова (зав.
кафедрой д-р техн, наук, проф. В. В. Найденко). д-р техн, наук
проф. Н. А. Лукиных (НИИКВОВ). * ’
Калицун В. И.
К19 Водоотводящие системы и сооружения: Учеб,
для вузов. — М.: Стройиздат, 1987. — 336 с.: ил.
Рассмотрены основные вопросы выбора, проектирования и расчета
различных систем и схем водоотведения города и промышленных пред-
приятий. Изложены основы гидравлического расчета самотечных и на-
порных трубопроводов, различных водоотводящих сетей и сооружений
иа них.
Хтя студентов строительных вузов, обучающихся по специально-
сти «Водоснабжение и канализация», «Рациональное использование
водных ресурсов и обезвреживание промышленных стоков».
3206000000—592
* 047(01 >-97 П1-В7
ББК 38.761.2
Стройиздат, 1987
ПРЕДИСЛОВИЕ
В Основных направлениях экономического и социаль-
ного развития СССР на 1986—1990 годы и на период до
2000 года, утвержденных XXVII съездом КПСС, значи-
тельное внимание уделено вопросам охраны окружаю-
щей среды, рациональному использованию и воспроиз-
водству природных ресурсов. Предусматривается прове-
дение мероприятий, обеспечивающих охрану водных
источников от загрязнения и истощения; увеличение
мощностей систем оборотного водоснабжения и повтор-
ного использования вод, разработка и внедрение на
предприятиях бессточных систем водопользования.
В ближайшее время объем строительства систем во-
доотведения возрастет, для чего потребуется подготовка
инженеров-строителей по водоснабжению и водоотведе-
нию, способных решать новые задачи, обусловленные
научно-техническими достижениями. Цель данного учеб-
ника — научить будущих специалистов осуществлять вы-
бор водоотводящих систем для населенных мест и про-
мышленных предприятий с учетом санитарных и техни-
ко-экономических требований; проектировать различные
водоотводящие сети и сооружения на них; навыкам ана-
лиза и исследования водоотводящих систем и сетей,
а также сооружений на них.
Учебник написан в соответствии с утвержденной про-
граммой. Дисциплина «Водоотводящие системы и соору-
жения» является профилирующей специальной дисцип-
линой. Поэтому в учебнике много внимания уделено нор-
мам на проектирование, а также опыту проектирования,
строительства и эксплуатации водоотводящих систем
и сетей. Изучению дисциплины должно предшествовать
изучение курсов гидравлики, строительных материалов,
инженерной геологии, насосов и насосных станции и ря-
да теоретических курсов.
Автор приносит искреннюю благодарность д-ру техн,
наук, проф. В. В. Найденко и канд. техн, наук, доц.
А. А.’ Усачевой, а также д-ру техн, наук, проф. Н. А. Лу-
киных за ценные замечания и рекомендации, сделанные
ими при рецензировании рукописи.
1*
ВВЕДЕНИЕ
В процессе жизнедеятельности человек использует
значительное количество воды, которая забирается из
природных поверхностных или подземных источников.
При использовании в быту и промышленности вода за-
грязняется, в ней накапливаются вещества органическо-
го и минерального происхождения. При этом изменяются
и ее физические свойства. Такую воду принято называть
i точной водой.
Сточная вода является благоприятной средой для
развития разнообразных микроорганизмов, в том числе
и патогенных, являющихся возбудителями и распростра-
нителями инфекционных заболеваний. Загрязняя окру-
жающую среду, сточные воды одновременно создают
условия для возникновения различных болезней челове-
ка и эпидемий. Кроме того, в сточных водах могут со-
держаться токсические вещества (кислоты, щелочи, со-
ли и др ), способные вызвать отравление живых орга-
низмов и гибель растений. Из сказанного очевидно, что
сточные воды должны удаляться из населенных пунктов,
городов и промышленных предприятий. Перед сбросом
в водоемы их следует подвергать очистке, в противном
случае поверхностные водоемы и подземные источники
голы окажутся загрязненными и использование их для
водоснабжения и хозяйственно-бытовых целей будет
невозможно.
Комплекс инженерных сооружений и санитарных ме-
роприятий, предназначенных для сбора, отвода (транс-
портирования) за пределы обслуживаемых объектов,
очистки, обезвреживания и обеззараживания загрязнен-
ных сточных вод и выпуска их в водоемы, называется
водоотводящей системой. Кроме того, водоотводящие си-
стемы должны обеспечивать отвод и очистку дождевых
вод, образующихся вследствие выпадения атмосферных
осадков и таяния снега.
Необходимость строительства водоотводящих систем
во все времена диктовалась санитарными требованиями
и стремлением к улучшению жилищно-бытовых условий,
и применении воды для удаления нечистот свидетельст-
^логические раскопки древних поселений и го-
устоойствп ппЛ° Н’ Э’ В ^Реции ШиРоко практиковалось
\ комедиях Ап2°В’ п В0А00твеАении упоминается
едиях Аристофана. При раскопках обнаружены бо-
4
лее поздние водоотводящие сооружения в городах Олим-
пии, Приене и других. В Риме в VI в. до н.э. был постро-
ен водоотводящий канал «клоака максима», который
частично сохранился и используется в настоящее время.
Литературные источники свидетельствуют о существо-
вании каналов для отвода атмосферных и бытовых сточ-
ных вод в Индии и Китае около 5—6 тыс. лет назад.
В период феодализма практически не строились во-
доотводящие сооружения. Нечистоты либо собирались
в специальных емкостях — выгребах, либо выливались
на улицы. Известно, что города Европы «утопали в гря-
зи». Промышленное развитие и рост городов в Европе
в XIX в. привели к широкому строительству водоотво-
дящих каналов. В Париже протяженность их составля-
ла: в 1806 г. — 23,5 км, в 1858 г. — 170 км. С начала
XIX в. в Англии проводятся мероприятия по повышению
санитарного благоустройства городов.
Первые сооружения для отведения воды в России
обнаружены в Новгороде. Их существование относится
к XII в. Канал высотой в четыре бревна был перекрыт
пластинами и берестой. В XIV в. в Москве была проло-
жена водосточная труба в р. Москву от центральной
Ивановской площади. В Петербурге широко применяются
каналы для отвода воды от фонтанов. Устраиваются во-
достоки и для отвода атмосферных осадков. В середине
XVIII в. были построены кирпичные водостоки по набе-
режной р. Невы на Васильевском острове.
Водоотводящих систем в XIX в. строилось очень мало.
Одной из первых была водоотводящая система в г. Кие-
ве, пущенная в эксплуатацию в 1894 г. В Москве водо-
отводящую систему начали проектировать в 1874 г.,
пустили же ее в эксплуатацию в 1898 г. Ко времени
Великой Октябрьской социалистической революции 'во-
доотводящие системы были построены только в 15 горо-
дах, но обслуживали они дома лишь в кварталах, насе-
ленных буржуазией.
За годы советской власти темпы строительства водо-
отводящих систем резко возросли: в 1967 г. число горо-
дов и поселков, имеющих водоотводящие системы, по
сравнению с 1917 г. возросло более чем в 50 раз, а про-
пуск сточных вод по городским водоотводящим сетям
вырос в 35 раз. За последние 10 лет введено в эксплуа-
тацию свыше 20 тыс. очистных и других водоохранных
сооружений. В ближайшие годы будет полностью пре-
5
краше), сброс сточных вол*водоемы,
аиим’ат п"овышХю народного ?*н=»'™ »т *»;
™р“екож^^
Они будут обладать высоким уровнем санитарно-техни
^ благоустройства - оборудованы внутренними си-
стемами водоснабжения и водоотведения, как правило,
будет обеспечиваться и подача в них горячей воды, то
приведет к резкому увеличению сброса сточных вод.
В двенадцатой пятилетке будет обеспечен высокий рост
промышленного производства, в том числе за счет ре-
конструкции и строительства новых промышленных
предприятий. Это сопряжено с увеличением как потреб-
ления воды, так и сброса сточных вод. Для обеспечения
современного санитарного уровня жизни и условий
труда строящиеся города и промышленные предприятия
обеспечиваются современными водоотводящими сетями.
В нашей стране уделяется огромное внимание охране
окружающей природной среды, в том числе водоемов
(рек, озер и морей), от загрязнений. В целях упорядо-
чения строительства очистных станций и охраны водое-
мов от загрязнений Верховным Советом СССР в 1970 г.
был принят закон «Основы водного законодательства
Союза ССР и союзных республик». В статье 10 этого
закона сказано о запрещении ввода в эксплуатацию но-
вых и реконструированных предприятий, цехов, агрега-
тов, коммунальных и других объектов, не обеспеченных
устройствами, предотвращающими загрязнение и засо-
рение вод или их вредное воздействие. Основные принци-
ггг’п)аны ПРИР„°ДЫ закреплены статьей 18 Конституции
СССР, в которой указывается на необходимость приня-
тия мер для охраны и рационального использования
во;1^ы^РесуРсов и сохранения в чистоте воды.
В 1978 г. ЦК КПСС и Совет Министров СССР при-
вяли постановление «О дополнительных мерах по уси-
wtoojhSx’X "р1|р°д“ " Улучшению использования
каких ОасХТиаш^™^к’ьТрТв^г’“v Ш“Х
«ого иряЧ( 1976°) кТВСК?Г° ”ОреЙ <'976г.), Балтийа
и др. р 0976 Каспииского моря (1968 и 1977 гг.)
6
В Основных направлениях экономического и социаль-
ного развития СССР на 1986—1990 годы и на период до
2000 года сказано о необходимости более рациональ-
ного использования водных ресурсов, повышении эффек-
тивности работы очистных сооружений и установок и рас-
ширении использования очищенных сточных и рудничных
вод для орошения и других нужд народного хозяйства.
Коренным вопросом экономической политики Комму-
нистической партии Советского Союза является ускоре-
ние научно-технического прогресса, чему было посвящено
совещание, проведенное в ЦК КПСС в июне 1985 г. Од-
ним из основных направлений научно-технического про-
гресса является создание малоотходных и безотходных
технологических процессов. В области очистки сточных
вод таким направлением является разработка систем
водоотведения с минимальным сбросом сточных вод в во-
доем или без сброса — бессточных. Предпосылками для
успешного решения названных задач при строительстве
водоотводящих систем является наличие высококвали-
фицированных инженерных кадров, специализированных
проектных и строительных организаций, а также пред-
приятий строительной индустрии, выпускающих строи-
тельные материалы, детали и конструкции, необходимые
для устройства водоотводящих систем.
Раздел I
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СИСТЕМ ВОДООТВЕДЕНИЯ
Глава 1. СИСТЕМЫ И СХЕМЫ
ВОДООТВЕДЕНИЯ
§ 1. Сточные воды и их краткая характеристика
По происхождению сточные воды могут быть клас-
сифицированы на следующие: бытовые, производствен-
ные и атмосферные.
Бытовые сточные воды образуются в жилых, адми-
нистративных и коммунальных (бани, прачечные и др.)
зданиях, а также в бытовых помещениях промышленных
предприятий. Это сточные воды, которые поступают
в водоотводящую сеть от санитарных приборов (умы-
вальников, раковин или моек, ванн, унитазов и трапов —
напольных приборов с решетками). Особенности обра-
зования этих сточных вод хорошо известны.
Производственные сточные воды образуются в про-
цессе производства товарного продукта. К ним относят-
ся отработавшие технологические растворы, маточники,
кубовые остатки, технологические и промывные воды, во-
ды барометрических конденсаторов, вакуум-насосов и
охлаждающих систем; шахтные и карьерные воды; во-
ды химводоочистки, воды от мытья оборудования и про-
изводственных помещений, а также от очистки и охлаж-
дения газообразных отходов, очистки твердых отходов
и их транспортировки.
Атмосферные сточные воды образуются в процессе
выпадения дождей и таяния снега. Часто эти воды назы-
вают дождевыми или ливневыми вследствие того, что
в большинстве случаев максимальные (расчетные) рас-
ходы образуются в результате выпадения ливней (дож-
дей).
Основными характеристиками сточных вод являются:
количество сточных вод, характеризуемое расходом, из-
меряемым в л/с или м3/с, м3/ч, м3/смену, м3/сут и т. д.;
в
виды (компоненты) загрязнений и содержание их
в сточных водах, характеризуемое концентрацией за-
грязнений, измеряемой в мг/л или г/м3. Важной характе-
ристикой сточных вод является степень равномерности
(или неравномерности) образования и поступления их
в водоотводящие системы. Обычно она определяется
неравномерностью поступления сточных вод по часам
суток и смен работы промышленного предприятия и по
суткам в году. Эти характеристики учитывают при про-
ектировании водоотводящих систем.
В бытовых сточных водах содержатся загрязнения
минерального и органического происхождения. Те и дру-
гие находятся в нерастворенном и растворенном со-
стояниях. Часть нерастворенных загрязнений, задержи-
ваемых при анализах на бумажных фильтрах, называют
взвешенными веществами. Наиболее опасны загрязнения
органического происхождения. В бытовых сточных водах
взвешенных веществ органического происхождения со-
держится в среднем 100—300 мг/л. Содержание органи-
ческих загрязнений, находящихся в растворенном со-
стоянии, оценивается величинами биохимической потреб-
ности в кислороде (ВПК) и химической потребности
в кислороде (ХПК). Бытовые сточные воды имеют
БПК= 100-4-400 мг/л, а ХПК= 1504-600 мг/л, и их мож-
но оценить как весьма загрязненные. При хранении они
способны загнить через 12—24 ч (при / = 20°С).
В городах со средними условиями проектирования
расход бытовых вод с 1 га площади кварталов равен
0,3—2 л/с (удельный расход) или 10000—60000 м3/год.
В водоотводящую сеть они поступают сравнительно не-
равномерно и по часам суток и по суткам в году. В днев-
ное время расход больше, чем в ночное, и это понятно.
Наибольший расход за 1 ч может превышать средний
расход за 1 ч в сутки в 1,4—2,5 раза, а наименьший
расход за 1 ч может быть меньше среднего расхода за
1 ч в сутки в 1,5—2,5 раза. Следовательно, расходы по
часам суток могут изменяться в 2—5 раз.
В течение года в отдельные сутки расходы бытовых
вод изменяются сравнительно мало. Наибольший рас-
ход за 1 сут может превышать средний расход за 1 сут
в год лишь в 1,1—1,2 раза.
Производственные сточные воды различных отраслей
промышленности содержат различные загрязнения. Раз-
лична и концентрация их загрязнения. Для примера ни-
9
сточных вод некоторых
же приведена характеристика
производство); серной кислоты до 0,3 г/л и железного
купороса до0,7 г/л (травильные установки, промывные
воды); фенола 0,7-1 г/л, смол и масел 0,2—1,8 г/л (си-
стема газопроводов, конденсат).
В сточных водах целлюлозно-бумажных заводов со-
держится: взвешенных веществ 400 мг/л (в щелочном
стоке до 2 г/л). Это преимущественно древесное волокно
и целлюлоза. ВПК сточных вод составляет 100—200 мг/л
для общего стока сульфатных заводов и 0,8 2 г/л для
сульфитных.
В сточных водах текстильных предприятий содер-
жится: взвешенных веществ 250—400 мг/л, моющих
средств 50—120 мг/л; ВПК их достигает 300—350 мг/л.
В сточных водах фабрик первичной обработки шерсти
содержится: взвешенных веществ 20—40 г/л, животного
жира 8—12 г/л; ВПК их достигает 15—20 г/л.
В сточных водах предприятий тяжелой индустрии со-
держатся в основном загрязнения минерального проис-
хождения, а пищевой и легкой промышленности — за-
грязнения органического происхождения. Количество
и неравномерность образования сточных вод, отводимых
от предприятий различных отраслей промышленности,
весьма различны.
В дождевых водах содержится значительное коли-
чество нерастворенных минеральных примесей, а также
загрязнения органического происхождения. ВПК дожде-
вых вод достигает 50—60 мг/л. Исследованиями уста-
новлено, что дождевые воды могут являться большим
источником загрязнения водоемов. Расход дождевых вод
с 1 га площади территории города достигает 150 л/с
(1 раз в год) и 300 л/с (1 раз в 10 лет). Это в 50—
300 раз больше расхода бытовых вод. В то же время
?SLPaCiXOa дождевых вод за год составляет 1500-
вол Обг>с ,/а’ т е;в 30 Раз меньше расхода бытовых
весьмябрЛпа е <выпадение) Дождевых вод происходит
U cvxvK ntBn0M.epH0- Их расход изменяется от нуля
U пеоипп n.Zy) Д° максимального значения-300 л/с
IB период выпадения интенсивных ливней).
Ю
Достаточно широко используется понятие «городские
сточные воды». Под ним понимается смесь бытовых
и производственых сточных вод. В реальных условиях
в чистом виде бытовых вод не бывает. В сточных водах,
поступающих от городов, — городских сточных водах
всегда содержатся компоненты загрязнений, характерные
для производственных сточных вод (нефтепродукты,
кислоты, щелочи, соли и др.). При решении задач отвода
и очистки городских сточных вод это необходимо учи-
тывать.
Различная степень загрязнения сточных вод, различ-
ные неравномерность и количество их образования вы-
двигают при проектировании важную задачу совместно-
го или раздельного отведения отдельных видов сточных
вод, совместной или раздельной их очистки.
§ 2. Схема водоотведения и ее элементы
На схеме водоотведения обслуживаемого объекта
(города, промышленного предприятия) нанесены все
сооружения водоотведения. Схемы водоотведения со-
ставляются на основе генпланов городов в масштабе
1 : 5000-f-l : 20000 с горизонталями через 1—2 м; с ука-
занием кварталов и проездов, а также генпланов про-
мышленных предприятий в масштабе 1 : 1000-?-! : 5000
с горизонталями через 0,5—1 м. На рис. 1.1 представлена
общая (без кварталов и проездов) схема водоотведения
города. Водоотводящая система состоит из следующих
основных элементов: 1) внутренних водоотводящих си-
стем в зданиях и внутриквартальных водоотводящих се-
тей; 2) внешней (наружной) водоотводящей сети; 3) ре-
гулирующих резервуаров; 4) насосных станций и напор-
ных трубопроводов; 5) очистных сооружений;
6) выпусков очищенных сточных вод в водоем и аварий-
ных выпусков воды в водоем.
На рис. 1.2 показана схема внутренней водоотводя-
щей системы жилого дома. Она состоит из приемников
сточных вод (санитарных приборов) внутренней водо-
отводящей сети, которая включает отводные линии, стоя-
ки и выпуски из зданий. Трубопроводы отводных линий
прокладываются с уклоном к стоякам для обеспечения
самотечного отвода воды. Трубопроводы стояков прокла-
дываются вертикально; верхняя часть их возвышается
над крышей на высоте 0,7—1 м. Выпуски это участки
11
Рис. 1.1. Общая схема водоотведения
РНС —районная насосная станция; ГНС^-
главная насосная станция; ОС — очистные со-
оружения; ПП — промышленное предприятие;
/ — граница города; 2—наружная (внешняя)
водоотводящая сеть трубопроводов; 3 — лив-
неспуски; 4— дюкер; 5 — напорные трубо-
проводы; 6 — выпуск очищенных сточных вод;
7 — линии водоразделов
Рис. 1.2. Схема внутренней водоотводящей
системы жилого дома
/ — санитарные приборы; 2 — сифоны; 3 — от-
водные линии; 4 — стояк; 5 — выпуск
трубопроводов от стояков до смотровых колодцев на
внутриквартальной водоотводящей сети. Они, как и от-
водные линии, укладываются с уклонами.
Внутренняя водоотводящая сеть трубопроводов рас-
считывается на частичное заполнение труб водой даже
при наибольших (расчетных) расходах сточных вод. Она
одновременно служит для вентиляции всей внешней во-
доотводящей сети города или предприятия. При нор-
мальных условиях работы через стояки осуществляется
вытяжка газов. Для исключения попадания газов в по-
мещения под санитарными приборами устанавливаются
сифоны (гидравлические затворы). Они обычно пред-
ставляют собой петлеобразные трубки, в которых посто-
12
Рис. 1.3. Схемы внутренних водостоков
а — промышленного здания; б — жилого
дома с плоской крышей; в — жилого дома
со скатной крышей; / — устройство для
прочистки; 2 — стояк; 3 — отводные тру-
бы; 4 — водосточные воронки; 5 — гидро-
затворы; 6 — открытый выпуск; 7 — водо-
сточные трубы; 8— желоб; 9 — дождепри-
емник; 10 — закрытый выпуск; // — смот-
ровые колодцы
Рис. 1.4. Схема внутриквар-
тальной водоотводящей сети
/ — трубопровод внутриквар-
тальной сети; 2 — смотровые
колодцы; 3 — внешняя (улич-
ная) сеть; 4 — соединительная
ветка; КК — контрольный коло-
дец
янно задерживается водяная пробка высотой 8—10 см.
Иногда сифоны являются составной частью санитарных
приборов. Для проверки и прочистки труб на сети уста-
навливаются специальные детали — ревизии и прочистки.
Каждое здание имеет по несколько стояков, которые
обслуживают санитарные приборы, группирующиеся на
каждом этаже здания.
Для отвода производственных сточных вод из здания
также создается внутренняя водоотводящая сеть трубо-
проводов. Для отвода сравнительно больших расходов
устраивают сеть подпольных лотков (на первом этаже).
На рис. 1.3 показаны схемы внутренней водосточной
сети (внутренних водостоков), предназначенной для
приема и отвода дождевых вод. Крыши зданий выпол-
няются с учетом необходимости сбора и отвода воды
к местам приемки ее в водосточную сеть. Если крыши
имеют сложную конфигурацию (рис. 1.3, а) или они
плоские (рис. 1.3,6), то сеть трубопроводов выполняется
внутри зданий. Вода во внутреннюю сеть принимается
через водосточные воронки, устанавливаемые на крышах.
Отвод воды из зданий может производиться либо не-
13
посредственно во внутриквартальную водоотводящую
сеть, либо на поверхность земли. В последнем случае
вода с крыш вместе с дождевой водой с незастроенной
части квартала должна стекать в лотки проездов, а за-
тем в специальные дождеприемники, связанные с внутри-
квартальной водоотводящей сетью. При невысоких зда-
ниях и скатных крышах дождевая вода с крыш отво-
дится водосточными трубами, а затем лотками проездов
в дождеприемники (рис. 1.3, в).
Внутриквартальная водоотводящая сеть представляет
собой систему подземных трубопроводов (рис. 1.4).
Трассировка ее производится около зданий между смот-
ровыми колодцами по концам выпусков из зданий в на-
правлении, совпадающем с уклоном поверхности земли.
Соединение ее с внешней (уличной) сетью производится
участками труб, называемыми соединительными ветками.
Внутриквартальная сеть трубопроводов рассчитывается
на самотечное (безнапорное) движение жидкости с ча-
стичным заполнением труб.
На участке от внутриквартальной до уличной сети
в пределах квартала на расстоянии 1—1,5 м от красной
линии (границы квартала) располагается контрольный
колодец (КК), который служит для контроля за работой
внутриквартальной сети и правильностью использова-
ния сетей водоотведения специальными организациями,
эксплуатирующими внешние водоотводящие сети
и очистные сооружения.
Аналогичные сети создаются на предприятиях. Они
называются внутризаводскими (внутриплощадочными).
Внешняя (наружная) водоотводящая сеть, называе-
мая иногда уличной, представляет собой систему подзем-
ных трубопроводов, уложенных с уклоном в направлении
движения воды. Она рассчитывается на самотечное (без-
напорное) движение жидкости с частичным или полным
заполнением труб при расчетных условиях (наибольших
расходах). В целях сокращения заглубления трубопро-
воды должны трассироваться в направлении, совпадаю-
щем с уклоном поверхности земли.
При составлении схемы водоотводящей сети обслу-
живаемый объект разбивается на бассейны водоотведе-
ния (см. рис. 1.1). Бассейн водоотведения — часть террн'
тории обслуживаемого объекта, ограниченная линиями
водоразделов и границами объекта. Внешняя водоотво-
дящая сеть может быть подразделена на уличную сеть,
14
коллекторы бассейнов водоотведения и главные коллек-
торы. Уличная сеть — это трубопроводы, проложенные
по части периметра квартала (с нижней стороны по
рельефу) или по всему его периметру. К ней присоеди-
няются внутриквартальные сети.
Коллекторы бассейнов водоотведения — трубопроводы,
предназначенные для приема и отвода воды от части
или целого бассейна водоотведения. Главные коллекто-
ры—трубопроводы, предназначенные для приема и от-
вода воды от части или всего обслуживаемого объекта.
Главными коллекторами вода транспортируется к насос-
ным станциям или очистным сооружениям.
Для осмотра трубопроводов на водоотводящей сети
создаются смотровые колодцы и камеры. Для пересече-
ния самотечных трубопроводов с естественными препят-
ствиями (реками, оврагами) и подземными сооружения-
ми строятся штольни или эстакады (мосты). Иногда
пересечения выполняются в виде дюкера. Для приема
в водоотводящую сеть дождевых вод строятся дожде-
приемники, конструкция которых аналогична конструк-
ции смотровых колодцев, но сверху они завершаются
приемной решеткой. По схеме, показанной на рис. 1.1,
обслуживаемый объект имеет водоотводящую сеть, пред-
назначенную для отвода сточных вод всех видов: быто-
вых, производственных и дождевых. В период интенсив-
ных ливней загрязнение смеси транспортируемых сточ-
ных вод снижается. Это позволяет сбрасывать часть
сточных вод в водоем без очистки. Для сброса воды на
коллекторах, уложенных вдоль реки, создаются спе-
циальные сооружения — ливнеспуски.
Регулирующие резервуары представляют собой искус-
ственные или оборудованные естественные емкости, обес-
печивающие аккумуляцию сточных вод в период макси-
мального притока их. Сброс или откачка воды из регули-
рующих резервуаров производится в периоды снижения
притока сточных вод. Регулирующие резервуары явля-
ются, как правило, необходимыми сооружениями водо-
отводящих сетей для отвода дождевых вод. На водоот-
водящих сетях, предназначенных для отвода бытовых
вод, регулирующие резервуары объединяются с прием-
ными резервуарами насосных станций.
Самотечный отвод воды на очистные сооружения воз-
можен только при сильновыраженном рельефе местности
и сравнительно больших уклонах поверхности земли.
15
?'ычно глубина заложения трубопроводов возрастает
в зависимости от их длины. При глубине 6 8 м произ-
водство строительных работ открытым способом (с раз.
работкой траншей) становится весьма затруднительным.
Поэтому приходится осуществлять перекачку сточных
вод. Строящиеся для этого насосные станции подразделя-
ются на местные (МНС), районные (РНС) и главные
(ГНС). МНС служат для подъема и перекачки сточных
вод от одного здания или группы их; РНС — для подъема
и перекачки сточных вод от части или целого бассейна во-
доотведения; ГНС — для подъема и перекачки сточных
вод на очистные сооружения от части или всего обслужи-
ваемого объекта. Для насосных станций характерно
большое заглубление и круглая форма, обусловленная
опускным способом производства работ. В целях повы-
шения надежности работы водоотводящей системы на-
порные трубопроводы выполняются в две нитки.
Очистные сооружения представляют собой комплекс
сооружении, на которых сточная вода последовательно
очищается от загрязнений, находящихся в различном
состоянии (растворенном или нерастворенном). При
очистке бытовых и многих производственных сточных
вод применяются механическая (на решетках, песколов-
ках и отстойниках) и биохимическая (на аэротенках или
биофильтрах и вторичных отстойниках) очистка сточных
вод. В качестве второй ступени очистки возможно при-
менение химической и физико-химической очистки сточ-
ных вод. Механическая очистка обеспечивает очистку
сточных вод от нерастворенных загрязнений, а биохими-
ческая, химическая и физико-химическая — от раство-
ренных загрязнений. Очистка вод обычно завершается
дезинфекцией.
При проектировании очистных сооружений так уста-
навливают их взаимное высотное расположение, чтобы
движение воды от сооружения к сооружению осуществ-
лялось самотеком. Очистные сооружения располагаются
внизу по течению реки относительно обслуживаемого
объекта, на некотором расстоянии от территории за-
стройки. Таким образом, даже очищенные сточные воды
сбрасываются в водоем за пределами города или пред-
приятия и загрязнение речной воды в пределах города
не происходит.
Выпуски воды в водоем — специальные сооружения,
конструкция которых обусловлена следующими требова-
16
ниями: обеспечение быстрого и интенсивного смешения
сточных вод с водой водоема и исключение разрушения
самого выпуска потоками сбрасываемой сточной воды
и воды водоема.
Аварийные выпуски располагаются на главных кол-
лекторах, расположенных вдоль реки. Весьма желатель-
но устройство их перед насосными станциями. Устройст-
во аварийных выпусков согласовывается с санитарными
органами и органами рыбоохраны. Сброс воды в реку
через выпуски допускается лишь в чрезвычайных слу-
чаях— авариях на коллекторах или насосных станциях.
Самотечные и напорные трубопроводы, а также
очистные сооружения, располагаемые за пределами тер-
ритории промышленного предприятия, называются вне-
площадочными.
Все элементы системы водоотведения взаимосвязаны
в работе. Выход из строя хотя бы одного из них может
привести к нарушению работы всей системы. Поэтому
проектирование всех сооружений осуществляется с уче-
том необходимой степени надежности. Некоторые соору-
жения проектируются с резервом или же в соответствии
с нормативными требованиями создается резерв устанав-
ливаемого на них оборудования.
§ 3. Системы водоотведения городов
Отличие по составу и свойствам загрязнений бытовых
и дождевых вод, а также бытовых и многих производст-
венных сточных вод обусловливает разные методы их
очистки, а также необходимость раздельного их отведе-
ния по самостоятельным водоотводящим сетям. В то же
время нельзя исключать возможности их совместной
очистки. Однако при этом схема и состав очистных со-
оружений могут быть значительно сложнее, чем в случае
раздельной их очистки. Таким образом, возможны раз-
личные решения системы водоотведения: путем совмест-
ного или раздельного водоотведения сточных вод различ-
ных видов или путем совместной или раздельной их
очистки. В зависимости от этого проектируемые водоот-
водящие системы подразделяются на общесплав-
ные, раздельные и комбинированные. В то
же время раздельные системы подразделяются на пол-
ные раздельные, неполные раздельные
и полураздельные.
2—872
17
Общесплавная система водоотведения имеет одну
водоотводчшую сеть, предназначенную для отвода стой-
°°вч всех видов: бытовых, производственных и дож-
евых км рис. 1.1). Особенностью общесплавнои систе-
мы явтястся наличие на главном коллекторе ливнеспус-
ков через которые часть смеси сточных вод сбрасывается
в водоем. Объем сточных вод, а следовательно, и коли-
чество загрязнений, сбрасываемых в водоем, зависит от
расхода воды в реке и способности ее к самоочищению.
Очевидно, что чем больше расход воды в реке, тем боль-
ший расход сточной воды может быть в нее сброшен.
Объем сброса сточных вод через отдельные ливнеспуски
зависит и от места их расположения. Через ливнеспуски,
расположенные в конце коллектора или перед насосны-
ми станциями, допускается сброс больших относитель-
ных объемов сточных вод в водоем, так как этот сброс
осуществляется за пределами объектов водоотведения.
При этом меньшие относительные объемы сточных вод
остаются в сети и затем поступают на насосные станции
и очистные сооружения. Это обстоятельство очень важно,
так как в конце коллекторов транспортируются значи-
тельные абсолютные расходы сточных вод. Через ливне-
спуски, расположенные в начале коллекторов, обычно
допускается сброс меньших относительных объемов сточ-
ных вод. При этом большие относительные объемы сточ-
ных вод остаются в сети. Таким образом, происходит
минимальное загрязнение речной воды в пределах объек-
тов водоотведения, однако абсолютное увеличение раз-
меров водоотводящих сооружений не очень велико, так
как в начале коллекторов абсолютные расходы транспор-
тируемых сточных вод малы.
Отвод с обслуживаемых объектов всех сточных вод
обеспечивает высокое санитарное состояние городов
и промышленных предприятий. В то же время сброс сточ-
ных вод в водоемы может осуществляться с учетом
обеспечения установленных для них санитарных требо-
Н.,Ь'ИИПП, ледует’ оДнако, отметить, что иногда капиталь-
НИЯ Иа стРоительство и затраты на эксл-
приемлемымиТеМп Могут оказаться значительными и йе-
не тесооб И Применение общесплавных систем
объектами П^л наличии Рядом с обслуживаемыми
дощхтим сбпп/ ?°льшими расходами воды, в которые
сточных водР начальных объемов неочищенных
1Ь
Полная раздельная система водоотведения имеет две
или большее число водоотводящих сетей, каждая из ко-
торых предназначена для отвода сточных вод определен-
ного вида (рис. 1.5, а). Она имеет сети для отвода:
бытовых вод от города (бытовая сеть), производственных
вод (производственная сеть) и дождевых вод (водосто-
ки или дождевая сеть). Для очистки производственных
сточных вод предусматриваются специальные очистные
сооружения. Производственные сточные воды могут очи-
щаться частично или полностью, и поэтому они либо
направляются для доочистки на очистные сооружения го-
рода, либо сбрасываются в водоем. Возможно и повтор-
ное использование очищенных вод (частично или в пол-
ном объеме). В последние годы в некоторых отраслях
промышленности повторно используются дождевые воды.
Для этого они должны также подвергаться очистке (ко-
торая возможна совместно с очисткой производственных
вод).
В ряде отраслей промышленности возможно исполь-
зование очищенных бытовых сточных вод для производ-
ственных целей. Схемой предусмотрен и этот вариант.
Следует, однако, иметь в виду, что для использования
в производстве бытовые воды должны подвергаться
доочистке на специальных сооружениях.
В последние годы повысились требования к охране
водоемов от загрязнений. Обеспечивать эти требования
без очистки поверхностного стока (дождевых вод) прак-
тически невозможно. В соответствии со СНиП 2.04.03-85
разрабатываемая система водоотведения должна обес-
печивать очистку наиболее загрязненной части поверх-
ностного стока, образующегося в период выпадения дож-
дей, таяния снега и мытья дорожных покрытий, т. е. не
менее 70 % годового стока для селитебных территорий
и площадок предприятий, близких к ним по загрязнен-
ности, и всего объема стока для площадок предприятий,
территория которых может быть загрязнена специфиче-
скими веществами с токсичными свойствами или значи-
тельным количеством органических веществ.
При полной раздельной системе водоотведения про-
блема очистки поверхностного стока может решаться
двумя путями: 1) созданием локальных очистных соору-
жений поверхностного стока на дождевой сети перед
выпусками (рис. 1.5,6); 2) созданием централизованных
очистных сооружений поверхностного стока за пределами
19
2*
20
Рис. 1.6. Схема полурпэдельпой си-
стемы водоотведения
/ — производственно-бытовая сеть;
2 — ливневая сеть; 3 — промышлен-
ное предприятие; 4 — разделитель-
ные камеры
обслуживаемого объекта и переброской на них дожде-
вых вод по главному коллектору дождевой сети (рис.
1.5, в). Разделение и отвод на очистные сооружения ука-
занных выше 70 % годового стока обеспечивается разде-
лительными камерами.
г Неполная раздельная система водоотведения имеет
лишь одну водоотводящую сеть, предназначенную для
отвода загрязненных бытовых и производственных сточ-
ных вод и называемую производственно-бытовой сетью.
Отвод дождевых вод в водоем предусматривается по
открытым лоткам, кюветам и канавам. Устройство не-
полной раздельной системы водоотведения возможно
лишь для небольших объектов. Обычно эта система яв-
ляется промежуточным этапом строительства полной раз-
дельной системы.
Полураздельная система водоотведения имеет две во-
доотводящие сети — производственно-бытовую и дожде-
вую (рис. 1.6). В местах пересечения этих сетей устраи-
ваются так называемые разделительные камеры.. При
сравнительно малых расходах воды в дождевой сети
камеры перепускают весь расход дождевых вод в глав-
ный коллектор производственно-бытовой сети. При срав-
нительно больших расходах они перепускают в произ-
водственно-бытовую сеть лишь часть воды, но протекаю-
щей по трубам в донной части. Таким образом, на
очистку отводятся наиболее загрязненные дождевые во-
Рис. 1.5. Схемы полной раздельной системы водоотведения
а — без очистки поверхностного стока; б и в — с очисткой поверхностного
стока соответственно на локальных и на централизованных очистных соору-
жениях; ОСБПВ — очистные сооружения бытовых и производственных вод;
ОСПП — очистные сооружения промышленного предприятия; ЛОСПС — ло-
кальные очистные сооружения поверхностного стока; ЦОСПС — централизо-
ванные очистные сооружения поверхностного стока; НС — насосная станция;
/ — бытовая сеть; 2 — ливневая сеть; 3 — граница города; -/—производствен-
ная сеть; 5 — граница промышленного предприятия; 6 — возврат воды на про-
изводство после очистки; 7 — подача воды для доочистки на очистные соору-
жения города; 8 — подача очищенных вод на промышленное предприятие.
9 — напорные трубопроводы; 10 — выпуск очищенных производственных стч-
ных вод и водоем; // — разделительные камеры; 12 регулирующий рез РУР
21
ди, стекающие в начальный период дождя, когда с по-
верхностей бассейна смывается основная масса загрязне-
ний, и донные потоки воды, также наиболее насыщенные
загрязнениями. При больших расходах воды в дождевой
сети (в период сильных ливней) менее загрязненные
дождевые воды отводятся в водоем без очистки. Принцип
работы разделительной камеры основан на учете различ-
ной степени отлета струи воды с уступа при разных ско-
ростях движения воды в коллекторе при небольшом
и значительном наполнениях.
Комбинированной системой водоотведения называют
такую систему, при которой обслуживаемый объект
в одной части оборудован общесплавной системой,
а в другой — полной раздельной системой. Комбиниро-
ванные системы обычно складываются исторически,
В развивающихся городах, имевших ранее общесплавную
систему, часто трубопроводы перегружаются в результа-
те присоединения внутриквартальных сетей от новых
зданий. Развитие сети при реконструкции системы водо-
отведения иногда решают путем строительства новых
трубопроводов дождевой сети. Старая же сеть исполь-
зуется как бытовая или производственно-бытовая сеть.
Так, в развивающейся части города может сложиться
полная раздельная система, а в нереконструируемой ча-
сти сохранится общесплавная система. Возможны
в иные пути появления комбинированной системы.
§ 4. Санитарная и технико-экономическая
оценка систем водоотведения.
Выбор систем водоотведения городов
Каждая из перечисленных ранее систем водоотведе-
ния имеет достоинства и недостатки. Выбор оптимальной
системы водоотведения для объектов с различными кон-
кретными условиями проектирования представляет слож-
ную, но очень важную задачу, решение которой позво-
ляет обеспечить наиболее высокое санитарное состояние
обслуживаемого объекта и водоема при минимальных за-
тратах на ее строительство и эксплуатацию. Ниже при-
водится сравнительная оценка общесплавной и полной
раздельной систем.
Достоинства общесплавной системы:
1. Протяженность и стоимость одной сети по сравне-
22
нию с несколькими сетями полной раздельной системы
значительно меньше.
2. При проектировании объем сброса сточных вод
в водоем может устанавливаться с учетом расхода воды
в реке и ее самоочищающей способности.
3. В меньшей степени оказываются застроенными (на-
сыщенными) подземные части улиц и проездов, меньше
смотровых колодцев с люками и крышками на поверх-
ности проездов.
4. Значительно меньше стоимость эксплуатации сети
по сравнению со стоимостью эксплуатации полной раз-
дельной системы. Это объясняется меньшей протяжен-
ностью сети и надежным самоочищением трубопроводов
(освобождением от осадка) в период интенсивных лив-
ней.
Недостатки общесплавной системы:
1. Требуются большие единовременные затраты в на-
чале строительства сети, состоящей из труб большего
диаметра. При полной раздельной системе в начальный
период (в первую очередь) может быть построена лишь
производственно-бытовая сеть из труб сравнительно ма-
лых диаметров. Иначе говоря, в начальный период
строительства в городе можно создать неполную раз-
дельную систему водоотведения.
2. Больше стоимость строительства и эксплуатации
насосных станций и очистных сооружений. При полной
раздельной системе на эти сооружения не поступают
дождевые воды. Расходы воды, поступающие на насос-
ные станции общесплавной системы, превышают в 1,5—
3 раза расходы воды на те же сооружения полной раз-
дельной системы.
3. В водоем через ливнеспуски сбрасывается смесь
сточных вод. Таким образом в водоем, кроме дождевых,
частично поступают бытовые и производственные сточ-
ные воды, характеризующиеся высокими показателями
загрязнений.
4. Через ливнеотводы и ливнеспуски возможно под-
топление водоотводящей сети в период паводков в реках
и повышения уровней воды в них. Специальные затворы
в устьях ливнеотводов ненадежны в эксплуатации. Очень
редко используемые их приводные устройства ржавеют
и заклиниваются. По этим же причинам не всегда сра-
батывают и автоматические затворы, привод которых
осуществляется от рычажно-поплавковых устройств.
23
Из изложенного ясны многие достоинства и недостат-
ки полной раздельной системы. Рассмотрим основные из
них. , ,
Достоинства полной раздельной системы.
1. Невелики единовременные затраты на строитель-
ство бытовой сети, созданием которой можно ограни-
читься при осуществлении первой очереди строительства.
2. Стоимость строительства и эксплуатации очистных
сооружений меньше, чем стоимость их строительства при
общесплавной системе.
Недостатком существующих полных раздельных си-
стем водоотведения является то, что весь объем дождевых
вод сбрасывается без очистки в водоем. Выше отмеча-
лось, что очистку дождевых вод можно выполнять на
локальных или на городских (централизованных) очист-
ных сооружениях.
Полураздельная система водоотведения лишена ряда
санитарных недостатков, присущих общесплавной и пол-
ной раздельной системам водоотведения. При полураз-
дельной системе водоотведения в водоем сбрасывается
лишь часть менее загрязненных дождевых вод. Наиболее
загрязненные воды направляются на очистные сооруже-
ния и подвергаются очистке.
Для конкретных условий проектирования возможно
устройство любой из рассмотренных систем при обеспе-
чении заданных санитарных требований для обслуживае-
мого объекта и водоема. Например, в целях обеспечения
необходимых санитарных условий водоема при обще-
сплавной системе может быть сокращен объем сброса
смеси сточных вод в водоем без очистки через ливне-
спуски, а при полной раздельной системе дождевые во-
ды могут быть подвергнуты очистке на специально по-
строенных очистных сооружениях. Однако материальные
затраты на строительство и эксплуатацию таких систем
не удут равноценными. Выбор системы водоотведения
должен осуществляться на основании технико-экономиче-
сРавнения систем> равноценных в санитарном от-
ношении. г
inni?uu^,eHeHHe °®щесплавных систем целесообразно при
(с' Голкши^ЯА0М с °бслУживаемым объектом мощного
i>M3vinniuvМИ расходами) водоема и в районах, характе-
ферных осад|«)вПаЛеНИеМ не^ольшого количества атмос-
На выбор той или иной системы водоотведения су-
24
шественное влияние может оказать схема водоотведения.
Если по схеме требуется устройство нескольких насосных
станций (более трех-четырех), необходимость создания
ими больших напоров, то устройство общесплавной си-
стемы менее предпочтительно.
При устройстве очистных сооружений на сравнитель-
но большом расстоянии от обслуживаемого объекта и не-
обходимости устройства загородного коллектора значи-
тельной длины применение общесплавной системы также
может оказаться менее выгодным по сравнению с при-
менением полной раздельной системы.
Все изложенное выше объясняется тем, что расходы
сточной воды, поступающей на все сооружения обще-
сплавной системы, больше, чем расходы воды, поступаю-
щей на сооружения бытовой сети полной раздельной си-
стемы.
При расположении водоема на некотором расстоянии
от обслуживаемого объекта удлиняются ливнеотводы,
устраиваемые при общесплавной системе, соответственно
удорожается и стоимость системы. Применение обще-
сплавной системы целесообразно при повышенной за-
грязненности воздушного бассейна, а также при узких
улицах и большой насыщенности их подземными соору-
жениями.
В странах Западной Европы и в США наибольшее
распространение получила общесплавная система. Ком-
бинированная система достаточно широко распростране-
на в ГДР и ФРГ, Франции и США. В ГДР, ФРГ
и Франции общесплавная система устраивается в основ-
ном в городах с числом жителей 1—3 тыс. человек,
а в США, как правило, —в городах с населением свыше
10—25 тыс. чел.
В последние годы в СССР и за рубежом все в боль-
шей степени обращают внимание на недостатки полной
раздельной и общесплавной систем. Они не всегда спо-
собны обеспечить возросшие санитарные требования.
Наиболее перспективной системой является полураздель-
ная система. В Москве, Харькове и ряде других городов
разработаны проекты реконструкции существующих пол-
ных систем в полураздельные системы.
В АКХ им. К. Д. Памфилова проведено экономиче-
ское сравнение полураздельной системы водоотведения
с другими системами (табл. 1.1). Рельеф городов А, Б
и В был с выраженным уклоном к реке, что исключало
25
1 • tb- ГороД я ав ’ *2 о ° СС ' >»’<L «г 2 1.1. Приведенные si от приведенных sai Система водоотведения Полная раздель- ная с централизо- ванными очистны- ми сооружениями страты на систему водоотведения грат на полураздельную систему Приведенные затраты на систему водоотведения при Qi0
40 | Pl 109 60 I im~° 102 90 | >.05 гс 108 120 ►Да 98 40 | pl 104 60 | по 1 90 | ).l го, 100 120~ Ца
140 Полная раздель- ная с централизо- ванными очистны- ми сооружениями То же, с локаль- ными сооружения- ми 106 116 103 111 103 114 100 112 103 112 106 112 102 114 —
В ; 350 Полная раздель- ная с централизо- ванными очистны- ми сооружениями 104 105 102 99 104 103 98 96
необходимость устройства районных насосных станций
для перекачки бытовых и дождевых сточных вод в глав-
ные коллекторы. Сравнение систем произведено для раз-
личных климатических условий [интенсивность дождя
а.,=40-? 120 л/(с-га)] и при очистке разного количества
дождевых вод (Р|(т=0,05 года — дожди с интенсив-
ностью, повторяющейся 20 раз в год; Р/(т=0,1 года—
то же, 10 раз в год).
Проведенное сравнение показало, что полная раз"
дельная система водоотведения с локальными очистными
сооружениями поверхностного стока на 11—15% дор0'
же, чем полураздельная система. Полная раздельная си-
стема с централизованными очистными сооружениями
поверхностного стока экономичнее, чем полураздельная
система, только в климатических районах с интенсивным
выпадением дождей — при д2о>9О л/(с-га).
Для выяснения влияния рельефа города на экономи-
т1Сп*ие показатели системы были выполнены эксперимен-
пРоекты системы водоотведения для города у
. - ^жненным рельефом. В одном из четырех бассеи-
26
Таблица 1.2. Приведенные затраты на систему водоотведения
о процентах от приведенных затрат на полураздельную систему
для города Б
Система водоотведения
Приведенные затраты на систему
водоотведения при
40 | 60~| 90 | 120 40 | 60 | 90 | 120
e,/m=V.O5 года года
Полная раздельная си-
стема с централизован-
ными очистными соору-
жениями
То же, с локальными
очистными сооружения-
ми
112
116
106
108
101
98
98 98
107 103 98
110 106 99
93
нов городские и поверхностные стоки подаются в соот-
ветствующие коллекторы районными насосными стан-
циями. Насосные станции предусмотрены также на об-
щесплавном коллекторе полураздельной системы и на
главном коллекторе полной раздельной системы для
подачи поверхностного стока на централизованные
очистные сооружения. Результаты сравнения систем
представлены в табл. 1.2. Сравнение показало, что пол-
ная раздельная система водоотведения экономичнее
лишь для районов с интенсивными дождями — при
>90 л/(с-га). Изложенное также подтверждает преиму-
щества полураздельной системы водоотведения.
§ 5. Условия приема сточных вод
в водоотводящие сети
Условия приема сточных вод в водоотводящие сети
обусловлены следующими факторами: особенностями
устройства водоотводящих сооружений, особенностями
работы водоотводящих сетей, применяемыми методами
очистки сточных вод, дальнейшим использованием очи-
щенных сточных вод и осадков, образующихся в процессе
очистки, и др.
При строительстве всех водоотводящих сооружении,
которые являются в основном подземными, применяются
бетон и железобетон. Бетон и железобетон подвержены
коррозии. Степень их коррозии в значительной степени
27
от с«г.Ю - е^т..сточных
°S?=e^^ “^Р^п бетона и железо,
бетона (кислоты, щелочи и некоторые соли).
Расчет аодоотводяшнх сетей обычно производится из
условия самоочищения трубопроводов от выпадающих
в них осадков. Нормами для всех сетей установлены ми-
ннмальные скорости движения воды в трубах при рас-
четных расходах. Поэтому в водоотводящие сети не мо-
гут приниматься производственные сточные воды, кото-
рыв могут привести к резкому возрастанию содержания
нерастворенных примесей или других включений в сточ-
ных водах, которые плохо транспортируются потоками
воды.
Сети полной раздельной системы и сеть общесплавной
системы предназначены для транспортирования быто-
вых сточных вод, дождевых вод и сточных вод промыш-
ленных предприятий, состав которых близок к составу
бытовых вод. В бытовых водах и в смеси указанных
трех видов сточных вод в основном содержатся загряз-
нения органического происхождения. Для их очистки
широко применяется биохимический метод, основанный
на использовании жизнедеятельности микроорганизмов,
па очистных станциях биохимической очистки со сточной
водой постоянно циркулирует активный ил (колонии
микроорганизмов), который вначале сорбирует, а затем
КраЛИзует РаствоРенные органические загрязнения.
п'и«Ь3^Я загРязнения Для питания микроорганизмов,
Производят очистку воды.
водыан₽Яппп«иЫе бытовые и производственные сточные
В то же воемяЫПА°СТуПатЬ В Д0ЖДевУю сеть (водостоки),
жей, а также чистые°Т полива Улиц> фонтанов и дрена-
тий не должны пп е В°ДЫ от промышленных предприя-
Дельной сТте^ы °7еТТЬ а бЫТ0Вую сеть полной Ра3'
Не допускается ебп ” об?есплавной системы.
сплавной системы ctau°C В бытовУю сеть и сеть обще-
ла, смолы бензин нрЖНЫХ В0Д’ содеРжаЩих жиры, мас-
«ерастворймые по’им±е"Р^Дук™’ ядовитые вещества,
волокнистые поймай'..0ЛЬШим удельным весом,
ш*нию труб засооенй1А°Т°рые МОГУТ привести к разру-
сети, затруднить работу наЛспг3аКуП°РКе в°доотводяшей
процессы биохимический „ Сосных станций или нарушить
ви осадков, в этХ* t СТОЧНЫХ вод и обработ-
м сети не допускается также сброс сточ-
ных вод, из которых могут выделяться ядовитые или
взрывоопасные газы.
Температура производственных сточных вод не дол-
жна быть выше 40 °C. Смесь бытовых и производствен-
ных сточных вод при подходе к биохимическим очистным
сооружениям не должна иметь активную реакцию pH
ниже 6,5 и выше 9 и не должна иметь концентрацию
взвешенных веществ и всплывающих примесей более
500 мг/л.
Нормами установлены предельно допустимые кон-
центрации (ПДК) загрязнений в сточных водах, посту-
пающих на биохимическую очистку, для широкого пе-
речня веществ и соединений. В табл. 1.3 приводится ПДК
некоторых веществ и соединений, содержащихся в сточ-
ных водах.
Таблица 1.3. Значения ПДК по отдельным веществам
и соединениям
Вещества и соединения ПДК. мг/л Вещества и соединения ПДК. мг/л
Нефть и нефтепро- дукты Синтетические поверх- ностно-активные ве- щества Сульфиды Медь Никель Хром (трехвалент- ный) 25 20—50 1,0 0,5 0,5 2,5 Цинк Ртуть Свинец Ацетон Уксусная кислота Фенол Глицерин Синтетические краси- тели 1,0 0,005 0,1 40 45 15 90 25
Сточные воды местной и пищевой промышленности
по переработке сельскохозяйственных продуктов могут
спускаться в бытовые сети и сети общесплавных систем
без ограничений. Сточные воды мясокомбинатов и коже-
венных заводов могут приниматься в эти сети лишь пос-
ле предварительной обработки и обеззараживания.
Сточные воды предприятий тяжелой индустрии, как
правило, отводятся и очищаются отдельно. На этих пред-
приятиях широко применяется повторно-оборотное водо-
снабжение с использованием сточных вод после необхо-
димой очистки.
Бытовые сети и сети общесплавных систем могут
использоваться для сплава жидких нечистот и выгребов
29
от районов, не оборудованных сплавной системой водо-
отведения, а также домового мусора и снега. Для прие-
ма жидких нечистот выгребов устраиваются сливные
станции, на которых они разбавляются водой в 2—3 раза
и освобождаются от песка и крупных включений.
Перед сбросом в водоотводящие сети домовый мусор
освобождается от утиля, измельчается, разбавляется во-
дой в 8—10 раз и освобождается от песка и крупных
включений.
Сплав снега по сетям допускается в трубах диамет-
ром более 300 мм при наполнении их не более 0,5 диа-
метра и скорости течения воды не менее 0,7 м/с. До по-
ступления воды на очистные станции снег должен полно-
стью растаять.
§ 6. Системы водоотведения промышленных
предприятий
Системы водоотведения промышленных предприятий
также подразделяются на общесплавные и раз-
дельные. Выбор системы водоотведения для предпри-
ятий весьма важен, так как на отдельных из них могут
образовываться до 5—10 различных видов сточных вод,
отличающихся по расходу, составу и свойствам содер-
жащихся в них загрязнений.
При выборе системы водоотведения необходимо учи-
тывать следующие возможности:
совместной и раздельной очистки отдельных видов
(от отдельных цехов) сточных вод;
извлечения и использования ценных веществ, содер-
жащихся в сточных водах;
повторного использования производственных сточных
вод без очистки или после частичной очистки в системе
оборотного водоснабжения или для технических нужд
другого цеха или производства;
использования для производственных целей очищен-
ных бытовых и дождевых вод;
использования производственных вод для орошения
сельскохозяйственных и технических культур.
Кроме того, необходимо иметь в виду мощность во-
доема, в который предполагается сброс очищенных сточ-
ных вод, количество воды в нем, вид водопользования
и его самоочищающуюся способность.
Общесплавную систему водоотведения (рис. 1.7, а) ае-
80
Рис. 1.7. Системы водоотведения промышленных предприятий
а — общесплавная система; б — раздельная система с локальными очистными
сооружениями; в и г — раздельная система соответственно с частичным
и полным оборотом производственных вод; д — раздельная система с полным
оборотом производственных и бытовых вод; е — раздельная система с полным
оборотом всех сточных вод
Л //, /// — цеха промышленных предприятий; JIOC — локальные очистные со-
оружения; ОСПВ — очистные сооружения производственных вод; ОСБВ —
очистные сооружения бытовых вод; УОВ — установка охлаждения воды;
/ и 2 — дождевые и бытовые сточные воды от промышленного предприятия;
3 — производственные воды от отдельных цехов; 4 — возврат воды в производ-
ство
лесообразно применять для небольших промышленных
предприятий (с малым расходом воды), если производ-
ственные сточные воды близки по составу к бытовым
сточным водам и возможно попадание в дождевые воды
загрязнений, характерных для производственных вод.
31
<w,неравная система водоотведения имеет одну вод0.
?™,Гяшт10 сеть. Производственные воды от всех цехов
' вместо с бытовыми и дождевыми водами ио этой се-
™ отмдятся на единые очистные сооружения.
Раздельные системы водоотведения могут быть раз.
личными. Особенности их зависят от вида сточных вод,
образующихся на предприятии.
Раздельные системы водоотведения могут иметь не-
сколько водоотводящих сетей для отвода производствен-
ных сточных вод от отдельных цехов. Такие сети назы-
ваются производственными. Их наименование дополня-
ется словом, характеризующим основное загрязнение
воды (например, производственные кислые; производст-
венные нефтесодержащпе и т. д.). Бытовые и дождевые
боды также отводятся по самостоятельным сетям, называ-
емым бытовая сеть и дождевая сеть. При этом возможен
совместный отвод некоторых сточных вод. Производст-
венные сточные воды всего промышленного предприятия
пли отдельного цеха совместно с бытовыми водами от-
водятся производственно-бытовой сетью. Сеть, предна-
значенная для совместного отвода производственных
и дождевых вод, называется производственно-дождевой.
Возможные раздельные системы водоотведения представ-
лены на рис. 1.7.
Раздельную систему водоотведения с локальными
очистными сооружениями (рис. 1.7,6) целесообразно при-
менять при различном характере загрязнений бытовых
и производственных вод и большом расходе воды в реке.
В сточных водах отдельных цехов могут содержаться
специфические загрязнения. Для очистки воды от них
^сообразно устройство локальных очистных сооруже-
ний. Например, в сточных водах фабрик первичной об-
раоотки шерсти содержится много жира и волокна,
которые обычно удаляют на локальных сооружениях,
оследующая очистка этих сточных вод может произво-
диться с очисткой общего стока фабрик.
аздельную систему водоотведения с частичным обо-
?пииМоиПр0ИЗВ0Аственных вод (рис. 1.7,6) целесообразно
нркптл^1ТЬ При возможности повторного использования
пР0ИЗВ0ДСТвенных сточных вод с частичной
некот ".Г" ДЛЯ водоснабжения (после охлаждения)
некоторых цехов и производств
том пХзв^!°тЛИСТеМу водоотведения с полным оборо-
том производственных вод (рис. 1.7, г) целесообразно
32
применять при большом расходе производственных сточ-
ных вод и небольшом расходе воды в реке.
Раздельные системы водоотведения с полным оборо-
том производственных и бытовых вод (рис. 1.7, д), а так-
же всех сточных вод (рис. 1.7,е) целесообразно приме-
нять при нехватке воды в реке для целей водоснабже-
ния.
Раздельная система водоотведения с полным оборо-
том всех сточных вод (см. рис. 1.7, е) называется бес-
сточной системой водопользования, или замкнутой систе-
мой водного хозяйства промышленного предприятия.
Создание таких систем водопользования должно обеспе-
чить рациональное использование воды во всех техноло-
гических процессах, максимальную утилизацию компо-
нентов сточных вод, нормальные санитарно-гигиенические
условия работы обслуживающего персонала, исключение
загрязнения окружающей природной среды, сокращение
капитальных и эксплуатационных затрат. Рациональные
системы использования воды должны разрабатываться
на основе научно обоснованных требований к качеству
воды, используемой в каждом технологическом про-
цессе.
Названные системы водоотведения следует рассматри-
вать как приближенные. В зависимости от конкретных
условий на предприятиях возможно создание несколь-
ких систем очистки с вариантами объединения различ-
ных видов сточных вод (в том числе бытовых и дожде-
вых). Возможно создание и нескольких оборотных цен-
трализованных систем. В общем виде замкнутая система
водопользования промышленного предприятия включает:
локальные оборотные (замкнутые) системы;
централизованные замкнутые системы;
охлаждающие локальные (централизованные) оборот-
ные (замкнутые) системы, а также системы последова-
тельного использования воды в двух или нескольких тех-
нологических операциях с передачей воды из одной обо-
ротной системы в другую.
При разработке раздельных систем водоотведения вы-
бор схемы отведения и очистки поверхностного стока
представляет собой особую задачу, которая должна ре-
шаться на основе оценки технической возможности и эко-
номической целесообразности следующих мер:
локализации отдельных участков производственных
территорий, где возможно попадание на поверхность спе-
8—872
33
пифических загрязнений, с отводом стока в производи
ВеНоаиеты10го отведения стока с водосбросных площа.
лей, отличающихся по характеру и количеству загрязне-
ннй территории;
самостоятельной очистки поверхностного стока;
подачи поверхностного стока на общезаводские очи-
стные сооружения для совместной очистки с производст-
венными сточными водами (см. рис. 1.7, е).
При очистке и использовании дождевых вод необхо-
димо усреднять их по расходу (периодическое накопле-
ние в емкостях и последующее равномерное использова-
ние воды).
Расчеты показывают, что поверхностный сток (дож-
девые воды) и бытовые сточные воды после соответству-
ющей очистки уже в 1990 г. смогут удовлетворить
более 50 % потребности промышленности в воде. Ра-
дикальным решением проблемы охраны водных источ-
ников от загрязнения сточными водами является раз-
работка и внедрение бессточных систем водопользо-
вания.
При оценке систем водоотведения промышленных
предприятий необходимо учитывать следующие коэффи-
циенты использования:
оборотной воды
Коб = ?обЛ9об “Ь ?св)5
свежей воды
Ксв = (?св — ?сб)/<7св,
где <?о<5 и расход, м’/ч, соответственно оборотной и свежей во-
":.за "Раем°, из источника; <?об+<?св — общее количество расходу-
еЛ’/Г' ** Ч’ <?с6~Расход сточных вод, сбрасываемых в водо-
В последние годы наблюдается заметное увеличение
о рота воды в промышленности. Коэффициент исполь-
вания оборотной воды составляет в черной и цветной
ленмАгти оо ’8’ на иредприятиях химической промыш-
nnnuumio На пРеДпРиятиях целлюлозно-бумажной
промышленности —около 0,65.
водоотведения пРимера ня Рис- 1.8 приведена система
сточная система "олным °б°ротом всех сточных вод (бес-
шего завода (НПзГвееЬс°ВаНИЯ) неФтепеРерабатываю-
ются в два по™, / °Се сточные воды завода группирУ'
а (в инженерной практике они называ-
34
Рис. 1.8. Принципиальная схема водоснабжения и водоотведения нефтепере-
рабатывающего завода без сброса сточных вод в водоем
2 — ливнесброс; 11 — нефтеотделитель; /// — песколовки; IV — приемный -ре-
зервуар; V — фильтр-отстойник; V/— сборный резервуар; V//— разделочные
резервуары; VIII — усреднители; IX — насосная станция; X— аварийный ам-
бар; XI — нефтеловушка; XII — сооружения подготовки шлама; X///— уста-
новка для подготовки нефти к использованию; XIV — установка АВТ; XV —
установка обезвреживания сточных вод от тетраэтилсвинца; XVI — радиаль-
ные отстойники; XVII — установка обезвреживания технологического конден-
сата; XVIII — печь для сжигания шлама; Х/Х — установка обезвреживания
сернисто-щелочных сточных вод; XX — градирня; XX/ — фильтры; XXII —
флотаторы; XX///— сооружения обработки свежей воды; XX/V — сооружения
биологической очистки; XXV — шламонакопитель; XXV/— водозабор; XXVII—
отстойник дождевой воды; XXVIII — установка термического обезвреживания
сточных вод; XXIX — сооружения доочистки; / — оборотная вода; 2, 3 — сточ-
ные воды соответственно первой и второй системы водоотведения; 4 — техно-
логический конденсат; 5 — сточная вода от гидрорезки кокса; 6 — сернисто-
щелочные сточные воды; 7 — сточные воды, загрязненные тетраэтилсвинцом;
8 — уловленные нефтепродукты; 9 — шлам; 10 — фильтрованная вода; 11 —
оборотная вода на фильтры; 12 — соли на использование в промышленности;
13 — кокс; 14— зола в отвал; 15 — пена от флотаторов; 16 — поверхностный
сток; 17 — вода на повторное использование
ются системами). Сточные воды первой системы после
соответствующей очистки полностью используются в обо-
ротных системах. Сточные воды второй системы, харак-
теризующиеся высоким солесодержанием, подвергаются
термическому обезвреживанию (обессоливанию методом
упаривания). Конденсат возвращается в производство.
Полученная соль также может использоваться в про-
мышленности.
По описанной системе водоотведения бытовые воды
НПЗ после соответствующей очистки и доочистки ис-
3*
35
„.„МУЮТСЯ АЛЯ подпитки оборотных систем. Поверхност-
3 стТ(лождев«е воды) после очистки также исполь.
зуется в оборотных системах.
$ 7. Системы водоотведения районов
н промышленных комплексов
При разработке систем водоотведения районов и про-
мышленных комплексов одновременно рассматриваются
системы водоотведения сточных вод нескольких городов
и промышленных предприятий, расположенных на срав-
нительно близком расстоянии друг от друга или связанных
между собой географическими (расположены в бас-
сейне одной реки), административными и иными связя-
ми. Системы водоотведения районов и комплексов анало-
гичны системам водоотведения промышленных предпри-
ятий и подразделяются на общесплавные и раздельные.
При их разработке также решаются вопросы объедине-
ния отдельных видов сточных вод для последующей со-
вместной их очистки и повторного использования. При
этом чаще появляются варианты комплексного исполь-
зования воды: сточных вод одних предприятий в качест-
ве источников водоснабжения других предприятий; кон-
центрированных сточных вод одних предприятий в каче-
стве сырья для производства товарного продукта на
других предприятиях; очищенных городских сточных вод
на промышленных предприятиях в системах технического
водоснабжения, для полива зеленых насаждений, обвод-
нения водоемов и других целей.
При проектировании систем водоотведения районов
и промышленных комплексов появляются следующие
возможности:
повышения уровня комплексного решения водохозяй-
с. венных вопросов городов и промышленных объектов;
паиии^ПЛеКСН0Г0 использования природных водоемов, 0Г-
Lo а-г.ННЯ ИХ числа ДЛя сброса сточных вод и уменьше-
ния уровня их загрязнения;
на л^1иНИЯ производительности очистных сооружений,
ные в1оженеи«К°ТОрЬ1Х сокращаются удельные капиталь-
сткуНводыНИЯ УДеЛЬНЫХ эксплуатационных затрат на очи-
нийПиВдриеНИЯ уРовня эксплуатации очистных соору*е*
36
Выбор вариантов систем водоотведения должен про-
изводиться на основании технико-экономического срав-
нения вариантов, равноценных в санитарном отношении.
§ 8. Схемы водоотведения
На схему водоотведения города, промышленного
предприятия, района или промышленного комплекса на-
носят проектируемые сооружения системы: водоотводя-
щие сети, насосные станции и напорные трубопроводы,
очистные сооружения и выпуски воды в водоем. Схема
водоотведения зависит от системы водоотведения, места
расположения водоема по отношению к обслуживаемому
объекту, топографических, геологических, гидрогеологи-
ческих и климатических условий. На схему водоотведе-
ния влияют санитарные требования, современный уро-
вень развития строительной техники, очередность строи-
тельства и многое другое.
Многообразие факторов, влияющих на схему водоот-
ведения, приводит при проектировании к большому чис-
лу вариантов схем, равноценных в санитарном и техни-
ческом отношениях. Выбор схемы водоотведения должен
производиться на основании экономического сравнения
вариантов. Окончательный вариант схемы можно вы-
брать лишь после изучения всех аспектов проектирова-
ния каждого элемента системы водоотведения. Ниже из-
лагаются общие указания по проектированию схем во-
доотведения.
Очистные сооружения по отношению к обслуживае-
мому объекту обычно располагаются внизу по течению
реки. Сброс в водоем очищенных вод исключает его за-
грязнение в пределах города или промышленного пред-
приятия. Если господствующие ветры дуют от очистных
сооружений к обслуживаемому объекту, то они должны
располагаться на большом удалении от обслуживаемого
объекта (СНиП 2.04.03-85, п. 1.10).
Локальные очистные сооружения, после которых во-
да либо возвращается в оборот, либо объединяется
с другими потоками, обычно располагаются рядом с це-
хом или производством. При этом сокращается протя-
женность трубопроводов для транспортирования воды.
Водоотводящая сеть — самотечные трубопроводы —
важнейший элемент любой системы. Схема ее в некото-
рой степени предопределяется расположением очистных
37
o6w“nT б.шзюкя на бассейны водоотведения, от
коллекторами бассейна н главными коллекто.
“ , вот» транспортируется к очистным сооружениям.
Г‘ Насосные станции целесообразно располагать в низ-
К11Х местах по рельефу местности. Число насосных стан-
ций в схеме зависит и от способа производства работ.
Широко применяемый способ строительства — открытый
(с разработкой траншей) позволяет прокладывать тру-
Сопроводи не глубже 6—8 м. Поэтому при достижении
этой глубины уже следует проектировать насосную стан-
цию. В схемах больших объектов число насосных стан-
ций может достигать 10—20. При закрытом (щитовом)
способе стоимость строительства трубопроводов не за-
висит от глубины. Схемы водоотведения с коллекторами
глубокого заложения имеют минимальное число насос-
ных станций — одну или две. Следует, однако, иметь
в виду, что стоимость строительства закрытым способом
в несколько раз больше стоимости строительства откры-
тым способом.
При проектировании схемы водоотводящей сети необ-
ходимо:
сокращать число пересечений трубопроводов водоот-
водящей сети с автомобильными и железными дорогами,
а также с естественными препятствиями (реками, сухо-
долами, оврагами и др.);
осуществлять трассировку трубопроводов по проез-
кпми^ии^НЬШеи н^сыщенн°стью другими инженерными
ми путям ациям? (трубопроводами, кабелями, рельсовы-
мм путями и др.);
coKHifvnanwJu ассиР°вать трубопроводы в местах с вы-
соким уровнем подземных вод и др.
СИСТЕМ П₽ОЕ1<ТИРОВАНИЯ
СИСТЕМ ВОДООТВЕДЕНИЯ
S »• Предпроектиые разработки
водоотведения’ могут^л^МИ обоРУД°ванию системой
ствующие и рвконструипуемый Вр0ВЬ стРоящиеся> сУще‘
руемые города, поселки город*
rft типа сельские и дачные поселки, курорты, про-
“°™ ™ые Предприятия, комбинаты, промышленные
мышленные пр д р рЯЧПаботка систем водоотведения
^Tnx'X^aJпроизводится на основе
?ех или иных документов, которые принято называть
предпроектными разработками. К их числу относятся^
технико-экономические обоснования (ТЭО) проекти
рования и строительства промышленных районов, про-
мышленных узлов или отдельных предприятии,
схемы комплексного использования и охраны вод,
схемы и проекты районной планировки.
Технико-экономические обоснования разрабатывают-
ся для установления технической необходимости и эко-
номической целесообразности проектирования и строи-
тельства соответствующих объектов, сооружений или
предприятий, а также их размещения. В ТЭО должны
уточняться данные о количестве потребляемой воды
и сточных водах, а также обосновываться выбор опти-
мальных решений по их отводу и очистке.
Разработка ТЭО производится комплексно с учетом
смежных объектов водопотребления и водоотведения
и сопоставлением при необходимости конкурирующих
вариантов технических решений. В ТЭО должны отра-
жаться проблемы максимального использования воды
и защиты окружающей среды от загрязнений. В итоге
ТЭО дает экономическую оценку предлагаемых решений,
выявляет рекомендуемый вариант и устанавливает раз-
меры капитальных вложений.
При разработке ТЭО выбирается площадка для
строительства основного объекта и площадки для соору-
жений систем водного хозяйства, в том числе очистных
сооружений системы водоотведения, устанавливаются
места выпуска сточных вод в реки или другие водоемы.
Схемы комплексного использования и охраны вод
подразделяются на генеральные, выполняемые при ре-
шении важнейших водохозяйственных проблем для боль-
ших регионов страны; бассейновые, охватывающие зна-
чительную площадь бассейнов рек в одной или несколь-
ких союзных республиках; территориальные, относящиеся
к отдельным областям или районам. Они разрабатыва-
ются в целях установления основных водохозяйственных
и других мероприятий, необходимых для обеспечения
перспективных потребностей в воде населения и объек-
тов народного хозяйства, а также для предотвращения
39
АПИв .. аагпязнения водоисточников. В схемах уЧи.
нсто“'" регулирование стока вод, степень водооборота
н^кономкого расходовайП” воды, сброс в водотоки „ во.
"^“««““рХноТпла^ировкп вопросы водоотводе.
„„В освещаются схематично, но с учетом перспективы
"ребованяй по защите водоемов от загрязнения, а так-
же существующего состояния системы водоотведения
и ее дальнейшего развития, приводятся соответствующие
графические материалы и технико-экономические пока-
затели.
К числу предпроектных разработок также относятся:
схемы развития и размещения производительных сил
областей, краев и др.; проекты планировки и застройки
городов и поселков, схемы промышленных узлов.
§ 10. Исходные документы и данные
для проектирования
Проекты систем водоотведения разрабатываются на
основании указанных выше предпроектных разработок
и задания на проектирование. Задание на проектирова-
ние составляется организацией-заказчиком (обычно ге-
неральным проектировщиком объекта) с участием орга-
низации-исполнителя. В задании указываются состав
и объем проекта, очередность строительства, необходи-
мость кооперированного использования сооружений, тре-
бования по защите окружающей среды, основные исход-
ные данные и др. Задание включает ожидаемые технико-
экономические показатели (на основании ТЭО).
При разработке проекта системы водоотведения сле-
дует руководствоваться следующими документами:
законами СССР и постановлениями ЦК КПСС и Со-
вета Министров СССР об улучшении строительного про-
ектирования и охране водоемов от загрязнения;
строительными нормами и правилами (СНиП), сани-
тарными нормами, правилами техники безопасности
и другими нормативными документами.
При проектировании систем водоотведения наиболее
часто приходится использовать СНиП 2.04.03-85 «Кана-
лизация. Наружные сети и сооружения», где содержатся
технические рекомендации на проектирование систем во-
доотведения и их элементов и, в частности, как и по ка-
ким формулам определяются расчетные расходы, разме"
40
тппужений и др. Разработка проектов должна
вестись в соответствии с инструкциями на разработку
проектов и смет промышленных предприятии.
Р Для выполнения проекта системы водоотведения не-
н техническом состоянн.. снеге-
мы водоотведения и схеме водоснабжения обслуживае-
мых объектов; общими данными о системе водоотведе-
ния близлежащих предприятий и населенных мест,
данными по обслуживаемым объектам: число жите-
лей населенных пунктов, плотность населения, характер
жилой застройки, пропускная способность отдельных
крупных и коммунальных предприятий (бань, прачеч-
ных, больниц и т. п.); вид промышленных предприятий
и характер производства, число работающих по сменам
и пользующихся душем; вид, количество и характерис-
тика производственных сточных вод, режим их спуска,
вид и количество загрязняющих веществ (все по очере-
дям развития);
геологическими, гидрогеологическими и метеорологи-
ческими данными о территории объекта;
гидрологическими данными о водоемах:
скорости движения и уровни воды, содержание в
взвешенных веществ, биохимическая потребность
в кислороде и др.;
данными о водопользовании водоемами;
сведениями о промышленных предприятиях и
ленных пунктах, расположенных в 20—40 км выше
же по реке и др.;
топографическими материалами: ситуационными пла-
нами в масштабах 1 : 25000—1 : 50000 с горизонталями
через 5 м; планами обслуживаемых объектов в масшта-
бах 1 : 2000—1 : 500 с горизонталями через 0,5—1 м
1 слАлПр0МЫШленных пРеДпРиятий) и в масштабах
1 : 5000—1 : 10000 с горизонталями через 1—2 м (для на-
селенных пунктов); планами площадок под очистные
сооружения и места выпуска сточных вод в водоемы
в масштабах 1 : 500—1 : 2000 с горизонталями через 0 5—
1 м и др. г .
Для получения дополнительных материалов должны
производиться необходимые обследования и изыскания.
расходы,
воде
воды
насе-
и ни-
41
6 11. Стадии проектирования.
Состав проектных материалов
Проектирование систем водоотведения осуществля-
йся в две и одну стадию. При двухстадийном проекти-
ровании выполняется вначале технический проект (ТП),
а затем — рабочие чертежи (РЧ). При одностадийном
проектировании выполняется технорабочий проект
(ТРП).
Двухстадийное проектирование (ТП и РЧ) допуска-
ется только для крупных и сложных промышленных
комплексов. Обычно проектирование осуществляется
в одну стадию (ТРП).
Технический и технорабочий проекты должны со-
держать следующие сведения и материалы:
общие сведения — основание для разработки проек-
та, обслуживаемые объекты и их местоположение, сроки
и очередность строительства, предпроектные разработки
в ранее выполненные проекты, распределение работ
в случае привлечения для проектирования субподрядных
организаций;
исходные документы и материалы, положенные в ос-
нову проекта;
данные о видах и количестве сточных вод, а также
содержании в них загрязняющих веществ, баланс водо-
потребления и водоотведения;
описание проектируемых системы и схемы водоотве-
дения, видов водоотводящих сетей и их трассировки, рас-
положения насосных станций, очистных сооружений,
шламонакопителей, мест выпуска очищенных вод;
обоснование степени очистки сточных вод и прогноз
качества воды в водоемах с учетом «Правил охраны по-
верхностных вод от загрязнения их сточными водами»;
данные о методах очистки сточных вод, составе очист-
ных сооружений и схеме их работы, рекомендации НИИ
по очистке воды, сведения об аналогичных решениях;
результаты гидравлического расчета и описание ос-
новных трубопроводов, коллекторов, дюкеров, перехо-
дов, сведения об инженерно-геологических условиях про*
кладки и материале труб, о защите труб от коррозии;
ппЛГа.УЛЬГатЫ Расчета и подбора типовых или повторно
?,х пР°ектов насосных станций, их описание,
икиг.г.г °'ъем11о'планировочные решения и характерис-
• ику ооо^удования;
42
исходные данные, pac''eJ6°jyCp™o узми отдельных
рактеристику и описание работы дсего сне-
нологическом Холе «'диспетчеризации на водоотво-
ДЯ™ед?нн₽ЯУо?НорХганизаннн строительства и методах
”РТеВроор™нРяа6поТ охр^не'окружакяцей среды при экс-
плуатации водоотводящеи системы показатели
технико-экономические обоснования и показатели,
включая и эксплуатационные; штатное расписание,
сметную документацию и др.
В составе технического проекта разрабатываются сле-
дующие графические материалы:
ситуационный план в масштабе 1 : 5000—1 : 25000,
планы узлов очистных сооружений в масштабе
1 : 500—1 : 2000;
основные чертежи нетиповых сооружений в масштабе
1 : 200;
высотные схемы движения сточных вод и осадков;
технологические схемы очистных сооружений (при
сложных или нестандартных решениях), паспорта типо-
вых и повторно применяемых проектов сооружений.
В составе технорабочего проекта, кроме того, выпол-
няются рабочие чертежи (профили) самотечных коллек-
торов, дюкеров, переходов, выпусков, а в отдельных
случаях и профили напорных трубопроводов.
Планы узлов очистных сооружений на стадии ТРП
и РЧ выполняются детально, обычно с указанием коор-
динат сетей зданий и сооружений. Типовые проекты при-
вязываются с внесением в чертежи необходимых кор-
рективов.
В ТП и ТРП включаются заказные спецификации на
оборудование, требующее длительного срока изготовле-
ния; на остальные виды оборудования составляются за-
явочные ведомости. На стадии РЧ заказные специфика-
ции предусматривают на оборудование и на приборы
арматуру, контрольно-измерительные устройства.
Техническая документация на стадиях ТРП и РЧ
должна обеспечивать в полном объеме производство
строительно-монтажных работ отдельных объектов и си-
стем в целом.
43
Способы очистки сточных вод и условия спуска Их
„ воХмы должны согласовываться с органами rocyAa x
В водоемы дбассейновой водной инспекцией
7уинвпхоза‘союзной республики), санитарным Надзо.
, и рыбохозяйственными органами. В зависимости От
Перепости и сроков строительства предприятий и «а-
сеченных пунктов проекты систем водоотведения соответ,
авенно разрабатываются по очередям.
Глава 3. ОСНОВЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО
РАСЧЕТА ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ
§ 12. Особенности движения сточных вод
в водоотводящих сетях
Вода, поданная системами водоснабжения к сани-
тарным приборам, расположенным в зданиях на различ-
ной высоте, обладает определенной потенциальной энер-
гией. Именно поэтому оказывается возможным, исполь-
зуя энергию, которой обладает вода, осуществлять
последующий самотечный отвод ее из зданий и затем за
пределы обслуживаемых объектов. Лишь в конце водо-
отводящих сетей возникает необходимость в перекачке
сточных вод — подъеме и транспортировании их на
очистные сооружения или в другие бассейны, располо-
женные ближе к очистным сооружениям. В ряде случаев
при больших уклонах поверхности земли вообще не тре-
буется перекачка сточных вод.
Проектирование водоотводящих сетей осуществляет-
ся на свободный (безнапорный) режим движения жид-
кости. В бытовых сетях обычно принимают частичное
наполнение труб (а=0,64-0,9), а в остальных сетях —
полное (свободная поверхность воды находится на од-
ном уровне с верхней точкой свода трубы — шелыгой).
Следует иметь в виду, что во всех сетях, предназна-
ченных для отвода дождевых вод, т. е. во всех сетях>
кроме бытовой или производственно-бытовой, расчетные
расходы сточных вод наблюдаются лишь 1 раз в 0,5—
лет. Следовательно, водоотводящие сети работают в ос-
новном при частичном наполнении и безнапорном ре-
Безнапорный режим при частичном наполнении обла'
44
дает рядом преимуществ перед напорным режимом.
В бытовых и производственно-бытовых сетях обеспечи-
вается некоторый резерв в живом сечении трубопрово-
да необходимый для пропуска расхода больше расчет-
ного (который может наблюдаться в пределах часа
с максимальным расходом) и не учитываемый расчета-
ми или вследствии других причин.
Через свободную от воды верхнюю часть сечения тру-
бы осуществляется вентиляция всей разветвленной во-
доотводящей сети. При этом из трубопроводов непрерыв-
но удаляются выделяющиеся из воды газы, которые вы-
зывают коррозию трубопроводов и сооружений на них,
осложняют эксплуатацию водоотводящих сетей и др.
При безнапорном режиме движения жидкости улуч-
шаются транспортирование с водой нерастворенных при-
месей и самоочищение трубопроводов от отложений.
Приток сточных вод происходит неравномерно. Макси-
мальный расход в 1 ч бытовых вод превышает минималь-
ный расход в 3—5 раз. Соответствующее соотношение
для дождевых вод во много раз больше и достигает бес-
конечности, так как в некоторые периоды времени при-
ток дождевых вод вообще не наблюдается. При напор-
ном режиме скорость движения сточных вод при мини-
мальном расходе снижалась бы пропорционально
уменьшению расхода по сравнению с максимальным.
В случае безнапорного режима снижение скорости
движения при уменьшении расхода происходит в значи-
тельно меньшей степени, так как одновременно происхо-
дит уменьшение наполнения и живого сечения трубы.
Таким образом, даже при расходах меньше расчетных
максимальные скорости движения сточных вод сохраня-
ются значительными и в трубах не происходит накопле-
ния осадка в больших объемах.
При безнапорном режиме работы трубопроводов
утечка сточных вод через стенки и стыковые соединения
труб происходит в меньшем объеме и появляется воз-
можность устройства сетей из труб, к качеству которых
предъявляются более низкие требования, чем к качеству
напорных труб. Такие трубы могут изготовляться из
менее дефицитных материалов. Поэтому водоотводяшие
сети могут выполняться из деревянных, керамических,
безнапорных бетонных, железобетонных и асбестоцемент-
ных труб.
На водоотводящих сетях создаются сооружения раз-
45
u._n назначения: смотровые колодцы и камеры, пере-
кХиы н ДР. В пределах этих сооружений 3aiK-
: "е₽м°дят в °ткрытые лотки', »«•
ня! часть которых полукруглая, а верхняя (выще
горизонтального диаметра) имеет вертикальные стенки.
Поворот трубопроводов в плане и соединения их обычно
выпотяются с помощью криволинейных открытых лот-
ков располагаемых в колодцах и камерах. Вследствие
отличия формы сечений труб и лотков в колодцах, кри-
волинейности поворотных и соединительных лотков
и в других сооружениях на водоотводящей сети образу-
ются местные сопротивления, перед которыми возника-
ют подпоры. Поверхность воды приобретает форму кри-
вых подпора перед местными сопротивлениями и фор-
му кривых спада после местных сопротивлений. Таким
образом, даже на участках с постоянным расходом глу-
бина воды в трубопроводах изменяется, т. е. наблюда-
ется неравномерное движение.
Как отмечалось выше, в сточных водах содержатся
нерастворенные примеси органического и минерального
происхождения. Первые имеют небольшую плотность
и хорошо транспортируются потоком воды; вторые (пе-
сок, бон стекла, шлак и др.) имеют большую плотность
и транспортируются лишь при определенных скоростях
турбулентного режима движения жидкости. Поэтому
важнейшим условием проектирования водоотводящих
сетей является обеспечение в трубопроводах при расчет-
ных расходах необходимых скоростей движения жидко-
сти, исключающих образование в них плотных несмывае-
мых отложений.
113. Формулы для гидравлического расчета
безнапорных трубопроводов
В целях упрощения расчет водоотводящих сетей про"
изводится в предположении, что в них наблюдается уста-
новившееся равномерное движение жидкости. В этом
. учае для расчета используются формулы:
неразрывности потока
q = gw == const;
Шези
(3.1)
v = C]6?/,
(3.2)
46
Рис. 3.1. Схема безнапорно-
го потока
паеиптный расход; о —площадь живого сечения; и — ско-
где q -сРасче™ыиi расх Д _ гидравлический радиус
ISi. nep»“e!rt; /-?,«-гилравличоек»» уклон
(здесь hi — потеря напора).
Для случая равномерного движения (рис. 3.1): Л/ =
=ав=ад, hx=h2 и 1=1, где i=sin а — уклон лотка рус-
ла (трубы). Следовательно, можно записать:
v = С VRi\ (3.3) q = <йС VRi.
(3-4)
Коэффициент Шези имеет размерность [С] — £1/2Г~*.
Для его определения предложен ряд формул.
Длительное время применялась и продолжает при-
меняться в настоящее время для расчета водоотводя-
щих сетей, каналов и рек формула Н. Н. Павловского
(при 0,1 <Я<3,0 м)
С = —— RV, (3.5)
Л1
где у — показатель степени, определяемый по формуле
1/=2,5Кл1 — 0,13 - 0,75 |/’я('Ий1 — 0,1), (3.6)
здесь т — коэффициент шероховатости, зависящий от состояния сте-
нок русла, значения которого приведены в табл. 3.1.
Для приблизительных расчетов Н. Н. Павловский
рекомендовал упрощенные формулы:
У~ l.Sp^ni при 0,1 < R < 1,0 м;
У » • ,3 /и. при 1 < R < 3,0 м.
Формула (3.5) получена на основании обработки об-
ширных данных и уточнения формулы Маннинга имею-
щей вид:
C = V^6- <37>
47
г а б л н ц а 3.1. Значения коэффициентов п„ До и а2, е
для определения коэффициента С_________________
Коэффициенты ' ’
Характеристика труб и каналов [в фор- Дэ см | 1 а» е, мм [в форму, ле (3.9)]
муле (3.5)] [в форму гле (3.12)]
Тру бы: керамические бетонные и железобетон- 0,013 0,014 0,135 0,2 90 100 0,8-1,0 0,8-1,1
ные асбестоцементные чугунные стальные 0,012 0,013 0,012 0,06 0,1 0,08 73 83 79 0,1—0,2 0,6—0,9 0,1—0,2
Каналы. бетонные и железобетон- ные. гладко затертые це- ментной штукатуркой 0,012 0,08 50 0,1—0,2
бетонные и железобетон- ные, изготовленные на месте (в опалубке) кирпичные земляные в различных грунтах и в различных условиях содержания и ремонта 0,015 0,015 0,0225— 0,03 0,3 0,315 120 110 —
Сопоставление формул (3.5) и (3.7) показывает, что
разница в расчетах более 5 % отмечается для каналов
со значительной шероховатостью русел: при П13>0,02.
Для водоотводящих сетей расхождение между Ре‘
зультатами расчетов по этим формулам составля-
ет не более 5 % и практического значения не
имеет.
Приведенные выше формулы для определения коэф-
фициента С справедливы для области вполне шерохова-
того трения или квадратичного сопротивления, в кото-
рой сопротивление пропорционально скорости движения
жидкости в квадрате. Эти формулы называются квадра'
тичными.
Ряд исследователей указывают на возможность pa6oj
ты трубопроводов водоотводящих сетей в переходной
озласти между областью «гладкого трения» и «вполне
шероховатого трения», в которой коэффициент С зави-
сит от относительной шероховатости трубопровода
48
(3.8)
(3.9)
и числа Рейнольдса:
„„-«««и»” эту зависимость и спра-
К Ф°Р”^ДсТобла™“ турбулентного движения
SX". относится формула С. В. Яковлева
Rv
С = 24,7 lg ve_|_10’
где Я-в мм; п-в мм/с; е - приведенная линейная шероховатость,
В 1961 г. автор с А. Д. Альтшулем опубликовали сте-
пенную обобщенную формулу:
R
0,025
кэ + г—
i/6
С = 25
где — эквивалентная равномерно-зернистая шероховатость, мм,
R — в мм.
Н. Ф. Федоров расчет водоотводящих сетей рекомен-
дует выполнять по формуле (3.1) и формуле Дарси:
i= (1/4/?) (о2/2g). (3.10)
где g— ускорение свободного падения; к — коэффициент гидравли-
ческого трения.
Если обозначить
С =V8g/k, (3.11)
то формула (3.10) преобразуется в формулу Шези (3.3).
Для определения коэффициента X Н. Ф. Федоров пред-
лагает следующую формулу, справедливую для всех об-
ластей турбулентного движения:
Аз . \
13,68/? Re )'
где Дэ — эквивалентная абсолютная шероховатость- п _
циент, учитывающий характер шероховатости стенок -rnvfi °Э*ФИ"
лекторов. ченок тру о и кол-
СжДЖяк'Т'"’' водоотводящих сетей
(321 „ пк? ; Рею"е««У« применять формулы 3 П
местные сопротивления. Потери напора в hVmo"^
1
(3.12)
49
рсделяться по формуле Вейсбаха:
‘ V»
(3.13)
зависящий от разме-
которого приводятся
> коэффициент местного сопротивления,
>ов н формы местного сопротивления, значения
j справочной литературе.
Обычно в инженерных расчетах местные потери на-
пора не учитываются, так как они ничтожны. Их сле-
дует учитывать при расчете крупных п ответственных
сооружений. Следует иметь в виду, что местные потери
напора учитываются при определении потерь напора по
длине трубопроводов путем подбора соответствующего
значения коэффициента шероховатости nt или Дэ.
§ 14. Расчет напорных трубопроводов
Расчет напорных трубопроводов заключается в опре-
делении диаметра и потерь напора. При полном запол-
нении сечения трубы q=mv=vnd2l4, отсюда диаметр
трубы равен
d = Vr 4q/nv. (3.14)
Скорость движения воды в трубопроводах следует
принимать такой, чтобы обеспечивался оптимальный ре-
жим работы системы насосы—трубопроводы (минималь-
2Ы5ем?сРИВеДеННЫе затРаты)* Эта скорость равна 1,5—
напоРа нах°Дят по формуле Дарси, которая
для напорного трубопровода имеет вид:
(ЗЛ5)
Н. Федорова-1 может вычисляться по формуле
~ =-2ig(—
Их \3,42d + Re /•
лам (3.2) н^Зб^по^плп МОГУТ 0ПРеДеляться по форму-
h/d=l. Р одном заполнении трубы, т. е. при
лов имеет прави^ь^ы^выбоп4676 жжП°РНЫХ тРУбопРово*
•ости ль а3 н др й выбор коэффициентов шерохова-
(3.16)
йяются соизмеримыми с п н приближенных и пред
“ ^«с,«ах Х°е потерн напора определяют
варительных рас
„„формуле
лях ОТ потер гяМ0Течных трубопроводов с реками, ав
П:реСеЧемиЯи° желчным ^дорога ми и другими инже-
томобильными и железны выполняются в виде дю-
Х“"од"Ж°“ором.'образующимся в результате
пазности уровня воды в его начале и конце.
Диаметр напорных ниток дюкеров определяется по
формуле (3.14) при скорости более 1 м/с. Потери напора
находятся путем суммирования потерь напора по длине
труб и местных потерь напора (метод наложения потерь
напора):
h = il + K-7T • (317)
2g
Разность отметок лотков труб в начале и конце дю-
кера принимается равной потерям напора.
§ 15. Формы поперечного сечения труб
Обычно принимают такие сечения труб и коллекто-
ров, которые в большей степени удовлетворяют гидрав-
лическим, технологическим, строительным и другим тре-
бованиям. На рис. 3.2 показаны различные формы по-
перечных сечений труб. W
В трубах круглого сечения обеспечиваются благопри-
ятные прочностные условия работы стенок Действие
пНвивппИХ НаГРУЗ°К °Т Грунта и наемного транспорта
!шот м~ШЬ К ИХ сжа™ю’ при котором хорошо рабо-
ияют ппи 1е матеРиалы- Трубы круглого сечения приме-
при индустриальных методах стоонтрпкетпа t d
КН ИЗ.отдельныхэлементов) протяжений т„„л (
дов. При этом важ ’ зав/Хи, е^/₽уб рово‘
-поднятье, трубы в в11де еднХ^меЙТп’ер^
51
Рис. 3.2. Формы поперечного сечения труб
о — круглое; б — полукруглое; в —шатровое; г — банкетное; д — яйцевидное
(своидалъное); е — эллиптическое; ж— полукруглое с прямыми вставками;
з — яйцевидное перевернутое; и —лотковое; к — пятиугольное; л—прямо-
угольное; jm — трапецеидальное
py. Укладка трубопровода на строительной площадке
заключается лишь в уплотнении и герметизации по-
перечных стыков.
Трубы круглого сечения проще в эксплуатации, по-
скольку для их профилактической прочистки требуют-
ся более простые снаряды (шары и цилиндры), а са-
ма прочистка осуществляется без существенных затруД"
нений.
Следует также отметить, что круглое сечение явля-
ется гидравлически наивыгоднейшим и при определен-
ном живом сечении обеспечивает пропуск наибольшего
расхода. r J
Из изложенного ясно, что трубы круглого сечения
лучили самое широкое распространение — более
в 90 % случаев применяются круглые трубы. 0
Коллекторы больших размеров сравнительно ча
выполняются прямоугольной формы.
Б2
Ппржле трубопроводы дождевой сети и сети обще-
^РНпТсистемы водоотведения часто строили яицевид-
сплавнои системы £ п „ сетей характерно
2ой !°Л0Х?нен»е Фрз«одо»ДИнаполнений. Даже Ьри
расходе^наполнение по абсолютной величине
и в сравнении с шириной оказывается существенным Ос-
яовываись "а этом, предполагают, что в этом случае обес-
печивается лучшее самоочищение коллектора от осадка.
Однако наблюдение за работой труб яйцевидного сече-
ния не подтверждает этого вывода.
Трубы всех названных форм поперечных сечении мож-
но подразделить на сжатые (см. рис. 3.2, б, в, и, к) и вы-
тянутые (см. рис. 3.2, д—з). Трубы вытянутых сечении
целесообразно применять при больших колебаниях рас-
ходов и наполнений. При прокладке труб вытянутых се-
чений требуется разработка более узких траншей. По-
этому их проще выполнять в стесненных условиях суще-
ствующих застроек городов.
Трубы сжатых сечений целесообразно применять при
небольших колебаниях расходов сточных вод и наполне-
ний в трубах. Эти режимы водоотведения часто наблю-
даются при отводе производственных сточных вод. При
прочих равных условиях заглубление труб сжатых се-
чений по сравнению с заглублением труб вытянутых сече-
ний меньше на величину разности высот самих труб.
Банкетное сечение труб было предложено для отвода
воды с большими колебаниями расходов.
При индустриализации строительства наибольшее
преимущество имеют трубы тех форм сечений, которые
можно выполнять с меньшим числом элементов по пери-
метру коллектора. 1
За пределами городов и населенных пунктов возмож-
но применение труб незамкнутых (без перекрытий) тра-
пецеидальных и прямоугольных форм сечений Трубы
этих сечений применяются для транспортирования сточ
ных вод от сооружения к сооружению в пределах ошш?
^аДпТпНЦИЙ- Соотношен™ ^геометрическихразмеров
тРебования^ТСПритомРс°ледуетМиметь вевиду°чтоеСК,1МП
Трапецеидальное сечение являртро
где щ=с”еЙШИМ при соотношении b/h = 2( KlS”—Z-T
ctg а, а прямоугольное — при b/h=2 ' ’
53
Окончательный выбор сечения коллекторов произ-
водится на основании технико-экономического сравнения
вариантов на стадии выполнения технического проекта.
§ 16. Минимальные диаметры труб
и оптимальные степени их наполнений
Диаметр трубопровода определяется на основании
гидравлического расчета. В случае небольших расхо-
дов — до 10 л/с при определении диаметра диктующими
оказываются эксплуатационные требования. Наблюде-
ниями установлено, что засорение труб в значительной
степени зависит от диаметра трубопровода (рис. 3.3)
и в некоторой степени от уклона его прокладки (рис. 3.4).
Число засорений для разных городов различно и зави-
54
сит от уклонов труб, условий эксплуатации и других фак-
торов. Засорения вызывают закупорку трубопровода
и полное нарушение функционирования водоотводящей
сети. В то же время следует иметь в виду, что в трубо-
проводах происходит отложение и накопление осадка,
при котором через трубопровод еще продолжается про-
пуск воды. На рис. 3.5 показана зависимость относитель-
ного количества накопившегося в трубопроводе осадка от
уклона трубопровода при разных диаметрах труб (по
данным НИИ КВОВ АКХ).
Для устранения засорений и профилактической про-
чистки трубопроводов от накопившихся отложений тре-
буются значительные материальные и трудовые затраты,
составляющие значительную долю всех затрат на экс-
плуатацию водоотводящих сетей. Очевидно, что эти за-
траты могут быть значительно сокращены за счет уве-
личения диаметров трубопроводов независимо от гидрав-
лических условий их работы. Разница же в стоимости
труб диаметром 150 и 200 мм или 200 и 250 мм незначи-
тельна. Именно поэтому на основании опыта эксплуата-
ции сетей СНиП рекомендует минимальные диаметры,
значения которых приведены в табл. 3.2.
Таблица 3.2. Минимальные диаметры и уклоны
но СНиП 2.04.03-85
Система водоотведения Минимальный диа- метр, мм, для сети Минимальные уклоны для сети
внутри- кварталь- ной уличной внутри- кварталь- ной уличной
Полная раздельная и полу- раздельная с сетями: бытовой 150 200 0,008 0.007
дождевой (водостоки) 200 250 (0,007) 0,007 (0,005)
Общесплавная 200 250 (0,005) 0,007
(0,005)
mpuo р 11 м е 4 а н и е. В скобках указаны уклоны, которые допускается при-
менять при соответствующем обосновании.
При назначении минимальных диаметров исходят из
того, что при прокладке трубопроводов принятых мини-
мальных диаметров должен обеспечиваться минимум
65
„„„„елетпых затрат (с учетом капитальных вложений
н' ч кс m v а га цион н их р ас ходов).
В практике проектирования на начальных участках
вотоотводящей сети при небольших расходах по расчету
ч кто оказываются достаточными диаметры труб, мень-
шие минимальных. В этом случае все же проектируются
боишие диаметры, равные минимальным, а такие участ-
ки считаются безрасчетными (скорость и наполнение
в трубе не принимаются во внимание). Прокладку труб
предусматривают либо с минимальными уклонами, уста-
новленными на основании опыта эксплуатации и указан-
ными в табл. 3.2, либо с уклонами, равными уклону по-
верхности земли, если последний больше указанных ми-
нимальных уклонов труб.
Особой задачей является определение предельной
степени наполнения труб и коллекторов. Совершенно
очевидно, что ее не следует принимать более ft/d=0,95,
при которой пропускная способность трубы при прочих
равных условиях максимальна. Наполнение рекоменду-
ется принимать даже меньше этого значения. Это объяс-
няется, по меньшей мере, двумя причинами. Во-первых,
при определении расчетных расходов коэффициентом
обшей неравномерности не учитывается колебание рас-
ходов воды в пределах часа максимального притока.
Секундный расход может быть больше максимального
расчетного и для пропуска его должен быть предусмот-
рен резерв в сечении трубопровода. Во-вторых, вследст-
вие неравномерного движения воды в трубопроводах пе-
ред смотровыми колодцами (в конце расчетных участ-
ков) уровни поверхности воды имеют форму кривых
подпора и наполнение перед колодцами возрастает. Это
возрастание наполнения даже при частичном расчетном
наполнении может достигать полного. Трубопроводы
полностью подтопляются, вызывая ряд сопутствующих
после^твий (отложение осадка, перио-
сн7пП2°о^ХНИе трУбопРов°Да и ДР )-
-пин z.U4.оз-85 рекомендует наибольшую степень на-
полнения М в зависимости от диаметра труб d:
......... 150-250 300-400 450-900.....1000 и выше
...................................... 0,6 0,70 0,75 0,8
ем ^иаи*1™НИе M?KC«Ma*bHoro наполнения с увеличени-
шением объясняется соответствующим умень-
шением колебании в притоке сточных вод.
56
n nwn₽RHX сетей полных раздельных систем и се-
для Дожмвш сет ВОДООТВедения рекомендуется
теп обшесплавных сис безнапорном те-
принимать п»лиое.Х°ГпоВер”ностРь водь, совпадает
иеннв, "°7„а„;о“б(Хь™й) трубь' коллектора. Это
ЖТтсяТм" что расчетом^ -о полное каполнение
"РеДУ“кГ^ эти трубопрово-
да будут рХтать все же при частичном наполнении.
§ 17. Минимальные и максимальные скорости
и уклоны
Транспортирование потоком жидкости нерастворен-
ных твердых частиц является следствием ее турбулент-
ного движения. В турбулентном потоке, помимо главного
движения в продольном направлении, возникают по
перечные перемещения масс жидкости, которые и явля-
ются главной причиной переноса твердых частиц из
нижних слоев в верхние и транспортирования их во взве-
шенном состоянии. Частицы органического происхожде-
ния с малой плотностью транспортируются потоком при
сравнительно малых скоростях. Минеральные же части-
цы (песок, бой стекла и др.) способны выпадать в оса-
док и засорять трубопроводы.
Многочисленные исследования позволяют следующим
образом охарактеризовать состояние твердых частиц
в потоке при изменении скорости движения жидкости.
При сравнительно малых скоростях течения жидкости
твердые частицы опускаются на дно и образуют непо-
движное плоское ложе из наносов. Существует некото-
рая скорость движения жидкости, при достижении ко-
торой наблюдаются первые движения наносов. Наступ-
ление этого момента характеризуется тем, что часть час-
тиц наносов начинает вибрировать и, срываясь со свое-
го места, «перекатываться» на некоторое расстояние
вниз, а отдельные частицы под воздействием потока ока-
зываются перенесенными вниз путем небольшого «скач-
ка». Постепенное возрастание скорости потока влечет за
сооои увеличение общего числа частиц, выводимых пото-
ком из состояния покоя, при этом уже значительная часть
пТотоЛа"ИЦ движется скачкообразно. Среднюю скорость
п ; тствующую этому состоянию твердых час-
ц в нем, называют «размывающей» скоростью
67
Рис. 3.6. Схема грядового
перемещения наносов
При дальнейшем возрастании скорости на дне русла
образуются гряды, и движение частиц переходит в со-
стояние грядового перемещения (рис. 3.6). Характерной
особенностью этой формы перемещения частиц является
скачкообразное движение их поверх гряд; достигая вер-
шины гряды, частицы скатываются вниз и попадают в за-
стойную зону, где они и скапливаются. Частицы, смытые
с верховой стороны гряды, постепенно заполняют застой-
ную зону, благодаря чему наблюдается медленное пере-
мещение гряды. Скорость перемещения гряд сравнитель-
но мала; она тем меньше, чем больше высота гряды
и меньше крупность движущихся частиц. Таким образом,
происходит массовое, но медленное влечение наносов
в придонном слое потока.
С некоторого момента твердые частицы будут обла-
дать такой большой скоростью перемещения, при кото-
рой, падая с гряды, они окажутся уже не в застойной,
а в подвижной зоне следующей гряды. В то же время
часть частиц вовлекается вихревыми массами внутрь по-
тока и перемещается им в направлении движения жид-
кости. Таким образом происходит непрерывный процесс
взвешивания и перемещения твердых частиц потоком.
Вследствие неоднородного состава частиц процессы
грядового перемещения и перемещения во взвешенном
состоянии происходят одновременно. Переход движения
частиц во взвешенное состояние сопровождается посте-
пенным исчезновением гряд. Скорость потока, соответ-
ствующая этому состоянию, называется критической
скоростью. Она зависит от размера и количества час-
тиц, влекомых потоком: чем больше размер частиц и на-
сыщение потока наносами, тем больше должна быть его
критическая скорость.
При уменьшении скорости описанные процессы с0‘
стояния и транспортирования твердых частиц в потоке
повторяются в обратной последовательности.
тип п”зложенного следует, что транспортирование час-
П!)оис*г °тводяшими сетями и их самоочищение будУт
ь при критических скоростях течения жидко
Ь8
Следовательно, минимальные расчетные скорости
должны равняться критически • разных систем водо-
0С0беННХЬЮчается в существенном колебании пРи-
отведения заключается в У возникает вопрос: не сле-
тока сточных вод. А по уопповодах минимальные
ДУе;0сЛти ±Т^ миннмХы" расходах? Анализ ра-
боты И опыт эксплуатации водоотводящих сетей показы-
вают что это привело бы к существенному увеличению
Уклонов трубопроводов и резкому увеличению стоимости
их строительства и эксплуатации из-за необходимости
перекачки сточных вод.
Минимальные скорости в трубопроводах обеспечива-
ются при максимальных расчетных расходах, а при мень-
ших расходах и скоростях, наблюдающихся в трубопро-
водах, происходит выпадение взвешенных веществ в оса-
док. Однако предполагается, что при последующем
возрастании расходов до максимальных, а скоростей до
минимальных расчетных осадок будет смываться, а тру-
бопроводы самоочищаться. Отсюда и происходит назва-
ние минимальных расчетных скоростей при расчетных
максимальных расходах — самоочищающиеся скорости.
На основании исследований работы водоотводящих
сетей предложен ряд формул для определения минималь-
ных скоростей потока. Н. Ф. Федоров предложил сле-
дующую эмпирическую формулу для вычисления vmIn, м/с:
vmin = 1,57)^/?, (3.18)
где т=3,5—0,5/?; /? — гидравлический радиус, м.
т Ф°Р7ула для определения минимальных скооостей пп
тока, м/с, предложенная С. В. Яковлевым’ нмёе? в„ "
vmm = 12,5по/?0-2, (3 ,
m пес7аГИвДРя?иХГт?ЯнаХПяН,пГ? ПеСКа (СК°Р°СТЬ каждения час-
Диаметра, м/с наход“с" в состоянии покоя) расчетного
НИЯ расчетный Диаметр пе?кГрекомеИСТеМ В0Д00твеДе-
мать d=l мм с гидравРлическойРк^пипДОВаЛОСЬ ПРИНИ'
Формула (3.19) учитывает Л» кРУпностью ио = О,1 м/с
SbX’kXZ"""8
59
Рис. 3.7. Зависимость критиче-
ской скорости от диаметра
/. 2 и J — соответственно по
формулам (3.18), (3.19) и (3.21)
Рис. 3.8. Зависимость критической
скорости и скорости течения воды
в чистом и заиленном трубопрово-
де
/ — по формуле (3.18); 2 — по фор-
муле (3.5) при Л1=0,014; 3 — по
формуле (3.5) при п1 = 0,018
минимальной скорости:
Umin = voC/V g- <3«2°)
Величину и0 рекомендуется принимать по средневзве-
шенному диаметру частиц песка, который равен
d=0,05 мм и имеет ио=О,О5 м/с. С учетом формулы (3.5)
формула (3.20) приобретает вид:
vmin = Щ Ry/Vg >h- t3,21)
Отличие формулы (3.21) от формул (3.18) и (3.19)
заключается в том, что она учитывает зависимость vmtn
от коэффициента шероховатости пь На рис. 3.7 в графи-
ческой форме приведено сравнение формул (3.18), (3.19)
и (3.21). При небольших диаметрах все эти формулы да-
ют практически одинаковые результаты. При больших
диаметрах формула (3.18) дает несколько большие ре-
зультаты.
Формулы (3.18) и (3.19) обладают существенным
структурным недостатком. Предположим, что в трубопро-
воде, где протекает расчетный расход воды при мини-
мальной скорости, вычисленной по формуле (3.18) или
(3.19), нет осадка. При снижении расхода осадок, естест-
венно, выпадает. Коэффициент шероховатости резко воз-
растает по сравнению с тем значением, которое было
в чистом трубопроводе. С возрастанием скорости осадок,
как предполагалось, вновь должен смываться. Однако
при наличии осадка и высоком коэффициенте шерохова-
тости скорость в трубопроводе даже при расчетном рас-
ходе не достигнет минимальной, поэтому осадок не смоет-
ся. Таким образом, из анализируемых формул следу®т>
60
копость в трубопроводе не будет достигать мини-
ЧТ° ной поскольку в нем находится осадок, который не
Гдет смываться, так как скорость течения воды не будет
постигать минимальной (рис. 3.8).
А Предлагаемая автором формула (3.21) лишена этого
недостатка. По ней при наличии в трубопроводе осадка
минимальная скорость равна меньшему значению. Это
объясняется физически: на интенсивность турбулентно-
сти потока и его транспортирующую способность влияет
шероховатость днища русла, при наличии осадка шеро-
ховатость и турбулентность возрастают, а минимальная
скорость уменьшается.
В действующих трубопроводах скорость, соответст-
вующая началу смыва осадка, меньше скорости, соответ-
ствующей началу выпадения взвешенных веществ в оса-
док.
Если в формулу Шези (3.3) вместо скорости подста-
вить минимальную скорость, то можно получить мини-
мальный расчетный уклон трубопровода, при котором он
будет самоочищаться. Из полученных таким образом
формул приведем здесь только одну, вытекающую из фор-
мулы автора (3.20). Она имеет вид:
= (3.22)
Если принять, как указывалось выше, rf=0,5 мм
и «о=О,05 м/с, а также половинное наполнение воды
в тРубе, при котором R=d/4, то приближенно получим
(3.23)
гДе d в мм.
Для полной оценки приведенных формул и сравнения
Их между собой в табл. 3.3 представлены результаты рас-
Четов по ним, а также рекомендации СНиП 2.04.03-85.
Из табл. 3.3 видно, что до диаметров 500—600 мм по
всем формулам и рекомендациям СНиП минимальные
корости и уклоны практически одинаковы. Однако опыт
всплуатации водоотводящих сетей и результаты иссле-
дований (см. рис. 3.4 и 3.5) показывают, что при этих
раметрах работы трубопроводы сравнительно часто за-
тоРвЯ10ТСЯ’ в них накапливается осадок, для удаления ко-
Ппил тРебуется периодически производить прочистки.
Мин больших диаметрах труб по рекомендациям СНиП
форИМальнь1е скорости и уклоны больше, чем по другим
РМулам. Опыт эксплуатации и исследования не под-
61
тетина 3.3. Минимальные скорости и уклоны
Диаметр il. MV h d м/с % in vmin’ М/с 1 | *m/n vmin' м/с
по формуле (3.18) Пэ формуле (3.23) по СНиП 2.04.03-85
200 0,6 0,6 0,7 0,69 0,78 0,86 0,93 0,0045 0,0033 0,74 0,8 0,005 0,0033 0,7 0,8 0,0046 0,0033
300 400 500 600 800 1000 0,0025 0,0021 0,87 0,92 0,0025 0,002 0,8 0,9 0,0021 0,002
и, । о 0 75 0,98 0,0018 0,95 0,0017 1,0 0,0019
0 J5 1,06 0,0015 0,99 0,0012 1,0 0,0013
0,8 1,13 0,0013 1,03 0,001 1,15 0,0013
1200 1.19 0,0012 1,06 0,00083 1,15 0,001
1400 О’,8 1,25 0,001 1,09 0,00071 1,3 0,001
2000 0,8 1,38 0,0008 1,16 0,0005 1,5 0,0009
тверждает этого требования. Так, из рис. 3.4 видно, что
при диаметрах более 300 мм число засорений труб срав-
нительно мало и практически не зависит от уклона. Из
опыта эксплуатации также известно, что трубы диамет-
ром более 500 мм (и в том числе те, которые были уло-
жены до 1950 г. и где по нормам МКХ РСФСР минималь-
ная скорость рекомендовалась равной 0,8 м/с) практи-
чески не засоряются. Из рис. 3.5 видно, что в трубах
диаметром более 500 мм количество накапливающегося
осадка весьма незначительно зависит от уклона.
Представляется весьма верной рекомендация
А. А. Лукиных и Н. А. Лукиных об удобстве использова-
ния при расчетах формулы (3.23). Полученные по форму-
ле (3.23) (и любой другой из приведенных выше формул)
данные следует рассматривать как предельные, прини-
мать которые необходимо лишь в исключительных случа-
ях. Это объясняется тем, что диаметр песка и его количе-
ство не постоянны и могут весьма часто превышать рас-
четные осредненные. Оптимальные минимальные
скорости и уклоны, по нашему мнению, следует считать
на 10 /0 выше тех, которые следуют из формулы (3.23).
заключение необходимо отметить, что к установлению
минимальных скоростей и уклонов следует подходить,
анализируя конкретные условия проектирования. Неко-
niP°e увеличение скоростей и уклонов обычно не приво-
1HrvrHA НИЮ эффективности проектного решения.
-»дн из условий исключения истирания труб и кол-
62
лекторов песком, нормы не рекомендуют принимать ско-
рости в неметаллических (керамических, асбестоцемент-
ных, бетонных и железобетонных) трубах более 4,0 м/с,
а в металлических — более 8,0 м/с. В дождевой сети (во-
достоках) скорости должны быть соответственно не более
7 и 10 м/с. Опыт эксплуатации новой Люберецкой систе-
мы показал, что при расчетных скоростях около 1,5 м/с
и более коллектор был разрушен в лотковой части вслед-
ствие истирания его песком.
§ 18. Практические приемы гидравлического
расчета водоотводящих сетей
Решение инженерных задач по расчету геометричес-
ких и гидравлических параметров безнапорных русел по
приведенным выше формулам сравнительно сложно. Ме-
тоды их решения изложены в специальной литературе*.
Совершенствованию и упрощению приемов расчета без-
напорных потоков много внимания уделяли такие наши
ученые-гидравлики, как Н. Н. Павловский, В. Д. Журин,
В. Г. Лобачев, И. И. Агроскин, П. Г. Киселев и др. Оп-
ределенность формы труб и коллекторов водоотводящих
сетей позволяет упростить решение задач. Однако слож-
ность формы труб и коллекторов и необходимость реше-
ния многочисленных задач для одного обслуживаемого
объекта осложняет их решение и требует принципиально
новых приемов. Практически всегда трубопроводы рас-
считывались по таблицам и графикам, составленным по
рииятым в разнОе время формулам для труб или коллек-
КдВ’ пРименяемых форм, их размеров, уклонов про-
в hAKIr степени наполнения и скорости течения воды
четИХ’ ° настоящее время широко используются для рас-
Цы д та®ЛИцы А. А. Лукиных и Н. А. Лукиных (Табли-
и люЯ гидРавлического расчета канализационных сетей
СтппЯеР°в по Ф°рмуле акад. Н. Н. Павловского. — М.:
(ГидпИЗДат’ 1987) и Н. Ф. Федорова и Л. Е. Волкова
Стр0РйаВЛИЧеский расчет канализационных сетей. — Л.:
(3.1) 1968). Первые составлены по формулам
Фопм\,„ 3' и квадратичной формуле (3.5); вторые — по
В табл Vd (3-1)> (3.10) и обобщенной формуле (3.12).
• приводятся выдержки из этих таблиц.
А д- Калицун В. И., Майрановский Ф, Г. Примеры
гидравлике. — М.: Стройиадат, 1977.
63
т а о л IIЦ а 3.4. Расходы q, л/с, и скорости движения
жидкости о, м/с, для трубопровода диаметром 600 мм
« 1 ' 1 « 1 р 1 ’ 1 u 1 1 ’ LZZ
h по формулам (3.1), (3.3) и (3.5) по формулам (3.1), (3.10) И (3.191
J при уклонах в тысячных при уклонах В ТЫСЯЧНЫХ
2 4 2 4
0,1 5,39 0,37 7,62 0,52 5,3 0,36 7,79 0,53
0,2 22.6 0,56 31,9 0,79 22,95 0,57 33,13 0,83
0,3 50,5 0,71 71,3 1,00 51,36 0,72 74,19 1,04
0,4 86,8 0,82 122,8 1,16 89,77 0,85 128,84 1,22
0,5 128,8 0,91 182,2 1,29 132,89 0,94 190,85 1,35
0,6 173,1 0,98 244,7 1,38 177,13 1,00 256,84 1,45
0.7 215,7 1,02 305,0 1,44 224,08 1,06 319,21 1,51
0,8 251,9 1,04 356,1 1,47 259,46 1,07 373,43 1,54
0,9 274,6 1,02 388,3 1,45 284,11 1,06 407,40 1,52
1.0 257,7 1 0,91 364,3 1,29 265,78 0,94 381,70 1,35
Примечание. Степень наполнения сокращена в 2 раза.
v пл>ллаТ трубопроводов по этим таблицам сводится
rvnJLPy П° заданным параметрам искомых величин
^нормативных требований СНиП. Из сравнения
няемым х та^лиц виДно, что расчеты по разным приме-
одинаконк1раСТ°ЯЩее вРемя Формулам дают практически
дать что пяо РезУльтаты- Вообще-то следовало ожи-
вмес'то формулы ^Гло^ НаЙДеннь'е по Формуле (3.5)
зтльтат nojivuunoa - ’ ДОЛ>КНЫ быть больше. Однако ре-
стью выбопя п по 00Ратным. Это объясняется особенно-
фицнентов₽п1рпп ЗНЫХ Ф°РмУлах несогласующихся коэф-
что то7ностГпРяеи?аТОСТИ: "* и Это указывает на то,
нии сложных Pn6nJa ВОдоотвоДяЩих сетей при примене-
н /. не повышается^10 Формул для коэффициентов С
шать требования и идвако ПРИ этом необходимо повы-
сти. По этим жо ЛгЛЫбору коэффициентов шероховато-
Для расчет?±РМулам вставлены и графики.
^мограммы. ОДнако0°пТяВ^ЯЩИ_Х сетей можно применять
някпся расчеты по ним существенно ослож-
токов по такР HasbmV?611 Метод расчета безнапорных по-
дулк> расхода и ,,МЫм °б°бщенным параметрам: мо-
А. Бахметевым <ЪппДуЛК) скорости, предложенным
вить в следУюЩем в^РмУ-пу Шези (3.3) можно предста-
64 v = wVT, (3.24)
где w — модуль скорости (скорость при уклоне, равном 1), опреде-
ляемый по формуле
w=cVr. (3.25)
Формулу (3.4) можно представить в следующем виде:
д = кУ7, (3.26)
где К —модуль расхода трубопровода (расход при уклоне, рав-
ном 1), определяемый по формуле _
7(=сосИя. (3.27)
Модуль скорости w имеет ту же единицу измерения,
что и скорость; модуль расхода —ту же единицу из-
мерения, что и расход. С учетом принятых выше усло-
вий (как и при выводе формулы для w) формула (3.27)
приобретает вид:
К = аш. (3.28)
Площадь живого сечения со и гидравлический ра-
диус R зависят от диаметра трубопровода и степени на-
полнения (табл. 3.5). В справочной литературе эти зави-
симости представляются и в виде графиков.
Таблица 3.5. Зависимость параметров труб круглого сечения
от наполнения
h d R, м CO. M Параметры
A 1 b
0,05 0,032d 0,015 d2 0,005 0,27
0,10 0,063 d 0,041 d2 0,023 0,40
0,15 0,093 d 0,074 d2 0,052 0,517
0,20 0,121 d 0,112 d2 0,090 0,617
0,25 0,147d 0,153 d2 0,14 0,702
0,30 0,171 d 0,198 d2 0,20 0,776
0,33 0,185 d 0,226 d2 0,24 0,54
0,35 0,193d 0,245 d2 0,27 0,84
0,40 0,214d 0,293 d2 0,34 0,93
0,45 0,233 d 0,343 d2 0,42 0,954
0,50 0,259d 0,393 d2 0,50 1,00
0,55 0,268d 0,443 d2 0,58 1,05
0,60 0,278 d 0,492 d2 0,66 1,07
0,65 0,288 d 0,540 d2 0,75 0,78 1,10
0,67 0,292 d 0,559 d2 1,11
0,70 0,296 d 0,587 d2 0,83 1 >12
0,75 0,302d 0,631 d2 0,90 1,135
0,80 0,304 d 0,674 d2 0,93 1,14 1,14 1,137 1,13 1,09 1,00
0,813 0,85 0,307 d 0,3'33 d 0,711 d2 0,99
0,90 0,298d 0,744 d2 1,04
0,95 0,286d 0,771 d2 1,05
1,00 0,250d 0,785 d2 1,00
5—872
65
Значения модуля скорости w и модуля расхода % ДЛя
труб определенного диаметра из определенного материа-
ла (с определенным коэффициентом шероховатости) За*
висят только от степени наполнения труб. Эти зависимо',
стн для керамических, бетонных и железобетонных труб
с я, =0,014 и для прямоугольных каналов разной шири-
ны приведены в справочной литературе.
Для трубопроводов с частичным наполнением форму-
лы (3.24) и (3.26) можно представить в следующем виде:
и = Вша]Л; (3.29) q = AKnVi , (3.30)
где к’п и Кп — модуль соответственно скорости и расхода при пол-
ном наполнении трубопровода; для круглых труб их значения пред-
ставлены в табл. 3.6.
Таблица 3.6. Значения модулей расхода л/с, и скорости
li’n. м/с, для труб (zb = 0,014) с полным заполнением сечения
d, 4N *п d, мм
200 308 9,8 900 16 998 26,8
250 558 Н,4 1000 22 440 28,6
300 908 12,9 1200 36560 32,4
350 1369 14,2 1400 55 100 35,8
400 1954 15,6 1600 78 334 38,98
450 2680 16,9 2000 142 340 45,4
500 3546 18,1 2400 231 144 51,1
600 5766 20,4 3000 417 683 59,1
700 8698 22,6 3400 582 498 64,2
800 12 406 24,6 4000 897 286 71,4
Скорость при полном наполнении можно записать
в следующем виде:
= (3.31)
и
Яп — Кв
где и qn — соответственно
нении сечения трубы.
скорость и
(3.32)
расход при полном запол-
Следовательно,
= <7/<7п,
В ~vlvn, A = qlqOt (3.33)
<ят только от степьнч Заполнения трубИ(рисЫ ^.9) 3аВИ"
46
Рис. 3.9. Зависимость пара-
метров А и В от степени
наполнения трубопровода
Использование обобщенных параметров Кп и wn, пред-
ставленных в табл. 3.6, и параметров А и В, представлен-
ных в табл. 3.5, существенно упрощает расчет самотечных
замкнутых трубопроводов. Методики расчета разных за-
дач описаны в литературе по гидравлике. Здесь мы при-
ведем методику решения лишь одной, но наиболее слож-
ной задачи.
Задача. Определить диаметр d для пропуска расхода q при и>
вестном уклоне i.
Решение. Принимаем Д = 1. По формуле (3.30) определяем:
к;=9/1 у i. по табл. 3.6 по ближайшему большему модулю при-
нимаем d. Затем определяем степень наполнения трубопровода. Для
принятого d по табл. 3.6 устанавливаем и по формуле (3.3’J)
находим
А = д/КпУГ.
По табл. 3.5 или по рис. 3.9 принимаем степень наполнения. Ес-
ли она не удовлетворяет требованиям СНиП, то берем новый диа-
метр d и повторяем расчет наполнения. Затем по расчетному диа-
метру d и h/d по табл. 3.5 и 3.6 определяем величины wa и В, а гю
формуле (3.29) — скорость:
v = Bwa
Рассмотренная методика расчета значительно проще методики
при которой используются исходные формулы. Однако она остается
сложной и неприемлемой для многочисленных инженерных расчетов.
Раздел II
БЫТОВЫЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СЕТИ
Глава 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМ
ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ
§ 19. Классификация схем водоотводящих сетей
Как отмечалось выше, водоотводящие сети проектиру-
ются как самотечные трубопроводы с частичным напол-
нением. Для обеспечения движения воды трубопроводы
должны прокладываться с уклоном в направлении дви-
жения воды. Для исключения значительных заглублений
трубопроводы необходимо трассировать в направлениях,
совпадающих с уклоном поверхности земли. Это условие
проектирования трубопроводов является определяющим
при разработке схем водоотводящих сетей.
На схеме водоотводящей сети обслуживаемого объек-
та нанесены все трубопроводы и коллекторы проектируе-
мой сети. Схемы водоотводящих сетей зависят в основном
от рельефа местности и расположения водоема (если во-
доем— река, то и направления движения воды в ней).
От расположения водоема и направления движения воды
в реке зависит расположение очистных сооружений, т. е.
того места, к которому должно обеспечиваться транспор-
тирование сточных вод.
Схемы сетей зависят также от геологических и гидро-
геологических условий строительства трубопроводов. От
вида грунтов, глубины их залегания и физических
свойств, наличия подземных вод и других условий зави-
сит максимальное заглубление трубопроводов, что,
в свою очередь,^ влияет на выбор мест расположения на-
сосных станций и их числа для данного объекта. На
схемах сетей отражаются особенности планировок обслу-
живаемых объектов и ряд других факторов.
При проектировании не бывает одинаковых рельефов
nn,”„«v<:OrKyn'IOC\" других Услов"й проектирова-
J у может быть разработана строгая клас-
са
Рис. 4.1. Схемы водоотводящих сетей
а — перпендикулярная; б — пересеченная; в — параллельная; а— зонная; б —
радиальная; / — коллекторы бассейнов водоотведения; 2 — главные коллекто-
ры; 5 —граница обслуживаемого объекта; 4 — граница бассейнов водоотведе-
ния; 5 — напорный трубопровод; 6 — выпуск; 7 и 8— главные коллекторы со-
ответственно верхней и нижней зон
сификация схем водоотводящих сетей, применяемых в тех
или иных условиях проектирования.
В зависимости от основных факторов схемы водоотво-
дящих сетей могут быть подразделены на следующие:
перпендикулярная (рис. 4.1, а) — коллекторы бассей-
нов водоотведения трассируются перпендикулярно на-
правлению течения воды в водоеме. Такую схему приме-
няют при уклоне поверхности земли к водоему и при от-
воде сточных вод, не нуждающихся в очистке (дождевых,
условно чистых);
пересеченная (рис. 4.1,6) — коллекторы бассейнов во-
доотведения трассируются перпендикулярно направле-
нию течения воды в водоеме и перехватываются главным
коллектором, трассируемым параллельно реке. Такую
схему применяют при плавном падении рельефа местно-
сти к водоему и необходимости очистки сточных вод;
параллельная (веерная) (рис. 4.1, в)—коллекторы
бассейнов водоотведения трассируются параллельно или
под небольшим углом к направлению течения воды в во-
доеме и перехватываются главным коллектором, транс-
портирующим сточные воды к очистным сооружениям
перпендикулярно направлению течения воды в водоеме.
69
Эту схему применяют при резком падении рельефа мест-
ности к водоему. Она позволяет исключить в коллекторах
бассейнов водоотведения повышенные скорости движения
воды, вызывающие разрушение трубопроводов;
зонная (поясная) (рис. 4.1, г) — обслуживаемая тер.
риторня разбивается на две зоны: с верхней сточные во-
ды отводятся к очистным сооружениям самотекоМл
а с нижней они перекачиваются насосной станцией. Каж-
дая из зон имеет схему, аналогичную одной из перечне-
ленных схем. Зонную схему применяют при небольшом
или неравномерном падении рельефа местности к водо-
ему и отсутствии возможности отвода сточных вод с части
обслуживаемой территории (например, нижней зоны) са-
мотеком;
радиальная (рис. 4.1, д)—очистка сточных вод осу-
ществляется на двух и большем числе очистных станций.
Эта схема сети обусловлена наличием децентрализован-
ной схемы водоотведения. Радиальную схему сети, как
и децентрализованную схему водоотведения, применяют
при сложном рельефе местности и в больших городах.
§ 20. Разработка схем водоотводящнх сетей
Разработку схем водоотводящих сетей начинают после
определения (хотя бы ориентировочно) места расположе-
ния очистных сооружений, к которым должно обеспечи-
ваться транспортирование сточных вод.
Перед составлением схемы обслуживаемый объект
разбивается на бассейны водоотведения (рис. 4.2). С уче-
том расположения горизонталей на генплане проводятся
линии водоразделов. При продолжении их до взаимного
пересечения и пересечения с границами обслуживаемого
объекта можно ориентировочно определить число бассей-
нов водоотведения и их границы.
Составление схемы водоотводящей сети целесообраз-
но начинать с трассировки коллекторов бассейнов водо-
отведения. Их располагают по самому низкому месту бас-
сейна. Трассировка коллектора должна совпадать с ук-
лоном поверхности земли. Коллекторы бассейнов
водоотведения часто трассируются по тальвегам бассей-
нов. Они могут располагаться и по наиболее низким гра-
ницам бассейнов, если в пределах бассейнов тальвегов не
имеется. Коллекторы бассейнов завершаются выходом
к водоему или за пределы объекта водоотведения.
70
Затем может быть выполнена трассировка главного
коллектора, задача которого — принять и отвести воду от
коллекторов бассейнов к очистным сооружениям. Часто
он располагается вдоль реки — по берегу ее. Так как очи-
стные сооружения находятся внизу по течению реки от-
носнтельно' обслуживаемого объекта, то направление
трассировки главного коллектора, как правило, совпада-
ет с направлением течения воды в реке. В этом направ-
лении обычно наблюдается и уклон поверхности земли.
Изложенная методика проектирования схем сетей иллю-
стрируется схемой, представленной на рис. 4.2.
В ряде случаев даже простое изучение рельефа мест-
ности по горизонталям позволяет установить возмож-
ность самотечного отвода воды коллектором бассейна во-
доотведения в главный коллектор. Иногда и отсутствие
такой возможности обнаруживается по анализу рельефа,
в этом случае в схеме сети предусматривается насосная
станция. Ориентировочно определяется и ее место, кото-
рое окончательно уточняется после завершения гидрав-
лического расчета и построения продольного профиля
коллектора. Чаще всего возможность самотечного отвода
или необходимость устройства насосной станции опреде-
ляется при построении продольного профиля коллектора.
Самотечный отвод воды главным коллектором к очи-
стным сооружениям возможен сравнительно редко, лишь
тогда, когда имеется большой уклон поверхности земли
или большой перепад между отметками поверхности зем-
ли в городе и на площадке очистных сооружений. При
отсутствии возможности самотечного отвода воды к очи-
стным сооружениям место насосных станций определяет-
ся ориентировочно. Их следует располагать либо в резко
выраженных пониженных местах на трассе главного кол-
лектора, либо в конечной части его.
Экономический анализ схем показывает что насосные
станции целесообразнее располагать не на границе об-
служиваемого объекта, а в пределах его. При этом часть
самотечного трубопровода, являющегося поололжением
коллектора, трассируется к насосной станции в образом
направлении (противоположном течению реки) Совре-
менные очистные сооружения располагаются на соавни-
тельно небольшом расстоянии от теплы™.; Я На сРав„ ,
городов - 500 м и менее. Поэтому в РрРЯде 3астРоиКИ
ные станции располагают в пределах очистныхстан^ий
что упрощает их эксплуатацию. Место расположения на-
72
Рис 4 3. Зонные схемы водоотводящей сети
I и’2-главные коллекторы соответственно
ный трубопровод; 4 — дюкер
нижней и
верхней
зон; 3 — напор-
сосных станций и схема главного коллектора окончатель
но уточняются при гидравлическом расчете и построени
продольного профиля. „ -
Перекачка сточных вод сопряжена с затратой ооль-
шого количества электроэнергии и приводит к увеличе-
нию эксплуатационных расходов. Поэтому по возможно-
сти следует принимать схему сети с самотечным отводом
воды на очистные сооружения даже с незначитель-
ной территории города. В этом случае схема сети полу-
чается зонная (см. рис. 4.1,г). Многообразие рельефа
местности приводит к многочисленным вариантам зонной
схемы сети.
На рис. 4.3 представлены два часто встречающихся
варианта зонной схемы. Первая схема (рис. 4.3, а) при-
нимается при незначительном возвышении территории
города, удаленного от реки. Лишь сокращение длины
коллектора верхней зоны и расположение его по трассе
со значительным уклоном поверхности земли обеспечи-
вают самотечный отвод воды к очистным сооружениям.
Вторая схема (рис. 4.3,6) возможна при возвышении по-
верхности земли в центре города. Устройство дюкера
для отвода воды от верхней зоны позволяет сохранить
напор воды для обеспечения подачи ее на очистные со-
оружения. При самотечном отводе он может быть исчер-
пан на потери при укладке труб с большими уклонами
соответственно рельефу местности (параллельно поверх-
ности земли).
Дальнейший важный этап составления схемы — трас-
сировка уличных трубопроводов. Место их расположе-
73
Рис 4 4 Схемы трассировки уличных трубопроводов
И- объемлющая; б - по пониженной стороне квартала; в — черезкварталь-
мая; 1 — кварталы; 2 — дома
ния определяется необходимостью приема и отвода
воды от каждого квартала застройки. Принцип их трас-
сировки диктуется необходимостью обеспечения наимень-
шего заглубления внутриквартальных сетей и уличных
трубопроводов и зависит от рельефа местности и разме-
ров кварталов. В настоящее время трассировка уличных
трубопроводов осуществляется по трем следующим схе-
мам.
1. Объемлющая трассировка (рис. 4.4, а)—уличные
трубопроводы опоясывают квартал со всех четырех сто-
рон. Эту схему применяют при небольшом уклоне по-
верхности земли или плоском рельефе местности для
больших кварталов и при отсутствии внутри них за-
стройки.
2. Трассировка по пониженной стороне квартала
(рис. 4.4,6)—уличные трубопроводы прокладываются
лишь с пониженных сторон обслуживаемых кварталов.
Эту схему применяют при значительном уклоне поверх-
ности земли —при inoB^s0,007.
3. Черезквартальная трассировка (рис. 4.4, в) — улич-
ные трубопроводы прокладываются внутри кварталов.
Эта схема позволяет значительно сокращать протяжен-
ность сети, однако она затрудняет ее эксплуатацию. Схе-
ма применима при детальной планировке кварталов.
Если соблюдаются все изложенные принципы состав-
ления схем водоотводящих сетей, то трассировку улич-
ных трубопроводов к коллекторам бассейнов также ока-
зывается возможным осуществлять в направлении уклона
““замени" "° Обк”ечв"а'’ "» мннималь-
Пересечения трубопроводов с инженерными объек-
тами и коммуникациями (автомобилей^,., ооъек
ми лооогамиЪ и ecTecTRPMueiJl °И ЬНЫМИ и железны-
ми дорогами) и естественными препятствиями (реками,
74
суходолами и др.) представляют собой сложные и ответ-
ственные сооружения. Число их в схемах водоотводящих
сетей должно быть минимальным. Поэтому автомобиль-
ные и железные дороги с интенсивным движением, реки
и другие препятствия становятся дополнительными ли-
ниями, разделяющими обслуживаемые объекты на бас-
сейны.
В процессе трассировки трубопроводов в ряде слу-
чаев оказывается целесообразным отступать от линий
водоразделов, проведенных по естественным отметкам
поверхности земли. После завершения проектирования
схем водоотводящих сетей границы и число бассейнов
водоотведения должны уточняться с учетом трассиров-
ки трубопроводов. Границы бассейнов не должны пере-
секаться с самотечными трубопроводами.
Описанные рекомендации составления схем водоотво-
дящих сетей вытекают из того, что применим только от-
крытый способ строительства (с разработкой траншеи),
при котором допустимо заложение трубопроводов и кол-
лекторов не более 7—8 м. При этом обычно возникает
необходимость проектирования нескольких насосных
станций, осуществляющих перекачку сточных вод из бас-
сейна в бассейн в направлении к очистным сооружениям.
При большом числе насосных станций и напорных тру-
бопроводов большой протяженности схемы водоотведе-
ния имеют низкую надежность и эксплуатация их суще-
ственно осложняется. Особенно это характерно для круп-
ных городов.
В последние годы значительно расширились техниче-
ские возможности строительства трубопроводов и кол-
лекторов. Оказалось возможным строительство в широ-
ких масштабах коллекторов закрытым способом (щито-
вым методом). Сущность его заключается в следующем.
Основным строительным элементом является щит —
механический цилиндр, в рабочем положении располо-
женный горизонтально. В хвостовой части по перимет-
ру его размещаются гидравлические домкраты, а в пе-
редней верхней части — козырек. Щит опускается в раз-
работанную вертикальную шахту на нужную глубину.
Движение щита под землей осуществляется с помощью
домкратов, которые упираются в облицовку тоннеля,
монтируемую за щитом на его внутренней поверхности.
По мере движения щита из его внутренней части разра-
батывается грунт и удаляется через шахту. Обвалам
75
1
сети города
Рис. 4.5. Схема водоотводящей
жения
] — границы города; 2 —линии
коллектор глубокого заложения;
ВОДО5РГХ-нт%7иКТ-еу/-Рн'оМера бассейнов
с коллектором глубокого зало-
3 — коллекторы бассейнов; 4 —
-----------------—« Хогге “ ”
земли препятствует козырек. В выполненном таким обра-
зом тоннеле прокладывается трубопровод.
Глубина прокладки трубопровода при закрытом спо-
собе строительства не ограничивается и практически не
влияет на стоимость. Препятствием могут служить толь-
ко сложные геологические условия. Щитовой метод стро-
ительства коллекторов глубокого заложения упрощает
разработку схем сетей. Он позволяет трассиооватк глав-
ные коллекторы через центры наибольшего притока сточ-
ных вод независимо от рельефа местности Пп
обходимо устройство только одной глубоко о этом н »"
насосной станции у очистных сооружений (пИГ 4°^е^НОИ
бенно перспективно применение щитового *&)-исо'
метода строи-
76
ства при реконструкции систем водоотведения в су-
ществующих городах с большим числом подземных ком-
муникаций.
Щитовой метод широко применяется в ряде городов
СССР: Москве, Ленинграде, Киеве, Харькове, Львове
и др- В некоторых из указанных городов построены или
строятся коллекторы глубокого заложения, позволившие
применять схемы водоотводящих сетей с минимальным
числом насосных станций и напорных трубопроводов.
Система водоотведения г. Харькова — одна из ста-
рейших в СССР. Построена она по традиционной схеме
(по бассейнам с перекачкой воды насосными станциями
из бассейна в бассейн в направлении к очистным соору-
жениям). Дальнейшее развитие системы вызывало необ-
ходимость строительства насосных станций и напорных
трубопроводов. Институт Укргипрокоммунстрой разра-
ботал новую схему с коллекторами глубокого заложе-
ния. Это решение позволило не только отказаться от
строительства новых насосных станций, но и закрыть
в перспективе все существующие. Основные коллекторы
города сооружены с помощью щитов диаметрами 4,0;
3,7; 3,2 и 2,56 м и уложены на глубине от 12 до 55 м.
Главный коллектор проходит через центр города под зда-
ниями и сооружениями и заканчивается на территории
Диканевской станции аэрации. Сточные воды на Безлю-
довскую станцию аэрации также поступают самотеком
по коллектору глубокого заложения. По существу водо-
отведение всего города решено самотеком. Новое ре-
шение схемы сети позволило полностью ликвидировать
Двойную и тройную перекачку сточных вод. Подъем и пе-
редача воды на очистные сооружения предусмотрены
главной насосной станцией. С целью сокращения дли
ны напорных трубопроводов она размещена на площад-
ке очистных сооружений. Для повышения надежности
системы водоотведения г. Харькова проектом предусмот-
рено кольцевание коллекторов глубокого заложения.
Первая очередь водоотведения г. Москвы была по-
строена в конце XIX в. Последующее развитие ее проис-
ходило бурными темпами. Принцип разработки схемы се-
ти оставался неизменным. Сбор и отвод воды осуществ-
ляются по бассейнам. Сточные воды уличной сетью
отводятся в коллекторы, которые протрассированы вдо. л
тальвегов и водных протоков. При глубине коллекторов
7—9 м построены насосные станции, перекачивающие
сточные воды на водораздел и передающие ее в следую-
щне бассейны. Таким образом, после нескольких после-
довательных перекачек сточные воды достигают главных
коллекторов, по которым уже отводятся на Люберецкую,
Люблинскую и Курьяновскую станции аэрации. В насто-
ящее время в схеме водоотведения г. Москвы действуют
12 крупных и 73 мелких насосных станций.
Для дальнейшего развития водоотведения г. Москвы
требуется строительство новых насосных станций и на-
порных трубопроводов. В соответствии с проектом, раз-
работанным институтом Мосинжпроект, предусмотрено
строительство коллекторов глубокого заложения, общая
длина которых составит 120 км, а глубина заложения —
40—100 м. Благодаря этому будет ликвидирована зна-
чительная часть насосных станций и повышена надеж-
ность работы всей системы.
После строительства коллекторов глубокого заложе-
ния предполагается принять в бытовую водоотводящую
сеть часть дождевых вод (поверхностный сток). Таким
образом полная раздельная система водоотведения будет
реконструирована в полураздельную. Прием и отвод на
очистные сооружения части поверхностного стока исклю-
чит сброс в водоемы г. Москвы около 80 % общегодово-
го количества загрязнений, содержащихся в поверхност-
ном стоке. Это, несомненно, улучшит санитарное состоя-
ние водоемов.
Изложенные выше рекомендации для проектирования
схем водоотводящей сети следует рассматривать как при-
ближенные. Они не позволяют получать единого очевид-
ного оптимального решения. Для каждого конкретного
обслуживаемого объекта могут быть составлены две, три.
а иногда и большее число схем, равноценных в техниче-
ском и санитарном отношениях. Выбор схемы для после-
дующей разработки и осуществления производится на
основании экономического сравнения вариантов на ста-
дии разработки технического проекта.
В настоящее время разработаны методы технико-эко-
номического расчета водоотводящих сетей с помощью
электронных вычислительных машин (ЭВМ) Они или
’ХТсией"" “ЫУТ "°"ск °т"“™-ных схем водоотво-
«д^еяРаВнаИЧ“ад„“„ Рва“е1 “водящих сетей врояз-
водится на стадии выполнения технического ппорктз
Основой расчета являются описанны/™? К0Г0 п₽оекта‘
описанные схемы водоотводя-
78
ШИХ сетей. На схемах фиксируются начала и концы рас-
четных участков. Длины расчетных участков принимают-
ся равными длине кварталов (от проезда до проезда).
Гидравлический расчет начинают с диктующей точки'
Диктующая точка — наиболее удаленная и низко распо-
ложенная начальная точка водоотводящей сети. Начиная
от диктующей точки в направлении движения воды ну-
меруют расчетные участки и определяют их длины. За-
тем определяют расчетные расходы, по которым с учетом
других данных производят гидравлический расчет. По
итогам расчета строят продольные профили коллекторов
и уличных трубопроводов.
При разработке рабочих чертежей составляются пла-
ны водоотводящей сети по проездам или микрорайонам.
Основой для их составления являются схемы водоотво-
дящих сетей городов или промышленных предприятий.
Планы водоотводящей сети составляются в масштабе
1:500 или близком к этому. На планах уточняется рас-
положение трубопроводов. Колодцы и другие сооруже-
ния привязываются к углам зданий засечками. На пла-
нах приводятся все данные по условиям проектирования
и запроектированным трубопроводам. Пример такого
плана показан на рис. 4.6.
Трубопроводы могут располагаться или по середине
проезда, или по любой стороне его. Целесообразно тру-
бопроводы располагать с той стороны проезда, с кото-
рой больше присоединений внутриквартальных сетей
и меньше других подземных сооружений. Расположение
трубопроводов в пределах проездов должно увязываться
с существующими и проектируемыми подземными соору-
жениями.
Схемы водоотводящих сетей промышленных предпри-
ятий. Составление схем водоотводящих сетей промыш-
ленных предприятий так же, как и составление схем бы-
товых сетей, ведется с учетом рельефа местности, на-
правления транспортирования сточных вод и ряда других
факторов. Следует иметь в виду, что на промышлен-
ных предприятиях может быть две или большее число
водоотвод я щих сетей, предназначенных для отвода сточ-
ных вод разных состава и степени загрязнения, а также
большое число подземных и наземных сооружений. Со-
ставление схем сетей должно производиться с учетом
расположения производственных цехов и выпусков из
них воды, расположения других подземных сооружений.
79
Рис. 4.6. План водоотводящей сети проезда
/ — проектируемый самотечный трубопровод; 2 — водосток; 3 — водопровод; 4 —
газопровод; КК — контрольный колодец
Водоотводящие сети целесообразно трассировать
вдоль проездов на определенном расстоянии от оси до-
рог. Все инженерные сети промышленных предприятий
(водоотведения, водостоки, водопровод, дренаж и др.)
надлежит проектировать как единое подземное комплекс-
ное хозяйство^ учетом общего планировочного решения
промышленной площадки и взаимной увязки сетей.
Насосные установки для перекачки производственных
сточных вод, не выделяющих вредных газов и паров, мо-
гут устанавливаться в производственных помещениях.
В этих же помещениях можно располагать и приемные
резервуары при обеспечении постоянной их вентиляции.
При обосновании в отдельных случаях возможяо совме-
щение насосных станций для перекачки бытовых и про-
изводственных сточных вод. Приемный резервуар при
этом необходимо выполнять состоящим из двух или
большего числа отделений, если потоков несмешиваемых
производственных сточных вод несколько.
Глава 5. РАСЧЕТНЫЕ РАСХОДЫ
СТОЧНЫХ ВОД
§21. Удельное водоотведение
Размеры сооружений систем водоотведения опреде-
ляются по расчетным расходам, вычисление которых
связано с удельным водоотведением. Удельное водоот-
ведение бытовых вод от города — среднесуточный (за
год) расход воды, л/сут, отводимый от одного человека,
пользующегося системой водоотведения. Оно зависит от
степени благоустройства зданий, под которой подразуме-
вается степень оборудования зданий санитарно-техниче-
скими устройствами (холодным и горячим водоснабже-
нием, ваннами и т. д.). Чем выше степень благоустрой-
ства, тем выше удельное водоотведение. Удельное
водоотведение зависит от климатических условии: в юж-
ных районах с более теплым климатом оно выше, чем
в северных районах.
Удельное водоотведение устанавливают на основании
изучения опыта работы де^твуюгцих систем водоотве-
дения. Рекомендуемое СНиП 2.04.03-8о удельное водо-
отведение приведено в табл. 5.1. Анализ работы систем
6—872
81
т . л Hl П Л 51 Удельное водоотведение бытовых сточных вод
1 ** и Л II ц « 1 * ’
01 городов
у Itneut. (WovcireiKiaa районов жилой застройки ——. Удельное водоотведение на одного жителя, л/сут
Застройка зданиями» оборудованными внут- ренним водопроводом и канализацией: без ванн с ваннами и местными водонагревателями с централизованным горячим водоснабже- нием 125—160 160—230 230—350
водоснабжения и водоотведения показывает, что часть
потребляемой воды не попадает в систему водоотведе-
ния. В то же время в систему водоотведения поступает
некоторое количество воды из нецентрализованных си-
ое.м водоснабжения. В частности, в систему водоотведе-
ния поступает некоторое количество дождевых вод че-
рез сооружения на водоотводящих сетях. Возможна
инфильтрация подземных вод в водоотводящую сеть че-
рез трубопроводы, их стыковые соединения и подземные
части сооружений на водоотводящей сети. В ряде слу-
чаев в систему водоотведения сбрасываются сточные во-
ды, образующиеся после использования воды, получае-
мой из местных подземных источников водоснабжения,
имеющихся на промышленных предприятиях.
Таким образом, потери воды из систем водоснабже-
ния восполняются поступлением воды в системы водоот-
ведения из других источников. Опыт показывает, что
обычно удельное водоотведение практически равно удель-
ному водопотреблению.
В районах, не оборудованных сплавными системами,
удельное водоотведение рекомендуется принимать
2о л/сут на одного жителя вследствие сброса сточных вод
сливными станциями и коммунально-бытовыми предпри-
ятиями (бани, прачечные и др.).
В приведенных выше значениях удельного водоотве-
дения учитываются расходы бытовых вод от жилых зда-
нии, а также расходы воды от административных зданий
в горадах^В^тиГно^ предприятий. расположенных
" ™рРХХодств”„ИиыКх°Рв”Го” пУрЧоТы“шя₽ЛСХОДЫ 6ЫТОВ
тий, которые нужно учитывать особо * "РеДПрИ
Количество воды „а „уЖды местной про„ышленно.
Ь2 •
Сти И неучтенные расходы допускается принимать в раз-
мере 5 % суммарного расхода бытовых вод города
Удельное водоотведение, рекомендуемое СНиП, сле-
дует рассматривать как приближенное, подлежащее
уточнению с учетом особенностей обслуживаемых объ-
ектов и других местных условий (климатических, градо-
строительных и др.).
Для крупных городов при соответствующем обосно-
вании разрешается удельное водоотведение, значитель-
но превышающее рекомендуемое. Так, генеральной схе-
мой развития г. Москвы до 1990 г. норма водоотведения
принята равной 550 л/сут на одного жителя. При рас-
ширении городов удельное водоотведение следует при-
нимать с учетом фактического водоотведения и возмож-
ностей его роста. Удельное водоотведение изменяется
с течением времени, поэтому его следует постоянно изу-
чать и уточнять.
При разработке схем развития и размещения отрас-
лей народного хозяйства и промышленности, схем разви-
тия и размещения производительных сил по экономиче-
ским районам, союзным республикам, генеральных, бас-
сейновых и территориальных схем комплексного исполь-
зования и охраны вод, схем и проектов районной плани-
ровки и застройки городов и других населенных пунктов,
генеральных планов промышленных узлов удельное во-
доотведение допускается принимать по табл. 5.2.
Таблица 5.2. Удельное водоотведение при разработке схем
развития народного хозяйства
Обслуживаемые объекты Удельное водоотведение на одного жителя, л/сут
до 1990 г. до 2000 г.
Города Сельские населенные пункты 500 125 550 150
Ол Л рн м еч а н ие. Удельное водоотведение допускается изменять на 10—
% в зависимости от климатических и других местных условий и степени
олагоустройства.
Исследованиями установлено, что в период дождей
и снеготаяния наблюдается неорганизованное поступле-
ние в водоотвод я тую сеть дождевых и талых вод. Рас-
Ход этих вод сравнительно велик. В связи с этим возник-
ло требование о проведении проверочных расчетов во-
6*
83
доотводящнх сетей на пропуск максимального расхода
с учетом дополнительного притока дождевых и талых
вод. Дополнительный расход следует определять на осно-
вании специальных изысканий или данных эксплуатации
аналогичных объектов, а при их отсутствии по формуле
<Zad = °>15jL Уn,d,
где £ — общая длина водоотводящей сети, км; /zid — максимальное
суточное количество осадков, мм, определяемое по СНиП 2.01.01-82.
Удельное водоотведение бытовых вод от промышлен-
ных предприятий — расход воды, л/смену, от одного ра-
ботающего. Оно одинаково для предприятий всех отрас-
лей промышленности и не зависит от климатических
условий. Рекомендуемые значения удельного водоотведе-
ния приведены в табл. 5.3 (СНиП 2.04.01-85).
Таблица 5.3. Удельное водоотведение и коэффициент часовой
неравномерности водоотведения бытовых вод от промышленных
предприятий
Цехи Удельное водоот- ведение на одного работающего, л/смену Коэффициент часовой неравномерности
Горячие (с тепловыделением 45 2,5
Солее 80 кДж/ч на 1 м3) Холодные 25 3
Расходы воды от душей и ножных ванн, которые не
учтены приведенными выше нормами, следует определять
по часовым расходам воды, равным: на одну душевую
сегку—500 л/ч; на одну ванну ножную со смесителем —
2<0 л/ч. Продолжительность пользования душем состав-
ляет 45 мин после окончания смены. Число душевых се-
ток следует принимать в зависимости от числа работаю-
щих в смену, числа человек, обслуживаемых одной ду-
шевой сеткой, и санитарных характеристик производст-
венных процессов.
Удельное водоотведение производственных сточных
вод это количество воды, м3, отводимое от промыш-
ленных предприятий на единицу выпускаемой продук-
ции или перерабатываемого сырья (1т стали 1000 м тка-
ни, 1 автобус и т. д.). Удельное водоотведение производ-
ственных сточных вод зависит от вида выпускаемой
продукции и особенностей технологического процесса и ко-
леблется в широких пределах. Значения его для различ-
ы
ных отраслей промышленности приведены в справочной
литературе. При проектировании оно может быть приня-
то по аналогии с родственными предприятиями или за-
дано технологами.
§ 22. Коэффициенты неравномерности
Приток сточных вод всех видов существенно колеб-
лется по суткам в пределах одного года и по часам су-
ток. Очень важной характеристикой этого колебания яв-
ляются коэффициенты неравномерностей. С их помощью
можно определять наибольшие возможные расходы, на-
зываемые расчетными расходами.
В практике расчета водоотводящих сооружений ис-
пользуются следующие коэффициенты неравномерностей:
суточный, часовой и общий.
Коэффициент суточной неравномерности
= Qmax/Qmidt (5.1)
где Qmax, Qmid — максимальный и средний суточный расход за год.
Коэффициент суточной неравномерности применяется
для оценки колебаний притока только бытовых сточных
вод от города. В зависимости от местных условий он ра-
вен 1,1 —1,3.
Коэффициент часовой неравномерности
K<1= clmax(m'>lcltni(i{m'h
гДе — максимальный и средний часовые расходы
в сутки с максимальным водоотведением.
Общий максимальный коэффициент неравномерно-
сти
Kgen.max ~ (5.3)
С учетом зависимостей (5.1) и (5.2) его можно пред-
ставить в следующем виде:
Ъпах(т)
Kgen.maX= 24(Jmid gm(d(m)
ИЛИ
К gen-max ~ ^тах(т) ^mid, <5'4)
qmU- среднечасовой расход в сутки со средним водоотведением.
Таким образом, общий коэффициент неравномерно-
сти представляет собой отношение максимального часо-
вого расхода в сутки с максимальным водоотведением
85
к среднечасовому расходу в сутки со средним водоотводе-
пнем Общий коэффициент неравномерности весьма ши-
роко используется в практике определения расчетных
расходов бытовых вод от городов. Многочисленными ис-
следованиями установлено, что общий коэффициент не-
равномерности'существенно зависит от среднего расхо-
да. Эта зависимость отражена в рекомендациях СНиП
2.04.03-85, представленных в табл. 5.4.
Таблица 5.4. Общие коэффициенты неравномерности притока
бытовых вод от города
Средний расход сточных РОД. л/с Общий коэффициент неравномерности
Kgen.max Kgen.min
5 2.5 0,38
10 2,1 0,45
20 1,9 0,5
50 1,7 0,55
100 1,6 0,59
300 1,55 0,62
500 1,5 0,66
1000 1,47 0,69
5000 и более 1,44 0,71
Примечания: 1. Общие коэффициенты неравномерности притока
сточных вед допускается принимать при количестве производственных сточных
вод. не превышающем 45 % общего расхода.
2. При средних расходах сточных вод менее 5 л/с расчетные расходы
надлежит определять по СНиП 2.04.01-85.
3. При промежуточных значениях среднего расхода сточных вод общие
коэффициенты неравномерности следует определять интерполяцией.
Считывая важность определения максимального рас-
хода для расчета многих водоотводящих сооружений, при
выполнении исследований были определены и минималь-
ные общие коэффициенты неравномерности, которые
также зависят от среднего расхода (табл. 5.4).
Общий минимальный коэффициент неравномерности
Kgen.mln Qminlmin) (5.5)
вадооттвёмниГмМ"НИМаЛЬНЫЙ Часовой расход в СУТКИ с минимальным
Проанализируем режимы водоотведения от двух горо-
дов с одинаковой численностью населения и одинаковым
средним суточным расходом. Предположим что в пеовом
время; во втором - предприятия. рХа'^иУ/в’оД-
86
Ну смену, а также административные здания, работа ко-
торых, как известно, происходит в дневное время В пер-
вом городе число бодрствующих людей в ночное время
будет значительно больше, чем во втором. Поэтому в этих
городах будут разными режимы водоотведения и общие
коэффициенты неравномерности. Для первого города ко-
эффициент Kgen.max будет меньше, чем для второго горо-
да. Очевидно, что значения коэффициента Квеп.тах долж-
ны зависеть от режима работы промышленных предприя-
тий и ряда других факторов. Следует отметить, что по
СНиП 2.04.02-84 коэффициент Kgen.max поставлен в зави-
симость от этих факторов. Однако указания по определе-
нию коэффициента Kgen.max еще не четки. Вероятнее всего
для каждого среднего расхода коэффициент Kgen.max из-
меняется в некотором интервале, что обусловлено различ-
ными режимами работы предприятий и связанным с этим
ритмом жизни города. При современном методе опреде-
ления общих коэффициентов неравномерности вероят-
ность того, что они будут установлены правильно, весьма
мала.
Определение расчетного значения общего коэффици-
ента неравномерности представляет сложную, но очень
важную задачу. При увеличении его значения возрастает
стоимость строительства, а при уменьшении требуется
реконструкция (усиление) сооружений и дополнительные
капитальные вложения. При этом следует иметь в виду,
что иногда реконструкция (усиление) может оказаться
весьма сложной и дорогостоящей (например, прокладка
параллельного трубопровода), а иногда несложной и де-
шевой (например, установка дополнительного насоса
в насосной станции).
Для характеристики колебаний притока бытовых вод
и производственных вод от промышленных предприятий
используется коэффициент часовой неравномерности
{С. = q /q . (5 • 6)
где и qmax — средний и максимальный расходы в час за смену.
Многочисленными наблюдениями установлено, что ко-
эффициент часовой неравномерности притока бытовых
сточных вод одинаков для различных отраслей промыш-
ленности. Рекомендуемые значения Л2 приведены
в табл 5 3 Коэффициент часовой неравномерности при-
тока производственных сточных вод зависит от отрасли
промышленности, вида выпускаемой продукции и осо-
87.
Ценностей технологического процесса. Значения его ко-
леблются в широких пределах. При проектировании ко-
эффнциент рекомендуется принимать на основании
опыта работы аналогичных промышленных предприятий
плп по рекомендациям технолоГбв.
§ 23. Определение расчетных расходов бытовых
и производственных сточных вод
Под расчетным расходом в большинстве случаев под-
разумевается наибольший возможный расход, который
может поступить на сооружение. Обычно для расчета во-
доотводящих сооружений требуются средние и макси-
мальные суточный, часовой и секундный расходы. При
выполнении технологических расчетов некоторых очист-
ных сооружений необходимо определять и минимальный
расход. Суточный, сменный и часовой расходы определя-
ют соответственно в м3/сут, м3/см и м3/ч, а секундный —
в л/с.
Расчетные расходы бытовых вод от города или части
его находят по следующим формулам:
Qmid = WIOOO; (5.7)
Qmax = (М?б/1000) кх; (5.8)
Qmid ~ Qmid/^y (5.9)
Qmax(m) gen.max} (5.10)
Qmid-s = A^^g/24 • 3600; (5.П)
Qmax.s Qmid.s ^Sen.maxt (5.12)
где Л количество населения; — удельное водоотведение быто-
вых вод; qmid., — средний секундный расход; omox s — максимальный
секундный расход.
Максимальный секундный расход иногда удобно оп-
ределять по формуле
Ятпах.з ЯоР^ёеп.тпах, (5.13)
сАеди^иПы°ппгипЯ^КИ'ЛЫХ кваРталов> га‘. <7о — модуль стока —расход
ди жилых кварталов, определяемый по формуле
<7о = Р<?б/24-3600, (5.14)
здесь Р — плотность населения, чел/га.
да не уЧ„тЫваются расходы воды> лоб“™™ водот
88
отдыха, санаториев и пионерских лагерей. Поэтому эти
расходы воды должны определяться отдельно.
F Расчетные расходы бытовых вод от промышленных
предприятий определяются по формулам:
Qmid — (25Л\ ф- 452V2)/1000; (5.15)
Qcm = (25/V3 -f- 457V4)/1000; (5.16)
Qmax.s (25/C2 ^5 ”b 45/^2 Л'^/Т-ЗбОО, (5.17)
где 7Л и ;V2 —число работающих в сутки при удельном водоотве-
дении соответственно 25 и 45 л/см (см. табл. 5.3); N3 и /У4 — то же,
в смену при удельном водоотведении соответственно 25 и 45 л/см
на одного работающего; М5 и — то же, в смену с максимальным
числом работающих при удельном водоотведении соответственно 25
и 45 л/см на одного работающего; Qcu — расход в смену; К'2=3
и К2 =2,5 — коэффициенты часовой неравномерности при удельном
водоотведении соответственно 25 и 45 л/см на одного работающего
(см. табл. 5.4); Т — продолжительность смены, ч.
Расчетные расходы душевых вод определяются по
формулам:
QmaxcM — ?д.с тп' 45/1000-60;
_ ?д,с Отд-45 /Усм .
Усм~ 1000-60 Nmax ’
Qmax.s — Qa.c ГЛд/3600,
(5-18)
(5.19)
(5.20)
где ^д.с — расход воды через одну душевую сетку, равный 500 л/ч;
— число душевых сеток; /VCm и Nmax — число рабочих, пользую-
щихся душем соответственно в рассчитываемую и максимальную
смену.
Суточный расход душевых вод определяется сумми-
рованием расходов за все смены.
Расчетные расходы производственных вод определяют
по формулам:
Qmid = Al<7np; (5-2‘)
Ссм = Л41<?цр; (5.22)
ЛМпр , 5 23
Hmax.s ~ ^.3 g х2
где Л4, Ml и М2 — количество выпускаемой продукции соответствен-
но в сутки, в смену и в смену с наибольшей производительностью;
<?пр — удельное водоотведение производственных вод; К2 коэф-
фициент часовой неравномерности; Т продолжительность смены
(работы оборудования), ч.
Зная приведенные выше формулы, нетрудно опреде-
лить расходы сточных вод любого вида и за другое время
89
(бытовых вод от промышленного предприятия в час, Ду.
шевых и производственных вод в час и др.).
Для удобства расчетов водоотводящих сооружений
полученные результаты определения расходов целесооб-
разно сводить в ведомости. Форма сводной ведомости
приведена в табл. 5.5.
Таблица 5.5. Сводная ведомость суммарных расходов сточных вод
Обслуживаемый объект Расходы сточных вод
среднесуточные, м’/сут максимальные часовые, м8/ч максимальные секундные, л/с
бытовых и душе- вых произ- водст- венных бытовых И ду- шевых произ- водст- венных бытовых и душе- вых произ- водст- венных
Город Промышленные предприятия
Всего:
§ 24. Графики колебания притока сточных вод
Приток сточных вод колеблется как по отдельным
суткам в течение года, так и по отдельным часам в тече-
ние суток. В ряде случаев для расчета водоотводящих со-
оружений необходимо знать характер этих колебаний.
Многолетнее изучение особенностей притока сточных вод
от городов показало, что его колебание зависит от раз-
мера города, или общего расхода сточных вод. Очевидно,
что зависимость колебаний притока сточных вод от сред-
него расхода аналогична такой зависимости общего ко-
эффициента неравномерности от среднего расхода. Таб-
лицы распределения среднесуточного расхода сточных
вод по часам суток в зависимости от общего коэффици-
ента неравномерности (среднего расхода) приведены
ь справочной литературе. При равномерном притоке сточ-
ных вод приток q за 1 ч составлял бы 100/24=4 17 %.
^Ип?бЛИЦЫ П°Лучены на основании многолетнего опыта
доотвеГениж “ ИССЛедований существующих систем во-
Распределение среднесуточного расхода сточных вод
по часам суток удобно представлять в виде ступенчатого
или интегрального графика (рис 5 П nt. стУпенчатого
фиков для расчета насосных станций?очис^ныТи других
90 Е
РИС 5.1. Ступенчатый
притока сточных вод
реальный приток;
номерный приток
график
сооружений вносит большую наглядность в применяемые
методы расчетов и делают их более понятными.
Приток бытовых вод от промышленных предприятий
также существенно колеблется. Об этом свидетельствуют
и коэффициенты, которые, как указывалось выше, равны
3 и 2,5 соответственно при удельном водоотведении
25 и 45 л/с на одного работающего.
Опыт эксплуатации и исследования систем водоотведе-
ния показали, что характер колебания притока бытовых
сточных вод однообразен на предприятиях различных от-
раслей промышленности. Осредненное распределение
расхода воды по часам смены характеризуется следую-
щими значениями. В первый час смены расход воды соот-
ветствует коэффициенту часовой неравномерности К2 = 1,
т. е. он близок к среднему; за смену (при продолжитель-
ности смены 8 ч) расход составляет 100/8» 12,5 %; в се-
редине смены /<.' = 1,5, а расход равен 100/8• 1,5» 18,8 %;
в конце смены к.'=3 (2,5), а расход равен 100/8-3»
^37,5 % (31,2 %). В остальные часы смены расход q по-
ступает равномерно и составляет (100—12,5—18,8—
~~37,5) ; 4 ~ 6,2 %—при норме водоотведения 25 л/см
и 7,5 % — при удельном водоотведении 45 л/см на одного
Работающего. В табл. 5.6 приведена сводная ведомость
Распределения расхода бытовых вод по отдельным часам
смены.
Рабочие на предприятиях принимают душ сразу после
окончания смены. Приток душевых вод происходит в те-
чение 45 мин в первый час после окончания смены. При
Расчетах обычно принимают приток душевых вод равно-
мерным в течение указанных 45 мин.
Приюк производственных сточных вод также колеб-
лется по часам смены. Эго колебание зависит от отрасли
промышленности, выпускаемой продукции и особенно-
стей технологического процесса. Технологические процес-
91
бытовых сточных вод
по часам смены
Таблица 5.6. Распределение
от промышленных предприятий
расходы сточных вод. %, при удельном
водоотведении л/см
0-1
1-2
2—3
3-4
4-5
5—6
6—7
7-S
12,5
6,2
6,2
6,2
18,8
6,3
6,3
37,5
12,5
7,5
7,5
7,5
18,8
7,5
7,5
31,2
Всего
100
100
сы можно разделить на два вида: непрерывные и цикли-
ческие (периодические). Во втором случае приток сточ-
ных вод весьма неравномерен. График колебания притока
сточных вод задается технологами. Он может быть при-
нят по аналогии с другими однотипными промышленны-
ми предприятиями.
§ 25. Суммарные расходы сточных вод
Сравнительно часто промышленные предприятия рас-
полагаются в пределах городов. При проектировании но-
вых промышленных предприятий рядом с ними строят
рабочие поселки или города. При проектировании систем
водоотведения городов и промышленных предприятий
стремятся к комплексному решению проблемы водоотве-
дения и очистки сточных вод различных видов. При этом
определение суммарных расходов сточных вод различных
видов (бытовых от города и промышленных предприятий,
душевых и производственных от отдельных цехов) сле-
дует производить с учетом особенностей колебаний их
притока.
Уличные трубопроводы и коллекторы при расчете раз-
биваются на отдельные расчетные участки в пределах
которых расход считают условно постоянным Таких рас-
четных участков в пределах одного обслуживаемого объ-
екта оказывается сравнительно много, иногда несколько
десятков. Определять суммарные расходы сточных вод
92
различных видов с учетом графиков их притока для всех
участков оказывается сложно. Поэтому при расчете во-
доотводящей сети расчетные расходы определяют путем
суммирования максимальных расходов отдельных видов
сточных вод. Вследствие несовпадения по времени макси-
мальных расходов такой метод определения расчетных
расходов создает некоторый запас. Однако этот запас
ощутим лишь на нескольких начальных участках, когда
расход бытовых, душевых и производственных сточных
вод от промышленных предприятий соизмерим с расхо-
дом бытовых вод от города.
В случае сброса сточных вод от промышленных пред-
приятий в коллектор на некотором расстоянии от его
начала, где расход от города уже значителен, относитель-
ный запас в расчете бывает весьма мал. Опыт проектиро-
вания водоотводящих сетей подтверждает целесообраз-
ность указанного выше метода определения расчетных
(суммарных) расходов.
При расчете крупных сооружений (насосных станций
и очистных сооружений) стремятся учесть фактическое
распределение суточных и сменных расходов по часам
суток и смен. Суммарные расходы сточных вод в отдель-
ные часы суток определяют путем составления суммарной
таблицы притока сточных вод, форма которой представ-
лена в табл. 5.7.
Максимальный расход в час по табл. 5.7 оказывается
обычно меньше суммы максимальных расходов отдель-
ных видов сточных вод. Этот расход ближе к истинному,
Таблица 5.7. Суммарная таблица притока сточных вод от города
и промышленных предприятий
Часы суток Бытовые воды от города Воды от промышленного предприятия Х9 1 Суммарные расходы
бытовые душе- вые производ- ственные
% мэ % | м® мэ % 1 м® м® 1 %
0—1 1-2 23—24
Итого 100 100
93
наблюдающемуся в действительности. Расчет сооруже.
ний по нему исключает запас в расчете и позволяет су.
щественно снижать стоимость строительства сооружений.
В значениях удельного водоотведения бытовых вод уц.
тены расходы не только от жилых домов, но и от админи-
стративных зданий и коммунально-бытовых предприятий.
Формулы (5.13) и (5.14) предполагают равномерное по-
ступление воды в трубопроводы с площади кварталов.
При наличии административных и коммунальных зданий
этот принцип нарушается. Расчетные расходы воды для
участков сети, отводящих воду от административных зда-
ний и коммунально-бытовых предприятий, следует прове-
рять на пропуск сосредоточенных расходов от них. Эти
расходы необходимо определять в соответствии со СНиП
2.04.01-85. В то же время расходы воды на других уча-
стках сети могут быть меньше вычисленных по формулам
(5.13) и (5.14). В этом случае для района, где располо-
жены административные здания и коммунально-бытовые
предприятия, модуль стока следует определять без учета
расходов воды от указанных зданий по формуле
_(Qmid SQcocp) 1000
q°~ /•'•86 400
где Q„,,j — среднесуточный расход сточных вод от рассматриваемого
района водоотведения с площадью кварталов F; SQc0Cp— сумма со-
средоточенных расходов от административных зданий и коммуналь-
но-бытовых предприятий.
Удельное водоотведение без учета расходов от адми-
нистративных зданий и коммунально-бытовых предприя-
тии может быть определено по формуле
?б~
SQcocp Ю00
FP
Глава 6. РАСЧЕТ И ВЫСОТНОЕ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДООТВОДЯЩЕЙ СЕТИ
§ 26. Определение расчетных расходов
для отдельных участков сети
сточных вод
Размеры и параметры работы самотечных трубопро-
водов определяются на основании расчетных Еппов
сточных вод рельефа местности и других условий проек-
тирования. Известны два метода определениярасче?ных
94
расходов сточных вод: по тяготеющим площадям и по
удельному расходу на единицу длины трубопровода. Пер-
вый из этих методов широко применяется в инженерной
практике, второй — реже, преимущественно при расчете
сети с использованием ЭВМ.
При определении расчетного расхода сточных вод по
тяготеющим площадям используются понятия транзитно-
го, бокового, попутного и сосредоточенного расходов.
На рис. 6.1 представлены схемы, иллюстрирующие
методику определения расхода для участка 21—22. Тран-
Рис. 6.1. Схемы к определению расчетных расходов
/ — трассировка сети по пониженной грани; // — то же, по объемлющей схе-
ме; о—г — части кварталов, тяготеющие к прилегающим веткам
зитный расход ^тр — расход на предшествующем рассчи-
танном участке (участке 20—21); боковой расход </бок —
расход, поступающий с боковой ветки (ветки Б); попут-
ный расход qn— расход, поступающий с прилегающего
квартала. При определении расчетного расхода общий
коэффициент неравномерности может быть введен только
на общий средний расход. Поэтому вначале определя-
ются средние упомянутые расходы по формуле
<7,=<7оЛ
где q0—модуль стока, вычисляемый по формуле (5.14); F пло-
Щадь кварталов.
По схемам на рис. 6.1 видно, что попутный расход
рассчитываемый участок поступает по всей его длине.
Однако в целях упрощения расчета его условно считают
присоединенным в начале участка (в точке 21). Это соз-
дает некоторый допустимый запас в расчете. Сосредото-
ченный расход ?сосР - Р^ход от промышленного пред-
95
приятия. Его определяют как сумму расчетных расходов
бытовых, душевых в производственных сточных вод От
промышленных предприятий, каждый из которых вычис-
ляют по формулам соответственно„ (5.17), (о,20) и (5.23),
Различают транзитный и местный сосредоточенные рас-
ходы. Местный сосредоточенный расход — расход от про-
мышленного предприятия, расположенного на прилегаю-
щем квартале или части его (при объемлющей схеме
трассировки сети); транзитный расход расход от про-
мышленных предприятий, расположенных в кварталах,
прилегающих к вышележащим участкам сети.
Таким образом, расчетный расход сточных вод на от-
дельном участке сети находится по формуле
ffcit = К^бок + <7п) + *7тр1 Kgen.max + 9соср- (6-2)
Расходы <?бок и qa обычно определяются одновременно
без ограничения, поэтому в формуле (6.2) сумма этих
расходов взята (объединена) в скобки.
Работа по определению расчетных расходов для от-
дельных участков сети сравнительно проста, но требует
выполнения большого числа арифметических операций
и особого внимания. В целях упрощения расчеты по вы-
числению расходов осуществляют по определенной форме
(табл. 6.1). Предварительно на схеме сети нумеруются
кварталы и определяется их площадь, га. В графу 2 впи-
сываются номера кварталов, создающих боковой и по-
путный расходы на расчетном участке, а в графу 3 —
вычисленные суммы их площадей в га. Транзитный рас-
ход в графе 6 равен среднему расходу в графе 7 на пре-
дыдущем расчетном участке.
В графу 7 записывают qmtd — сумму средних бокового,
попутного и транзитного расходов; в графу 9 — qmax.s —
максимальный расход бытовых вод на расчетном участке.
Местный сосредоточенный расход на всех последующих
участках становится транзитным. Расчетный расход
в графе 12 вычисляется как сумма расходов в графах
Пт^ЛепНИе Ратных расходов начинают с диктую-
х точек. В табл. 6.1 приведено вычисление расчетных
з для части коллектора № 1 схемы водоотводя-
Шсй сети, представленной на рис. 4.2.
Расчетный расход сточных вод по удельипм,,
на едг лины трубопровода определяется аналогично
,писанному выше лс*ся аналогично
96
Таблица 6.1. Определение расчетных расходов для отдельных участков сети
№ расчетных участков Боковой и попутный расходы ^Тр. л/с ^micLs ’ л/с ^Tnjx.s’ л/с Сосредото- ченные рас- ходы, л/с Расчетный расход, ’eif л'°
№ кварталов F, га Л®’ л/(с -га) «бок+^п > л/с мест- ные тран- зит- ные
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0—1 6 3,2 0,69 2,21 — 2,21 2,7 5,97 — — 5,97
1—2 5; 4 13,5 0,69 9,32 2,21 11,53 2,1 24,21 — — 24,21
2—3 7(1/4) 2 0,69 1,38 11,53 12,91 2,05 26,47 — — 26,47
3—4 3: 8(1/3) 10,27 0,69 7,09 12,91 20,0 1,9 38 — — 38
4—5 9(1/2); 2,1 22,9 0,69 15,8 20,0 35,8 1,8 64,44 — — 64,44
5—6 10 5,7 0,69 3,93 35,8 39,73 1,77 70,32 — — 70,32
6—7 9(1/2); 7(3/4); ,, «(2/3), Н—16; 21; 22 57,74 0,69 39,84 39,73 79,57 1,67 130,49 — — 130,49
7—8 17; 18; 20 17,6 0,69 12,14 79,57 91,71 1,62 148,57 — — 1 18,57
Средние транзитный, боковой н попутный расходы на-
ходят по формуле
^ = 9уД2/г, (6.3)
_,е _ у тельный расход на 1 м длины самотечных трубопрово-
ток всего города; S/( — суммарная длина трубопроводов ранее рас-
считанных участков труб и боковых веток, присоединяемых к нача-
лу расчетного участка.
Удельный расход определяется по формуле
Цуд — Qmid.s/1", (6.4)
где q,nld- — средний расход сточных вод от всего города, определя-
емый по формуле (5.11); L — общая протяженность самотечных тру-
бопроводов города, м.
Вычисление расчетных расходов сточных вод для от-
дельных участков сети сводится в табл. 6.2, аналогичную
табл. 6.1.
Таблица 6.2. Определение расчетных расходов для отдельных
участков сети по удельному расходу на 1 м трубопровода
№ расчетных участков Боковой и попутный расходы <7тр’ л/с
№ участков S/, м <7уД. л/(см) ^бок+^п’ л/с
1 2 3 4 5 6
0-1 1—2 •
Примечание. Графы 7—12 аналогичны этим же графам в табл. 6.1.
Отличие табл. 6.2 от табл. 6.1 заключается в том, что
в графе 2 проставляются номера участков боковых ве-
ток, присоединяемых к началу расчетного участка, и рас-
четного участка, в графе 3 — суммарная длина этих уча-
стков, в графе 4 — удельный расход, определенный по
формуле (6.4). н
Анализ описанных методов определения расчетных
/имиДпоказТл°ЛЧНтоНбол ЭВТ°Р0М И дрУГИМи исследовате-
ля.ги, показал, что более точен метод определения рас-
четных расходов по тяготеющим площадям Детод опре-
деления расчетных расходов пп д ^етод опр
висимости от планировки города мо^?Му расходУ В 3 ’
шейные и заниженные расходы нп а еТ давать завЬ'
венно лишь на первых пяти—десяти па Отличие сущест-
начиная от диктующей точки. Расчетных участках,
98
с 27. Минимальная и максимальная глубины
заложения трубопроводов
Глубина заложения трубопроводов определяется рас-
четом при построении продольного профиля. При этом
следует иметь в виду, что глубина их должна быть не
меньше и не больше определенных значений, устанавли-
ваемых исходя из различных условий.
Минимальную глубину заложения трубопроводов не-
обходимо назначать исходя из следующих трех условий:
1) исключение промерзания труб;
2) исключение разрушения труб под действием внеш-
них нагрузок;
3) обеспечение присоединения к трубопроводам вну-
триквартальных сетей и боковых веток.
Температура сточных вод даже в зимнее время не сни-
жается ниже 7—10 °C. Поэтому оказывается возможным
прокладывать трубопроводы на глубине, меньшей глуби-
ны промерзания грунта (рис. 6.2). Вокруг трубы образу-
ется зона талого грунта, которая примыкает к нижней
зоне талого грунта, поэтому трубопровод не промерзает.
Рис. 6.2. Схема прокладки тру-
бопровода
/ — трубопровод; 2 — граница
мерзлого грунта
777777777777^77777^77777777
Минимальную глубину заложения трубопроводов ре-
комендуется определять на основании опыта эксплуата-
ции действующих трубопроводов в данной местности. При
отсутствии данных по опыту эксплуатации минимальная
глубина может приниматься равной
h = h — а9 (6.5)
nmln rtuv
где глубина промерзания грунта; а - величина, зависящая от
Диаметра трубопровода; значения а рекомендуется принимать рав-
ними: 0,3 мР— при диаметре трубопровода до 500 мм и 0.5 м при
большем диаметре.
Данные о глубине промерзания грунта представлены
на рис. 6.3.
7*
99
в обычных условиях проектирования для устройства
самотечных водоотводящих сетей применяются керами-
ческие. асбестоцементные, бетонные и железобетонные
трубы. В целях исключения разрушения их возможными
рис. 6.4. Схемы к определению минимальной глубины заложения трубопро-
вода
а —план участка; б — продольный профиль по трубопроводу внутрикварталь-
ной сети; / — квартал; 2 — трубопровод уличной сети; 3 — трубопровод внут-
риквартальной сети
внешними нагрузками в городских условиях и на площад-
ках промышленных предприятий глубина заложения тру-
бопроводов должна быть не меньше 0,7 м до верха тру-
бопровода. Следовательно, минимальная глубина трубо-
провода до лотка равна
Cn = °.7 + d. (б-б)
где d — диаметр трубы, м.
При присоединении внутриквартальной сети к внеш-
ней водоотводящей минимальная глубина заложения лот-
ка трубопровода в диктующей точке должна быть не
меньше определенной по формуле (рис. 6.4)
hmln = h'min + imtn (L + I) - (ги - гк) + Ad, (6.7)
где ^min— минимальная глубина заложения трубопровода в начале
внутриквартальной сети; im/n — минимальный уклон трубопровода
внутриквартальной сети; L + 1— длина внутриквартальной сети;
и — отметки поверхности земли в начале и конце внутрикварталь-
ной сети; Ad — разница в диаметрах труб внешней и внутриквар-
тальной сетей.
Минимальная глубина h'mln должна определяться ис-
ходя из первых двух условий, при этом принимается боль-
шая из них. Длину внутриквартальной сети следует на-
значать по проекту внутриквартальной сети. В случае его
отсутствия длина сети может быть принята равной сумме
Ширины квартала L и половины ширины проезда /, как
?йс. 6.3. Схематическая карта нормативных глубин промерзания грунта
1 — госулапстпенные гплнииы: 2 — изолинии нормативных глубин промерзания
суглииСиУсДтызГ?р?2?ов; 2 - то же, для малоисследованных районов
на рис. 6.4. Аналогично определяется минимальная глу-
бина трубопровода по длине коллектора. В проекте при-
нпмается наибольшая из минимальных глубин, опреде-
ленных исходя из трех указанных выше условий.
Максимальная глубина заложения трубопроводов при
открытом способе производства работ диктуется эконо-
мическими и техническими условиями. Ее рекомендуется
принимать равной в грунтах: скальных — 4—5 м; мокрых
плывунных — 5—6 м и сухих нескальных — 7—8 м. При
больших глубинах возникают технические трудности
в осуществлении строительства.
При закрытых способах строительства (щитовом,
штольневом и др.) стоимость коллектора практически не
зависит от глубины его заложения. Глубина прокладки
коллектора устанавливается в основном с учетом геоло-
гических и гидрогеологических условий. Следует, однако,
иметь в виду, что стоимость строительства закрытым спо-
собом выше стоимости строительства открытым способом.
Поэтому переход к закрытому способу строительства кол-
лекторов должен обосновываться технико-экономически-
ми соображениями. В настоящее время при реконструк-
ции систем водоотведения крупных городов предусматри-
вается строительство коллекторов закрытым способом
с глубоким заложением их. При этом устраняются техни-
ческие сложности строительства в стесненных городских
условиях с интенсивным движением транспорта и при
наличии большого числа подземных коммуникаций и со-
оружений. Применение щитового метода строительства
с глубоким заложением коллекторов позволяет сокра-
щать число бассейнов водоотведения и районных насос-
ных станций, что, в свою очередь, повышает надежность
систем.
§ 28. Гидравлический расчет и высотное
проектирование водоотводящей сети
Важнейший этап проектирования водоотводящей се-
ти — гидравлический расчет трубопроводов, в итоге кото-
рого строится продольный профиль трубопроводов Про-
дольный профиль-ЭТО вертикальный разрез-развертка
верхнего слоя земли с запроектированным трубопрово-
дом в направлении движения воды (рис 6 51 руоопр
Гидравлический расчет трубопроводов начинают
с диктующих точек — начальных, и»зко?асПОЛОжХ«
102
CO I
?
5
8
К
о
h
168,20
9
s
s
§
8
I
/66,650
Ch
«л
s
166J0
/64,90
163,80
/60,00
157,60
/58,00
157,60
/5^40
/63,725
/63,675
/62,033
/61,983
/60,943
/60,943
/56,843
156,743
/54,118
154,068
/53,380
153,280
152,860
/52,760
152,385
to
2,38
2,42
8-
2,92
J, 53
8
4.84
4.74
A
§
3
$
I
4,62
4.72
3.16
326
1,53
6.5. Продольный профиль коллектора
12,86
2,86
и наиболее удаленных точек на схеме сети. При постр0е.
ннн продольного профиля от диктующих точек заглубле-
ние трубопровода получается наибольшим. Таким об*ра.
зом обеспечивается присоединение всех боковых веток 1
трубопроводов к проектируемому коллектору. Участок
трубопровода от диктующей точки до коллектора принято
называть диктующей веткой.
Как указывалось выше, гидравлический расчет трубо-
проводов производится с использованием таблиц, графи-
ков или номограмм (см. гл. 3). Исходными данными для
расчета являются: расчетный расход сточных вод, уклон
поверхности земли, геологические, гидрогеологические
и другие данные.
В соответствии с технологическими требованиями ре-
гламентируются скорости движения воды в трубопроводе
и его наполнение. По существу гидравлический расчет
трубопроводов сводится к выбору диаметра и уклона тру-
бопровода, обеспечивающих пропуск расчетного расхода
при самоочищающей или большей скорости движения во-
ды и наполнении не более регламентируемого нормами.
Уклон трубопровода тесно связан со скоростью движения
воды в нем. При проектировании минимального уклона
трубопровода обеспечивается минимальная скорость дви-
жения воды. В последующем проверяют соблюдение тре-
бований норм по скорости.
При проектировании водоотводящей сети важнейшим
требованием является также обеспечение минимума при-
веденных затрат. Исследованиями и опытом эксплуата-
ции установлено, что основное влияние на величину при-
веденных затрат оказывают капитальные вложения
(стоимость строительства). Поэтому при проектировании
следует стремиться к минимальной стоимости строитель-
ства.
Рассмотрим возможные условия проектирования
и проектные решения, обеспечивающие соблюдение ука-
занных выше требований. Первый случай — уклон по-
верхности земли больше минимального уклона проекти-
руемого трубопровода, а начальное заглубление его
равно минимальному (рис. 6.6, а). Очевидно, что расчет
трубопровода с минимальным уклоном приведет к недо-
пустимому уменьшению его заглубления Заманчивым
может показаться решение с уклоном, значительно боль-
шим, чем уклон поверхности земли, так как оно обеспе-
чит уменьшение диаметра. Однако такое решение приве-
104
Рис. 6.6. Продольные профили рас-
четных участков при различных
уклонах поверхности земли
дет к увеличению заглубления трубопровода и объема
земляных работ на данном и всех последующих участ-
ках. Как правило, повышение стоимости строительства
при проектировании уклона, большего уклона поверх-
ности земли, значительно выше, чем сокращение его
стоимости вследствие уменьшения диаметра трубопро-
вода.
Следовательно, в рассматриваемом случае наиболее
целесообразно проектировать трубопровод с уклоном,
равным уклону поверхности земли. Так как диаметр тру-
бопровода перед началом расчета неизвестен, то невоз-
можно определить и минимальный уклон. Поэтому расчет
трубопровода ведется методом подбора. Вначале задают-
ся диаметром и затем определяют, пропустит ли трубо-
провод при уклоне, равном уклону поверхности земли,
Расчетный расход при регламентируемом наполнении.
Если не пропустит, то задаются соответственно большим
или меньшим диаметром. Как правило, в рассматривае-
мом случае скорость получается больше минимальной. На
начальных участках в ряде случаев при малых расхо-
дах — меньше 10—12 л/с даже в трубопроводе минималь-
ного диаметра (d = 200 мм) не обеспечиваются регламен-
тируемые минимальная скорость и наполнение. В этом
случае участок считают «безрасчетным» и принимают для
него диаметр равным минимальному 200 мм, а ук-
105
чон - равным уклону поверхности земли. Параметры Ра.
боты трубопровода не принимают во внимание.
Второй случай —уклон поверхности земли болыце
минимального уклона проектируемого трубопровода и на-
чальное заглубление его больше минимального (рИс
6.6. б). Этот случай может иметь место при изменении ук-
лона поверхности земли с меньшего на больший. На схе-
ме этот случай представлен на втором участке. Для со-
кращения объема земляных работ целесообразно в пре-
делах участка выйти на минимальную глубину. Это
достигается на самом коротком участке, если уклон тру-
бопровода равен минимальному уклону. Следовательно,
в рассматриваемом случае необходимо проектировать
трубопроводе минимальным уклоном. Расчет выполняет-
ся’также методом подбора и начинают его с принятия
диаметра трубопровода.
Третий случай — уклон поверхности земли меньше ми-
нимального уклона проектируемого трубопровода, а на-
чальное заглубление его равно или больше минимально-
го (рис. 6.6, в). При проектировании трубопровода с ук-
лоном больше минимального уклона существенно
увеличивается объем земляных работ на данном и всех
последующих участках. При этом увеличение стоимости
строительства не компенсируется уменьшением его стои-
мости вследствие уменьшения диаметра лишь на одном
расчетном участке. Следовательно, в рассматриваемом
случае целесообразно проектировать трубопровод с укло-
ном, равным минимальному уклону. Расчет ведется так-
же методом подбора. Вначале задаются диаметром тру-
бопровода.
При малых расходах (меньше 10—12 л/с) участок
считают безрасчетным и принимают для него диаметр
равным минимальному — 200 мм, а уклон — также рав-
ным минимальному — 0,005.
При построении продольного профиля трубопровода
решается вопрос о соединении труб по высоте. В инже-
нерной практике применяются два метода соединения
трубопровода: «шелыга в шелыгу» и «по уровням воды».
ппЛ»а Рис- '•а и б показаны схемы соединения трубо-
проводов одинакового диаметра, а на рис 6 7 виг— тру
?нХТоХ^НХДИаМеТра- С°единерние трубопроводов
Перепад в отметках^отк преДелах смотровых колодцев.
маетсяДравным ^Х^^^ым K°WB ПРПои
, показанным на схемах. При
106
Рис. 6.7. Схемы соединения труб
fl| 0—шелыга в шелыгу; б, г — по уровням воды
соединении трубопроводов «шелига в шелыгу» (см. рис.
6.7,о и в) совмещаются по высоте верхние части сводов
труб, называемые шелыгами. Если соединение труб вы-
полняется «по уровням воды» (см. рис. 6.7, б и г), то сов-
мещаются по высоте расчетные уровни воды. При соеди-
нении трубопроводов одинакового диаметра «шелыга
в шелыгу» (см. рис. 6.7, а) возможно подтопление лежа-
щих выше участков трубопроводов, что нежелательно из
условий самоочищения трубопроводов. Во всех остальных
случаях соединения трубопроводов подтоплений не на-
блюдается.
Из двух методов соединения труб разного диаметра
предпочтителен второй метод — «по уровням воды» (см.
рис. 6.7, г), при котором заглубление трубопроводов по-
лучается меньшим.
Наиболее широко распространено мнение о необходи-
мости соединения трубопроводов одинакового диаметра
«по уровням воды», а разного диаметра — «шелыга в ше-
лыгу».
Продольный профиль выполняется в масштабах: го-
ризонтальном, равном масштабу плана, т. е. 1 : 5000 или
1 : 10000, и вертикальном, равном 1 : 50; 1 : 100 и 1 : 200.
В основании профиля заполняются четыре строки (по-
лосы) со следующими данными (снизу вверх): номера
расчетных точек; расстояния между ними; отметки по-
верхности земли; отметки лотков труб (см. рис. 6.5).
Верхняя линия этих строк принимается за условный го-
ризонт. Отметка его принимается на 8 10 м ниже наи-
меньшей отметки поверхности земли. В этом случае в пре-
делы профиля впишутся все запроектированные трубо-
проводы прокладка которых предусмотрена открытым
способом Отметки земли на профиле фиксируются с точ-
ностью до 1 см, а лотков труб —до 1 мм. Поверхность
107
земли показывается между расчетными точками прямы-
ми линиями, если по горизонтали плана не обнаружива-
ется резко выраженного рельефа местности. Геологичес-
кие и гидрогеологические данные наносятся на профиле
в виде «колонок». Построение трубопроводов производит-
ся также от условного горизонта (а не от поверхности
земли), чтобы исключить возможность распространения
ошибки в построении поверхности земли на построение
трубопровода. На профиле также приводятся данные
о материале труб и оснований под них, показываются
смотровые колодцы по концам расчетных участков
и проектируемые насосные станции. Расчет начинают
с диктующей точки. Данные расчета могут быть выписа-
ны на профиле.
Отметка лотка трубы в диктующей точке определяет-
ся вычитанием минимальной глубины заложения трубо-
провода от отметки поверхности земли в этой точке. От-
метки лотка трубы в конце расчетных участков вычисля-
ются по формуле
гк = 2н —^пот, (6.8)
где zB — отметка лотка трубы в начале участка; ЛПот — потеря на-
пора на участке трубопровода (падение лотка), определяемая по
формуле
^пот =
где I — длина расчетного участка трубопровода с гидравлическим
уклоном (уклоном лотка) i.
Отметки лотка трубы в начале второго и последующих
участков определяются по формуле
z" = z'—ДЯ, (6.9)
где zK отметка лотка трубы в конце предыдущего расчетного уча-
стка; ЛЬ разница в диаметрах труб рассчитываемого и предыду-
щего. участков (при соединении труб «шелыга в шелыгу») или раз-
ница в наполнениях труб также рассчитываемого и предыдущего уча-
стков (при соединении труб «по уровням воды»).
На рис. 6.5 представлен профиль части коллектора
До 1 схемы водоотводящей сети, показанной на рис. 4.2
(расходы приведены в табл. 6.1).
Техника вычислений существенно упрощается, если
данные гидравлического расчета и данные к построению
сводятс”в таблицу
При разработке рабочих чертежей продольный про-
филь строится в горизонтальном масштабе 1^500 или
108
1 а б л n u а 6.3. Гидравлический расчет коллектора
Хе участков ' i Длина м Рас чет- ный расход п /Q Диаметр d. мм Уклон i Ско- рость о, м/с Наполнение Падение
/./d м
2 3 4 5 6 7 8 9
0—1
Продолжение табл. 6.3
Хе участков Отметки по расчетным участкам, м Глубина заложения лотка трубы, м
поверхности земли поверхности воды лотка трубы
в на- чале в конце в на- чале в конце в на- чале в кон- це в на- чале в кон- це
1 10 11 12 13 14 15 16 17
0-1
близком к этому соотношению. На профиле приводятся
следующие дополнительные данные: отметки планировки
земли, род покрытий (асфальт, булыжная мостовая, зем-
ля и др.), место расположения трассы (название улиц,
парки и др.), углы поворотов трубопроводов и др. На
профиле показываются все смотровые колодцы и другие
проектируемые сооружения, все подземные сооружения,
пересекающие трассу водоотводящей линии и др. На
рис. 6.8 показан продольный профиль коллектора.
§ 29. Расчет водоотводящей сети с помощью ЭВМ*
Общие положения. Современный уровень развития
науки и техники создает благоприятные возможности ши-
рокого использования электронных вычислительных ма-
шин в различных отраслях народного хозяйства. На по-
вестку дня ставится массовое использование ЭВМ в про-
ектных и конструкторских разработках, что позволит
> сделать труд проектировщика и конструктора более про-
изводительным и эффективным.
Вопросы гидравлического и технико-экономического
* Написан канд. техн, наук В. А. Орловым.
109
Расстояния нивелирного хода, м 40 Ю 20 18 12 15 35 — 30 20 36 /4 25 25 22 38 !8 32
L, м; d, мм; L 150; 500; 0,002 250; 600; 0,002
q, /г/с; h/d; V, м/с 114; 0,6 ; 0,93 170; 0,6; 0,99
Материал труб Бетон | Чугун [ Бетон
Основание под трубами Грунт
Расстояния между колодцами, м 50 50 50 50 50 50 50 5° 1
If колодцев
30 29 28 27 26 26 24- 23
оасчетов и проектирования водоотводящих сетей, с кото-
выми мы имели возможность познакомиться в предыду-
щих главах, представляют собой достаточно сложную,
многофакторную и многовариантную задачу, решение ко-
торой общепринятыми аналитическими методами весьма
затруднительно. Облегчить расчеты, улучшить качество
и сократить сроки разработки проектов можно лишь с по-
мощью вычислительной техники.
Проблемами, связанными с расчетом водоотводящих
и водопроводных сетей на ЭВМ, в нашей стране занима-
лись с середины 60-х годов. Особенно широкий размах
эта тенденция приобрела в последнее десятилетие в связи
с переоснащением вычислительных центров научно-иссле-
довательских и проектных институтов и учебных заведе-
ний быстродействующими ЭВМ третьего поколения, к ко-
торым, например, относятся вычислительные машины
единой системы (ЕС ЭВМ). Они имеют весьма развитое
программное обеспечение, основу которого составляют
операционные системы, т. е. комплексы программных
средств, под управлением которых осуществляется вы-
полнение на ЭВМ программ решения конкретных задач
(прикладных программ).
К наиболее распространенным операционным систе-
мам ЕС ЭВМ относится операционная система, известная
под названием ОС ЕС ЭВМ. Она может использоваться
на большинстве моделей ЕС ЭВМ, обладает большими
возможностями по организации вычислительного процес-
са и рассчитана на самое разнообразное применение. ОС
ЕС ЭВМ имеет многоязыковую систему программирова-
ния, в состав которой входят машинно-ориентировочный
язык (язык ассемблера) и ряд алгоритмических языков
высокого уровня, среди которых наибольшей популярно-
стью пользуются PL/1 и ФОРТРАН.
При проектировании водоотводящих сетей с примене-
нием ЭВМ обычно используются так называемые стан-
дартные программы. Такие программы, будучи состав-
ленными однажды, могут быть использованы многократ-
но различными пользователями путем их вызова из
библиотек. При решении той или иной конкретной зада-
чи изменяется лишь исходная информация, т. е. числа,
с помощью которых производится описание объекта про-
ектирования (размеры сети, значения расходов и т. д.).
6.8. Продольный профиль коллектора (рабочий чертеж)
111
С помощью стандартных программ обычно механизи- I
рустся какой-либо определенный этап проектирования '
поэтому для полного расчета^ сети требуется комплекс
(пакет) программ, состоящий из программ разного на-
значения. Стандартные программы должны удовлетво-
рять требованию универсальности, т. е. должны быть со-
ставлены с учетом возможности их применения в различ-
ных проектных организациях и других учреждениях,
использующих ЭВМ разных типов.
Иногда при проектировании встречаются такие зада-
чи, которые не могут быть решены ни на одной из стан-
дартных программ пакета. В этом случае составляются
программы разового пользования.
Для эффективного пользования стандартными про-
граммами и составления разовых программ необходимы
определенные навыки и знания основ программиро-
вания.
Прежде чем перейти к конкретным вопросам расчета
и проектирования водоотводящих сетей с помощью ЭВМ,
кратко рассмотрим основные этапы решения типичной
инженерной проблемы на ЭВМ и установим, что отведе-
но инженеру-программисту и что делает машина. При
этом рассмотрим «худший» вариант, т. е. когда отсутст-
вует стандартная программа решения и задача требует
индивидуального подхода.
Первым этапом является постановка задачи и опре-
деление конечных целей. Это вопрос выбора общего под-
хода, определения совокупности критериев, которым
должна удовлетворять система, и задания условий ее ра-
боты. В некоторых случаях сделать это просто, в других
могут уйти месяцы работы. На данной стадии требуется
глубокое понимание существа задачи. Вычислительная
машина не может оказать в этой работе практически ни-
какой помощи.
Вторым этапом может служить математическое опи-
сание. Данный этап требует знаний соответствующих об-
ластей математики. Математическая формулировка зада-
'•Ипм°ЛпНа быть переводимой непосредственно на язык
JBM. Для этого такие общеизвестные математические
понятия, как тригонометрические функции дифференци-
альные уравнения интегралы, квадратные корни, лога-
рифмы, должны быть выражены через элементарные
аР"*Дет"ч„ес„“"е °пераиии При этом Необходимо огово-
ри ься, что последнее замечание справедливо лишь в том
112
чае если в математическом обеспечении ЭВМ отсут-
ствуют встроенные функции.
Третьим этапом является программирование, в ре-
зультате которого численный алгоритм решения задачи
выражается в виде точно определенной последователь-
ности операций вычислительной машины. Эта работа
обычно производится в две стадии: сначала последова-
тельность операций изображается графиком в виде блок-
схемы, а затем алгоритм излагается на одном из алго-
ритмических языков, «понятных» машине. Блок-схема
важна тем, что дает ясную картину предстоящих опера-
ций. Используя ее в качестве руководства, инженер-про-
граммист пишет программу на алгоритмическом языке.
Четвертым этапом решения задачи является отладка
программы. Начиная с этого этапа используется ЭВМ.
В результате отладки ошибки в программе должны быть
обнаружены и исправлены, а сама программа тщательно
испытана, чтобы гарантировалась достоверность резуль-
татов.
Пятый этап — вычисления на ЭВМ по составленной
программе. Как правило, расчет производится для неко-
торых вариантов набора исходных данных. Этот этап
может занять от нескольких секунд до многих часов в за-
висимости от задачи и возможностей ЭВМ.
На последнем этапе решения производится интерпре-
тация результатов. Результаты вычислений, выдаваемые
машиной, не всегда содержат полный ответ к задаче. Че-
ловек, производящий расчет на ЭВМ, должен каким-то
образом интерпретировать результаты, чтобы понять, что
они означают с точки зрения критериев, которым должна
удовлетворять исследуемая система.
Из краткого рассмотрения последовательности реше-
ния задачи можно сделать некоторые выводы. Во-первых,
ЭВМ сама задачи не решает, она только производит за-
ранее заданные последовательности вычислений. Во-вто-
РЫх, использование ЭВМ не освобождает нас от необхо-
Димости тщательно осмысливать свою работ}. Машина
производит вычисления быстрее и точнее человека, но
она не способна решать, какова должна быть программа
вычислений или что делать с получаемыми результатами.
Методический подход к решению задачи гидравличес-
кого (технико-экономического) расчета сети. Располагая
необходимой информацией об объекте проектирования
и обладая определенными знаниями в области програм-
8—872 1,3
мирования, на ЭВМ можно решать ряд задач, связанны»
с гидравлическим (технико-экономическим) расчетом Вп
доотводяших сетей. Такими задачами, в частности, Мо
г\'т являться: расчет бытовой водоотводящей сети и по'
строение ее профиля; расчет дождевых сетей; расчет
водоотводящей сети общесплавной системы; оптимизация
начертания бытовой водоотводящей сети, оптимизация
напорной перекачки сточных вод и т. д.
Путь решения подобных задач может быть двояким;
1) использование стандартных программ, разработан-
ных различными учреждениями и организациями, непо-
средственно занимающимися вопросами водоотведения;
2) создание собственных.
Первый путь, безусловно, более прогрессивен, но,
к сожалению.' в настоящий момент еще не нашел долж-
ного применения из-за того обстоятельства, что стандарт-
ные программы не всегда универсальны. При эксплуата-
ции стандартных программ возникает необходимость
прибегать к услугам организации-составителя програм-
мы, что создает дополнительные трудности. Поэтому весь-
ма часто следуют по второму пути — созданию индивиду-
альной или разовой программы, что дает положительные
результаты для глубокого освоения программирования.
Как в стандартных, так и в разовых программах ши-
роко представляется математический аппарат. Исполь-
зуемые в алгоритмах математические уравнения, харак-
теризующие гидродинамические системы, можно разбить
на три категории: целевая функция, ограничения и урав-
нения связи.
Вид целевой функции диктуется типом системы, тре-
бованиями к расчету и выбранным методом расчета. При
технико-экономическом расчете в большинстве случаев
целевой функцией любой системы является ее приведен-
ная стоимость. Основное требование при решении данной
задачи состоит в определении условий, приводящих к ми-
нимизации приведенных затрат. Кроме минимума стои-
мости, проектируемая система должна удовлетворять ря-
ду граничных условий (ограничений), например, по ско-
рости течения сточной воды, наполнению и заглублению
мртных и ?удма,ериала ТИб " диаметР°в из числа стаи-
сти"Оежиаа"е0"^^ф“гП™ИМаютга взаимозависимо-
сти между переменными. Уравнением связи может быть
любая гидравлическая зависимость (например уравне-
J14
дарси—Вейсбаха), устанавливающая закономер-
ность измерения одного гидравлического параметра от
другого.
При составлении программы расчета бытовой водоот-
водящей сети с помощью ЭВМ в первую очередь необхо-
димо определить целевую функцию и критерий оптималь-
ности. В качестве целевой функции может быть принята
приведенная стоимость, если задано начертание сети
и определены места напорной перекачки. Под приведен-
ной стоимостью обычно понимают лишь капитальные за-
траты на строительство сети. Тогда критерием оптималь-
ности будет являться минимум капитальных затрат. Та-
ким образом задача сводится к минимизации
капитальных затрат при трех основных ограничениях:
1) скорость течения сточных вод должна быть больше
или равна самоочищающей;
2) степень наполнения не должна превышать расчет-
ного значения, определяемого диаметром прокладывае-
мого трубопровода;
3) глубина заложения лотков труб должна быть не
меньше некоторого минимального значения (см. § 27).
Решение задачи оптимизации бытовой водоотводящей
сети можно в значительной степени упростить, если вме-
сто явно выраженного экономического фактора — приве-
денных затрат — использовать предельные зависимости,
например, между уклоном прокладки коллектора и рас-
ходом при предельном наполнении и минимальной ско-
рости:
‘min = О,ОО956/<?0-306, (6.10)
где q — расход сточной воды, л/с.
Предложенная зависимость определяет наименьший
уклон, с каким может быть уложена труба минимально
возможного диаметра для пропуска заданного расхода.
Данная зависимость может служить критерием, так как
при ее соблюдении будет достигаться наименьший объем
земляных работ и минимальная стоимость прокладки
трубопроводов.
Начертание водоотводящеи сети в памяти ЭВМ пред-
ставляется в виде списка участков и узлов, ограничиваю-
щих участки Кроме того, в память ЭВМ должны зано-
ситься отметки поверхности земли в узлах сети, сосредо-
точенные расходы от промышленных предприятий, число
жителей и норма водоотведения. Конечной целью расчета
8*
115
сети является определение диаметров труб на участках
отметок лотков, расхода сточных вод, скорости их тече-
ния, наполнении в коллекторах, а также мест размеще-
ния' насосных станций. Все перечисленные данные долж-
ны выводиться на печать.
В программах расчета сетей, составляемых тем или
иным автором, как правило, принимаются собственные
обозначения переменных и массивов. Перечислим важ-
нейшие переменные и массивы, использованные в про-
грамме расчета бытовой водоотводящей сети VQVR, раз-
работанной в Л4ИСИ им. В. В. Куйбышева:
KY — число участков сети;
KN— число узлов на сети;
Н0— начальное заглубление сети, м;
SR — коэффициент шероховатости;
HPR— глубина промерзания, м;
YN—норма водоотведения, л/(чел-сут);
РК — плотность населения, чел/га;
QP—сосредоточенный расход от промышленного
предприятия, л/с;
Z(K)—отметки поверхности земли в узлах сети, м;
AL(/) — длины участков сети, м;
S(/) — площадь стока, га;
ZHN(/)—отметки лотков труб в начале участка, м;
ZHK(/)—отметки лотков труб в конце участка, м;
UZ(/) — уклон земли на участке;
UR/) — уклон трубы на участке сети;
V/—скорость течения сточной воды на участке,
м/с;
HDX(/)— наполнение на участке сети;
QU)— расход воды на участке сети, л/с.
Алгоритм вычисления включает ряд последователь-
ных операций. В наиболее общем виде он представлен на
рис. 6.9.
Расчетные расходы в коллекторах подсчитываются
по удельным расходам. С помощью ЭВМ определяется
диктующая точка, после чего, следуя вниз по течению,
вычисляют расходы. Накопленные средние расходы ум-
ножаются на общий коэффициент неравномерности
и суммируются с расходами от промышленных предприя-
Операции по подсчету расходов не сложны для напи-
сания на языке программирования, так как ппелетанпя
ют собой простейшие математические выражения 1авл
116
Назначение диаметров труб
„поизводится с применением
ЭВМ путем последовательного
сопоставления (или перебора)
расчетных расходов с предель-
ными для труб разных диа-
метров с последующим выбо-
ром искомого стандартного
диаметра, для которого интер-
вал изменения расходов соот-
ветствует расчетному.
Более сложен вопрос оп-
ределения скоростей на участ-
ках сети. Здесь не исключает-
ся индивидуальный подход,
определяемый квалификацией
программиста и инженерной
подготовкой проектировщика.
Рассмотрим один из воз-
можных (применительно к
ЭВМ) методов решения зада-
чи определения скорости на
участке сети. Как известно из
изложенного ранее, при расче-
те самотечных трубопроводов
и коллекторов используются
формулы равномерного движе-
ния жидкости в трубах:
^ = <7/(0; (3.1')
vH = CyRi. (3.3')
Метод нахождения скоро-
стей течения сточных вод за-
ключается в том, что с по-
мощью ЭВМ, сопоставляя ско-
рости, подсчитываемые по фор-
мулам (3.1') и (3.3'), в широ-
ком диапазоне изменения ве-
личины наполнения h/d (на-
пример, шаг 0,01) и уклона
трубы i (например, шаг 0,001)
Для расчетного расхода q, про-
текающего по трубе определен-
Рис. 6.9. Сводный алгоритм
расчета бытовой водоотводящей
сети
117
Рнс. 6.10. Зависимости u^=f(/i/d) и и =f(h/d) при
200 мм
диаметре трубопровода
кого диаметра, можно определить ряд точек, в которых
значения скоростей совпадают (рис. 6.10, точки 1—4).
Например, для расхода 23 л/с и уклона трубы i=0,011
(принимаемого равным уклону земли) можно найти
единственную точку 1 пересечения кривых Vq и Vr,
где соблюдается условие тождественности скоро-
стей vq = vr. Данной скорости присваивается значение
расчетной цраСч. При этом значении скорости наполнение
/i/d=0,52, что наиболее близко к расчетному наполнению
для труб диаметром 200 мм.
Последними этапами программы расчета являются
определение необходимых данных для построения про-
дольного профиля и подсчет стоимости водоотводящей
сети.
Продольный профиль строится методом проходок
с учетом ограничений, о которых говорилось выше. При
заглублении коллектора сверх предельно допустимой
глубины предусматриваются насосные станции.
Выполнение курсовой проектной работы по расчету
водоотводящей сети с помощью ЭВМ. Рассмотрим в ка-
честве примера водоотводящую сеть населенного пункта,
представленную на рис. 6.11. J
При проектировании используются следующие основ-
ные исходные данные: норма водоотведения—80 л/(чет X
Хсут), плотность населения —400 чел. на 1 га сосредо-
точенный расход от промышленного ппедппиятия —
24,09 л/с (рассчитывается на основании данных о про-
118
приятия1’ Схема водоотведения населенного пункта и промышленного пред-
лектоп-С/~ли/ С00РУжения: 2 промышленное предприятие; 3 — главный кол-
p. л v — номера расчетных точек
Должительности работы предприятия, числе работающих
и^"°РЯЧИХ и холодных цехах, а также объема выпускав-
ши продукции).
ервым этапом работы является подготовка сети
ковСЧеТу: нУмеРация узлов (точек) расчетных участ-
(то’ опРеделение длин участков, отметок земли в узлах
' ЧКах) и площадей стока. Следующий этап — состав-
Ни® бланка задания. Однако прежде чем перейти к пра-
Ла^ заполнения бланка, требуется уяснить ряд поло-
ний по подготовке данных для ЭВМ. Пояснения необ-
с димы прежде всего тем пользователям, кто не знаком
основами программирования на алгоритмических язы-
ка ^Ля Расчета предлагаемой сети применена стандарт-
я программа VQVR, написанная на алгоритмическом
вЗЬ|ке Фортран, наиболее широко распространенном
практике инженерных расчетов. При пользовании про-
Раммой необходимо составлять пакет исходных чпсло-
ь*х данных, характеризующих специфику обслуживае-
мо объекта и сети. В ЭВМ могут использоваться
Исла, переменные и пассивы следующих типов: целые.
119
действительные с фиксированной точкой*, Действитель-
ные с плавающей точкой, действительные с удвоенной
точностью и комплексные. В нашей задаче применяются
числа первых трех перечисленных типов.
Целые числа и переменные используются, например,
при нумерации узлов и участков (на языке программи-
рования Фортран это число в формате I).
Действительные числа по способу внешнего представ-
ления делятся на числа с фиксированной и с плавающей
точкой (на языке Фортран это числа в форматах соот-
ветственно F и Е).
Формат F предназначен для записи десятичных дро-
бей, где целая и дробная части разделяются десятичной
точкой (например, 4.92; —20.51); формат Е — деся-
тичных дробей с порядком, который указывает, что деся-
тичную дробь надо умножать на некоторую степень чис-
ла 10. Порядок записывается в виде буквы Е, за которой
следует не более, чем две десятичные цифры со знаком
или без знака. Запись в форме Е можно проиллюстриро-
вать на следующих примерах: — 15.2ЕЗ (что соответст-
вует числу— 15,2-103) или 0.85Е — 4 (что идентично чис-
лу0,85-10-4). Данные в формате Е удобно использовать
для ввода с перфокарт (при этом сокращается запись
числа) и при распечатке результатов счета, когда зара-
нее неизвестно, каков порядок рассчитываемых величин.
Подготавливаемая для ввода в ЭВМ исходная ин-
формация может состоять из отдельных чисел (напри-
мер, общее число участков сети) и объединенных в груп-
пы однотипных чисел, называемых массивами. Массив
представляет собой упорядоченную совокупность элемен-
тов (чисел или переменных), обозначенных одним наз-
ванием и отличающихся друг от друга индексами, кото-
рые указывают положение каждого элемента в массиве.
В качестве примера можно рассматривать массив длин
участков —AL(J). Буква J представляет собой индекс
и характеризует порядковый номер участка водоотводя-
шей сети. Тогда AL(1) длина первого участка,
AL(2) —длина второго участка и т. д.
Точность задания исходных данных определяется чис-
лом десятичных цифр, используемых для того или иного
• При записи десятичных дробей в качестве разделителя це-
лой и дробной частей числа используется не запятая д ителя ц
торая носит название десятичной точки. Например, число ^впи-
сывается так: 5.42. н сло запи
120
имого числа. В языке Фортран для счета с обычной
Юностью в изображении числа может использоваться
Т° более семи значащих цифр. Примерно с такой же точ-
ностью ведется и расчет на ЭВМ. В случае необходимо-
сти в ЭВМ предусмотрена возможность вести вычисле-
ния и с большей точностью.
Итак, для ввода данных в ЭВМ требуется составить
бланк задания. Запись буквенной и цифровой информа-
ции в бланках осуществляется в строгом порядке, пред-
усмотренном программой, и с таким числом десятичных
цифр, который назначается оператором FORMAT языка
Фортран. При заполнении бланка необходимо, чтобы
каждая буква или цифра была написана в отдельной
позиции (клетке). Бланк следует заполнять аккуратно,
без помарок и исправлений.
Образец заполнения бланка задания для расчета рас-
сматриваемой водоотводящей сети показан в табл. 6.4.
Необходимо отметить, что в бланке задания отсутствуют
строки так называемых управляющих операторов (г. е.
операторов начала и конца задания, операторов начала
шага и описания набора данных). С последовательностью
написания управляющих операторов можно ознакомить-
ся в отделах математического обеспечения при вычисли-
тельных центрах.
Записанная на бланке информация переносится на
перфокарты с помощью электромеханических устройств—
перфораторов. Перфокарта имеет 80 колонок, в каждой
из которых можно записать одну цифру или один символ.
Общее число чисел, которое можно записать на одной
перфокарте, определяется оператором FORMAT. Напри-
МеР, при написании массива длин участков водоотводя-
Шей сети AL(J) по формату I0F6.1 на одной перфокарте
(или в строке задания) будет 10 значении массива
AL(J), каждый элемент которого займет шесть позиции
(клеток), включая десятичную точку. Если данный мас-
сив состоит из 14 элементов (т. е. в массиве AL(J) 14
Длин участков), то для записи его потребуется вто-
рая перфокарта (соответственно вторая строка), на
которой разместятся четыре оставшихся элемента мас-
сива.
На печать может выдаваться любая необходимая
пользователю информация, а также исходные данные.
Программой VQVR предусмотрена печать информации
в виде табл. 6.5,
121
форма записи при номере позиций на перфок^
5 10 15 20 25 30 35 40 45 5о
Ll4
Ll5
кб00.< L350I 1 1 ^300. 5^,350. 0^286 0^25 ( 5.0шЗ( 3.0.-16- )0.0i_i^ 70.0 150.01 _i450. 2>i_i400 .0^32 0.0u3
Llj73.': Il—JLj63. 500UUL? 900LJU. 70.20C 53.801 ^U67 ЗиийбЗ 700^, .750UJ UI65.2 i_i63.7 00i_jlj6 00LJLj6 4. 100 3.650 ujl-i64. l_JI—163. 000LJU. 600UU
I* II |1.5 9
Le.Bi 4
Ll.40
|i_i80.C
|uj400 T
Ii_i24. 09
I L_JL_|1 ( luUL-lL 3. 90LJLJ J8.70 j7t. 80 l_J 1_JLj3 —; fijCk «I Ц । .6 0L_Jl_lL 9.1 0LUL J. 80 □ ljQ-.U >1-1. -144. - 30(_JI_I(_ 8.00 u
122
50 53 60 65 70 Переменные величины и массив ы Формат I
J- — Число участков 13 1
Число узлов (точек) 13 1
50.0L. ,350.0 Длины участков, м I0F6.1 1
63.99 62.00 0^^63 0 .950 Отметки люков колодцев, м 8F8.3 J
Начальное заглубление, м | F6.2 1
Коэффициент шероховатости F6.3 I
Глубина промерзания грунта, м F5.2 |
1 Норма водоотведения, л/ (чел»сут) F5J I
1 Плотность населения, чел/га F6.I 1
c !осредоточенный расход, л/с F6.2 I
161 . 7« X—iujuj7 . 20i_ji_i. >6.90 П лощадь стока, га 1 0F7.2I
J 23
Таблиц а 6.5. Результаты машинного счета
№ участка Длина участ- ка, м Уклон земли Расход, л/с Диаметр труб, м Уклон труб Наполнение Скорость, м/с Отметки лотка труб, м
началь- ная конеч- ' ная
1 2 600.0 0.0055 9.2 0.15 0.0062 0.60 0.69 71.910 68.190
310.0 0.0083 15.4 0.20 0.0083 0.45 0.85 68.140 65.640
3 280.0 0.0089 21.9 0.20 0.0089 0.56 0.98 65.640 63.140
4 300.0 0.0037 27.8 0.25 0.0037 0.60 0.74 63.090 61.990
5 450.0 0.0002 33.5 0.25 0.0053 0.60 0.89 61.990 59.595
6 450.0 0.0601 59.8 0.35 0.0030 0.58 0.83 59.495 58.135
1 400.0 0.0001 64.3 0.35 0.0029 0.63 0.84 58.135 56.975
8 320.0 0.0002 149.9 0.50 0.0023 0.64 0.94 56.825 56.103
9 350.0 0.0003 177.6 0.50 0.0022 0.74 0.96 62.500 61.735
10 350.0 0.0001 196.0 0.50 0.0026 0.74 1.05 61.735 60.810
11 350.0 0.0001 199.5 0.50 0.0027 0.74 1.07 60.810 59.850
12 350.0 0.0001 234.5 0.60 0.0018 0.67 0.97 59.750 59.105
13 250.0 0.0002 236.2 0.60 0.0019 0.67 0.99 59.105 58.630
14 670.0 0.0024 237.1 0.60 0.0024 0.61 1.07 58.630 57.030
Согласно данным табл. 6.5 о величинах отметок лот-
ка труб в начальных и конечных точках участков сле-
дует, что между восьмым и девятым участками требуется
устройство насосной станции (заглубление лотка коллек-
тора превышает 7 м).
Используя данные табл. 6.5, вручную строят продоль-
ный профиль проектируемой водоотводящей сети. Про-
дольный профиль коллекторов может быть построен так-
же и с помощью ЭВМ, если предусмотрено использова-
ние графопостроителей.
Программа VQVR позволяет произвести расчет бы-
товой водоотводящей сети, имеющей не более 50 участ-
ков. Время счета составляет 20—40 с.
§ 30. Конструирование водоотводящей сети
Под конструированием водоотводящей сети понима-
ются некоторые особенности ее проектирования в плане
и по высоте. Главное требование конструирования сети —
обеспечение в водоотводящей сети оптимальных гидрав-
лических условий течения жидкости, при которых исклю-
чается подтопление трубопроводов и снижение скооостей
течения жидкости, что, в свою Ьчередь, исключает заили-
вание трубопроводов, т. е. обеспечивает их самоочищение.
124
Рис. 6.12. Схемы поворота трубопровода (а) и присоединение боковой вет-
ки (б)
/ — дополнительная ветка
Ниже приводится ряд конкретных примеров конструи-
рования водоотводящей сети.
В местах изменения направления трубопровода в пла-
не, изменения его уклона, присоединения к нему других
веток, а также на прямолинейных участках труб через
40—150 м следует устраивать смотровые колодцы. Меж-
ду колодцами трубопроводы должны прокладываться
прямолинейно. Соединение самотечных трубопроводов
в колодцах следует выполнять в виде открытых лотков.
На поворотах лотки должны выполняться по кривым
с радиусом не менее диаметра трубы. На трубопроводах
(коллекторах) диаметром 1200 мм и более радиус кри-
вой поворота надлежит принимать не менее пяти диамет-
Ров и предусматривать смотровые колодцы-камеры в на-
чале и конце кривой.
Угол поворота потока в трубопроводах, изменяющих
свое направление в плане или при присоединениях тру-
бопроводов, должен быть не более 90°. Если по пеР®^^”
чальной схеме это условие не обеспечивается (рис. 6.1-),
то один поворот на угол ан заменяется на два по углам
и ct2 путем устройства дополнительной ветки, ю ои
Угол поворота трубопровода в плане может быть выпол-
нен при условии устройства в колодце перепада сю ..
По существу в этом случае поток совершает два поворо-
та под углом 90°: первый - с горизонтального
ления на вертикальное; второй с вертика.
вое горизонтальное направление. пппы
Диаметр трубопровода в направлении Д ' -,гтниче-
в коллекторе может быть увеличен без всяк с t
Ния, если это обосновано расчетом. Расчет тр) с 1
125
Рис. 6.13. Продольные профили боковых веток с перепадным колодцем (а)
и участком с повышенным уклоном (б)
/ — перепадный колодец; 2 — боковая ветка; 3 — коллектор
в направлении движения воды при увеличении расхода
может привести к уменьшению диаметра. Это происходит
при резком и значительном увеличении уклона трубопро-
вода и увеличении его пропускной способности. Опыт
проектирования и эксплуатации показывает, что диаметр
трубопровода не следует уменьшать более чем на один
размер по сортаменту при диаметре трубопровода до
300 мм и более чем на два размера — при большем диа-
метре. Соединение труб в этом случае осуществляется по
лоткам труб.
При значительном увеличении уклона трубопровода
возможно устройство быстротока. Известно, чтО в осно-
вании его требуется устройство водобойного колодца для
затопления гидравлического прыжка и гашения энергии
потока.
При плоском рельефе местности или незначительном
уклоне поверхности земли на всех участках коллек-
тора трубопровод проектируется с минимальным ук-
лоном. Это приводит к тому, что уклон трубопровода
на отдельных участках уменьшается, а скорость возра-
стает.
Боковые присоединения нарушают поток воды в ос-
новном трубопроводе. Поэтому желательно чтобы в бо-
ковых присоединениях скорость движения ’ воды была
меньше, чем в основном трубопроводе. В этом случае
указанное нарушение потока и связанные с этим послед-
ствия будут минимальными. При большой пязнипр r за-
глубленин труб это условие может обеспечм™ либо
путем устройства перепадиого колодца перед присоеди-
126
на боковой ветке, либо путем прокладки поеды
перед присоединением участка трубопровода на
ветке с повышенным уклоном (рис 6 13)
пением
дущего,
боковой
s 31. Расположение трубопроводов водоотводящих
сетей в пределах проездов
На стадии разработки рабочих чертежей решается
вопрос о прокладке трубопроводов в пределах проездов.
Расположение их обязательно должно увязываться с раз-
мещением других подземных сооружений и расположен-
ных рядом наземных сооружений.
Расположение трубопроводов в пределах проездов
диктуется необходимостью обеспечения надежности
функционирования трубопроводов водоотводящей сети и
всех рядом расположенных сооружений, а также соблю-
дением необходимых санитарных условий и требований
охраны окружающей среды.
Расположение трубопроводов в пределах проездов
должно удовлетворять и технологическим требованиям.
Их можно располагать по середине проезда и по краям
его. Целесообразнее все же располагать их с той стороны
проезда, с которой больше присоединений. Опыт эксп-
луатации сетей показывает, что при диаметре одного тру-
бопровода более 800 мм желательно переходить на про-
кладку двух трубопроводов с такой же пропускной спо-
собностью. Это позволяет вводить их в строй по очередям
и в соответствии с нагрузкой по расходам воды. Таким
образом устраняются затруднения в эксплуатации боль-
ших трубопроводов в начальный период, когда расходы
воды в них значительно меньше расчетных. При ширине
проездов более 30 м также целесообразно строить два
трубопровода по краям проезда. При этом обеспечива-
ется значительное сокращение соединительных веток от
внутриквартальных сетей.
При параллельной прокладке самотечных трубопро-
водов на одном уровне с водопроводами расстояние меж-
ду стенками труб должно быть не менее 1,5 м при водо-
проводах диаметром 200 мм и не менее 3 м при водо-
проводах большего диаметра.
При пересечении с водопроводными линиями само-
течные трубопроводы водоотводяших сетей, как правило,
Должны укладываться ниже водопроводов, а расстояние
между стенками труб должно быть не менее 0, м.
127
Рис. 6.14. Схема рационального размещения подземных коммуникаций
ГС —тепловая сеть; КТ — кабели трамваев и троллейбусов; Э — электросеть;
Г —телефон; Г — газопровод; В — водопровод; /( — трубопровод водоотводя-
шей сети; Д — дождеприемники; ДК — водостоки
требование может не соблюдаться при прокладке водо-
проводных линий из металлических труб в кожухах.
При прокладке самотечных трубопроводов парал-
лельно газопроводам расстояние в плане между стенка-
ми труб должно быть не менее:
для газопровода низкого давления до Б кПа —1 м
> > среднего > » 0,3 МПа —1,5 м
» > высокого 0,3—0,6 МПа —2 м
> » высокого » » 0,6—1,2 МПа —5 м
сведения о
взаимном расположении
Более подробные
подземных коммуникаций содержатся в СНиП "
На рис. 6.14 показана схема рационального размеще-
ния подземных сетей и сооружений. В крупных городах
и на промышленных предприятиях с развитым хозяйст-
вом инженерные сети прокладываются в проходных тон-
нелях (коллекторах). При увязке высотного ра"ПОЛожё-
ния в тоннелях можио прокладывать и ,
водоотводящих сетей. Ь и трубопроводы
126
раздел HI
СЕТИ ДЛЯ ОТВОДА АТМОСФЕРНЫХ ВОД
Глава 7. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА АТМОСФЕРНЫХ
ОСАДКОВ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ
ФОРМИРОВАНИЯ СТОКА
§ 32. Измерение количества атмосферных осадков
Основой для расчета любой водоотводящей сети,
предназначенной для отвода атмосферных вод, являются
расчетные расходы.
Выпадение атмосферных осадков связано с наличием
влаги в атмосфере, условиями конденсации паров, тем-
пературными и динамическими явлениями в атмосфере
и другими факторами. Многообразие и изменчивость
факторов исключает возможность аналитического описа-
ния закономерностей изменения параметров (продолжи-
тельность выпадения осадков, интенсивность и количест-
во их) выпадения осадков. Эти закономерности выво-
дятся из обобщения статистических данных о выпадении
осадков. Поэтому описанию методики определения рас-
четных расходов атмосферных (дождевых и талых) вод
предшествует описание способов измерения количества
выпадающих атмосферных осадков.
Замеры показателей (количество, длительность и др.)
выпадения атмосферных осадков производятся на метео-
рологических станциях Гидрометеорологической службы
СССР. Для этого служат специальные приборы, назы-
ваемые дождемерами.
Дождемеры подразделяются на простые и автомати-
ческие (самопишущие). Они производятся заводами се-
рийно или производственным подразделениями Главно-
го управления гидрометеорологической службы. В на-
стоящее время в СССР из простых дождемеров приме-
няются осадкомер Третьякова 0-1, осадкомер суммарный
М-70 и дождемер полевой М-99.
9-872 129
Осадкомер Третьякова 0-1 состоит из приемного со-
суда. планочной защиты и тагана. Приемный сосуд пред,
ставляет собой ведро цилиндрической формы площадью
200 см2, перегороженное усеченной диафрагмой с отвер-
гтнем для стока. Для уменьшения испарения осадков из
приемного сосуда в летнее время отверстие диафрагмы
прикрывается воронкой с небольшими отверстиями
в центре. С наружной стороны ведра припаян носик для
слива собранных осадков. Защита осадкомера состоит из
16 изогнутых по специальному шаблону пластин. Верх-
ние концы пластин располагаются в одной горизонталь-
ной плоскости с верхним срезом приемного сосуда. Осад-
ки измеряются с помощью специального измерительного
стакана, имеющего деления, соответствующие 2 см3 жид-
ких осадков в приемном сосуде высотой 0,1 мм.
Осадкомер суммарный М-70 предназначен для сбора
и измерения количества осадков, выпавших в течение
длительного промежутка времени в любое время года.
Дождемер полевой М-99 представляет собой стеклян-
ный мерный стакан с расширенной верхней частью. Дож-
демер и его деревянный защитный кожух устанавлива-
ются на деревянном столбе на металлической подставке.
Дождемер служит для определения количества жидких
осадков, выпадающих на сельскохозяйственных полях.
Простые дождемеры позволяют определять количест-
во выпавших осадков за определенный срок: одни или
несколько суток, месяц, год. В физической географии
для оценки климатических условий того или иного райо-
на приводятся данные о годовом слое осадков Н, мм.
Эти данные получают на простых дождемерах. Данные
о годовом слое осадков чрезвычайно важны. До 50-х го-
дов, пока метеорологические станции еще не были обо-
рудованы автоматическими дождемерами или не было
данных о выпадении дождей, полученных на автомати-
ческих дождемерах за достаточный период времени, ос-
новой расчетных зависимостей для определения расходов
дождевого стока являлись данные о годовом слое выпав-
ших осадков.
Слой осадков, выпавших за любой сравнительно
большой период времени и в том числе за год не мо-
жет характеризовать в достаточной мере закономерно-
сти выпадения отдельных дождей, из которых ЖоомиРУ'
ются расчетные расходы. 1
Автоматические дождемеры позволяют осуществлять
130
Рис. 7.2. Диаграмма записи дождя
Рис. 7.1. Автоматический дождемер
запись всех дождей, выпадающих в данной местности.
Расшифровка этих записей дает объективные данные
о параметрах выпадения атмосферных осадков.
В настоящее время в СССР широко применяется ав-
томатический дождемер — плювиограф П-2 (рис. 7.1). Он
состоит из приемного сосуда 1, сборной камеры 3, си-
фона 4, сборного сосуда 5 и вращающегося от часового
механизма барабана 2. Сборная камера оборудована
поплавком с поводком и пером, осуществляющим запись
Дождя на ленте, закрепленной на барабане 2.
Приемный сосуд имеет цилиндрическую форму с при-
емной площадью 500 см2. Жидкие осадки, стекая из
приемного сосуда 1 в сборную камеру 3, вызывают вер-
тикальное перемещение находящегося в ней поплавка.
При подъеме поплавка перемещается и перо. При одно-
временном вращении барабана перо прочерчивает ли-
Нию в горизонтальном и вертикальном направлениях.
Когда объем воды в сборной камере достигает 500 см3,
под воздействием поплавка срабатывает кулачковый ме-
ханизм, который с помощью гиревого привода (на рис.
не показан) производит быстрое погружение поплавка
и принудительный слив воды из камеры через сифон. Ме-
ханизм принудительного слива обеспечивает начальное
Действие сифона и надежность слива осадка.
Запись выпавших осадков осуществляется на спе-
циальной диаграмме или миллиметровой бумаге, закреп-
9*
131
ленной на барабане. Кривизна записи на диаграмм» “
ленте характеризует интенсивность выпадения осадке**
На рис. 7.2 показан пример диаграммы записи одного
дождя. На диаграмме по оси ординат фиксируется слой
осадка, мм, а по оси абсцисс — время, которое может
быть оценено с точностью до 2 мин. Горизонтальные ли-
нии отражают отсутствие дождя, а вертикальная линия
<5— 4—процесс опорожнения сборной камеры. Разный
угол наклона линий свидетельствует о разной интенсив-
ности дождя. Малый угол наклона линий (участки 1—2
и 5—6) соответствует дождю слабой интенсивности. При
этом на единицу времени прирост слоя осадка сравни-
тельно мал. Большой угол наклона линий (участки 2—3
и 4—5) соответствует дождю большой интенсивности.
При этом за единицу времени прирост слоя осадка срав-
нительно большой.
§ 33. Основные расчетные параметры
(7.1)
Важным параметром, характеризующим дождь, явля-
ется интенсивность дождя по слою:
i = hit,
где h — слой воды, мм, выпавший за время I, мин.
При расчете водоотводящих сетей используется такой
параметр, как интенсивность дождя по объему q, л/(с-га).
Между этими двумя параметрами существует связь:
1000-1000 /7 ™
<? = ———— i = 166,7i. (7-2)
100-60
Обобщение статистических данных о выпадении дож-
дей привело к следующей общей зависимости для интен-
сивности дождя по объему
q = AHn, (7.3)
где А и п — величины, зависящие от метеорологических условий
(географического положения объекта) и других факторов, о которых
будет сказано ниже; t — продолжительность дождя, мин.
Для дождей, выпадающих в различных местах, ха-
рактерны некоторые общие закономерности. Чем интен-
сивнее дождь, тем он менее продолжителен, и, наоборот,
чем менее интенсивен дождь, тем он более продолжите-
лен. С увеличением интенсивности дождей частота их по-
вторения уменьшается.
Если рассмотреть несколько периодов различной про-
олжительности дождя, то в пределах каждого из этих
ериодов возможно выпадение одного и самого интенсив-
ного дождя. С уменьшением интенсивности дождя
численность их с определенной интенсивностью будет уве-
личиваться. С увеличением продолжительности рассмат-
риваемого периода интенсивность одного и самого интен-
сивного дождя будет увеличиваться. Поэтому выпадаю-
щие дожди характеризуются еще и вероятностью повто-
рения, которая выражается через период однократного
превышения расчетной интенсивности дождя Р. Это по-
нятие вытекает из методики обобщения дождей, записан-
ных на автоматических дождемерах, и вывода формулы
(7.3) для конкретных условий проектирования (опреде-
ления величин Ann). Например, если для вывода фор-
мулы использованы данные о записи дождей за 15 лет,
а за расчетную интенсивность принята интенсивность,
величину которой за указанные 15 лет превысило пять
дождей, то период однократного превышения расчетной
интенсивности Р= 15 : 5=3 года.
Период однократного превышения расчетной интен-
сивности дождя — период времени в годах, в течение
которого дождь расчетной интенсивности будет превы-
шен 1 раз. Из изложенного выше ясно, что с увеличени-
ем величины Р возрастает и интенсивность расчетного
ДОЖДЯ.
Водоотводящие сети для отвода атмосферных вод
нельзя рассчитывать на самые интенсивные дожди, так
как в этом случае расчетные расходы и размеры трубо-
проводов получались бы чрезвычайно большими. Водо-
отводящие сети рассчитывают на дожди с определенным
периодом однократного превышения расчетной интенсив-
ности. Следовательно, допускается и соответствующее
переполнение водоотводящих сетей и затопление террито-
рий обслуживаемых объектов. Поэтому период однократ-
ного превышения расчетной интенсивности дождя назы-
вают еще и периодом однократного переполнения водо-
отвод ящей сети.
Ясно, что величина А в формуле (7.3) зависит также
и от периода однократного превышения расчетной ин-
тенсивности дождя. Выбор расчетной величины Г
важная и сложная задача. Если величина уд P
нята небольшой и равной, например, 0,2о—1 году, о -
реполнение водоотводящей сети и затопление террит [
обслуживаемого объекта будут происходить ср».
133
тельно часто—4—1 раз в год. При этом возможен и ЗНа
чнтельный ущерб от затопления. Однако расчетные рас.
ходы воды, и, следовательно, диаметры трубопроводов
водоотводящей сети и размеры сооружений на них бу.
дут не велики.
Если величина Р будет принята достаточно большой
в равной, например, 10 годам, то переполнение водоотво-
дящей сети и затопление территории обслуживаемого
объекта будет происходить сравнительно редко —1 раз
в 10 лет. При этом возможен и незначительный ущерб
от затопления. Однако расчетные расходы воды, и, сле-
довательно, диаметры трубопроводов водоотводящей се-
ти и размеры сооружения на них будут сравнительно
велики.
Из изложенного ясно, что выбор величины Р пред-
ставляет собой сложную задачу. Основываясь на опыте
эксплуатации действующих водоотводящих сетей и про-
ектирования их в новых городах и промышленных пред-
приятиях разработаны приближенные рекомендации по
выбору величины Р в зависимости от различных условий
проектирования (см. ниже табл. 7.3 и 7.4). В каждом
конкретном случае рекомендуемую величину Р следует
уточнять с учетом особенностей обслуживаемого объек-
та. При этом следует учитывать значение объекта вооб-
ще, наличие в нем подвальных помещений и особенно-
стей их использования и ряд других факторов.
§ 34. Вывод формулы расчетной интенсивности
дождя по данным записи
Вывод формулы расчетной интенсивности дождя (оп-
ределение величин А и и) по записям дождей самопишу-
щими дождемерами допустим лишь при наличии записей
наблюдений за сравнительно длительный период време-
ни. От длительности периода наблюдений зависит веро-
ятная ошибка в определении интенсивности дождя по
полученной формуле.
При периоде наблюдений, равном 10 годам, и при
Р=0,5 года ошибка в определении интенсивности ориен-
тировочно равна 6,5%, при Р=1 году—8,5 %, при Р=
= 5 лет —14 % и т. д. Период наблюдений следует при-
нимать таким, чтобы вероятная ошибка в подсчете ин-
тенсивности не превышала ±10—15%.
Величины Ann рекомендуется определять по мето-
134
Ленинградского научно-исследовательского институ-
ДУ Академии коммунального хозяйства (ЛНИИ АКХ) на
Сновании записей самопишущих дождемеров местных
Метеорологических станций за период не менее 25 лет
или по данным территориальных управлений Гидроме-
теослужбы.
Первичная обработка (расшифровка) записей дож-
дей самопишущими дождемерами заключается в нахож-
дении для каждого дождя максимальных интенсивно-
стей за различное время выпадения дождя (5; 10; 15;
20, .... 120 мин). На кривой записи дождя выбирается
участок с максимальной интенсивностью (наибольшим
углом наклона к оси абсцисс) при продолжительности
его вначале 5 мин, затем 10 мин и т. д. Меньшие продол-
жительности могут перекрываться большими. Для каж-
дой продолжительности вычисляется интенсивность по
слою, мм/мин, а затем по объему, л/(с-га). Пример рас-
шифровки одного из дождей представлен в табл. 7.1.
Таблица 7.1. Расшифровка записи дождя
Продолжи- тельность наблюдения, мин Время наблюдения Количест- во осад- ков, мм Интенсивность
начало конец мм/мин л/(с-га)
5 10 ч 5 мин 10 ч 10 мин 6 1,2 200
10 10 » 0 » 10 » 10 » 9 0,9 150
15 9 » 55 » 10 » 10 » 10,5 0,7 116,7
20 9 » 50 » 10 » 10 » 12 0,6 100
30 9 » 50 » 10 » 20 » 14 0,47 78,3
60 14 0,28 46,8
100 — — 14 0,14 23,4
имеют
дождевых вод
для отвода
коллекторы
Часто
значительную длину, а время протока в них составляет
б0—-100 мин. Для учета расходов воды от продолжитель-
ных дождей их расшифровывают до конечного периода
протока воды. При этом определяется «условная интен-
сивность» путем деления общего количества осадков на
продолжительность протока. Для примера, представлен-
ного в табл. 7.1, условная интенсивность равна: при вре-
мени протока 50 мин — /уСл = 14:50=0,2£ммЛшн
времени протока 100 мин — *Услв14.100 , 1 /
Обычно введение условных интенсивностей не у .
вает параметр п.
135
Рис. 7.3. Расшифровка
писей дождей на автома?»'
песком дождемере
Указанным способом обрабатываются не все дожди,
а лишь наиболее интенсивные и повторяющиеся не боль-
ше 5 раз в год, так как сети для отвода дождевых вод
рассчитываются на дожди, повторяющиеся менее 4 раз
в год (с максимальным Р=0,25 года).
Данные расшифровки дождей обрабатываются графи-
чески. Если прологарифмировать левую и правую части
формулы (7.3), то получим
lgg = lg4 — n\gt.
Уравнение (7.3)—уравнение прямой линии в прямо-
угольной системе координат с осями ординат lg q и абс-
цисс lg t. Параметр п — тангенс угла наклона прямой
к оси абсцисс, параметр А— отрезок, отсекаемый прямой
на оси ординат. Обычно для графического представле-
ния данных расшифровки записи дождей используют ло-
гарифмические сетки. На рис. 7.3 представлен пример
графической обработки записи дождей для одной из гео-
графических точек (метеорологической станции) за
20 лет. Уравнение (7.3) лишь приближенно выражает за-
кономерность выпадения дождей. Поэтому зависимости
интенсивности дождя от продолжительности не всегда
строго прямолинейны, но близки к прямолинейным.
Параметры А и п находятся следующим образом.
Определяют допустимое число превышений расчетной ин-
тенсивности путем деления времени, за которое обрабо-
таны дожди, на принятый период однократного превыше-
ния расчетной интенсивности дождя. Например, если ве-
личина Р принята равной 5 годам, то допустимое число
136
шений расчетной интенсивности равно N/P—
пРевЫ5==4 раза. Затем на графике для каждого выбран-
интервала времени (5; 10; 15; ...; 60 мин) отсчиты-
Н°ют сверху четыре интенсивности и на пятой ставят
точку (на рис. 7.3 точки 1, 2, 3 и т.д. до точки 12). Эти
точки группируются около прямой линии, отвечающей
расчетной зависимости q=f(t), уравнение которой мо-
жет быть найдено по способу наименьших квадратов
(среднее решение, при котором сумма квадратов откло-
нений от заданной величины была бы минимальной). Па-
раметры А и п можно определить по формулам:
Xlg?Xlg/ — mSlgq Igt
п —--------------------— : (7 41
mSlg2/—(21g/)? ' ’
2 lg<7+ «2 lg/
Ig-4 =----—-----— , (7.5)
tn
где m — число точек на линии расчетного дождя (в рассматривае-
мом примере ni = 12).
Если принять Р=2 годам, то число кривых интенсив-
ности, отсчитываемых сверху, следует принять равным
10 и на 11-й ставить точки. Они также отмечены в при-
мере.
В итоге произведенных расчетов для Р=5 годам бы-
ла получена следующая формула для расчета q, л/(сХ
Хга):
q = 339/ /°’63.
Из изложенного ясно, что способ обработки дождей
и вывода формулы расчетной интенсивности дождя за-
висят от структуры формулы (7.3). Следует отметить,
что в зарубежной практике применяются и иные зави-
симости q=f(t,), чем формула (7.3).
§ 35. Формулы для определения расчетной
интенсивности дождя
Для определения интенсивности выпадения дождеи
имеется ряд формул, в основе которых лежит формула
(7.3). В формуле,'предложенной проф. П. Ф. Горбаче-
BbiM, величина и=0,5, а величина
А = 166,7а№/3»3/Л <7’6)
где // — среднегодовой слой осадка, мм; а — коэффициент завися-
щий от географического положения объекта, для це р Р
137
снов европейской части СССР а=0,0407, северных районов а=0П9п
юго-западных районов а=0,0536. ’
Особенность и достоинство этой формулы заключает
ся в том, что интенсивность дождя в ней зависит от обыч-
но известного или легко получаемого метеорологическо
го параметра — годового слоя осадка. Однако эта фор^
мула дает результаты, завышенные на 20—30%. Р
Интенсивность дождя до 1985 г. определялась по фор.
муле Ленинградского научно-исследовательского инсти-
тута Академии коммунального хозяйства (ЛНИИ АКХ),
в которой
Д = 20,ljl <72О (1 +ClgP), (7.7)
где qгл — интенсивность дождя для данной местности продолжитель-
ностью 20 мин при Р=1 год, л/(с га); пл — параметр, зависящий от
географического положения объекта [как в формуле (7.3)]; С — ко-
эффициент.
Величины </2о. л., и С зависят от географического по-
ложения объекта (метеорологических условий). Значе-
ния их приведены в справочной литературе.
Интенсивность дождя q20 является важным показате-
лем выпадения дождей. Для районов СССР, где интен-
сивность дождя неизвестна, величину q20 можно опреде-
лять по формуле
<?го = О,О71ярл^,
где Н — среднегодовое количество атмосферных осадков, мм, за пе-
риод не менее 20 лет; dB — дефицит влажности, средневзвешенный
поданным о месячных количествах дождевых вод (за период не ме-
нее 10 лет), мм.
Для среднеазиатских республик и Азербайджанской
ССР к параметру пл следует вводить поправочный коэф-
фициент Рх. Значения величин х приведены в справочной
литературе.
Последними исследованиями установлено, что при
/<10 мин формула (7.7) дает несколько завышенные
результаты. Поэтому при определении интенсивности
дождей продолжительностью менее 10 мин в формулу
(7.7) следует вводить поправочные коэффициенты:
Продолжительность, мин........ 9 8 7 6 5
Поправочный коэффициент .... 0,97 0,93 0,89 0,84 0,79
Формула (7.7) справедлива лишь для дождей, повто-
ряющихся не чаще 3 раз в году. При расчете сетей раз-
личных систем водоотведения возникает необходимость
138
пять интенсивность дождей, повторяющихся и ча-
оПреНа основании специальных исследований в ЛНИИ
плпгчена следующая формула для определения ве-
?,й„ы7лриР<0,ЗЗгодз:
А _ 20% ?го (У Р~т)
(7.8)
1 —т
... т —величина, зависящая от коэффициента С и равная: при
С=0,85 т = 0,2; при С= 1 т=0,24; при С= 1,2 т=0,27.
Формулы (7.7) и (7.8) получены на основании обра-
ботки данных записей дождей автоматическими дожде-
мерами.
Сравнение расчетных характеристик дождевого сто-
ка, полученных в результате большой и многолетней ра-
боты Государственного гидрологического института
(ГГИ) и Управления гидрометеослужбы (УГМС) СССР
с данными расчетов по формуле (7.7) показало некото-
рое расхождение значений параметров А и пл для ряда
районов и условий проектирования. На основе новых ме-
теорологических параметров разработаны новые реко-
мендации для определения интенсивности дождя. По
СНиП 2.04.03—85 величину А рекомендуется определять
по формуле
/ is Р V
Л = <72О2ОЧ1 + -^— , (7.9)
\ 1g тг /
где ^20—интенсивность дождя, л/(с-га), для данной местности
продолжительностью 20 мин при Р= 1 год, определяемая по рис. 7.4;
п показатель степени, определяемый по табл. 7.2; тг — среднее
число дождей в год, принимаемое по табл. 7.2; у — показатель степе-
ни, также принимаемый по табл. 7.2.
в отличие от рекомендаций ЛНИИ АКХ показатель
степени п в формулах (7.3) и (7.9) зависит не только от
географического положения объекта, но и от периода од-
нократного превышения расчетной интенсивности дождя.
Период однократного превышения расчетной интен-
сивности дождя рекомендуется назначать в зависимо-
сти от характера проектируемого объекта, условии рас-
положения коллектора с учетом последствий, которые
могут быть вызваны выпадением дождей, превышающих
Расчетные, и принимать по табл. 7.3 и 7.4 или определять
расчетом в зависимости от условий расположения кол-
лектора, величины qw, площади бассейна и коэффициен-
та стока по предельному периоду превышения.
139
7 2 Значение параметров л, тг _ а п и и а ! и у
“ Значение а при
Район | Р<1,0 тг V
» Баренцева 0,4 0,35 1 13J 1 1,33
Север европейской части СССР и 0,62 0,48 120 1,33
Западной Сибири равнинные области запада и цент- па европейской части СССР равнинные области Украины^ Возвышенности европейской ча- 0,71 0,71 0,71 0,59 0,64 0,59 150 110 150 1,54 1,54 1,54
СТИ СССР, западный склон Урала 0,67 0,57 60 1,82
Восток Украины, низовье Волги и Дона, Южный Крым
0,66 0,66 50
Нижнее Поволжье 2
Наветренные склоны возвышенно- стей европейской части СССР и 0,7 0,66 70 1,54
Северное Предкавказье Ставропольская возвышенность, северные предгорья Большого Кав- каза, северный склон Большого Кавказа 0,63 0,56 100 1,82
Южная часть Западной Сибири, среднее течение р. Или, район оз. Але-Куль 0,72 0,58 80 1,54
Центральный и Северо-Восточный 0,74 0,66 80 1,82
Казахстан, предгорья Алтая Северные склоны Западных Саян, 0,57 0,57 80 1,33
Заилийского Алатау Джунгарский Алатау, Кузнецкий 0,61 0,48 140 1,33
Алатау, Алтай • Северный склон Западных Саян 0,49 0,33 1 1С0 1,54
Средняя Сибирь 0,69 0,47 1 130 1,54
Хребет Хамар—Дабан Восточная Сибирь Бассейны Шилки и Аргуни, доли- 0,48 0,6 0,65 0,35 0,52 0,54 130 90 100 1,82 1,54 1,54
На Среднего Амура Бассейны Колымы и рек Охотско- 0,36 0,48 100 1,54
го моря, северная часть Нижне-
амурской низменности Побережье Охотского моря, бас- 0,35 0,31 80 I 1,54
сейны рек Берингова моря, центр
и запад Камчатки Восточное побережье Камчатки 0,28 0,26 110 1>54
южнее 56° с. ш. Побережье Татарского пролива 0,35 0,65 0,45 0,28 0,57 ПО I 1.54 90 1.54
Район оз. Ханка 0,44 ПО 1.54
Бассейны рек Японского моря,
°- Сахалин, Курильские о-ва 0,44 0,4 40 1,32
Юг Казахстана, равнина Средней Азии и склоны гор до 1500 м, бассейн оз. Иссык-Куль до 2500 м
Н1
Продолжение табл. 7 2
Район Значения п при mr V
Р>1.о | Р<1,о
Склоны гор Средней Азии на вы- 0,41 0,37 40 1,54
соте 1500 —3000 м Юго-Западная Туркмения 0,49 0,62 0,32 0,58 20 90 1,54 1,54
Черноморское побережье и запад- ный склон Большого Кавказа до
Сухуми Побережье Каспийского моря и 0,51 0,43 60 1,82
равнина от Махачкалы до Баку Восточный склон Большого Кав- каза, Кура-Араксинская низмен- ность до 500 м 0,58 0,47 70 1,82
Южный склон Большого Кавказа выше 1500 м, южный склон выше 500 м. ДагАССР 0,57 0,52 100 1,54
Побережье Черного моря ниже Сухуми. Колхидская низменность, склоны Кавказа до 2000 м 0,54 0,5 90 1,33
Бассейн Куры, восточная часть Малого Кавказа, Талышский хре- бет 0,63 0,52 90 1,33
Северо-западная и центральная части Армении 0,67 0,53 100 1,33
Ленкорань 0,44 0,38 171 2,2
Таблица 7.3. Периоды однократного превышения расчетной
интенсивности дождя Р для населенных пунктов
Условия расположения коллекторов Значения Р, годы, при
на проездах местного значения на магистральных улицах До 60 60-80 80—120 свыше 120
Благоприят- ные и средние Благоприят- ные 0,33—0,5 0,33—1 0.5—1 1-2
Неблагоприят- ные Средние 0,5—1 1—1,5 1—2 2-3
Особо небла- | Неблагоприят- ные 2—3 2—3 3-5 5-Ю
гоприятные 1Особо небла- гоприятные 3—5 3—5 5—10 10-20
условия
плоский
Примечания: 1. Благоприятные
бассейн площадью не более 150 га имеет
пом... - ' --пуилидп 1 IIU оиди|
части Расстоянии от водораздела не более 400 м
. - -редине условия расположения коллект
в нижЛйееТ п,лоский рельеф с уклоном 0,005
расположения к0Л у^ов®
поверхности 0,005 и меньше; коллектор проходит по водоразделу и в верхней
части склона на расстоянии от водораздела не более 400 м. Ап„ее
ic/i Л «е'1ние условия Расположения коллекторов: бассейн площадью оо
I ннжнейе«Т.Ди0СК"Й реЛЬеф С уклоном °'005 и меньше; коллектор проход^
&ТОЧ moiiianCV\ склона по тальвегу с уклоном склонов 0.02 и меньше.
т Ц^..Д 6асс£Йна не превышает 150 га. ,„0.
холит в условия расположения коллекторов: коллектор *‘₽к.
асти склона и площадь бассейна превышает 150 га; коЛ
142
П родолжение табл 7 3
гор проходит
°’о2'4. Особо
отводит ВОДУ
по тальвегу с крытыми склонами при среднем уклоне более
„благоприятные условия расположения коллекторов: коллектор
из замкнутого пониженного места (котловины).
п а 74 Периоды однократного превышения расчетной интенсивности дождя Р для промышленных предприятий
Последствия кратковремен- ного/переполнения сети Значения Р, годы, при qt0
<70 | 70-100 >100
Технологические процес- сы предприятий: не нарушаются нарушаются 0,33—0,5 0,5—1 0,5—1 1—2 2 3—5
Примечание. Для предприятий, расположенных в замкнутой котло
вине, период однократного превышения расчетной интенсивности дождя над-
лежит определять расчетом и принимать равным не менее 5 лет.
При проектировании водоотводящих сетей для райо-
нов, где значение ^2о меньше 60, а также для мест у осо-
бых сооружений (метро, вокзалы, подземные переходы,
котлованы и пр.) период однократного превышения рас-
четной интенсивности следует определять только расче-
том с учетом предельного периода превышения расчет-
ной интенсивности, указанного в табл. 7.5.
Таблица 7.5. Предельный период превышения интенсивности P„v
Характер бассейна обслужива- ния коллектором Значения Рпр, годы, при условиях рас- положения коллектора
благо- приятные сред- ние неблаго- приятные особо небла- гоприятные
пппЕоТОрии кварталов и Р зды местного значения 10 10 25 50
Магистральные улицы 10 25 50 100
§ 36. Коэффициент стока
н Значительная часть выпавшего дождя (воды) уходит
( см^чивание поверхности и заполнение ее неровностей
ется п ений)- Часть воды фильтруется в грунт и испаря-
я-Поэтому дождевой сток начинается не сразу после
143
начала выпадения дождя. С водонепроницаемых по
верхностей сток начинается сравнительно быстро, а с во
допроннцаемых — позднее. В зависимости от вида по-
верхности сток начинается лишь после выпадения неко-
торого количества атмосферных осадков (табл. 7.6).
Таблиц а 7.6. Потери воды до начала поверхностного стока
Вид поверхности Потери воды, мм, п0 данным
ЛНИИ АКХ Л. Т. Абрамова, А. В. Полякова, Ф. И. Мищенко
Асфальт 0,7—1 —
Бетон — 1,5
Булыжная мостовая 2—3 —
Грунт:
без дерна — 3
с дерном (газон) 6 6
Потери воды при расчете стока с застроенных терри-
торий учитывают, вводя коэффициент стока
Ф = <7в/<7. <7-10)
где q — интенсивность дождя, выпавшего на поверхность, опреде-
ляемая по формулам (7.3) и (7.9); — интенсивность дождя, до-
стигшего водоотводящей сети.
Очевидно, что коэффициент ф меньше 1.
По исследованиям Н. Н. Белова, коэффициент стока
зависит от вида поверхности, интенсивности и продолжи-
тельности дождя. Предложенная им формула имеет вид.
^d-гт,^0-1/01. Р-1"
где Zmia — средневзвешенное значение коэффициента покрова (табл.
Для водонепроницаемых покрытий значения коэфф^'
циента z в зависимости от параметра А равны:
Параметр А . . 300 400 500 600 700 800 1000 1200 150°
2 ............ 0,32 0,3 0,29 0,28 0,27 0,26 0,25 0,24 0,23
Обычно площади стока состоят из покрытий различ-
ных видов. Как следует из формулы (7 11) коэффици-
ент стока вычисляется по средневзвешенному (с учетом
соотношения площадей покрытий различных видов) зна-
чению коэффициента покрова. Способ опредепения коэф-
фициента Zmid показан в табл. 7.8,
144
Таблица 7.7. Значения коэффициента покрова и коэффициента
стока
Вид поверхности г ф
Кровли и асфальтобетонные покрытия См. ниже 0,95
Брусчатые мостовые и черные щебеноч- ные покрытия дорог 0,224 0,6
Булыжная мостовая 0,145 0,45
Щебеночные покрытия, не обработанные вяжущими материалами 0,125 •'',4
Гравийные садово-парковые дорожки 0,09 0,3
Грунтовые поверхности (спланирован- ные) 0,064 0,2
Газоны 0,038 0,1
Примечание. Значения z и ф могут уточняться по результатам ис-
следований с учетом местных условий.
При вычислении следует тщательно рассчиты-
вать площади, занимаемые различными покрытиями.
Для этого необходимо выбирать на плане обслуживае-
мого объекта кварталы с характерным распределением
видов покрытий и вычислять для них площади зданий,
проезжих частей, тротуаров и дворов, имеющих разные
покрытия. Если полученные данные расчетов коэффици-
ента стока для отдельных кварталов будут расходиться
не более чем на 10—15%, то можно принимать сред-
нее значение коэффициента стока. В противном случае,
необходимо принимать разные коэффициенты стока для
отдельных микрорайонов.
С учетом зависимости (7.3) уравнение (7.11) приоб-
ретает вид:
’(’mid = • I'-1-)
Таблица 7.8. Определение средневзвешенного значения
коэффициента покрова
Вид Покрытия Доля покрытия от общей площа- ди стока а Коэффициент г az
Кровли и асфальт (Л = 400) Гравийные дорожки Грунтовые поверхности Газоны 0,25 0,15 0,25 0,35 0,3 0,09 0,064 0,038 0,075 0,014 0,016 0,013
Итого: zmid—0,118
Ю—872
145
Если площадь водонепроницаемых покрытий превы
шлет 30 %, то коэффициент стока перестает зависеть от
интенсивности и продолжительности дождя. В этом слу-
чае в зависимости от вида покрытия его можно опреде.
лить также по табл. 7.7. В последующих расчетах следует
учитывать среднее значение коэффициента стока
которое рекомендуется вычислять как средневзвешенное
(аналогично определению средневзвешенного значения
коэффициента покрова).
§ 37. Расчетная продолжительность дождя
Учитывая изложенное выше, можно написать следу,
ющую формулу для определения расчетного расхода
дождевых вод, л/с, в водоотводящих сетях:
Qr — 4’nijd = *7 в F, (7.13)
где F — площадь стока, га.
При больших площадях стока (более 500 га) обнару-
живается неравномерность выпадения дождя по площа-
ди. В этих случаях в формулу (7.13) рекомендуется вво-
дить поправочный коэффициент К, который зависит от
площади стока F:
F, га.......... 500 1000 2000 4000 6000 8000 10000
К . ........... 0,95 0,90 0,85 0,80 0,7 0,6 0,55
С учетом изложенного формула (7.13) приобретает
вид:
?г = <7в^К (7.14)
или
Чт = tymid FK. (7.15)
Исследуем зависимость (7.15). Рассмотрим бассейн
с площадью стока F, который очерчен линией / (рис. 7.5).
В период выпадения дождя в точке Б коллектора АБ
расход будет непрерывно изменяться. Это изменение обу-
словлено непрерывным изменением двух величин в фор-
муле (7.15): площади стока F и продолжительности дож-
дй t. С начального момента выпадения дождя с течени-
ем времени к точке Б будет стекать вода с площади fi,
затем и т. д. до общей площади F^Zfi В даль-
нейшем прирост площади стока происходить не может,
140
на
Рис. 7.6. Зависимость расхода дожде-
вого стока от продолжительности до-
ждя в любом сечении трубопровода
водоотводящей сети (гидрограф стока)
так как F— максимально возможная площадь. С площа-
дей, расположенных за пределами площади, очерченной
линией 1, вода будет стекать в коллекторы других бас-
сейнов. Вода со всей площади стока F будет стекать
к точке Б через время t, равное времени протекания воды
от самой удаленной точки площади стока по поверхно-
сти земли, лоткам и трубопроводам до сечения трубопро-
вода в точке Б. Прирост площади стока вызывает прямс
пропорциональное увеличение расхода qr. В то же вре-
мя увеличение продолжительности дождя t вызывает не-
которое уменьшение расхода qr. Зависимость расхода q,
от продолжительности дождя в каком-либо сечении тру-
бопровода имеет вид, представленный на рис. 7.6, и на-
зывается гидрографом стока.
Гидрограф стока имеет две ветви: восходящую 1
и нисходящую 2. Восходящая ветвь завершается в тот
момент, когда вода стекает к расчетному сечению со всей
площади стока. Восхождение ветви обусловлено тем, что
влияние на расход прироста площади стока сказывается
в большей степени, чем влияние продолжительности дож-
дя [см. формулу (7.15)]. В пределах нисходящей ветви
площадь стока остается неизменной. Нисхождение ветви
обусловлено уменьшением расхода вследствие влияния
продолжительности дождя.
Таким образом, расход воды в любом сечении труоо-
провода водоотводящей сети достигает максимального
значения при продолжительности дождя, отличающейся
от фактической полной его продолжительности. Продол-
жительность дождя, соответствующая максимальному
расходу, называется критической продолжительностью
дождя tr, которая равна времени добегания воды от наи-
более удаленной точки площади стока до расчетного се-
ю* 147
Рис. 7.7. Схема r опоеп^.
критической продолжитДЛ”"?
дождя ИОСти
1 — границы кварталов; 2 — Л0Тп
3 — дождеприемники; 4 — ра
ное сечение; 5 — трубопровод
досточкой сети и*
чеиия трубопровода. Величину tr иногда называют вре-
менем концентрации стока.
Гидрограф стока описывается двумя уравнениями:
для восходящей ветви (увеличение расхода):
AF 4~п г ц \1-п
— = I I Z
для нисходящей ветви (уменьшения расхода):
В СССР и за рубежом расчетный расход дождевых
вод определяется по критической продолжительности
дождя, при которой расчетный расход в данном сечении
имеет максимальное значение. Этот метод был предло-
жен П. Ф. Горбачевым и называется «методом предель-
ных интенсивностей».
Критическая продолжительность дождя находится по
следующей формуле (рис. 7.7):
= lcon + lean + fp» (7.16)
где icon — время поверхностной концентрации — время стока воды
от наиболее удаленной точки площади квартала до водосточного
лотка, образуемого проезжей частью дороги и ее бортовым камнем;
tcan — время движения воды по водосточному лотку, в конце кото-
рого расположен дождеприемник; tp — время движения воды по
трубопроводам уличной водоотводящей сети — от дождеприемника
до расчетного сечения трубопровода.
Формула (7.16) написана в предположении, что внут-
риквартальная подземная водоотводящая сеть отсутству-
ет. Для определения времени поверхностной концентр^'
пии Л. Т. Абрамов предложил формулу, которая после
148
образований Г. Г. Шигорина приобрела вид
"Ре /1,54'6/^1бб,7°’5\,/<1-°-5п>
0.3 ;0,3 л0,5 /
cmid *п.кв /
(7.17)
Icon
— коэффициент поверхности покрова кварталов; 1соп — длина
ГДти движения дождевых вод; /п.кв— уклон поверхности квартала;
п — величины, входящие в формулу (7.3); zmla — коэффициент
покрова.
В формуле (7.17) не учитывается время протока во-
ды по крыше и водосточной трубе, которое по исследо-
ваниям ЛНИИ АКХ можно принимать равным 0,5 мин.
Формула (7.17) редко используется при расчетах, од-
нако она поясняет факторы, влияющие на время поверх-
ностной концентрации. По рекомендации СНиП вели-
чину Icon следует принимать равной.' при отсутствии
внутриквартальных водоотводящих сетей — не менее
5—10 мин, а при их наличии — равной 3—5 мин. В по-
следнем случае учитывается время движения воды по по-
верхности квартала до дождеприемника, расположенного
на территории квартала, и по внутриквартальной сети
до уличной водоотводящей сети.
Время движения воды, мин, по водосточному лотку
рекомендуется определять по формуле
^ = 1,25—/саД— ,
Vcan-60
(7.18)
где lean — длина лотка, м; vCan — скорость движения воды в конце
лотка, м/с; 1,25 — коэффициент, учитывающий, что в начале лотка
наполнение и скорость движения воды меньше, чем в конце.
Если обслуживаемый объект имеет внутриквартальные
сети, то они отводят воду с территории кварталов непо-
средственно в уличную водоотводящую сеть. В этом слу-
чае время движения воды по лотку принимается равным
нулю.
Время движения воды, мин, по трубопроводам улич-
ной водоотводящей сети следует рассчитывать по фор-
муле
'р-2 Vp-60
(7.19)
где /р — длина расчетных участков коллектора, м; — скорость дви-
жения воды на соответствующем участке, м/с.
С учетом зависимостей (7.18) и (7.19) уравнение
149
(7.16) приобретает следующий вид:
Доктор техн, наук А. М. Курганов предложил новую
математическую схему стока и пришел к выводу, что при
расчете трубопроводов следует учитывать свободную ем-
кость трубопроводов путем введения коэффициента
уменьшения максимального расхода 0, т. е. расчет тру-
бопроводов производить на расход qCai = $qr, а коэффи-
циент 0 определять по формулам:
при уклоне местности менее 0,01
Р= 1,04 —0,71л;
при уклоне местности 0,01—0,03
р= 1,02 — 0,35л.
При уклоне местности больше 0,03 коэффициент 0
следует принимать равным 1.
Докт. техн, наук М. И. Алексеев, исходя из своей ма-
тематической схемы и учтя большее число факторов,
влияющих на процесс стока, предложил для вычисления
коэффициента 0 следующую формулу:
3(2 —п) т2~п
Р = 1=т ’
2m2-" + 4 (2 — п) 2 »1-П
1
где т— число расчетных участков на данном коллекторе; i — по-
рядковый номер участка.
При увеличении расчетных участков до 20—100 зна-
чение 0 приближается к значениям, определяемым по
формуле: 0=1—0,5п.
По СНиП 2.04.03-85 значение коэффициента 0 зави-
сит от показателя степени п:
о.......................................... 0,4 0,5 0,6 0,7
Р.......................................... 0,8 0,75 0,7 0,65
Примечания: 1. При уклонах местности 0,01—0,03 указанные значе-
ния коэффициента В следует увеличивать на 10-15 % и при уклонах местно-
сти более 0,03 принимать равным единице. Р *
2. Если обшее число участков на дождевом коллекторе или на притоке
менее 10, то значение В при всех уклонах допускается уменьшать- на 10%^
при числе участков 4-10 и на 15 % - при их чиЬле Sliiee ”.
Многие исследователи уделили большое внимание уче-
ту свободной емкости трубопроводов. Это объясняется
сложностью и важностью проблемы. Правильное опреде-
150
ие коэффициента 0 имеет важное санитарное и эко-
номическое значение. Однако последние исследования
показывают, что свободную емкость трубопроводов учи-
тывать не следует*.
§ 38. Формулы для определения расчетных
расходов дождевых вод
Выше было сказано, что .расчетный расход дождевых
вод определяется по формуле (7.14). Из зависимости
(7.10) следует
<7B = 4’mzd<7- (7-21)
Если коэффициент стока изменяется, то с учетом
уравнений (7.3) и (7.12) формула (7.21) приобретает
вид
а -г д’.г/Д.гл-ол
% — 'mid Л 'V
Если коэффициент стока постоянен, то
о = ip ., Alt1.
(7.22)
(7.23)
По рекомендации СНиП 2.04.03-85, величину А сле-
дует определять по формуле (7.9), а продолжительность
по формуле (7.20).
Общее количество дождевых вод, стекающих с терри-
тории города или отдельного бассейна за определенный
период времени (расчетный период в течение одного
Дождя, за сутки, за год), определяется по формуле
П7Д = 10Я1р! F, (7.24)
ГД® 7/ — слой осадков, мм; F— площадь стока, га; — общий ко-
эффициент стока, который рекомендуется принимать равным: при
определении годового объема дождевого стока — ПРИ
определении суточного объема дождевого стока—(0,7—0.8) фь
§ 39. Формулы для определения расчетных расходов
талых и поливочно-моечных вод
Обычно расход талых вод значительно меньше рас-
хода дождевых вод. Расход талых вод оказывается со-
измеримым или превышает расход дождевых вод лишь
Для часто повторяющихся дождей. При очистке поверх-
ностного стока, когда на очистные сооружения направ-
* Калицун В. И. Расчет сетей для отвода дождевых вод//Водо-
снабжение и санитарная техника. — 1984. — № 4.
151
ляется поверхностный сток, меньший расчетного, Ил
применяется регулирование дождевого стока, может воз”
никнуть необходимость в определении расхода талых вод
Расход талых вод целесообразно определять по слою
стока за часы снеготаяния в течение суток. В зоне с хо-
лодной зимой и устойчивым снежным покровом талые
воды стекают в период весеннего снеготаяния в течение
8—10 сут. Продолжительность снеготаяния составляет
около 10 ч (обычно с 10 до 20 ч при максимуме в 14 ч).
Для определения расхода талых вод, л/с, СоюздорНИЙ
предложена следующая формула:
5 5
<?= io+7‘ftcKf’ <7-25)
где Т — продолжительность стекания воды (время добегания), ч;
—слон стока за 10 дневных часов, мм; К — коэффициент, учиты-
вающий частичный вывоз и окучивание снега и обычно принимае-
мый равным 0,4—0,7; F — площадь стока, га.
Полученные СоюздорНИИ значения слоя стока hc
приведены в табл. 7.9.
Таблица 7.9. Слой талого стока hc за 10 дневных часов
Район отведения талых воД Слой талого стока, мм, при вероятности превышения слоя, годы
2 5
Средняя полоса страны южнее Каунаса, Москвы, Свердловска, Новосибирска, Южная часть Байкала, Камчатка 25 31
Севернее указанных выше пунктов до Полярного круга 20 25
Районы Крайнего Севера 15 19
Юг Сибири и степные районы юго-восто- ка европейской части страны 7 16
Формула (7.25) разработана с учетом того, что ко-
нец стока талых вод сдвигается по времени на величину
продолжительности стекания (добегания) воды до рас-
четного створа Г, ч.
Годовое количество талых вод определяется по сум-
ме атмосферных осадков в зимнее время
При мойке дорожных покрытий расходуется 1 2—1 5 Л
воды на 1 м2 площади. Коэффициент стока при’механи-
зированной мойке составляет около 0,6. Если мойка про-
изводится 1 раз в сутки, то объем моечных вод равен
152
9 м3/(сут-га). Объем поливочно-моечного стп^
мз, определяется по формуле ока за гол,
Wn = 0,09Fbf,
где A-площадь стока, га; ft —число иной D (7‘26'
изводится поливка (для средней полосы ссг„ТеЧение К0Т0Рых про-
щаДь дорожных покрытий, % (обычно около 20 %)°Л°
Глава 8. ДОЖДЕВАЯ ВОДООТВОДЯЩАЯ
СЕТЬ (ВОДОСТОКИ)
§40. Проектирование схем дождевой сети
Закрытая подземная дождевая сеть устраивается при
полной раздельной системе водоотведения. В нее не до-
пускается сброс каких-либо загрязненных сточных вод.
С помощью дождевой сети атмосферные (дождевые и та-
лые) воды отводятся либо непосредственно в водоемы,
либо на очистные сооружения.
Дождевая сеть проектируется безнапорной (самотеч-
ной). Однако, как указывалось выше, наполнение в тру-
бах принимается полным. Безнапорный режим работы се-
ти и сброс воды без очистки в водоемы в значительной сте-
пени и определяют особенности проектирования схем
дождевой сети.
Принципы составления схем дождевой сети аналогич-
ны принципам составления схем бытовой сети. Коллекто-
ры и уличная сеть дождевой сети трассируются в соответ-
ствии с рельефом местности (направление течения воды
в трубопроводах должно совпадать с уклоном поверхно-
сти земли). При этом обеспечивается минимальное за-
глубление трубопроводов.
В соответствии с рельефом местности территория об-
служиваемого объекта разбивается на бассейны водоот-
ведения. Коллекторы бассейнов водоотведения следует
трассировать по тальвегам и кратчайшим путем к водо-
емам. Таким образом, при проектировании дождевой се-
ти применяется перпендикулярная схема.
Обычно при одном и том же рельефе местности воз-
можно устройство схемы сети с разным числом бассей-
нов и коллекторов, а следовательно, выпусков воды в во-
доем. На рис. 8.1 показаны схемы дождевой сети с дву-
мя и четырьмя коллекторами и выпусками. Эти схемы
153
Рис. 8.1. Схемы дождевой сети с разной степенью децентрализации выпусков
с — с двумя выпусками; б —с четырьмя выпусками; / — нагорные канавы; 2—
кварталы; 3 — дождевая сеть; 4 — выпуски
вполне реальны и равноценны в техническом и санитар-
ном отношениях. Рельеф местности позволяет даже ре-
шить схему с одним бассейном и одним коллектором. Но
два представленных на рис. 8.1 варианта схемы и вари-
ант схемы с одним коллектором будут иметь различные
показатели. Увеличение числа коллекторов приводит
к снижению их диаметров, а следовательно, и стоимости
строительства. В то же время возможно некоторое уве-
личение заглубления коллекторов. Выпуски воды в во-
доемы — сложные и дорогостоящие сооружения. Увели-
чение их числа в 2 раза во второй схеме может вызвать
увеличение стоимости строительства. Выбор окончатель-
ного варианта схемы и степени децентрализации выпус-
ков дождевых вод в водоемы должен производиться на
основании технико-экономического сравнения предвари-
тельно намеченных схем.
Если предусмотрена очистка атмосферных вод на ло-
кальных очистных сооружениях, то следует стремиться
к разработке схем с меньшим числом бассейнов. Концен-
трация стока позволяет сокращать число локальных
очистных сооружений, разделительных камер и ливнеот-
водов от них (см. рис. 1.5, б).
При очистке атмосферных вод на централизованных
очистных сооружениях возникает необходимость устрой-
ства главного коллектора для перехвата воды от кол-
лекторов бассейнов и транспортирования ее к очистным
154
гениям (см. рис. 1.5, в). В этом случае концентра-
соору*ка не обязательна. Возможно увеличение числа
ни” с1°ов Наиболее оптимальное решение схемы будет
^минимальном заглублении коллекторов бассейнов
ПРпед присоединением к главному коллектору.
В ряде случаев на схему сети может повлиять нали-
чиежелезной дороги, трамвайных путей. Число пересече-
ний с ними должно быть минимальным. Трассировку се-
ти следует производить также с учетом особенностей
взаимного расположения с другими подземными соору-
жениями.
Устройство дюкеров на дождевой сети через водные
протоки и овраги и в местах пересечения с крупными
подземными сооружениями (водопроводами больших
диаметров, газопроводами, линиями метро малого зало-
жения) весьма нежелательно вследствие плохих гидрав-
лических условий их работы.
При разработке схем дождевых сетей необходимо
учитывать очередность строительства. Часто строитель-
ство дождевой сети начинают с низовых участков кол-
лекторов, которые длительное время могут оказаться не
загруженными водой в полной мере. В этом случае целе-
сообразно устройство двух коллекторов меньшего диа-
метра, один из которых может быть построен в первую
очередь. При расчетном диаметре более 800 мм также
целесообразно устройство двух коллекторов меньшего
диаметра.
Трассирование уличных трубопроводов, как и трубо-
проводов бытовой сети, осуществляется по следующим
схемам: по пониженной грани; по объемной схеме и по
черезквартальной схеме. Разбивку кварталов на части
площадей, тяготеющие к соответствующим веткам, сле-
дует производить с учетом либо проектов вертикальной
планировки, либо рельефа местности.
В целях сокращения длины подземной сети и умень-
шения ее стоимости для отвода дождевых вод целесооб-
разно использовать лотки мостовых. В зависимости от
Расчетного расхода дождевых вод и уклона улиц эти
Д°тки могут обслужить до одного — трех кварталов. Оче-
видно, что в этих случаях внутриквартальная сеть так-
же не устраивается. При использовании уличных лотков
на территории кварталов приходится устраивать поверх-
ностный отвод дождевых вод, что вызывает потоки воды
поперек тротуара, затрудняющие движение пешеходов.
155
В современных городах с большими размерами квап
талов с которых поверхностный отвод дождевых и Л
лых вод сложен, проектируются внутриквартальный
дождевые сети. В этом случае целесообразно к внуТри
квартальным сетям присоединить непосредственно и во-
досточные трубы зданий.
Применение открытой водосточной сети (лотков, К10.
ветов п канав) на промышленных предприятиях допу,
стнмо только на складах топлива, сырья и в пределах
подсобных и второстепенных цехов. На основной терри.
тории промышленных предприятий рекомендуется
устройство внутризаводской дождевой сети.
Выпуск дождевых вод допускается в овраги, суходо-
лы и маломощные водоемы. При этом, однако, следует
производить поверочные расчеты и проверять, не про-
изойдет ли затопление или заболачивание прилегающих
территорий пли повышение уровня воды в водоеме, ко-
торое может отрицательно отразиться на окружающей
местности.
Если земельные территории, прилегающие к обслу-
живаемому объекту, имеют более высокие отметки, чем
сам объект, то на его территорию может стекать вода
с окружающей местности. Для исключения этого явления
вокруг обслуживающего объекта следует предусматри-
вать перехватывающие (нагорные) канавы с самостоя-
тельными выпусками в водоемы.
Одновременно с выбором схемы дождевой сети сле-
дует решать вопрос об устройстве и определении мест
расположения регулирующих резервуаров. При их
устройстве появляется возможность временной задерж-
ки части дождевых вод и сокращения расхода отводимых
вод в период интенсивных ливней. Задержанный объем
воды постепенно удаляется из резервуара после сниже-
ния интенсивности дождя или после полного его прекра-
щения. Устройство регулирующих резервуаров не всегда
обеспечивает уменьшение стоимости строительства дож-
девой сети.
В качестве регулирующих резервуаров целесообраз-
но использовать существующие пруды, овраги и ложби-
ны. Строительство специальных подземных и железобе-
тонных резервуаров оправдано лишь в отдельных слу*
чаях.
Регулирующие резервуары могут применяться в сле-
дующих случаях:
156
стах присоединения кюветов и канав, несущих
В Ильные расходы дождевых вод к подземной сети;
зНЗЧИред длинными (больше 0,5—1 км) отводными кол-
лекторами;
на дождевой сети промышленных предприятий перед
присоединением их к уличной сети городов (чтобы исклю-
чить подтопление территорий промышленных пред-
приятий);
перед насосными станциями для перекачки дождевых
вод; / л
перед очистными сооружениями (как правило, обя-
зательно).
Применение регулирующих резервуаров всегда долж-
но обосновываться технико-экономическими соображе-
ниями. Особенности устройства и расчета регулирующих
резервуаров изложены в гл. 11.
Прежде дождевые сети полных раздельных систем
водоотведения проектировались без учета необходимо-
сти очистки дождевых и талых вод. Повышение требо-
ваний к охране водоемов потребовало в ряде случаев
решения задач по очистке поверхностного стока. Они
решаются двумя методами: 1) строительством локаль-
ных очистных сооружений непосредственно у выпусков
дождевой сети; 2) путем перехвата части наиболее за-
грязненного поверхностного стока и транспортирования
его коллекторами на централизованные очистные соору-
жения поверхностного стока. Расходы очищаемых вод
после разделения определяются по методике, принятой
для расчета перехватывающих коллекторов полураздель-
ных систем водоотведения, которая будет изложена
в гл. 9. Устройство коллекторов для отвода атмосферных
вод на очистку существенно изменяет схему дождевой
сети: из перпендикулярной она превращается в пересе-
ченную схему, которая часто применяется при устройст-
ве бытовой сети. При строительстве новых систем водо-
отведения, если выясняется необходимость в очистке по-
верхностного стока, следует рассматривать вопрос об
Устройстве общесплавной или полураздельной системы
водоотведения.
Как отмечалось выше, в небольших населенных пунк-
тах возможно устройство неполной раздельной системы
Водоотведения, при которой отвод атмосферных вод за
пределы обслуживаемых объектов производится водо-
сточной сетью открытого типа: лотками, кюветами и ка
157
павами. Принцип разработки схем открытой дожд₽ц
сети аналогичен принципам разработки схем закрыт^
дождевой сети. и
Г. Г. Шигорин указывал, что устройство открыТой
дождевой сети может оказаться целесообразным в горц
дах с населением до 10—15 тыс. чел. и плотностью до
ЮО—200 чел. на 1 га при годовом слое осадков до 150--
200 мм или величине —70 л/(с-га).
Устройство открытой дождевой сети создает боль-
шие неудобства в планировке населенных пунктов. К.р0.
ме того, постройка кюветов и канав, создание пешеход,
ных мостов или прокладка труб на перекрестках улиц
имеет значительную стоимость. Эксплуатация кюветов
и канав также весьма высока. Обычно открытую дожде-
вую сеть целесообразно строить на период застройки на-
селенных пунктов с тем, чтобы впоследствии построить
закрытую сеть, а также в районах индивидуального или
малоэтажного строительства.
Выбор способа отведения дождевых вод (открытой,
закрытой или смешанной сетью) определяется на осно-
вании технико-экономического анализа вариантов.
§41. Определение расчетных расходов
дождевых вод
Анализ формул (7.14), (7.20), (7.22) и (7.23) пока-
зывает, что непосредственное определение расчетных
расходов дождевых вод весьма затруднено. В указанные
формулы входят скорости течения воды в лотке vCan
и в трубопроводе водостока vp. Они не могут быть най-
дены, если не известны расходы воды, которые, в свою
очередь, не могут быть вычислены, если не известны ско-
рости исвп и ир.
Задача определения расходов решается методом под-
бора. В зависимости от уклона лотков или поверхности
земли задаются скоростями исал или vp и вычисляют рас-
четный расход. Затем по полученному расходу произво-
дят гидравлический расчет трубопровода (определяю?
диаметр, скорость и потери напора) и проверяют, на-
сколько правильно предварительно принята соответст-
вующая скорость. Учитывая, что расчет дождевой сети
производится на полное заполнение сечения труб пр»1
котором расходы изменяются прямо пропорционально
изменению скорости, проверка принятой вначале скоро-
158
сти производится по сравнению вычисленного расхода
и расхода, который способен пропустить трубопровод
рассчитанного диаметра. Расчет считается завершенным,
если расхождение в расходах не превышает 5 % для
труб большого диаметра. В противном случае расчет по-
вторяется при новом значении скорости vcan или ир.
В процессе описанного расчета определяют диаметр
трубопровода и параметры его работы. При этом важно
достаточно точное вычисление скоростей vcan и vp для
нахождения критической продолжительности дождя при
расчете данного и последующих расчетных участков тру-
бопроводов дождевой сети.
Описанный расчет дождевой сети методом подбора
часто повторяется многократно. Если к тому же расчет-
ных участков много, то определение расчетных расходов
существенно осложняется, так как формулы (7.22)
и (7.23) содержат дробные показатели степени. Для
упрощения вычисления расчетных расходов разработано
несколько методик.
Широко распространен графический метод определе-
ния интенсивности дождя по формулам (7.22) и (7.23)
Расчетный график предварительно составляется для ис-
ходных метеорологических и других данных. В соответ-
ствии с рекомендациями СНиП для обслуживаемого
объекта устанавливают величины 7201 п> тг, у и Р, нахо-
дят по формуле (7.9)величину А и по описанной выше
Методике — величину zmid или фтйь Затем, задаваясь
Разными значениями критической пРодо;7_>,11!^е‘1Ь(н7о.уГ/
Дождяб (5; 10; 15;...; 60 мин), по формулам (7.-2) и
определяют значения интенсивности дождя Qb- coot
ветствии с полученными данными строят зависимость
9в от tr (рис. 8.2). Левой ветвью зависимость асимптотн-
159
чески приближается к оси ординат, так как tr=Q и а ~~
= оо.
Как отмечалось выше, в современных городах стро
ятся внутриквартальные сети, при наличии которых воз-
можно /со,1 = 5 мин, a tCan=® и /г=5+/р. Расчетный
график в этом случае можно строить по зависимости
</s=f(M (см. рис. 8.2).
Если для проектируемого объекта возможно измене-
ние величин Р и ipmid, то сразу следует построить не-
сколько зависимостей qB=fi(tr) или qB=fi(tp) при воз-
можных значениях Р и фт1д.
При непосредственном расчете дождевой сети для
конкретных условий проектирования по формулам (7.20)
или (7.19) вычисляют продолжительности tr или tp, а по
предварительно построенным зависимостям qB=f2(tr)
или qB = Л (tp) графически определяют интенсивность
дождя qB, затем по формуле (7.14) рассчитывают расход
дождевых вод.
В инженерной практике применяется расчет дожде-
вой сети с использованием коэффициента уменьшения
интенсивности р, который представляет собой отноше-
ние интенсивности дождя при критической продолжи-
тельности дождя qB к интенсивности дождя при продол-
жительности его, равной времени поверхностной концен-
трации стока <7о, т. е.
Р = <7в/?о- <8,1)
Для объекта, имеющего внутриквартальные сети, при
которых /со„=5 мин, tCan=0, и постоянном значении ко-
эффициента стока
Q, = ^midA/5n. I8-2)
Величина интенсивности дождя qo может быть вычис-
лена предварительно.
С учетом формулы (8.2) зависимость (8.1) приобре-
тает следующий вид:
Р= (5/(5 +Гр))". (8-3)
Вычисленные по этой формуле значения р при разных
значениях п и tp приведены в прил. I.
При непосредственном расчете дождевой сети
конкретных условий проектирования по формуле (7.19)
вычисляют продолжительность tp. При соответствующем
значении п и вычисленной величине tp по прил I можно
определить коэффициент р. Расчетную интенсивность на-
160
ходят по формуле
<7в = Р7о, (8.4)
а расход —по формуле (7.14).
Известны и другие методики, упрощающие технику
расчета дождевых сетей. В последние годы внедряются
методы расчета дождевых сетей с применением ЭВМ.
Программы расчета дождевой сети на ЭВМ типа ЕС на
алгоритмическом языке ПЛ/1 разработаны в ЛИИЖТе
и в ЛИСИ. Оригинальный прием расчета дождевой сети
с применением ЭВМ разработан канд. техн, наук
Н. И. Голиком (Одесский инженерно-строительный ин-
ститут) .
§42. Гидравлический расчет и построение
продольных профилей дождевой сети городов
Гидравлический расчет дождевой сети начинают пос-
ле составления ее схемы. Уличная сеть разбивается на
расчетные участки, границами которых, как правило,
бывают перекрестки улиц. Бассейны разбиваются на пло-
щади стока, тяготеющие (собственные) к отдельным
участкам уличной сети. Кварталы рассматриваются от-
дельно, но с учетом площади прилегающих частей про-
ездов до их оси. Каждый квартал нумеруется, а отдель-
ные его части обозначаются буквами. Для упрощения по-
следующих расчетов составляется ведомость площадей
с их нумерацией и значением площади, га. Производится
нумерация всех участков и для каждого бассейна опре-
деляется диктующая точка, от которой и начинается рас-
чет трубопроводов. Результаты расчетов дождевой сети
Целесообразно сводить в таблицу определенной формы
(табл. 8.1).
Таблица 8.1. Гидравлический расчет и расчет продольного
профиля дождевой сети города _______
№ Участков Длина участков /, м Площадь стока, га Скорость протока, м/с Продолжи- тельность протока по участку, мин
собствен- ная прито- ковая общая
1 2 3 4 5 6 7
0—1 1—2
161
11—872
№ участков Расчетная продолжи- тельность дождя (г, мин
1 $
Интенсив- ность дождя л/(с • га) Расчетный расход, л/с Диаметр трубы, мм
9 10 И
Продолжение табл, 8 j
0—1
1-2
Продолжение табл. 8.1
№ . частно? Отметки, м Глубина заложе- ния трубы, м
поверхности земли лотка трубы шелыги трубы
в на- чале в конце в на- чале в конце в на- чале в конце в на- чале В конце
1 15 16 17 18 19 2С 21 22
0-1
1—2
Форма табл. 8.1 составлена с учетом использования
графического метода определения интенсивности дождя.
Площади стока в графах 3 и 4 определяются по схеме
дождевой сети. Следует, однако, иметь в виду, что рас-
четный расход дождевых вод иногда получается макси-
мальным не со всей площади стока, как это следует из
метода предельных интенсивностей. Это отмечается при
неправильной конфигурации бассейна стока в плане, т. е.
неравномерном нарастании их по длине коллектора; при
резко меняющихся (по отдельным частям бассейна сто-
ка) коэффициентах стока; резких колебаниях уклонов
поверхности земли в бассейне коллектора; присоедине-
нии притока к коллектору в виде канавы, время протока
по которой значительно.
На рис. 8 3 показаны три схемы дождевой сети, рас-
смотренные Г. 1. Шигориным, в которых расчетный рас-
ход на участках 2—3 получился максимальным не со
всей площади + а с площади стока F2 Обнаружить
эту особенность можно только при проведении повероч-
ных расчетов. г
162
Р. = Юга
В
ч'о
л/(сга}
Чо=80
л/(сга)
Fz к Юга
б)
' J200"
В)
Р^гОгл
q'oB5O/!/(c?a)
Р2*20га
1'^вОл/(сга)
Рис. 8.3. Схемы дождевых сетей
д —при неравномерном нарастании площади стока по длине коллектора; б —
при резком изменении коэффициента стока по длине коллектора; в — при
резком изменении рельефа местности по длине коллектора
Территории садов и парков, не оборудованные дож-
девой сетью (открытой или закрытой), в расчетной ве-
личине площади стока и при определении коэффициента
стока не учитываются. Если эти территории имеют уклон
поверхности 0,008—0,01 и более в сторону уличных про-
ездов, то в расчетную площадь стока надлежит включать
прилегающую к проезду полосу шириной 50—100 м.
Скоростью протока в графе 6 задаются с учетом укло-
на поверхности земли. При небольшом уклоне поверх-
ности земли или плоском рельефе местности скорость
принимают равной и немного больше самоочищающей.
Расчетная продолжительность дождя tr в графе 8 вы-
числяется по формуле (7.20).
Интенсивность дождя дь в графе 9 определяется по
предварительно составленной зависимости qb=f(tr)-
Расчетный расход в графе 10 рассчитывается по фор-
муле (7.14).
Данные граф 11—13 получаются в итоге гидравличе-
ского расчета трубопровода, который обычно выполня-
ется по соответствующим таблицам и по расходу (в гра-
фе 10) с учетом уклона поверхности земли, определяе-
мым по отметкам поверхности земли (в графах 15 и 16).
Отметки лотка трубы в конце участка (графа 18) на-
ходятся путем вычитания величины падения, определяе-
мого по формуле &h = il, из отметки лотка трубы в нача-
ле ее.
Определение остальных данных табл. 8.1 не требует
специального пояснения.
11* 163
Как отмечалось выше, расчет дождевой сети начин
ют с диктующей точки. Для построения продольного про
филя в диктующей точке следует специально определить
минимальное заглубление трубопровода до лотка. При
этом выполняются следующие условия: 1) исключение
промерзания труб; 2) исключение разрушения труб от
действия внешних воздействий движущегося транспор.
та и 3) обеспечение присоединения к первому расчетно-
му участку внутриквартальных сетей. Все расчеты вы-
полняются, как и при проектировании бытовой сети.
Начальное заглубление первого дождеприемника внутри-
квартальной сети следует принимать равным глубине
промерзания грунта.
Если расчет дождевой сети производится с использо-
ванием коэффициента уменьшения интенсивности р, то
его также рекомендуется сводить в таблицу, аналогич-
ную табл. 8.1. При этом необходимо изменить название
граф 8 и 9: графу 8 следует называть «Продолжитель-
ность протока по трубопроводам tp, мин» [она определя-
ется по формуле (7.19)]; графу 9 — «Коэффициент
уменьшения р» (он находится по прил. I с учетом зна-
чений tp и и).
Расчетный расход вычисляется по формуле
Величина q0 должна быть определена в начале расчета
по формуле (8.2).
По полученным результатам расчетов можно постро-
ить продольный профиль трубопровода. Расчет резуль-
татов, сводимых в табл. 8.1, и построение продольного
профиля трубопровода целесообразно производить па-
раллельно. При построении продольного профиля сле-
дует особое.внимание обратить на увязку отметок выпу-
ска водостока и уровней воды в водоеме и решить во-
прос о конструкции выпуска. Об этом подробно говорится
§ 43. Гидравлический расчет и построение
продольных профилей дождевой сети
промышленных предприятий
Особенность дождевой сети промышленных предприя-
тий состоит в том, что к внешней сети имеется много
присоединений от внутренних водостоков промышленных
апий с большой площадью застройки. При составлении
Зхемы сети длина участков дождевой сети определяется
расстояниями не только между перекрестками, но и меж-
ду выпусками от внутренних водостоков и между дожде-
приемникам и.
На предприятиях значения интенсивности дождя для
отдельных цехов и прилегающих к ним территорий мо-
гут отличаться. Значения интенсивности дождя для
крыш промышленных зданий (от выпусков из зданий)
обычно отличаются от значений интенсивности дождя
для незастроенных территорий. Изложенное объясняет-
ся разными значениями однократного переполнения во-
досточной сети и коэффициентов стока.
Расчетные расходы для дождевой сети промышлен-
ных предприятий обычно определяют по числу дожде-
приемников, примыкающих к данному участку сети. Ре-
зультаты расчетов также рекомендуется сводить в таб-
лицу, аналогичную табл. 8.2. Эта таблица составлена
в предположении использования для расчета коэффици-
ента уменьшения интенсивности р.
Таблица 8.2. Гидравлический расчет и расчет продольного
профиля дождевой сети промышленного предприятия
№ Участ- ков Число дождеприемников и выпусков Расход при /^=0, л/с
от дождеприемников ОТ выпус- ков ИТОГО
У цеха I у цеха 11 N выпусков у цеха I цеха II
1 2 3 4 5 б 7 3
1—2
Продолжение табл. 8.2
АГа Участ- ков Длина участков, м Скорость течения, м/с Продолжительность протока, с Коэффи- циент р Расчетный расход, л/с
по участку от начала коллектора
1 9 10 11 12 13 14
0-1 1—2 ' 1
165
По схеме дождевой сети определяются общие плен
ди стока для районов и крыш зданий, имеющих разик*
значения величин Р и ф. Для каждого из этих районов
вычисляются интенсивности qQ по формуле (8.2) и 0?
щне расходы районов при tp—G по формуле
qp = QoPK,
где F — площадь стока района или площадь крыш, га.
Затем находится расход от одного дождеприемника
и одного выпуска при /Р=0 по формуле
qi = qP/tn, (8.6)
где т — число дождеприемников в соответствующем районе или чис-
ло выпусков из зданий.
Дальнейшие расчеты, выполняемые по табл. 8.2, не
требуют дополнительных пояснений.
Табл. 8.2 дана в сокращенном варианте. В ней не при-
ведены графы для расчета продольного профиля трубо-
провода, которые аналогичны графам 11—22 в табл. 8,1.
Методика определения расчетного расхода и гидрав-
лического расчета трубопроводов методом подбора ана-
логична методике расчета дождевой сети для города.
§ 44. Напорный режим работы дождевой сети
Превышение расчетной интенсивности дождя не всег-
да приводит к затоплению территории города или про-
мышленного предприятия. Если на участке сети расход
дождевых вод превысит расчетный, то произойдет под-
топление лежащего выше колодца. По мере повышения
расхода уровень воды в колодце будет повышаться до
верхнего предела — верха горловины. Лишь при даль-
нейшем повышении расхода может произойти излив во-
ды из колодца и начнется затопление проездов, улиц
и т. д.
На рис. 8.4 показаны участок дождевой сети, рабо-
тающий при напорном режиме, а также уровни воды
в верхнем колодце и пьезометрические линии, характе-
ризующие напорный режим работы. При повышении
расчетного расхода движение воды будет происходить
под напором максимальная величина которого может
быть равна h + H. Соотношение расходов при напорном
и самотечном режимам равно
Он _ i^_RJи _ -в Г(h 4- Н)/1 Г ~Г7
~* h/l =V1 + T- (8,7)
166
Рис. 8.4. Схема участка дождевой сети, работающего под напором
/ — смотровой колодец: 2 — уровень воды; 3 — пьезометрические линии
Пропускная способность трубопровода при напорном
режиме всегда больше, чем при самотечном, так как от-
ношение H/h всегда больше нуля. В ряде случаев при
проектировании дождевой сети следует учитывать на-
порный режим работы.
Имеется несколько методов расчета дождевой сети
с учетом напорного режима. Наиболее прост из них ме-
тод, предложенный проф. Н. Н. Беловым. Он заключа-
ется в следующем: расчет дождевой сети при напорном
режиме выполняется из условия безнапорного режима,
но на расход, меньший расчетного и определяемый по
формуле (7.14) с введением в нее коэффициента напор-
ности Кн, т. е. по формуле
qr = qBFKKH. (8.8)
Коэффициент Лн<1. По расчету получаются мень-
шие диаметры. Учитывая, однако, что трубопроводы бу-
Дут работать в условиях напорного режима, они пропус-
тят реальный расчетный расход.
Определим зависимость для коэффициента /Сн. С уче-
том уравнения (7.3) соотношение интенсивностей при
Напорном и самотечном режимах равно
?В.н/<7в.С = (б’.с/б’.н)"» (£•$)
гДв /г.с — критическое время при самотечном режиме; 6,н — крити*
Ческое время при напорном режиме.
167
Критическое время равно:
при самотечном режиме
^r.c = JA'c = UC'V'RIc* (g
при напорном режиме
^г.н=//ин = //С1/Л/?/н- (8.11)
Соотношение
tr.c/‘r.H = = V^THih. (8.12)
Уравнение (8.9) с учетом соотношения (8.12) и обо-
значения Hlh—a приобретает вид:
<7в.н /<7в.с = СИ + аГ- (8.13)
Следовательно, расход при напорном режиме равен
^h=(KF+^)"<7b.cW- (8-И)
Если рассчитывать коллектор на самотечный режим,
то расчетный расход, определенный из уравнения (8.7),
должен быть равен
Qt.c ~ Qr.ni^ 1 -р £•
С учетом зависимости (8.14)
<7r.c= <7в.с FK = (а + l)0'5n-0.S9в с FKt (8.15)
У 1 +а
Из сравнения формул (8.8) и (8.15) следует*:
Ки = (а+ 1)°-5п-°.5 (8.16)
Значения коэффициента напорности при разных зна
чениях величин а и п приведены в табл. 8.3.
Таблица 8.3. Значения коэффициента /<н
а ________ Значения при и а Значения Кн при п
1 °-4 1 0,6 | 0.7 0.4 0,6 1 °-7^
1 0,81 0,87 0,9 5 0,56 0,70 0,76
2 0,71 0,89 0,85 7 0,54 0,66 0,73
3 0,66 0,76 0,81 10 0,49 0,6 0,70
* Калицун В. И. Расчет сетей для отвода дождевых вод//Водо-
снабжение и санитарная техника. — 1984,— № 4.
16д
Напорный режим работы дождевой сети целесообпач
учитывать при большом начальном заглублении tdv
болровода, короткой длине его и плоском рельефе мест-
ПОСТИ.
Расчет дождевой сети на ЭВМ
В последние годы для расчета дождевых коллекторов
стали более широко применяться электронно-вычисли-
тельные машины, позволяющие, автоматизировать наи-
более трудоемкие этапы расчета, выполняемые в процес-
се проектирования.
При решении задач проектирования дождевых систем
с помощью ЭВМ исходными данными являются: начер-
тание сети, коэффициенты стока и площади бассейнов
стока, примыкающие к участкам, отметки поверхности
земли, сосредоточенные расходы в узлах и гидрологиче-
ские параметры.
Методика машинного счета должна включать опреде-
ленные элементы или этапы, а именно: кодировку начер-
тания сети, выбор коэффициента стока, подбор диамет-
ров труб на участках сети, выбор оптимального профиля
сети.
Для восприятия ЭВМ начертания дождевых коллек-
торов в плане производится числовая кодировка сети
в матричной форме, т. е. в виде набора чисел, характери-
зующих последовательность расположения участков от
начального до конечного узла по течению воды. Для со-
кращения объема программы при расчете дождевых се-
тей на ЭВМ желательно использовать переменный или
постоянный коэффициент стока. Обычно в программах
используют те формулы, в которых коэффициент стока
принимается переменным.
Особое внимание должно уделяться вопросу подбора
Диаметров труб на участках дождевых коллекторов. При
Расчете вручную в подборе диаметров известную роль иг-
рают интуиция и опыт проектировщика. В связи с этим
возникает необходимость разработки методики формаль-
ного подбора диаметров труб, так как лишь в этом слу-
чае возможен подбор диаметров ЭВМ. Смысл формаль-
ного подхода к решению задачи состоит в осуществлении
перебора какого-либо параметра, например, скорости
в широком интервале значений с малой величиной шага.
Необходимо отметить, что такой подход к подбору дпа-
169
метров не оптимален и весьма трудоемок, так как веп
к большим затратам машинного времени. ет
Конечной целью задачи проектирования дождевой се
ти является выбор оптимального варианта профИЛя'
Здесь в качестве целевой функции следует использовать
приведенную стоимость или относительный уклон.
Перечисленные выше элементы методики машинного
расчета дождевых сетей объединены в алгоритм гидрав-
лического расчета дождевых сетей.
Согласно алгоритму участки дождевого коллектора
рассчитываются в порядке нумерации. При этом приня-
тая система нумерации обеспечивает расчет каждого
участка лишь после расчета всех притоков к этому
участку.
Расчет участка начинают с подготовки. При подготов-
ке обрабатывают данные о притоках к участку и о нор-
мах расчета. При расчете участка эти данные и нормы
используют как граничные условия. Затем подбирают
удовлетворяющие расчету диаметры труб из числа стан-
дартных. При этом проверяют все диаметры, например,
методом формальной проверки на все возможные рас-
четные случаи. Уклон вычисляют по формуле Шези. Ко-
эффициент С в этой зависимости определяется по извест-
ной формуле акад. Н. Н. Павловского.
Для диаметров труб, удовлетворяющих расчету на
данном участке, проверяется выполнение ряда ограниче-
ний: 1) в расчете используются значения диаметров толь-
ко тех труб, которые поставляются для строительства;
2) диаметр трубы на каждом участке не может быть
меньше диаметра трубы притока к этому участку; 3) при
сопряжении труб не допускается, чтобы возникали обрат-
ные уклоны по дну или по воде; 4) расчетный расход на
участке не должен быть меньше расчетного расхода на
притоке к этому участку, 5) скорость движения воды на
участке следует принимать такой, чтобы она не превы-
шала максимальную и не была меньше минимальной;
6) глубина заложения трубы на участке не должна быть
меньше минимальной и больше максимальной глубины
заложения.
Для отобранных в результате такой проверки диамет-
ров вычисляют целевую функцию и выбирают тот диа-
метр, которому соответствует ее минимум Для отобран-
ного диаметра производят, как и при расчете воучную.
высотную установку трубы. Расчет участка заканчива-
170
ется операцией определения номера следующего участ-
ка, лежащего по течению ниже рассчитываемого. Так как
полученные результаты счета непосредственно влияют
, на расчет этого участка, то их засылают в специа льный
массив по адресу этого участка для хранения до мо-
мента начала расчета лежащего ниже по течению
участка.
Подготовка дождевого коллектора к расчету на ЭВМ
заканчивается формированием колоды исходных дан-
ных и вводом их в машину в строгом соответствии с про-
граммой.
Глава 9. СЕТИ ПОЛУРАЗДЕЛЬНОИ
И ОБЩЕСПЛАВНОЙ СИСТЕМ ВОДООТВЕДЕНИЯ
§ 46. Сети полураздельной системы
водоотведения
Особенности проектирования схем сетей. При полу-
раздельной системе водоотведения устраиваются две во-
доотводящие сети — бытовая, которая служит для отво-
да бытовых и производственных сточных вод, и дожде-
вая, которая служит для отвода атмосферных (дождевых
и талых) и поливочно-моечных вод. Главный коллектор
прокладывается один — общесплавной, по которому все
бытовые и производственные воды и часть наиболее за-
грязненных атмосферных вод подаются на очистные со-
оружения (в случае необходимости с помощью насосных
станций). Дождевая сеть к общесплавному главному
коллектору присоединяется через разделительные каме-
ры, которые при интенсивных ливнях, превышающих по
интенсивности принятый предельный дождь, сбрасывают
часть дождевого стока в водоем (рис. 9.1).
Обе сети и главный общесплавной коллектор проек-
тируются на работу в условиях безнапорного (самотеч-
ного) режима движения жидкости. Поэтому принципы
составления схем сетей и трассировки уличных тру опро
водов аналогичны принципам составления схем сете<
и трассировки уличных трубопроводов бытовой и дож
Девой сетей полной раздельной системы водоотведения.
С учетом рельефа местности территория обслуживае-
мого объекта разбивается на бассейны водоотведения.
171
Рис. 9.1. Схема сети полураздельной системы водоотведения
1 — бытовая $еть; 2 — дождевая сеть; 3 — насосная станция; 4 — разделитель-
ные камеры: 5 — ливнеотводы
Коллекторы бассейнов водоотведения трассируются по
тальвегам в направлении, совпадающем с уклоном мест-
ности. Уличная сеть трассируется от линии водораздела
к коллекторам, что обеспечивает совпадение их направ-
лений с уклоном местности.
Главный общесплавной коллектор необходимо трас-
сировать вдоль водоема. При устройстве разделитель-
ных камер и необходимости сброса части дождевого сто-
ка в водоем требуется устройство ливнеотводов от кол-
лектора до водоема. Благодаря расположению коллек-
тора рядом с водоемом протяженность ливнеотводов сво-
дится к минимуму. Из изложенного ясно, что обычно
схема сетей получается пересеченной.
Для любого обслуживаемого объекта число бассей-
нов бытовой сети может не совпадать с числом бассей-
нов дождевой сети. В пределах бассейна бытовой сети
иногда можно сделать один, два или даже большее число
бассейнов дождевой сети с соответствующим числом кол-
лекторов дождевой сети, разделительных камер и ливне-
отводов от них. Увеличение числа бассейнов дождевой
сети приводит к уменьшению диаметров tdv6 но к уве-
личению числа разделительпыу ₽ОВ ТРУ0, Н0 К „пП
Число коллекторов дождевой сети и Р И ливнеотвоД°В:
меп зависит ат mpctuuv . вои СВти и разделительных ка
мер зависит от местных условии и должно определяться
на основании технико-экономическпгг. определи!
антов Пои значительном «по еского сравнения вари
Р Удалении главного коп лектора
от водоема предпочтительными oiJl ° кодлектин
с меньшим числом разделительных камер "°ТСя ваРианТ
172
Общесплавные коллекторы могут принимать по пути
бытовые и производственные воды с прилегающих квар-
талов. Поверхностный же сток, как правило, следует от-
водить в дождевую сеть, так как в противном случае
в главный коллектор будут поступать значительные рас-
ходы сравнительно чистых дождевых и талых вод. При
этом осуществляется параллельная прокладка дождевых
участков сети, но сокращается поступление сточных вод
в общесплавные коллекторы и на очистные сооружения.
Поэтому такая прокладка оправдывается экономически.
Разделительные камеры могут выполняться в виде
боковых водосливов (односторонних или двухсторонних),
лобовых (торцовых) водосливов полигонального очерта-
ния, донного слива (с водосливной стенкой или без нее)
и др. Подробно конструкции и расчет разделительных
камер описаны в гл. 11.
Конструкции разделительных камер должны удов-
летворять двум следующим важным требованиям:
1. При выпадении дождей, интенсивность которых
меньше или равна интенсивности принятого предельного
дождя, весь поверхностный сток должен поступать
в главный общесплавной коллектор.
При выпадении дождей, интенсивность которых боль-
ше интенсивности предельного дождя, в главный коллек-
тор должен поступать расход дождевого стока, равный
расходу, вычисленному по интенсивности предельного
Дождя.
2. Не допускается сброс смеси бытовых, производст-
венных и дождевых сточных вод во время дождей через
Разделительные камеры, даже в случае возникновения
в главном коллекторе напорного режима, вызванного пе-
реполнением, засорением или другими причинами; в про-
тивном случае резко снижается санитарный эффект си-
стемы водоотведения.
При полураздельной системе водоотведения в водоем
без очистки поступает только часть сравнительно чисто-
те поверхностного стока. Все прочие сточные воды без
исключения отводятся на очистные сооружения и под-
вергаются очистке. В этом и заключается преимущество
в санитарном отношении полураздельной системы перед
Другими системами водоотведения. Полураздельная си-
стема водоотведения наилучшим образом защищает во-
доемы от загрязнения сточными водами.
Одновременно с выбором схем водоотводящей сети
173
следует решать вопрос и об определении числа и м₽
расположения регулирующих резервуаров. Регулиров
нне стока дождевых вод следует предусматривать с Л
лью уменьшения максимальных расходов дождевых вол
при подаче их на очистные сооружения, а также дИа.
метров труб (см. гл. 11).
Повышение требований к охране водоемов в ряде слу.
чаев требует очистки поверхностного стока, отводимого
дождевыми сетями полных раздельных систем водоотве-
дения. Известные методы решения этой задачи часто не
отвечают санитарным или экономическим требованиям.
В этих случаях целесообразен переход на полураздель-
ную систему водоотведения, для чего требуется реконст-
рукция существующей системы.
При реконструкции необходимо учитывать условия
выпуска поверхностного стока с городских территорий
в водоем и решать вопрос об организации очистки сточ-
ных вод в настоящее время и на перспективу. При рекон-
струкции следует максимально использовать существую-
щие сооружения, пригодные для дальнейшей эксплуа-
тации.
В случае устройства полураздельной системы водоот-
ведения при реконструкции полной раздельной системы
водоотведения требуются: устройство разделительных ка-
мер на выпусках дождевой сети; увеличение пропускной
способности коллектора бытовой сети, отводящей сточ-
ные воды на очистные сооружения, для пропуска дожде-
вых вод с интенсивностью, равной интенсивности пре-
дельного дождя; приспособление очистных сооружений
для очистки поверхностного стока; увеличение пропуск-
ной способности насосных станций, подающих сточные
воды на очистные сооружения, и прокладка дополнитель-
ной нитки напорного трубопровода.
Увеличение пропускной способности главного коллек-
тора может осуществляться двумя способами: 1) устрой-
ством дополнительного разгрузочного коллектора специ-
ально для пропуска лишь тех дождевых вод, которые не
могут быть пропущены по существующему коллектору
бытовой сети; 2) устройством дополнительного коллек-
тора, который используется совместно с существующим
коллектором для пропуска смеси производственно-быто-
вых и дождевых сточных вод, распределяемых пропор-
ционально способности каждого трубопровода
Обычно более целесообразным оказывается первый
174
I об позволяющий направлять в регулирующие ре-
' сП°с^ары располагаемые на очистных сооружениях,
шь поверхностный сток, а не смесь его с бытовыми
роизводственными сточными водами.
11 в ряде случаев можно осуществлять реконструкцию
существующих общесплавных систем в полураздельные
системы. Полураздельная система водоотведения обла-
дает более высокими экономическими показателями.
Укоренившееся мнение о ее высокой стоимости ошибоч-
но. При необходимости очистки поверхностного стока
полураздельная система водоотведения бывает более
экономичной по сравнению с полной раздельной си-
стемой.
Интенсивность и расход предельного дождя. Расчет
бытовой и дождевой сетей (до главного коллектора) про-
изводится так же, как расчет сетей полной раздельной
системы водоотведения.
До 1985 г. расчет разделительных камер и главных
общесплавных коллекторов осуществлялся по коэффи-
циенту разбавления
по ~ Янесбрcit• (9.1)
где ^весбр — расход дождевых вод, не сбрасываемых разделительной
камерой в водоем; qcit — расход в сухую погоду перед разделитель-
ной камерой, равный
ЯсН = ?б + ?пр. (9.2)
здесь 96 — расчетный расход бытовых вод; qnP — расчетный расход
сточных вод от предприятий.
Таким образом, расход дождевых вод, поступающих
в общесплавной коллектор и затем на очистку, опреде-
лялся в долях от расхода загрязненных бытовых и про-
изводственных сточных вод.
Максимальный расход дождевых вод, сбрасываемых
в общесплавной коллектор, следует устанавливать по са-
нитарным и технико-экономическим соображениям, что
может быть сделано путем принятия соответствующего
коэффициента разбавления ло.
Метод расчета по коэффициенту разбавления анало-
гичен методу расчета ливнеспусков и главных коллекто-
ров общесплавной системы водоотведения (см. ниже), не
конкретен и не учитывает особенностей формирования
поверхностного стока.
В последние годы рядом организаций (ЛНИИ АКХ,
ЛИСИ, ЛИИЖТ и др.) проведены разносторонние ис-
175
следования состава п свойств поверхностного стока и v
ловнй его формирований, которые позволили разработат
более совершенный метод расчета сооружений полураз^
дельной системы водоотведения.^
Исследования состава и свойств поверхностного сто-
ка показали, что загрязненность его характеризуется
следующими значениями, мг/л: по взвешенным вещест
вам — 600; по БПК5 — 60; по нефтепродуктам — 20. Мак-
спмальные концентрации наблюдаются во всех дождях
в начале стока. По ходу продолжительности стока кон-
центрации уменьшаются, при этом уменьшение зависит
от интенсивности дождя: чем дождь интенсивнее, тем
резче изменяется значение концентрации. Наибольшие
концентрации наблюдаются в первых пробах стока ин-
тенсивных дождей. Далее по ходу продолжительности
стока содержание загрязнений выше в стоке от дождей
малой интенсивности.
Основываясь на исследованиях состава и свойств по-
верхностного стока, М. В. Молоков ввел понятие «пре-
дельного дождя», исходя из того количества дождевой
воды, которое следует направлять в общесплавной кол-
лектор и затем на очистку. Предельный дождь — это
дождь наибольшей интенсивности, весь сток от которого
необходимо очищать. Расходы, соответствующие количе-
ству воды от дождей этих интенсивностей, называются
предельными расходами.
При определении предельного расхода дождевых вод
период однократного превышения расчетной интенсивно-
сти дождя Рцт рекомендуется принимать равным 0,1—
0,05 года с учетом качества воды конкретного водоема.
Интенсивность дождя в этом случае следует определять
по формуле (7.3) или (7.9). При этом на очистку будет
поступать не менее 70 % годового объема дождевого сто-
ка и весь талый и поливочно-моечный сток.
При проектировании полураздельной системы водоот-
ведения предельные расходы вычисляются после гидрав-
лического расчета дождевой сети и только в сечениях
коллекторов перед разделительными камерами. Таким
образом, к моменту определения предельных расходов
уже известны диаметры и уклоны трубопроводов дожде-
вой сети.
Совершенно очевидно, что интенсивность предельного
дождя и предельный расход необходимо определять
и при соответствующей критической продолжительно-
176
I ждя tr.um, которую следует считать, согласно ме-
С™ Предельных интенсивностей, равной времени >добе-
тоДУ роды от наиболее удаленной точки площади стока
расчетного сечения (перед разделительной камерой)
вычислять по формуле (7.20). Дождевая сеть рассчиты-
иаеТся на полное заполнение сечения труб. При предель-
ных расходах наполнение в лотках и трубопроводах бу-
дет неполное. Меньше будут и скорости течения воды
в них. Поэтому при предельном дожде интенсивность
и расход будут изменяться и вследствие изменения кри-
тической продолжительности дождя.
Расчетный расход дождевых вод, поступающих в об-
щесплавной коллектор, может определяться двумя спо-
собами:
1) пересчетом дождевой сети на случай выпадения
дождя с интенсивностью, соответствующей интенсивно-
сти предельного дождя;
2) с помощью коэффициента разделения K.div, пока-
зывающего, какая часть расчетного расхода qr поступа-
ет в главный общесплавной коллектор.
Пересчет дождевой сети на случай выпадения
дождя с интенсивностью, соответствующей интенсивно-
сти предельного дождя, производится так же, как и рас-
чет дождевой сети, но с учетом известных диаметров
и уклонов трубопроводов при Р=1. При определении кри-
тической продолжительности дождя время tCon.nm прини-
мается равным 10—15 мин. Этот способ определения
расчетного расхода дождевых вод, поступающих в обще-
сплавной коллектор, является наиболее точным, но тру-
доемким, так как требует определения предельного рас-
хода qilm и критической продолжительности tr.nm на всех
расчетных участках дождевой сети.
С помощью коэффициента разделения предельныи
расход вычисляется по формуле qnm — KdlvQr, (9.3)
где qr — расход перед разделительной камерой, определяемый по
формуле (8.14) при 0=1.
Для определения коэффициента разделения Kdiv
предложено несколько формул и методов. Ниже описа-
ны методы определения коэффициента Kdiv для случая,
когда при расчете используются формулы ЛНИИ АКХ
(7.7), (7.8) и (7.3).
М. И. Алексеев и В. Н. Шифрин задачу об определе-
нии коэффициента разделения решили с учетом практи-
чески всех влияющих факторов. Полученная ими фор-
12—872
177
мул а имеет вид
Kdiv = KQa9 (9.4)
где
К 0=[---------------Т’2; (9.5)
1<72о/(1+HgP) J
a = Ur/<r.?im)1,2n-<)’1. (9-6)
Приближенно
а = (1/т)’'2п~°,1, (9.7)
где т коэффициент, учитывающий увеличение времени критичес-
кой продолжительности дождя при предельном дожде по срзвне*
hi j нечетны дождем.
Коэффициент т находят по формуле
'n = flih/d) = i(Kdtv). (9.8)
Уравнение (9.4) с учетом уравнений (9 5), (9.7)
яо авторами методом итерации а для облег-
чения расчетов составлена номограмма (рис 9 2). На
178
пянии исследований состава и свойств поверхностно-
оСйОДка интенсивность предельного дождя q20/im авторы
Г°«няли равной 10 л/(сга).
ПР Метод М. И. Алексеева и В. Н. Шифрина не лишен
недостатков. Интенсивность предельного дождя q20Hm
принята постоянной и равной 10 л/(с-га) без учета тре-
бований к качеству воды водоема. Для этого значения
ддНт составлена и номограмма (см. рис. 9.2). При изме-
нении предельной интенсивности дождя практически ис-
ключается возможность определения коэффициента раз-
деления.
Коэффициент разделения /Q,o можно представить
в следующем виде:
К ____QrJjm _Qljm FK ____ tyljm Qljm
diD ~ qr ~ y\qFK ~ tyq
С учетом зависимостей (7.3) и (7.12) это
приобретает вид:
уравнение
л 1.2 Л,2п—0,1
„ __ nlim 1г_________
^div — 1/2 1>2л^0,1
л crlim
Обозначив
(Лцт/Л)1-2 = Ко-, = а.
получим
(9.9)
(9.10)
(9.П)
Величину Ацт в этих уравнениях, исходя из зависи-
мости (7.8), следует определять по формуле
20" <?го(кЛPffm-T )
К div — & •
Ацт —
(9.12)
1 — т
куда входит параметр Рит, который в зависимости ог
требований к качеству воды в водоеме может изменять-
ся в пределах 0,1—0,05. _
Величина Ко при расчетах определяется просто, ве-
личина А бывает известна из расчета дождевой сети
а величина Ацт может быть вычислена по
(9.12).
Продолжительность дождя tT и tr.um обратно пропор-
циональны скоростям течения воды в трубах. Поэтом)
можно записать
„ /« (9.13)
179
12*
Так как дождевая сеть рассчитывается на волн
полненве, то скорость vr — скорость при полном Ле За'
нении сечения трубы. Поэтому приближенно можно '
писать За-
При известном значении Kdiv по графику на рис 3q
можно определить В и затем а, приняв AQ=Kdiv (П0Слр.
довательность определения Aq—>В).
Изложенные рассуждения позволяют предложить до
статочно простой и точный метод определения коэффици.
ента разделения по формулам (9.11) и (9.14), который
назовем методом последовательного приближения (без
каких-либо специальных графиков и таблиц). Сущность
его такова.
По формулам (7.7), (9.10) и (9.12) определяем Ко. За-
тем, приняв а=1, получим первое приближенное значе-
ние коэффициента разделения K'div=Ko. Зная Kdi, по
рис. 3.9 можно определить В, а по формуле (9.14) — ко-
эффициент а' (тоже первое приближение). Имея значе-
ние а', по формуле (9.11) находим второе приближенное
значение Kdiv- Аналогично изложенному выше можно оп-
ределить третье, четвертое и последующее приближен-
ное значение Kdiv
Вычислим для примера Kdiv при известном Ко=0>2
и п=0,65. Первое приближенное вычисление: Kdiv=
=Ко=О,2-, В=0,78; а=В1’2п-°-, = 0,78°-68=0,84, откуда
по формуле (9.11) Kdll>= 0,2-0,84=0,168.
Второе приближенное вычисление: /<^=0,168; В=
=0,72; а=0,8, откуда /Qlt,= 0,16.
Так как К'1-о=0,16 мало отличается от /(^=0,168,
то на этом можно расчет завершить.
В. С. Дикаревский и А. П. Таубин предложили свое
уравнение для определения коэффициента разделения
K^v. Их решение точно, но чрезвычайно сложно. Для уп-
рощения расчетов ими составлены специальные графики.
Если для определения интенсивности дождя использу-
ются формулы (7.3) и (7.9), то определение коэффици-
ента разделения немного осложняется. Это обусловлено
изменением показателя степени п от периода однократ-
ного превышения расчетной интенсивности дождя.
По СНиП 2.04.03-85 значение коэффициента раздо
ления Kdiv рекомендуется определять по табл. 9.1 в за-
180
I. Значение коэффициента Kdiv
тчбЛииа ‘ -
-^Тнйякоэффициента Kd.p при продолжительности дождя tr=W мин. и значениях коэффициента равных
5 ч * ой ф 0.05 | 0.1 1 | 0.15 1 1 °-2 1 0,25 1 0.3 1 0.35 0,4 | 0,45 0,5
0,75 0,5 0,3 0,02 0,04 0,07 о,1 0,15 0,19 0,24 0,3 0,36 0,42
0,025 0,05 0,08 0,12 0,16 0,21 0,26 0,31 0,37 0,43
0,03 0,06 0,09 0,13 0,18 0,22 0,27 0,32 0,38 0,43
висимости от отношения интенсивности предельного
и расчетного дождя 20-минутной продолжительности
/(и= (1g ШгРит/lg тгР)У и показателя степени п. Полу-
ченные значения Kdiv справедливы при продолжительно-
сти дождя tr, равной 20 мин, а также при разности пока-
зателей степеней п—пцт, равной нулю при любом вре-
мени протока.
В тех случаях, когда расчетная продолжительность
дождя tT не равна 20 мин и разность показателей степе-
ней п не равна нулю, к значениям коэффициента Kdiv
следует вводить поправочный коэффициент, определяе-
мый по табл. 9.2 в зависимости от продолжительности
дождя tr и разности показателей степеней п.
Таблица 9.2. Значения поправочного коэффициента
К Коэффициенту Kdiv
Разность показателей степеней п~пЦт Значения поправочного коэффициента при продолжительности дождя, мин
10 I 30 | 6J | 90 120
0,03 и менее 1,0 1,0 1,0 1,1 1Д
0,07 0,9 1,0 1,1 1,2 1,2
0,15 0,9 1,1 1,2 1,3 1,3
0,2 0,8 1,1 1,4 1,6 1,7
0,3 0,8 1,2 1,6 1,9 2,1
Описанный метод определения коэффициента разде-
ления не может быть одобрен, так как он основан не на
формуле (7.9), рекомендуемой СНиП 2.04.03-85.
При определении интенсивности дождя по формулам
(7.3) и (7.9) применим предложенный автором и описан-
ный выше метод определения коэффициента Kdtv> на-
званный методом последовательного приближения. С уче
том формул (7.3) и (7.9) коэффициент Kdiv можно пред-
181
ставить в следующем виде:
К.„г - И,„„М)'-г (9.,S)
Обозначив
(9.16)
(tr/tr.lim) ’ lim ’ = (9.17)
получим
Kdiv = Ко ос. (9.18)
Величина Ко без затруднений может быть вычисле-
на предварительно. Отметим, что время tr известно из
расчета дождевой сети. Как и прежде, коэффициент а
может быть представлен в виде
а = В,-2',Цт~0-1. (9.19)
Метод вычисления коэффициента Kdiv описан выше.
Предварительно принимаем Kdiv—Ко- По графику на
рис. 3.9 при принятом значении величины Kdiv определя-
ем величину В, а затем по формуле (9.19) —коэффици-
ент а. С этим значением а может быть получено второе
приближенное значение коэффициента Kdiv- Далее вновь
можно вычислить последовательно величины В, а
и третье приближенное значение коэффициента Kdiv-
Формулу для определения коэффициента разделения
Kdiv следует выбирать в зависимости от требуемой точ-
ности расчетов. Необходимо иметь в виду, что точность
расчетов зависит также от степени обоснованности вы-
бора величин Р, Рцт, точности расчетов разделительных
камер, обоснованности требований, предъявляемых к ка-
честву воды водоема, и ряда других факторов. Учиты-
вая, что для выбора многих из этих факторов нет стро-
гих рекомендаций и точность их расчетов невелика, не
всегда оправдывается и высокая точность и сложность
расчетов коэффициента разделения Kdiv-
Для расчетов необходимо знать средний годовой объ-
ем дождевых вод, сбрасываемый непосредственно в во-
доем без очистки. Его можно определить по формуле
WrOn = qrtrKdiDK", (9.20)
где <?, — расчетный расход дождевых вод перед разделительной ка-
мерой, Л/С, tr критическая продолжительность дождя мин: К ~~
коэффициент, определяемый по табл. 9.3 в зависимости от повторяе-
мости «предельного дождя», \/Рцт.
182
„ Q 3 Значения коэффициента К"
f 3 б Л И U а _____________________
“j "значения К" ПРИ Т 1 1 Значения Л"' при т
1 Piirn | 0,2 0,24 0.27 [ 11Ш 0,2 0.24 | 0.27
] 0,016 0,017 0,018 10 0,315 0,386 0,46
2 0,036 0,04 0,043 15 0,583 0,749 0,949
3 0,06 0,066 0,073 20 0,919 1,25 1,7
4 0,085 0,098 0,11 30 1,79 2,99 2,79 4,83
5 0,117 0,136 0,153 40 5,75
7 0,187 0,222 0,256 50 4,68 / 12,3 —
§47. Гидравлический расчет и построение
продольных профилей сетей полураздельной
системы водоотведения
Гидравлический расчет и построение продольных про-
филей (до главного коллектора) бытовой и дождевой се-
тей полураздельной системы водоотведения производятся
так же, как и расчет соответствующих сетей полной раз-
дельной системы водоотведения.
Расчет главного общесплавного коллектора должен
производиться на суммарный расход бытовых, производ-
ственных и дождевых вод, т. е. по формуле
Qmi X = Veit + (9-21)
[Де qclt — расход в сухую погоду, определяемый по формуле (9.2);
Чит сумма предельных расходов дождевых вод (после раздели-
тельных камер).
При расчете расхода в сухую погоду расходы быто-
вых и производственных сточных вод следует определять
с соответствующими общим и часовым коэффициентами
неравномерности.
Расход дождевых вод учитывается как постоянный
сосредоточенный расход, поступающий в главный кол-
лектор в точках присоединения разделительных камер.
Это объясняется тем, что предельные дожди, как прави-
ло, имеют большую продолжительность,° к0Т0Ра*' “° '
превышать время протока воды от самой Уда"
Ки площади стока до очистных сооружении, Р
при большой продолжительности пред 'ппалення вре-
значительно увеличивается вероятность коплектоп
мени поступления дождевых вод в главб ' .. пр0.
с часами максимального водоотведения Р
Изводственных сточных вод.
183
Гидравлический расчет трубопроводов главного
щесплавного коллектора полураздельной системы во'
отведения производится на полное их заполнение и по°
вернется на расход в сухую погоду (на расход бытовы
и производственных сточных вод). Данные расчета об*
щесплавного коллектора рекомендуется сводить в табли.
uv определенной формы (табл. 9.4).
Графы 1 и 2 заполняются по данным, определяемым
по схеме сети.
Таблица 9.4. Данные гидравлического расчета и построения
продольного профиля главного коллектора
№ участков Длина участ- ков. м Определение расходов, л/с
расчетный дождевых вод перед раздели- тельной камерой коэффи- циент разделе- ния Kd.v предельный дожде- вых ВОД расчетный бытовых и произ- водствен- ных сточ- ных вод суммарный 1 расчетный |
на участ- ке от начала коллек- тора
1 2 3 4 5 6 7 8
0—1 1 1 1 1 1 1
Продолжение табл. 9.4
№ участков Гидравлический расчет Гидравлический режим в сухую погоду
диаметр трубы, мм уклон дна трубы падение, м скорость, м/с пропуск- ная спо- собность трубы, л/с наполне- ние h/d скорость, м/с
1 9 10 11 12 13 14 15
0—1 1 1 1 1 I 1 1 1 1
П родолжение табл. 9.4
№ участков Отметки, м Глубина заложе- ния лотка трубы, м
поверхности земли шелыги трубы лотка трубы
в начале участка в конце участка в начале участка в конце участка 1 в начале участка в конце участка в начале участка в конце | участка
1 16 17 18 19 20 21 22 23
0—1 1 1 1 1 1 1
184
четный расход дождевых вод (графа 3) устанав-
рас п0 ИТогам расчетов дождевой сети.
коэффициент разделения (графа 4) определяется по
mv из описанных выше методов. Предельный расход
°ДНучастке (графа 5) рассчитывается по формуле (9.3),
Н30т начала коллектора (графа 6) — путем суммирования
расходов на лежащих выше участках.
Расчетный расход бытовых и производственных сточ-
ных вод (графа 7) определяется, как и для бытовой сети.
Гидравлический расчет трубопроводов производится
на полное заполнение сечения труб с учетом обеспече-
ния минимального заглубления и самоочищения (мини-
мальных уклонов) их. Пропускная способность труб
(графа 13) должна отличаться от суммарного расчетно-
го расхода (графа 8) не более, чем на 10%.
Соединение труб следует предусматривать «шелыга
в шелыгу», но следует проверять его на режим работы
в сухую погоду и не допускать подпоров на лежащих вы-
ше участках труб.
По данным расчетов табл. 9.4 может быть построен
профиль коллектора (прил. II).
§ 48. Сеть общесплавной системы водоотведения
Особенности проектирования схемы сети. При обще-
сплавной системе водоотведения устраивается одна во-
доотводящая сеть, по которой отводятся сточные воды
всех видов (бытовые, производственные и атмосферные).
В период интенсивных ливней, которые повторяются срав-
нительно редко, расход дождевых вод значительно пре-
вышает расход бытовых и производственных вод. Сте-
пень загрязнения смеси сточных вод уменьшается^ поэто-
му оказывается возможным сбрасывать часть этой смеси
в водоем без очистки. Сброс воды в водоем во время лив-
ней производится через специальные сооружения •лив-
неспуски, располагаемые или в конце коллекторов бас-
сейнов или на главном коллекторе после присоединения
к нему коллекторов бассейнов водоотведения, а также
ПеРед насосными станциями и очистными сооружениями.
От ливнеспусков вода в водоемы отводится тру опрово
Дами, называемыми ливнеотводами.
Самотечный режим работы водоотводяшей сети
и стремление к уменьшению заглубления трубопроводе
определяют особенности составления схем сетей. Про
185
тнрование схем сетей и принцип трассирования уЛич
трубопроводов осуществляется с учетом рельефа м₽ 'Х
ностн, места расположения и направления течения nftC1
в водоеме, расположения очистных сооружений и ья
других факторов. Общие принципы решения схем сет?
аналогичны принципам решения схем бытовых сете“
полных раздельных систем водоотведения (см. рис. 1 ]?
Наиболее рациональная схема сети общесплавной си-
стемы — пересеченная с расположением главного кол-
лектора вдоль реки. Такая схема обеспечивает возмож'
ность устройства ливнеспусков с минимальной длиной
ливнеотводов.
При двух или нескольких водных протоках или нали-
чии обратных склонов возможно применение параллель-
ной или зонной схемы. В этом случае ливнеотводы от
ливнеспусков могут иметь большую длину. Такие ливне-
отводы используются для приема сточных вод от тяго-
теющих к ним площадей стока, следовательно, в данном
случае не требуется устройство параллельных трубопро-
водов. При этом, однако, на ливнеотводах необходимо
устраивать специальные перехватывающие устройства
(по типу разделительных камер) для отведения в обще-
сплавную сеть расхода сточных вод в сухую погоду
и дождевых вод от часто повторяющихся неинтенсивных
ливней.
При высоком уровне воды в водоеме и сложных гид-
рогеологических условиях главный коллектор строят за-
крытым щитовым (тоннельным) способом с большим за-
глублением. В этом случае ливнеспуски располагают
в конце коллекторов бассейнов водоотведения. Несбра-
сываемые в водоем расходы бытовых вод от города,
сточных вод от промышленных предприятий и дождевых
вод по специальным трубопроводам и перепадным ко-
лодцам перепускаются в коллектор. В описанном слу-
чае все притоки присоединяются к коллекторам бассей-
нов водоотведения до ливнеспусков. К главному коллек-
тору стараются выполнять минимальное число присоеди-
нений (рис. 9.3).
Схема сети с коллекторами глубокого заложения име-
ет как недостатки, так и преимущества. Эта схема в пер-
спективе позволяет с минимальными затратами перехо-
дить на полураздельную систему, являющуюся лучшей
в санитарно-гигиеническом отношении
Устройство районных насосных станций на сети об-
186
Рис. 9.3. Высотное расположение главного коллектора при высоком vdohhp
воды в водоеме 'к
о-план; б —продольный профиль; / — ливнеспуски; 2— главный коллектоо-
.1 — река; 4 — перепадные колодцы ллектор.
щесплавных систем крайне нежелательно из-за высокой
их стоимости и больших эксплуатационных затрат.
Гидравлический расчет и построение продольных про-
филей сети общесплавной системы. Определение расчет-
ных расходов бытовых и дождевых вод, а также сосре-
доточенных расходов сточных вод при проектировании
общесплавной системы по сравнению с определением их
при проектировании сетей полной раздельной системы
водоотведения принципальных отличий не имеет. О не-
которых особенностях будет сказано ниже.
Расчетный расход сточных вод на участках сети до
ливнеспусков рассчитывается по формуле
q = <)dt + <1Г, (9,22)
где У с it —расход сточных вод в сухую погоду; qr — расчетный рас-
ход дождевых вод.
Расчетный расход сточных вод на участках сети пос-
ле ливнеспуска, расположенного на главном коллекторе,
определяется по формуле
9 = ^17 + '7„есбр + <?г. (9'23)
где q с и — расход сточных вод в сухую погоду со всей площади сто-
ка до расчетного участка; ^несбр — несбрасываемыи расход дожде-
вых вод через ливнеспуск; q, — расчетный расход дождевых вод,
поступающий в коллектор от ливнеспуска до расчетного участка
(включительно).
(87
Если ливнеспуски установлены на коллекторах Л
сеймов водоотведения (притока), то расчетный расхп '
участках сети после ливнеспусков находится по формДу”а
<7 = 4cit + ^несбр ”1" ^г> (9.24)
где S<7„,ceP — сумма несбрасываемых расходов дождевых вод в
доем через все ливнеспуски. в°-
Особую задачу представляет определение несбрасц
ваемых расходов дождевых вод ^несбр и SgHec6p. ран ’
в СССР была принята следующая методика. Условно счи-
талось, что через ливнеспуски производится сброс толь-
ко части расхода дождевых вод. Несбрасываемый расход
дождевых вод определялся с использованием коэффици.
ента разбавления и0 по формуле
<7несбр = по ЯсН» (9.1')
где qcit — расход в сухую погоду перед ливнеспуском, определяе-
мый по формуле (9.2).
Коэффициент разбавления на ливнеспусках рекомен-
довалось определять расчетом в зависимости от гидро-
логической характеристики и самоочищающей способно-
сти водоема, характера использования его ниже устья
ливнесброса и других условий проектирования. Ориенти-
ровочно значения коэффициента разбавления п0 прини-
мали равными:
1—2 — при сбросе смеси сточных вод в пределах населенного
пункта в водные протоки с расходом более 10 м3/с;
3—5 — при сбросе сточных вод в водоемы с расходом от 5 до
10 м2/с и скоростью течения не менее 0,2 м/с;
0,5—2 — для ливнеспусков у насосных станций в зависимости
от их местоположения относительно границы жилой застройки и гид-
рологической характеристики водоема;
0,5—1 —для ливнеспусков у очистных сооружений.
Коэффициент разбавления п0 рекомендовалось так-
же определять по заданному среднему сбросу бытовых
и производственных сточных вод в водоем.
По СНиП 2.04.03-85 несбрасываемый расход приме-
няют равным предельному расходу и определяют по фор-
муле
9несбр = ЯИтл = Kdiv Яг>
где qr — расход дождевых вод, подходящих к ливнеспуску, опреде-
ляемый без учета коэффициента 0.
Коэффициент разделения Kdiv можно определять так
же, как и при расчете полураздельной системы водоотве-
дения.
188
сеТи с использованием коэффициента разделе-
Ра<едует признать менее совершенным. В данном слу-
нйЯ ел' ^льный расход не отражает степени совершенства
,ае1ыв санитарном отношении. В то же время ко-
Тлициент разбавления является косвенным экономиче-
ским показателем.
Расходы qat и qcu определяются как сумма расхо-
дов бытовых вод от города и всех сточных вод от
промышленных предприятий. При этом расход бытовых
вод определяется, как и для бытовой сети полной раз-
дельной системы. Расход сточных вод от промышленных
предприятий определяется как сумма расчетных расхо-
дов бытовых, душевых и производственных сточных вод.
Для унификации расчетов расходов бытовых и дож-
девых вод расчетные расходы бытовых вод определяют
по модулю стока (удельному расходу), вычисленному
по всей площади города с учетом проездов (по площа-
ди брутто, по выражению Г. Г. Шигорина).
При проверке сети общесплавной системы водоотве-
дения на гидравлические условия работы в сухую по-
году расчетные расходы сточных вод всех видов следу-
ет определять, как и для бытовой сети (с соответствую-
щими коэффициентами неравномерностей).
Расчетные расходы дождевых вод qr рассчитывают-
ся, как и для дождевой сети. Необходимо иметь в виду,
что расчетное (большее) tr может получиться для боко-
вых притоков, а не для коллектора от ливнеспуска.
Несбрасываемые расходы дождевых вод <7несб₽
и ^(/несбр принимаются постоянными по всей длине кол-
лектора ниже ливнеспуска. Это объясняется тем, что
несбрасываемые расходы дождевых вод значительно
меньше расчетных расходов дождевых вод, подходящих
к ливнеспуску. Расходы <7несбр и £</несбр обычно соответ-
ствуют дождям большой повторяемости и малой интен-
сивности, а следовательно большой продолжительности.
Расчетные расходы дождевых вод можно вычислять,
используя графический метод определения интенсивно-
сти дождя и коэффициент уменьшения интенсивности
р. Данные определения расходов, гидравлических рас-
четов и построения продольных профилей трубопрово-
дов целесообразно сводить в таблицу определенной
формы (табл. 9.5). , ,
Расход в сухую погоду (графа 1 13) определяется
как расчетный расход для бытовой сети. Расход дожде-
189
№ участков
Продолжение табл. 9.5
Определение расхода дождевых вод от бассейна
после ливнеспуска
Суммарный расход Гидравлический расчет Гидравлический режим в сухую погоду
расчетный расход, л/с диаметр, мм уклон лотка трубы падение ЛПОТ- ым V. м/с наполнение h/d СКОРОСТЬ» М/с
22 23 24 25 26 | 1 27 28 29
1 1
после ливнеспуска (графа 14) вычисляется по
pbix /д з)
^Расход дождевых вод бассейна после ливнеспуска
ен определяться одновременно с гидравлическим
^счетом (графы 24—27), выполняемым по суммарно-
му расходу (графа 23). При этом должны соблюдаться
условия самоочищения и минимального заложения труб.
Расчет производится методом подбора, начиная с при-
нятия скорости протока (графа 18). Расчет завершается
при условии расхождения расчетного суммарного рас-
хода (графа 23) и пропускной способности труб не бо-
лее чем на 5—10 %.
Всегда следует производить проверку работы сети
на гидравлический режим в сухую погоду. Он выполня-
ется по расчетным расходам, определяемым, как при
расчете бытовой сети (графа 13). При этом также
должны соблюдаться самоочищающие скорости и исклю-
чаться подпоры потоков на лежащих выше участках.
Табл. 9.5 дана в сокращенном варианте. В ней не
представлены графы расчета продольного профиля тру-
бопровода, которые аналогичны графам 15—22 табл. 8.1.
Режим работы ливнеспусков. Санитарная оценка
системы водоотведения может быть произведена по сле-
дующим параметрам: частота сброса воды в водоем
в течение года т0, средняя продолжительность сброса
воды в год Тгод, мин, средний годовой объем воды
"'год, м3, поступающий в водоем через ливнеспуски.
Если расчет ведется по коэффициенту разбавления, то
эти параметры могут определяться по формулам:
1
т° = [d-tllno/^d+^g^ + T]"3 ’
Т’год = Л" .
Ггод ~ nvclcit^r К •
где s = Qr/Qeit-
(9.25)
(9.26)
(9.27)
Средний годовой объем, м3, сбрасываемых в водоем
бытовых и производственных сточных вод равен
_,, «у/ (9.28)
W быт — Ъ W ГОД»
Где ?1 = 1/(л0/С"+1). Значения
11 К'" приведены в прил. Ш.
При расчете водоотводящей
разделения пг^-Х/Рнт-
коэффициентов К', К"
сети по коэффициенту
191
Раздел IV
ТРУБОПРОВОДЫ, КОЛЛЕКТОРЫ
И СООРУЖЕНИЯ НА ВОДООТВОДЯЩИХ
СЕТЯХ
Глава 10. УСТРОЙСТВО ВОДООТВОДЯЩИХ
СЕТЕЙ
§ 49. Требования, предъявляемые к материалу
труб и коллекторов
Выбор материала для изготовления труб и коллекто-
ров должен производиться с учетом строительных, тех-
нологических и экономических требований. Строитель-
ные требования заключаются в обеспечении прочности
и долговечности конструкций и возможности индустриа-
лизации строительства.
Самотечные трубопроводы водоотводящих сетей нахо-
дятся в основном под воздействием внешних нагрузок,
которые могут быть постоянными и временными. Посто-
янные нагрузки обусловлены весом грунта, расположен-
ного над трубопроводом, и зависят от его вида и глуби-
ны заложения труб. Временные нагрузки обычно возни-
кают от транспорта, движущегося по поверхности земли,
и зависят от вида транспорта, свойств грунта и глубины
заложения трубопровода.
Самотечные трубопроводы при засорении или иных
чрезвычайных обстоятельствах могут оказаться под воз-
действием внутренних нагрузок, которые также необхо-
димо учитывать при расчете их прочности.
Трубы и коллекторы находятся под постоянным воз-
действием внешних и внутренних нагрузок, а также сточ-
ных и грунтовых вод. Влияние этих факторов и естест-
венное старение материалов приводят к сокращению
срока, в течение которого трубопровод или коллектор
способен удовлетворять техническим требованиям. Мате-
риал для изготовления труб и каналов следует выбирать
с учетом некоторой оптимальной долговечности сооруже-
ний. Очевидно, что долговечность труб и коллекторов
водоотводящих сетей должна быть приблизительно рав-
192
ипй долговечности основных зданий и сооружений горо-
в и промышленных предприятий. к
^ Строительство трубопроводов и коллекторов надле-
жит выполнять с максимальной индустриализацией При
этом должна обеспечиваться возможность изготовления
на предприятиях строительной индустрии (заводах) це-
лостных труб определенной длины или сборных элемен-
тов для изготовления коллекторов. Устройство трубопро-
водов и коллекторов должно заключаться лишь в соеди-
нении отдельных труб между собой и сборке элементов
в замкнутый канал, в этом случае обеспечивается мак-
симальная механизация строительных работ всех видов.
Только при выборе соответствующих материалов для из-
готовления труб и коллекторов возможно решение этой
задачи.
Технологические требования заключаются в обеспе-
чении водонепроницаемости и максимальной пропускной
способности труб и коллекторов, а также исключении их
истирания и коррозии.
Водопроницаемость труб и каналов приводит или
к утечке (эксфильтрации) сточных вод в грунт, или при-
току (инфильтрации) подземных вод в водоотводящую
сеть. Оба эти явления в результате выбора соответству-
ющих материалов должны быть сведены к минимуму.
Пропускная способность труб и коллекторов обратно
пропорциональна шероховатости внутренних стенок. Сни-
жения шероховатости их стенок можно добиться, приме-
няя соответствующий материал, а -также нанося специ-
альные покрытия на стенки труб и коллекторов. Выпол-
нение таких покрытий особенно целесообразно, если они
одновременно снижают водопроницаемость и истирание
стенок труб и каналов.
Песок, шлак, бой стекла и другие включения большой
плотности, содержащиеся в сточной воде, влекутся в ос-
новном у днища (лотка). Периодически касаясь днища
и стенок песок и другие включения истирают части тру о
и коллекторов. Поэтому материал труб и каналов дол-
жен быть устойчивым к истиранию и не должен под-
вергаться коррозии от воздействия сточных и подземных
вод Некоторые производственные сточные воды и в ря-
де случаев подземные воды могут быть весьма агрессив-
ным^ В этом случае состав и свойства сточных вод дол-
жны "являться определяющими при выборе материала
труб и коллекторов.
193
13—872
Экономические требования заключаются в обес
ннн минимальной стоимости материалов и расходов"646
минимального количества недефицитных материалов*1*151
изготовление труб н коллекторов. На
Приведенный выше перечень требований к материя
лу труб и каналов не является исчерпывающим. В кон'
кретных условиях проектирования в числе важнейши
могут оказаться и другие требования.
Изложенным требованиям в большей мере удовлет-
воряют керамические, асбестоцементные, бетонные, же-
лезобетонные и пластмассовые трубы и коллекторы.’Для
устройства водоотводящих сетей применяются также
стеклянные, деревянные, фанерные и другие трубы.
§ 50. Трубы и способы их соединения
Керамические трубы. Трубы керамические канали-
зационные для устройства безнапорных сетей выпуска-
ются по ГОСТ 286-82 диаметром от 150 до 600 мм (табл.
10.1). Для их изготовления применяют пластичные спе-
та б л иц а 10.1. Керамические трубы по ГОСТ 286—82
(см. рис. 10.1)
Размеры ствола, мм
Толщина стенок
6, мм (±4)
150=Ь7
200±7
250±9
309±10
350
400
459 ±1
500
550
600^12
1000; 1200;
1200; 1300;
1400; 1500
60
60
60
60
70
70
70
70
70
70
19
20
22
27
28
30
34
36
39
41
Примечания: 1. Допускаемые отклонения по
составляют ±20 мм, по глубине раструба — ±5 мм.
2. Пример условного обозначения трубы диаметром
./00 мм: труба 15-120, ГОСТ 286-82.
длине ствола трубы
150 мм и длиной
кающиеся тугоплавкие огнеупорные глины. Для умень-
шения усадки глины при сушке и обжиге в глиняную
массу вводят 20—40 % отстающих материалов, в основ-
ном шамот (обожженную глину в порошкообразном
состоянии). Для снижения температуры спекания и повьг
194
РИС. 10.1. Керамическая труба
fl —общий вид; б — стык с асфальтовым замком; в — стык с асбестоцемент-
ным замком; / — гладкий конец трубы; 2 — раструб; «? —асфальтовая масти-
ка; 4 — смоляная прядь; 5— асбестоцемент
шения плотности и механической прочности труб приме-
няют плавни, в качестве которых могут служить нефелин-
спенит, полевошпатовые отходы, тальк и некоторые дру-
гие материалы.
Производство труб включает следующие основные
операции: приготовление глиняных (трубных) масс, фор-
мование труб из пластических масс, сушку и покрытие
труб сырой глазурью (окунанием, поливом или пульвери-
зацией), обжиг труб. При производстве керамических
труб в основном применяют сырые земляные глазури,
главным компонентом которых являются легкоплавкие
глины с температурой плавления 1250—1350 °C.
Керамические трубы изготовляются с раструбом на
одном конце (рис. 10.1). Внутренняя поверхность растру-
ба и внешняя поверхность гладкого конца выполняются
с рифлями (нарезками-канавками) и не покрываются
глазурью. В этом случае обеспечивается лучшее сцепле-
ние труб с материалом заделки стыка.
Покрытие внутренней и внешней поверхности труб
глазурью снижает их водопроницаемость и шерохова-
тость, повышает их устойчивость против истирания.
Керамические трубы должны удовлетворять следую-
щим требованиям:
1) выдерживать внутреннее гидростатическое давле-
ние не менее 0,15 МПа (1,5 кгс/см2);
2) выдерживать внешние нагрузки не менее
30 кН/м (2000—3000 кгс/м);
3) иметь водопоглощение не выше в А-
Керамические трубы достаточно и
против действия слабоагрессивных в д пПяпиитрльно
воздействий, водонепроницаемы, имеют сравннтель
195
13-
гладкие стенки и долговечны. Главное же их достоин
во заключается в том, что они изготовляются из недел
цитных материалов. Единственный недостаток э И'
груб — короткая длина. Поэтому при строительстве tdv
бопроводов из них требуется выполнение большого чис
ла стыковых соединений.
Соединение керамических труб выполняется путем
введения гладкого конца одной трубы в раструб другой
трубы и последующей заделки стыка. Заделка стыка со-
стоит из двух частей: герметизирующей части и замка.
Герметизация стыка выполняется заполнением кольце-
вого зазора между стенками гладкого конца трубы
и раструба на ‘/з—’А всей глубины раструба смоляными
пеньковой прядью или канатом. Канат уплотняют спе-
циальным инструментом — конопаткой без применения
молотка. В остальную часть кольцевого зазора вводят
заполнитель (замок) для повышения прочности стыка.
В качестве заполнителя используют асфальтовую масти-
ку, асбестоцементный или цементный раствор. Стык на-
зывают соответственно асфальтовым, асбестоцементным
и цементным.
Асфальтовый стык является наиболее распростра-
ненным. Асфальтовую мастику готовят из трех частей
естественного асфальта и одной-двух частей гудрона
или битума БН-1П. В кольцевой зазор мастику залива-
ют в разогретом состоянии с применением временной
формы (опалубки), выполняемой в виде стального хо-
мута с резиновой прокладкой, плотно охватывающей
трубу по периметру. В холодное время года трубы сле-
дует подогревать паяльной лампой, чтобы исключить
преждевременное охлаждение и застывание мастики.
Для повышения термической стойкости мастики в нее
добавляют известковую муку, золу или песок. Асфаль-
товый стык герметичен, хорошо сопротивляется дейст-
вию агрессивных подземных и сточных вод и сравни-
тельно эластичен. При температуре сточных вод выше
40 СС и содержании в них растворителей битума приме-
нять асфальтовый стык не рекомендуется.
Стыки можно заделывать асфальтовой мастикой,
предварительно нанесенной на наружную поверхность
конца трубы и на внутреннюю поверхность раструба.
Замок асбестоцементного стыка выполняется из 70 %
(по массе) цемента марки 300 и 30 % асбестового во-
локна. Смесь увлажняется водой в количестве около
196
(послойно вводится в зазор и уплотняется специ-
10 м инструментом — чеканкой.
^Тмок цементного стыка выполняется из смеси це-
и песка в соотношении 1:1 (по массе). Заделка
ме” производится так же, как и заделка асбестового
с1ыКа. Цементный стык — жесткий и не допускает сме-
щения труб. Его применяют при укладке труб на искус-
ственное основание.
В последние годы разработаны новые стыковые сое-
динения керамических труб с применением колец из ре-
зины и поливинилхлоридной смолы (пластизола).
Асбестоцементные трубы. Трубы асбестоцементные
безнапорные изготовляются по ГОСТ 1839-80 диаметром
от 100 до 400 мм (табл. 10.2).
Таблица 10.2. Асбестоцементные трубы по ГОСТ 1839-80
Размеры, мм, труб Длина муфты, мм
условный проход диаметр толщина стенки длина
внутренний | наружный
100 100 118 9 2950; 3950 150
150 141 161 10 2950; 3950 150
200 189 211 11 3950 150
300 279 307 14 3950 150
400 368 402 17 3950 180
Для изготовления труб используется 80—90 % порт-
ландцемента и 10—20 % (по массе) асбеста. В послед-
ние годы на некоторых заводах стали применять порт-
ландцемент с добавкой 30—45 % тонкомолотого песка
(песчанистый портландцемент). В СССР используется
в основном «мокрый» способ производства труб. При этом
способе трубы формуют из жидкой смеси цемента, асбе-
ста и воды, которая называется асбестоцементной суспен-
зией.
Введение в суспензию волокон асбеста существенно
Улучшает физико-механические свойства цементных из-
делий. Асбестоцемент представляет собой цементный ка-
мень, армированный тонкими короткими волокнами ас-
беста. Высокая прочность волокон асбеста повышает
предел прочности изделий при растяжении, изгибе и ди-
намических нагрузках.
Производство асбестоцементных труб включает сле-
197
дующие операции: обработку асбеста (обминание и
пушку), приготовление асбестоцементной суспензии <кас'
мование труб, твердение и механическую обработку’Д'
Все эти операции важны при производстве труб и суш
ственно влияют на их качество. Наиболее сложной one-
рацией является операция по формованию труб. qh'
выполняется на трубоформовочных машинах, производя-
щих одновременно два процесса: формование на поверх'
ности сетчатых цилиндров первичных асбестоцементных
слоев и формование из этих слоев труб с уплотнением
и отжатием большей части содержащейся в них воды.
Асбестоцементные безнапорные трубы изготовляются
с гладкими концами, а для их соединения выпускаются
специальные муфты. При испытании трубы и муфты
должны выдерживать гидростатическое давление не ме-
нее 0,4 МПа (4кгс/см2). Асбестоцементные трубы водо-
непроницаемы, имеют гладкую поверхность, легки и ма-
лотеплопроводны. Благодаря высокой плотности мате-
риала они сравнительно устойчивы к агрессивным
средам. Однако асбестоцементные трубы хрупки и слабо
сопротивляются истиранию песком.
При соединении асбестоцементных труб применяются
асфальтовые, асбестоцементные и цементные стыки, ко-
торые выполняются так же, как и при соединении кера-
мических труб.
Бетонные трубы. Трубы бетонные безнапорные изго-
товляются по ГОСТ 20054-82 диаметром от 100 до
1000 мм. По способу соединения трубы подразделяются
на раструбные и фальцевые (рис. 10.2), а по форме попе-
речного сечения — на круглые и круглые с плоской подо-
швой.
Важнейшими операциями изготовления труб являют-
ся следующие: приготовление бетонной смеси, формовка
труб и уплотнение бетонной смеси, выдерживание труб
после распалубки для обеспечения необходимой прочно-
сти. Бетонные трубы формуются, как правило, в верти-
кально стоящей опалубке (форме). Бетонная смесь в тру-
боформующих станках уплотняется одним из следующих
четырех способов: вибропрессованием, радиальным прес-
сованием, осевым послойным прессованием, трамбова-
нием.
Железобетонные безнапорные трубы изготовляются по
ГОСТ 6482.0-79* и ГОСТ 6482.1-79* диаметром от 400 Д°
2400 мм. По способу соединения железобетонные трубы
198
Рис. 10.2. Стыки бетонных и железобетонных труб
а и б — раструбный типа А и Б; в — фальцевый; / — гладкий конец трубы;
2 — асбестоцемент; 3 — смоляная прядь; 4 — раструб; 5 — цементный раствор;
6— резиновое кольцо; 7 — цементный раствор или асфальтовая мастика; 8 —
затирка цементным раствором
также подразделяются на раструбные и фальцевые
(см. рис. 10.2), а по форме поперечного сечения — на
круглые и круглые с плоской подошвой.
Железобетонные трубы классифицируются на следу-
ющие типы: РТ — раструбные цилиндрические со стыко-
выми соединениями, уплотняемые герметиками или дру-
гими материалами, их диаметр 400—2400 мм; РТБ —
раструбные цилиндрические с упорным буртиком на
стыковой поверхности втулочного конца трубы и стыко-
выми соединениями, уплотняемыми с помощью резиновых
колец, их диаметр 400—1600 мм; РТС — раструбные ци-
линдрические со ступенчатой стыковой поверхностью вту-
лочного конца трубы, стыковые соединения которых уп-
лотняются с помощью резиновых колец, их диаметр
400— 1600 мм; ФТ —фальцевые цилиндрические со сты-
ковыми соединениями, уплотняемыми герметиками или
Другими материалами, их диаметр 400—2400 мм; РТП —
раструбные с подошвой и стыковыми соединениями, уп-
лотняемыми герметиками или другими материалами, их
Диаметр 1600—2400 мм; РТПБ — раструбные с подошвой
с Упорным буртиком на стыковой поверхности втулочного
Конца трубы, стыковые соединения которых уплотняются
с помощью резиновых колец, их диаметр 1000—1600 мм;
РТПС— раструбные с подошвой со ступенчатой стыко-
вой поверхностью втулочного конца трубы и стыковыми
соединениями уплотняемыми с помощью резиновых ко-
Лец, их диаметр 1000—1600 мм; ФТП — фальцевые с по-
199
дошвой и стыковыми соединениями, уплотняемь
метиками или другими материалами, их диаметЛ^Р-
2400 мм. тр 10°0-
Трубы в зависимости от прочности подразделяют
несущей способности на две группы: 1) трубы нопмЯП0
ной прочности, 2) трубы повышенной прочности. ₽ аль'
Пример условного обозначения трубы диаметром Юоо
и длиной 3500 мм первой группы по несущей способности- втЛ
10.35—1 ГОСТ 6482.1-79*. ИС
Замок стыков выполняется из асбестоцемента, це.
ментного раствора или асфальтовой мастики (см.’рис
10.2). Фальцевые стыки труб диаметром более 1000 мм
дополнительно усиливаются цементным армированным
поясом с внешней поверхности труб.
Для заделки стыковых соединений раструбных без-
напорных железобетонных и бетонных труб рекомендует-
ся применять полисульфидные (тиоколовые) герметики
51-УТ-37А и КБ-1 (ГС-1). Рецептура их приготовления
приведена в табл. 10.3.
Т а б л и ц а 10.3. Состав герметиков
Марка герметика Составные компоненты Количество в частях по массе
51-УТ-37 А Герметизирующая иаста У-37А Вулканизирующая паста № 17 Дифинилгуанидин (ДФГ) 100 15-17 0,3-1
КБ-1 (ГС-1) Герметизирующая паста К-1 Вулканизирующая паста Б-1 100 9-14
Приготовляют герметики следующим образом: внача-
ле в течение 2—Змин перемешивают вместе герметизи-
рующую и вулканизирующую пасты, затем вводят уско-
ритель вулканизации ДФГ и снова всю массу перемеши-
вают в течение 2—4 мин до получения однородной массы.
Приготовлять герметики следует не ранее чем за 1' 2 к
до их использования.
Герметизация стыковых соединений производится
с помощью пневматического шприца. Для исключения
вытекания герметика внутрь трубы в раструбную щель
вводят один виток белой пряди. Для предотвращения вы-
текания герметика КБ 1 из стыкового соединения нарубку
200
конца раструба устанавливают хомут со жгутом из ка-
У лки который снимается после отвердения герметика.
Герметизацию стыков рекомендуется начинать снизу
вверх сразу на всю глубину раструбной щели. Шприц
следует перемещать по раструбной щели плавно, без рыв-
ков, под небольшим углом к торцу трубы.
В СССР производятся разнообразные пластмассовые
трубы: винипластовые повышенной прочности, фаолито-
вые, полиэтиленовые, фторопластовые, стеклопластико-
вые и др. Ниже приводится характеристика труб, которые
наиболее приемлемы для устройства водоотводящих се-
тей.
Фаолитовые трубы и фасонные части к ним изготов-
ляются из кислотоупорной фаолитовой массы методом
шприцевания, формования и прессования диаметром 32—
350 мм (ТУ 6.05.1170-76). Их рекомендуется применять
для транспортирования кислых химических агрессив-
ных сточных вод, за исключением окисляющих, при
температуре до 120 °C в зависимости от концентрации
среды.
Стеклопластиковые трубы (канализационные) изго-
товляются диаметром 1200, 1400, 1600, 2000 и 2400 мм
с гладкими концами и диаметром 2400 мм с раструбом.
Номинальная длина труб — 5,5 и 11 м. Эти трубы реко-
мендуется применять для транспортирования агрессив-
ных сточных вод. Выпуск их производит Северодонецкое
ПО «Стеклопластик» (ТУ 6.11.10.67-82).
Полиэтиленовые трубы из ПНД выпускаются диамет-
ром 63—1200 мм (ТУ 6.19.051.259-80). Их рекомендуется
применять для устройства напорных трубопроводов,
транспортирующих воду различной агрессивности под
Давлением 0,25—1 МПа (2,5—10 кгс/см2). Выпускаются
они Казанским ПО «Органический синтез».
Последние годы за рубежом и в СССР пластмассовые
трубы широко применяются для реконструкции сетей, вы-
полняемой путем протяжки их в ветхих подземных тру
бопроводах.
§ 51. Коллекторы
Под коллекторами подразумеваются тру
больших размеров и трубопроводы некру эле.
го сечения. Обычно они выполняются 11 • ‘ТОрОВ
ментов в поперечном сечении. Конструкц i
201
Рис. 10.3. Коллекторы, выполняемые при открытом способе строительства
а _ полукруглой формы; б — круглой формы (комбинированный); в — круг-
лый из’труб; / — подготовка; 2 — бетонное основание; 3— битум; 4 — желе-
зобетонная' плита; 5 — штукатурка; 6 — свод; 7 — бетонный пояс заделки сты-
ков; 5 — железобетонный пояс крепления блоков оснований; 9 — железобетон-
ная труба; 10— бетонный стул
разрабатывается с учетом глубины их заложения, геоло-
гических и гидрогеологических условий, расхода воды
и ее свойств, режима водоотведения и других условий
проектирования. Однако решающее влияние на конст-
рукцию коллекторов оказывает способ производства ра-
бот и необходимость выполнения строительства индустри-
альными методами.
Во многих городах эксплуатируются коллекторы, вы-
полненные из кирпича. Форма их различна, но большая
часть их — круглая и овоидальная. Эти коллекторы
строились из специального клинкерного кирпича (повы-
шенного обжига) клинчатой формы. Кирпичные коллек-
торы надежны и долговечны, но в настоящее время они
не строятся из-за невозможности их осуществления ин-
дустриальными методами.
Для строительства в данный момент широко применя-
ется сборный железобетон. На рис. 10.3 представлены
три схемы коллекторов, сооружаемых при открытом спо-
собе производства работ. Коллекторы полукруглой
и круглой форм состоят из двух элементов в поперечном
сечении. Сборка их осуществляется по основанию из щеб-
ня или тощего бетона (низкой марки). Важнейшее требо-
вание сборки этих коллекторов заключается в располо-
жении стыков разных (нижнего и верхнего) элементов
вразбежку. Коллектор из труб наиболее перспективен.
202
Рис. Ю.4. Коллекторы, выполняемые при закрытом способе строительства
д — круглой формы; б — полукруглой формы с облицовкой кирпичом; 1 —
керамические или бетонные блоки; 2—железобетонная рубашка; 3— цемент-
ный раствор, нагнетаемый за блоки; 4 — штукатурка с железнением поверхно-
сти; 5 — бетон
Достоинство его заключается в целостности коллектора
по периметру, благодаря чему обеспечивается высокая
прочность, водонепроницаемость и долговечность. При от-
крытом способе строительства часто применяют коллек-
торы прямоугольной формы сечения.
На рис. 10.4 показаны две конструкции коллекторов,
применяемых при закрытом (щитовом) способе производ-
ства работ. Характерным для них является наличие тон-
нельной облицовки из керамических или железобетонных
блоков. Она выполняется (собирается) на внутренней
стенке хвостовой части щита в процессе проходки его
в грунте. В первой конструкции собственно коллектор —
это монолитная железобетонная рубашка, выполненная
на месте; во второй конструкции лотковая часть коллек-
тора выполнена из кирпича, который более устойчив к аг-
рессивным средам.
При отведении щелочных производственных сточных
вод, оказывающих разрушающее действие на бетон н же-
лезобетон, применяют облицовку коллекторов кирпичом
или керамическими блоками на щелочеустойчивом це-
менте. Облицовка может выполняться также пластмассо-
выми плитами на пластических замазках или клеях. При
кислой реакции стоков бетонные коллекторы облицовы-
S03
вают кирпичом на растворе из кислотоупорного цем„
или соответствующими пластмассовыми плитами. еНта
В Москве разработан и осуществляется закрыт
(щитовой) метод строительства монолитных бетоннь
коллекторов из так называемого пресс-бетона. СущцОс^Х
его заключается в том, что за щитом вместо облицовки
блоками сразу формуется монолитный коллектор, внеш,
ней опалубкой которого является хвостовая часть кор-
пуса щита. Гидравлические домкраты для обеспечения
движения щита своими башмаками упираются в свеже-
уложенный бетон. Так обеспечивается его уплотнение
(прессовка), отсюда наименование — пресс-бетон.
Разработка новых конструкций коллекторов из сбор-
ных железобетонных изделий должна выполняться
с учетом следующих требований:
изделия, применяемые для коллектора, должны быть
взаимозаменяемы с изделиями, применяемыми в других
отраслях водохозяйственного и промышленного строи-
тельства;
конструкция коллектора должна выполняться из из-
делий с минимальным числом типоразмеров;
железобетонные изделия должны иметь простую фор-
му, удобную для изготовления на заводах и полигонах;
масса и другие параметры желебетонных изделий
должны соответствовать современным способам транс-
портирования и монтажа и обеспечивать возможность
строительства коллекторов индустриальными методами.
§ 52. Основания под трубопроводы
Конструкция основания под трубопроводы зависит от
вида грунта, залегающего ниже трубопровода, его несу-
щей способности, материала и диаметра трубопровода»
а также глубины его заложения.
Керамические и асбестоцементные трубопроводы
в песчаных и глинистых грунтах с нормальным сопро-
тивлением, равным или большим 0,15 МПа (1,5 кгс/см2)»
могут укладываться на естественном основании. Однако
под трубопроводы диаметром 350—600 мм основание
следует профилировать по форме трубы с углом охвата
90° (рис. 10.5 а). При глубине засыпки (до верха трубы)
3,5 м и более — для трубопроводов диаметром 350 мм
и 1,5 м и более для трубопроводов диаметром 600 м^
засыпку на глубину 0,2 м над верхом труб рекомендуется
204
Рис. 10.5. Основания под керамические и асбестоцементные трубы
а — естественное профилирование; б — монолитное бетонное- 1 — тпубя- 9
песчаный грунт; 3 — бетонный ctvjt иаииное, / труба, 2 —
выполнять песчаным грунтом с уплотнением. В глини-
стых грунтах укладка труб должна производиться на пес-
чаную подушку.
Если грунт основания имеет нормальное сопротивле-
ние 0,1 0,5 МПа (1—1,5 кгс/см2), то керамические и ас-
бестоцементные трубопроводы следует укладывать на
монолитное бетонное основание, спрофилированное по
Ф°рме трубы с углом охвата 90° (рис. 10.5,6).
Железобетонные трубопроводы диаметром 400—
1200 мм в грунтах с нормальным сопротивлением более
".1 МПа (1,0 кгс/см2) рекомендуется укладывать на
естественное или искусственное основание, аналогичное
применяемому под керамические трубопроводы. В сла-
бых грунтах с нормальным сопротивлением менее 0,1 МПа
(1 кгс/см2) и некачественных грунтах (торфы, свалочные
и илистые), когда замена их технически невозможна и
экономически нецелесообразна, железобетонные трубо-
проводы диаметром 400—3500 мм рекомендуется укла-
дывать на свайном основании. На рис. 10.6 показана схе-
ма основания для труб нормальной прочности при глу-
бине засыпки 4,1—6 м. При глубоком заложении, когда
засыпка над верхом труб превышает расчетную и со-
ставляет 6,1—12 м, железобетонные трубопроводы нор-
мальной прочности следует укладывать на искусствен-
ном основании, представляющем собой монолитную по-
лукруглую железобетонную обойму (рис. 10.7).
При укладке трубопроводов в водонасыщенных грун-
тах устраивают искусственное песчано-гравийное, щебе-
ночное или бетонное основание на песчаной, гравийной
или щебеночной подготовке в зависимости от естествен-
ного состояния грунта.
205
Рис. 10.6. Свайное основание под железобетонные трубопроводы диаметром
1500 мм в слабых грунтах
/ — железобетонная труба; 2 — железобетонная плита; 3 — сваи длиной 5 м
Рис. 10.7. Основание под глубоко-
заложенные железобетонные тру*
бопроводы диаметром 400—1200 мм
/ — железобетонная труба; 2 — же-
лезобетонная обойма; 3 — подготов-
ка из бетона низкой марки
Основание под трубопроводы в скальных грунтах не-
обходимо выравнивать слоем уплотненного мягкого
грунта высотой не менее 0,1 м над выступающими не-
ровностями дна траншеи.
§ 53. Вентиляция водоотводящей сети.
Защита трубопроводов и сооружений
от действия агрессивных сточных и подземных вод
Из сточных вод, движущихся по трубопроводам, вы-
деляются пары воды и газы — сероводород, аммиак,
двуокись углерода, метан. Из производственных сточных
вод могут выделяться и иные газы, а также пары бен-
зина, керосина и других веществ. Наличие газов и паров
некоторых веществ в трубопроводах затрудняет эксплуа-
тацию водоотводящей сети. Смеси горючих газов, паров
бензина и других веществ с воздухом способны взры-
ваться. Сероводород, двуокись углерода и другие газы
вызывают коррозию бетона. Все это обусловливает не-
обходимость вентиляции водоотводящей сети.
Вытяжная вентиляция водоотвод ятпрй сети осупт.еств-
ляется через стояки в зданиях. Верх стояков выводится
через чердачные помещения за пределы зданий. Прежде
для притока свежего воздуха в водоотводящую сеть
206
паивали вентиляционные тумбы (трубы диаметром
S мм) возвышавшиеся на 0,5 м над тротуарами и со-
чинявшиеся с колодцами на водоотводящей сети. Опыт
эксплуатации показал, что устройство вентиляционных
тумб не обязательно. Воздух в достаточном количестве
поступает в водоотводящую сеть через неплотности при-
легания крышек к люкам смотровых колодцев по всей
сети. Устройство приточных тумб необходимо лишь в ме-
стах выделения или скопления большого количества газа.
Действие описанной приточно-вытяжной вентиляции ос-
новано на разности давлений атмосферного (наружного)
воздуха и воздуха, находящегося в стояках зданий,
обусловленной различием их температур.
Наиболее сильно воздействию агрессивных газов,
сточных и подземных вод подвергаются бетонные и же-
лезобетонные трубы, коллекторы и сооружения. Разруше-
ние бетона при воздействии агрессивных вод объясняется
следующими причинами: 1) прямым растворением (вы-
щелачиванием) свободной извести водой; 2) растворе-
нием солей, образующихся в результате воздействия
кислот на гидрат окиси кальция (гашеную известь);
3) механическим воздействием образующихся при взаи-
модействии кислот и гидрата окиси кальция продуктов
реакции (гипса, сульфоалюмината кальция и др.), объем
которых во много раз превышает объем гидрата окиси
кальция.
Для защиты бетона от действия агрессивных сточных
и подземных вод можно принимать следующие меры:
применять цементы, не подвергающиеся коррозии; уве-
личивать плотность и водонепроницаемость стенок труб;
покрывать бетонные поверхности изоляцией.
Для изготовления бетонных труб и сооружении ре-
комендуется применять пуццолановый, сульфатостойкии
и другие цементы с гидравлическими добавками. Добав-
ки связывают гидрат окиси кальция, в результате чего
скорость его выщелачивания уменьшается в 12 раз.
Более плотные и соответственно менее пористые и во-
донепроницаемые бетоны имеют значительно большую
коррозионную стойкость и долговечность. Плотность бе-
тона может быть повышена при применении более жест-
ких (с малым водоцементным отношением) бетонов.
Количество воды, затрачиваемой для приготовления бето-
нов, определяется получением бетонной массы с необхо-
димой степенью удобоукладываемости. Из всего исполь-
207
зуемого для приготовления бетона количества воды т
ко 20—50% расходуется на реакцию его тверден^'
После испарения остальной части воды в бетоне обва
ются поры, которые являются причиной его низкУб
плотности и прочности, а также высокой водопрониЦа°ей
мости. При сокращении расхода воды повышается стой
кость бетона против коррозии, хотя несколько и ухудщ^
ется степень его удобоукладываемости вследствие повы-
шения жесткости. Плотность бетона в значительной
степени зависит от способа его укладки. Для повышения
коррозионной стойкости бетона при укладке его следует
тщательно уплотнять. Особенно важно уплотнять жест-
кие бетоны, в которых возможно образование раковин.
Для уплотнения бетона применяют трамбование, вибри-
рование, вакуумирование и центрифугирование. Наибо-
лее высокое качество бетонных труб получается при изго-
товлении их методом центрифугирования.
Изоляцию бетонных поверхностей разделяют на жест-
кую и битумную. Как правило, изоляцией покрывают бе-
тонные поверхности со стороны действия воды или газа.
К жесткой изоляции относятся цементная штукатурка
с железнением, торкрет-штукатурка, облицовка керами-
ческими или пластмассовыми плитами или кирпичом.
Битумная изоляция может быть обмазочной, пластичной
и оклеенной. Обмазочную изоляцию выполняют путем
нанесения на бетонную поверхность двух или трех слоев
битума в разогретом или холодном состоянии. Для раз-
жижения холодного битума в него добавляют раствори-
тели — бензин, бензол или сольвент. Пластичную изоля-
цию выполняют из мастики, в состав которой входит
40 % битума и 60 % заполнителей (молотый мел, мелкий
песок, глина и др.), наносимой слоем на горизонтальную
поверхность. Оклеенную изоляцию выполняют из рулон-
ных изоляционных материалов (рубероид, пергамин
и др.), наклеиваемых с помощью битумов и мастик на
изолируемые поверхности.
§ 54. Особенности устройства водоотводящих
сетей промышленных предприятий
Проектирование водоотводящих сетей промышленных
предприятий следует выполнять с учетом свойств сточ-
ной воды и возможного воздействия ее на трубопроводы
и другие сооружения. Производственные сточные воды
208
rVT вызывать: 1) коррозию материала труб сети, сты-
пвых соединений и других сооружений; 2) уменьшение
^опускной способности трубопроводов вследствие отло-
жения осадка на дне или обрастания стенок трубопро-
водов; 3) образование взрывоопасных газов и паров, ко-
торые могут распространяться по трубопроводам;
4) образование газов и паров, вредных для здоровья об-
служивающего персонала.
Наибольшее распространение для устройства внеш-
ней водоотводящей сети промышленных предприятий по-
лучили керамические и асбестоцементные трубы, кото-
рые устойчивы к водам со слабой щелочной и слабой
кислой реакцией. Для транспортирования агрессивных
сточных вод с кислой реакцией (рН<5) рекомендуется
применять кислотоупорные керамические трубы с за-
делкой стыков кислотоупорным составом, пластмассовые
и стеклянные трубы. Бетонные и железобетонные трубы
можно применять без всяких условий лишь при неагрес-
сивных сточных водах (рН = 7). При слабоагрессивных
сточных водах (pH=64-6,5) требуется устройство изо-
ляции этих труб. Если сточные воды сильноагрессивны,
то бетонные и железобетонные трубы применять не ре-
комендуется. Бетонные и железобетонные трубы следует
выполнять с использованием жестких бетонов и устойчи-
вых к коррозии цементов (силикат-цементов с гидравли-
ческими добавками, шлаковых силикат-цементов и др.).
Для транспортирования щелочных сточных вод ре-
комендуется применять пластмассовые трубы некоторых
видов, фанерные, чугунные и другие трубы.
При выделении из сточных вод газов особо решается
вопрос вентиляции водоотводящей сети, проект которой
согласовывается с органами Государственного санитар-
ного надзора. При необходимости должна предусматри-
ваться вытяжная вентиляция. Для исключения распрост-
ранения газов и паров по сети и к основным цехам необ-
ходимо на присоединениях самотечных трубопроводов
от цехов устраивать гидравлические затворы. Для лока-
лизации взрывов и сопровождающего их пламени в тру-
бах гидравлические затворы следует устанавливать так-
же на прямых участках водоотводящей сети через каж-
дые 250 м. Гидравлические затворы следует выполнять
в виде колодца с неполной перегородкой или трубы, ко-
нец которой погружен ниже уровня жидкости на глуби-
ну не менее 10 см (см. гл. 11).
14—872
209
Особую трудность вызывает транспортирование с
ных вод, в которых содержатся в больших количеств*1
нерастворенные примеси (шлак, колосниковая пыль де
кая окалина, глинистые частицы, песок и др.). Скорости
и уклоны в самотечных трубопроводах должны казна-
чаться с учетом свойств и концентрации примесей, содеп".
жащихся в сточных водах.
Для некоторых отраслей промышленности минималь-
ные уклоны можно рекомендовать, основываясь на опы-
те эксплуатации существующих водоотводящих сетей.
Коллекторы, предназначенные для отвода сточных вод,
содержащих окалину, должны иметь уклон не менее: от
блюмингов — 0,05 — 0,07; от рельсобалочных станов —
0,04—0,05. Коллекторы для гидрозолоудаления следует
прокладывать с уклоном от 0,006 до 0,015, а коллекторы
для гидравлического транспортирования шлака при его
грануляции — не менее 0,015. Трубопроводы для отвода
сточных вод от газоочистки следует укладывать с укло-
ном 0,005—0,006, а трубопроводы для шлаковых вод —
с уклоном 0,01 (при d=150 мм) и 0,008 (при d=300 мм);
уклон труб большего диаметра необходимо определять
расчетом.
Для любой отрасли промышленности при известном
составе нерастворенных примесей минимальные скорость
и уклон можно определить, исходя из транспортирующей
способности потока. Формула И. К. Ласиса для опреде-
ления транспортирующей способности потока р, г/л, име-
ет вид:
Р=1,4 {у/и0У'5ук1,
где v — средняя скорость потока, м/с; «о — средняя гидравлическая
крупность перемещаемых частиц, м/с; R — гидравлический радиу ।
м; i — уклон лотка трубопровода.
§ 55. Строительство водоотводящих сетей
и приемка их в эксплуатацию
Строительство водоотводящих сетей связано с боль-
шими объемами земляных работ, выполняемых, как пра
вило, механизмами. Водоотводящие сети можно прокла-
дывать открытыми или закрытыми (щитовая и штольне-
вая проходка) способами.
При открытом способе производства работ траншеи
можно выполнять с откосами или с вертикальными стеН-
210
Рис. 10.8. Щит для закрытой (бестраншейной) прокладки трубопроводов
/ — обделка туннеля из бетонных или керамических блоков; 2 — транспортер;
3 — электродвигатель; 4 — гидравлический домкрат; 5 — стальной цилиндр;
6 —передний конус землеразрабатывающего устройства; 7 — съемные резцы;
8 — вагонетка
ками. В последнем случае должно осуществляться креп-
ление стенок траншей. Характер крепления зависит от
глубины траншей, свойств грунтов и наличия подзем-
ных вод.
Закрытыми способами следует прокладывать водоот-
водящие сети на проездах с интенсивным движением
транспорта и при большой глубине заложения трубопро-
водов. Наиболее прогрессивным из закрытых способов
является щитовой способ проходки с помощью механи-
зированного щита (рис. 10.8). Щит имеет металлический
Цилиндр, воспринимающий на себя давление от окру-
жающего грунта. Непосредственно за передвижением
Щита туннель облицовывают керамическими или бетон-
ными блоками. Для передвижения щита в грунте ис-
пользуют гидравлические домкраты, упирая их в обли-
цовку туннеля. Разрабатываемый грунт отвозят в ваго-
нетках по туннелю к шахтам и поднимают на поверх-
ность.
При строительстве водоотводящих сетей особое вни-
мание следует уделять соблюдению предусмотренного
проектом уклона прокладываемого трубопровода. Для
прокладки трубопроводов прямолинейно и по заданному
Уклону над центрами колодцев устанавливают обноски,
к которым прибивают Т-образные постоянные визирки
^"Линия*визирования должна иметь уклон, равный за-
14* 211
Рис. 10.9. Схема укладки труб
1 — обноска; 2 — полочка; 3 — визирка постоянная; 4 — отвес; 5 — ходовая ви-
зирка; 6 —линия визирования; 7 — бечева или проволока; 8 — шуруп; 9-
уровень лотка колодца; 10— бетон
данному уклону прокладываемого трубопровода. Уклад-
ку труб ведут от нижнего колодца к верхнему. Положе-
ние каждой трубы выверяют с помощью ходовой
визирки длиной /У, равной разности отметок линии визи-
рования и лотков труб. Укладка трубы считается завер-
шенной, когда верхняя планка ходовой визирки, уста-
новленной нижним концом на лоток трубы, совпадает
с линией визирования между постоянными визирками.
Прямолинейность прокладываемого трубопровода прове-
ряется перемещением отвеса, подвешенного на проволо-
ке, протянутой по оси траншеи и прикрепленной к об-
носкам.
1 .следовательно с укладкой труб выполняют заделку
стыков между ними.
водоотвоДяЩчх сетей в эксплуатацию за-
ключается в приемке скрытых работ или актов на них;
наружном осмотре; проверке прямолинейности; инстру-
ментальной проверке отметок лотков в колодцах; про-
верке актов испытании трубопроводов на плотность.
При отсутствии подземных вод гидравлическое испы-
тание производят на эксфильтрацию -утечку воды из
212
б в грунт; при их наличии — на инфильтрацию — по-
трупление подземных вод в водооводящую сеть. Трубо-
ровод считается выдержавшим испытание, если экс-
Аильтрация или инфильтрация не превышают значений,
установленных СНиП 3.05.04-85.
Глава И. СООРУЖЕНИЯ НА ВОДООТВОДЯЩИХ
СЕТЯХ И СИСТЕМАХ
§ 56. Смотровые колодцы
Для обеспечения доступа к трубопроводам, осмотра
и наблюдений за ними, выполнения разнообразных экс-
плуатационных операций на водоотводящих сетях соору-
жаются колодцы. Колодцы на трубопроводах большого
диаметра принято называть камерами. Смотровые колод-
цы располагаются в местах изменения диаметров и ук-
лонов трубопроводов, а также направления их в плане
и устройства присоединения к ним боковых веток и на
прямолинейных участках труб. В зависимости от места
Расположения колодцы называются поворотными, узло-
выми и линейными. Расстояние между линейными колод-
Рами, м, в зависимости от диаметра труб, мм, принимают
Равным: при 150—35, при d=200-;-450—50, при d=
2^00-4-600 — 75, при d= 7004-900— 100, при </=
-10004-1400— 150, при d= 1500-2000 —200, при d>
> -000—250 — 300. Между смотровыми колодцами тру-
бопроводы укладываются строго прямолинейно.
Колодцы представляют собой камеры, располагаемые
непосредственно над трубопроводами. На самотечных
трубопроводах в пределах колодцев трубопроводы пере-
ходят в открытые лотки. В случае засорения и закупорки
трубопроводов колодцы на лежащих выше участках мо-
гут подтопляться. Поэтому их иногда называют мокрыми
в отличие от сухих, которые устраиваются на напорных
трубопроводах.
На рис. 11.1 показан типовой смотровой линейный
Колодец. Смотровые колодцы состоят из следующих
основных элементов: рабочей камеры и горловины, пере-
Годной части между ними, основания и люка с крышкой
Над горловиной (на уровне поверхности земли). В плане
колодцы могут выполняться круглыми, прямоугольными
или полигональными.
213
Рис. 11.1. Смотровой колодец
J — люк с крышкой: 2 — железобетонные кольца горловины; 3 — то же, каме-
ры; 4 — бетон М 200 с затиркой; 5 — плита основания; 6—песчаная подго-
товка
Важная часть колодца—основание. Оно состоит из
щебеночной или бетонной подготовки, бетонной или же-
лезобетонной плиты и бетонного набивного лотка. Пер-
вые два элемента обеспечивают устойчивость и целост-
ность смотрового колодца от действия внешних нагру-
зок. Третий элемент — бетонный набивной лоток —
важнейший технологический элемент. По лотку протека-
ет вода, чем и определяются особенности его устройства.
В линейных колодцах в плане лотки должны быть пря-
молинейными. Лотки поворотных колодцев и лотки при-
соединений узловых колодцев следует выполнять криво-
линейными с плавным очертанием. Обычно их выполня-
ют по дугам окружностей с радиусом не менее одного
диаметра трубы (рис. 11.2). В поперечном сечении ниже
горизонтального диаметра лотки выполняют полукруг*
лыми, а выше — с вертикальными стенками. Общая вы-
сота лотка должна быть не меньше диаметра большей
трубы. С двух сторон лотка создаются полки (бермы),
ширина которых должна быть не менее 0,2 м. Полкам
придается уклон в сторону лотка, равный 0,02. Полки
служат площадками, на которых могут стоять рабочие
во время спуска в колодец и выполнения эксплуатацион-
ных операций. Уклон полок исключает накопление на
них осадка при возможном подтоплении колодцев. В ко-
лодцах на трубопроводах диаметром 700 мм и более
допускается устройство специальных рабочих площадок
214
Рис. 11.2. Лотки смотровых колод-
цев
а — план лотка колодца при уве-
личении диаметра трубопровода;
б — план узлового колодца; в—се-
чение линейного лотка
Полки в колодцах ливневой сети должны предусматри-
ваться только на трубопроводах диаметром до 900 мм
включительно на уровне горизонтального диаметра наи-
большей трубы.
_ *^отки выполняются из монолитного бетона марки
^00^ по специальным шаблонам-опалубкам с последую-
щей затиркой поверхности цементным раствором и же-
лезнением.
Рабочая камера должна иметь размеры, достаточные
Для расположения в ней рабочего и возможности выпол-
нения им работ по эксплуатации трубопроводов. Высо-
ту камеры надлежит принимать Лр=1800 мм, а диаметр
ее DK — не менее 1000 мм. Размеры в плане прямоуголь-
ных камер следует принимать в зависимости от диамет-
ра наибольшей трубы: при d=700 мм— 1000X1000 мм;
при d>700 мм—длину (по оси трубопровода) d+400 мм,
Щирину — d+500 мм. Диаметр, мм, круглых камер в за-
висимости от диаметра труб, мм, принимают равным:
при d^600—1000; при J=700— 1250; d=800ч-1000—•
1500 мм; при d= 1200 — 2000. Размеры в плане камер
поворотных и узловых колодцев необходимо определять
из условия размещения в них лотков. Камеры узловых
колодцев на трубопроводах больших диаметров целесо-
215
Располо-
размер
образно выполнять в плане полигональными с
жением стенок параллельно лоткам. При этом
камер получается минимальным.
Горловины колодцев надлежит принимать д| _
Dr = 700 мм. На трубопроводах диаметром 600 мм ^бо
лее в колодцах, расположенных на расстоянии 300—-
500 м, размер горловин следует принимать достаточным
для опускания приспособлений для прочистки (шаров
или цилиндров). Горловины целесообразно располагать
над входным трубопроводом.
Рабочие камеры и горловины должны оборудоваться
скобами или навесными лестницами для спуска в колод-
цы и подъема из них. Рабочие камеры и горловины мо-
гут выполняться из сборных железобетонных элементов,
монолитного бетона или кирпича.
Переход от рабочей камеры к горловине, имеющей
разные размеры, может осуществляться с помощью спе-
циальной переходной конусной части. Рабочие камеры
могут перекрываться и железобетонными плитами с от-
верстиями для соединения с горловиной. В этом случае
горловины располагаются на перекрытиях напротив
отверстия в плите. На уровне поверхности земли на гор-
ловины устанавливают люки с крышками. Как правило,
их выполняют чугунными. Крышки подразделяются на
тяжелые и легкие. Тяжелые устанавливаются на проезд-
ных частях дорог, а легкие — на тротуарах и непроезжих
местах. Установку люков необходимо предусматривать
на одном уровне с поверхностью проезжей части — при
усовершенствованном покрытии, на 50—70 мм выше по-
верхности земли — в зеленой зоне и на 200 мм выше по-
верхности — на незастроенной территории. При располо-
жении колодцев на территории без покрытий вокруг ко-
лодцев следует выполнять отмостку для отвода поверх-
ностных вод.
Важное значение имеет заделка труб в лотковой ча-
сти. На рис. 11.3 показаны примеры их конструктивного
решения. На трубопроводах диаметром 1200 мм и более
кривую поворота лотка надлежит принимать радиусом,
равным не менее пяти диаметров трубы и предусматри-
вать колодцы в начале и конце кривой поворота.
Присоединение внутриквартальных сетей к трубопро-
водам допускается без устройства колодцев при длине
присоединения не более 15 м и скорости движения сточ-
ной воды в трубопроводе не менее 1 м/с.
216
Рис. 11.3. Схемы заделки труб
а и 6— в непросадочных грунтах соответственно
ный раствор; 2 — асбестоцементный раствор; 3
ная прядь
сухпх и мокрых; / — цемент-
— гидроизоляция; 4 — смоля-
В мокрых грунтах необходимо предусматривать гид-
роизоляцию дна и стенок колодцев на 0,5 м выше уровня
подземных вод.
Проектным институтом ЦНИИЭП инженерного обо-
рудования разработаны типовые проекты колодцев для
районов с обычными геологическими условиями с расчет-
ной температурой наружного воздуха —20, —30 и —40 °C
в сухих, мокрых и просадочных грунтах при отсутствии
трессивного воздействия подземных и сточных вод.
заработаны также проекты колодцев для строительства
в сейсмических районах (7—9 баллов). Колодцы устраи-
ают из сборного железобетона, монолитного бетона
и кирпича.
Смотровые колодцы на водоотводящих сетях про-
явленных предприятий должны выполняться с учетом
состава и свойств сточных вод. Если сточные воды агрес-
сивны, то колодцы, как все другие сооружения, должны
Ять защищены от коррозионного воздействия жидко-
сти и ее паров. Лотки колодцев на сети для отвода кис-
лых вод следует предусматривать из кислотоупорных
Материалов. В таких колодцах не допускается установка
металлических скоб и лестниц. При наличии в сточных
в°дах легковоспламеняющихся, горючих и взрывоопас-
ных веществ на выпусках из зданий и на водоотводящей
сети необходимо предусматривать колодцы с гидравли-
ческими затворами. На рис. 11.4 показан пример устрой-
ства прямоугольного колодца с гидравлическим затвором
Для труб диаметром 600—1600 мм.
Стоимость строительства колодцев составляет до 25 %
217
д-д
Ге“ким мтм"™’"0" колоде’ с гидрами-
стоимости водоотводящей
и снижению их стоимости
мание.
сети, поэтому их устройству
следует уделять особое внИ"
218
§57-
Перепадные колодцы
Перепадные колодцы служат для сопряжения само-
ных трубопроводов, уложенных на различной глуби-
теЧр практике необходимость применения перепадных
колодцев может возникнуть в следующих случаях:
при присоединении боковых веток к коллекторам или
внутриквартальных сетей к уличным трубопровода?.!
(рис. 11.5, а);
при пересечении трубопроводов с инженерными со-
оружениями и естественными препятствиями (рис.
11.5,6);
при устройстве затопленных выпусков воды в водое-
мы (рис. 11.5, в);
при больших уклонах поверхности земли для исклю-
чения превышения максимально допустимой скорости
движения сточных вод (рис. 11.5,г).
На рис. 11.5 пунктиром показаны варианты конст-
руирования сети без устройства перепадных колодцев.
Устройство перепадных колодцев позволяет значительно
сокращать глубину заложения трубопроводов и соответ-
ственно стоимость строительства водоотводящей сети.
По высоте перепадов перепадные колодцы^ могут быть
подразделены на перепадные колодцы малой высоты
До 6 м и большой высоты. В настоящее время разрабо-
тано большое число конструкций перепадных колодцев.
Все они могут быть подразделены на три типа:
шахтного типа (с перепадами и без них);
выполняемые по типу сопрягающих сооружений, при-
меняемых в гидротехнической практике (быстроток, во
Дослив практического профиля и др.); „or,~uuu
гашение энергии в которых основано на соуд р
^Ис. 11.0. Случаи применения перепадных колодцев
подводящий трубопровод; 2 — перепадный колодец;
бопровод; 4 — препятствие
3 — отводящий тру-
219
струй со стенкой сооружения или специальной реш
а также на соударении струй в основании колодц Тк°а*
разующихся в результате разделения потока. ЦЭ’ °6'
Ниже описаны принципы работы, расчет и коне
цпя наиболее широко применяемых и перспектив^
перепадных колодцев. Ь1х
Перепадный колодец шахтного типа малой высоты
представляет собой камеру, форма которой аналогична
форме смотрового колодца, к которой пристроена или
в которую встроена гладкая (без ступеней) шахта (сто-
як) круглого или прямоугольного сечения (рис. 11.6),
О:т применяется для трубопроводов диаметром 150—
500 мм. Высота перепада hn не должна превышать 6 м —
при диаметре трубопровода 150—200мм, 4 м — при диа-
метре 250—350 мм и 2 м — при диаметре трубопровода
400—500 мм. Сечение стояка должно быть не менее сече-
ния подводящего трубопровода. В основании стояка ре-
комендуется устраивать приямок. Он обеспечивает соз-
дание водяной подушки, смягчающей удар падающего
потока в основание сооружения. Воздействие потока
в основании весьма велико, поэтому днище упомянутого
приямка следует укреплять стальной плитой.
Перепадные колодцы можно выполнять круглыми
и прямоугольными в плане из кирпича, бетона и железо-
бетона (сборного или монолитного). Институтами
ЦНИИЭП инженерного оборудования и Гипрокоммун-
дортранс разработаны типовые проекты перепадных ко-
лодцев, основные размеры которых приведены в табл.
11.1.
Опыт эксплуатации показал, что перепадные колодцы
часто засоряются. Надежность работы сооружений можег
быть повышена, если диаметр стояка принимать на один
сортамент больше диаметра подводящего трубопровода.
Таблица 11.1. Размеры перепадных колодцев шахтного типа
малой высоты (см. рис. 11.6)
Размеры, см, перепадных колодцев из
сборного железобетона бетона и кирпича лг
DK hn НР DK длинах X ширина hn "р
150 200 60—420 90—450 150 200 80x125 80X150 50—400 90—470 70 70—210
220
Б-Б
Рис. 11.6. Перепадный колодец
грунтов
шахтного типа дли непросадоиных мокрых
„„ MI50 с затиркой поверхности; J —
5 — стальная плита, о У ojj
тонными кольцами
Рис. 11.7. Расчетная схема перепадного колодца шахтного типа большой вы-
соты
обозначения см. в формулах (12.7)—(12.12)
Перепадный колодец шахтного типа большой высоты
состоит из следующих основных элементов: приемной во-
ронки, стояка (шахты) и водобойного колодца в основа-
нии (рис. 11.7). Исследованием их занимались Н. Ф. Фе'
доров, Ю. Д. Шутов, В. Н. Козин, П. П. Крупнов и ДР-
Расчет перепадного колодца заключается в определе-
нии диаметра стояка и размеров водобойного колодца,
предназначенного для затопления гидравлического
прыжка и гашения энергии потока.
Жидкость по стояку может двигаться при безнапор-
ном и напорном режимах. При напорном режиме, когда
вода полностью заполняет сечение стояка, возможно воз-
никновение вибрации и разрушение сооружения. Поэтому
расчет перепадного колодца рекомендуется производить
на условие безнапорного движения жидкости по стояку.
При этом поток воды движется кольцом по стенке стоя-
ка с воздушным стволом в центре.
222
ю. Д- Шутов диаметр, мм, стояка рекомендует опре-
I делить по эмпирической формуле (приемная воронка
I плавного профиля)
JCT = O,55<?0-375, (П ()
где q — расчетный расход, м3/с.
П. П. Крупнов для определения диаметра стояка при
безнапорном режиме и незатопленном входе предложил
формулу (см. рис. 11.7)
^ст > 0,54 ^/(Яо + гэ)°'5, (П .2)
где
Я0 = Я + ^р/2^,
. vcKonX^Z СДпй?,СТЬ движения воды е подводящем трубопроводе; g—
ускорение свободного падения. ' ®
Для гашения эноеРгии потока в нижнем бьефе стояка
У раивают водобойный колодец, проектирование и рас-
товаК°ТО₽ОГО производится по рекомендации Ю. Д. Шу-
Крупнов размеры и параметры работы перепад-
о колодца рекомендует определять по формулам:
скорость в конце стояка
^ст= (л7/^ст)2/5;
Длину водобойного колодца
/к = /1 + ^Ст/2 + 2,-(А"-Ас);
глубину водобойного колодца
dH = 1,5//' —Г,
где п — коэффициент шероховатости стояка; Zi = (14-1,5)dCT — рас-
стояние от оси стояка до торцовой стенки колодца; Лс—глубина
в сжатом сечении; h" — вторая сопряженная глубина гидравличес-
кого прыжка; Т — напор на пороге отводящего трубопровода, опре-
деляемый из уравнения водослива при tn=0,34.
Скорость истечения воды из стояка достигает боль-
ших значений, поэтому требуется тщательное крепление
Днища и стенок водобойного колодца и других элементов
сооружения. Перепадный колодец целесообразно выпол-
нять из монолитного или сборного железобетона.
Перепадный колодец шахтного типа с многоступенча-
тыми перепадами также имеет в своем составе шахту,
но она перегорожена ступенями, чередующимися по всей
высоте в шахматном порядке (рис. 11.8). Расстояние ме-
жду ступенями рекомендуется принимать равным г==
223
Д-Д
Рис. 11.8. Двухсекционный перепадный колодец шахтного типа с
пенчатыми перепадами
/ — подводящий коллектор; 2 — шиберы; з — секции пепепадного
4 _ ступени перепада; 5 — отводящий коллектор
многосту-
колодца;
224
Рис. 11.9. Зависимость коэффициента ц, от относительного напора Zifa
/—по формуле В. Н. Козина; 2— по формуле П. П. Крупнова; 3 и 4—по
опытам соответственно без подачи воздуха под ступени и с подачей
= (0,54-2) В (z= (0,54-2) d при круглом сечении шах-
ты), а площадь ступени — равной половине площади по-
перечного сечения шахты. Этот перепадный колодец обе-
спечивает высокую степень гашения энергии падающей
жидкости. Расчет перепадного колодца производится на
предельно затопленное состояние. Для определения про-
пускной способности колодца предложен ряд формул.
Формула В. Н. Козина имеет вид:
qyn = KBVgz, (И.З)
гДе <7УД — удельный расход, м3/с на 1 м длины; К—эмпирический
коэффициент, зависящий от отношения z/B.
Известны также формулы П. П. Крупнова, Ю. Д. Uy-
това и др. Все они приводятся к формуле для истечения
Жидкости из отверстия:
q = ца> V2gzlt (11
где u-коэффициент расхода; a>=BL/2 - площадь сечения отвер-
стия; zi —напор воды над отверстием, который в формуле (И з)
Равен величине г.
Зависимость коэффициента ц от относительного на-
пора над отверстием z./п (рис. 11.9) позволяет проанали-
зировать известные формулы для пропускной способно-
сти шахт перепадных колодцев. Из рисунка видно, что
по формуле (П.З) и формулам других авторов коэффи-
, 225
15—872
Рис. 11.10. Режимы движения воды в многоступенчатом перепаде
а — безнапорный; б — начальный напорный; в—напорный
циент р, возрастает с увеличением напора и в ряде слу-
чаев получается больше единицы. Этот результат проти-
воестественен.
Последними исследованиями* перепадных колодцев
установлено три режима течения жидкости по шахте:
безнапорный (рис. 11.10,а), характерный для малых
расходов; начальный напорный (рис. 11.10,6), наблюда-
ющийся при —В/2; напорный (рис. 11.10, в), наблю-
дающийся при Z\>a.
Исследования на первом этапе привели к результа-
там, совпадающим с результатами других исследовате-
лей (кривая 3 на рис. 11.9). Установлено также, что на
условия движения жидкости существенное влияние ока-
зывает давление воздуха, скапливающегося под ступеня-
ми. При начальном напорном режиме (при zis^o) под
ступенями давление воздуха меньше атмосферного, а при
напорном режиме — значительно больше атмосферного.
Изменение давления воздуха нарушает режим течения
жидкости и является нежелательным для устойчивости
всего сооружения.
На основании исследований пришли к выводу о необ-
ходимости подачи воздуха под ступени. Известно, что
для обеспечения устойчивости работы водосливов под
• Исследования выполнены канд. техн, наук Г. К Аманжоло-
вым при участии и под руководством автора.
226
(11.5)
I nvio подается воздух, а стояки водоотводящих систем
ысоких зданий оборудуются вентиляцией. Предлагае-
решение оказалось аналогичным известным решени-
м применяемым в других системах.
Я Исследования на втором этапе —с подачей воздуха
под ступени — показали, что при изменении напора ко-
эффициент р, остается неизменным (кривая 4 на рис.
11.9). Коэффициент скорости <р в отверстиях шахт равен
0,89, а коэффициент сжатия струй может определяться
по формуле А. Д. Альтшуля:
е = 0,57 + 0,043/(1,1 - л),
где п=а!В — степень сужения шахты.
Таким образом, расчет перепадного колодца может
производиться по формуле (11.4), а коэффициент р оп-
ределяться по известной зависимости
р = <ре. (11.6)
Перепадный колодец шахтного типа с многоступенча-
тыми перепадами рекомендуется проектировать двухсек-
ционным (см. рис. 11.8) при условии пропуска всего рас-
хода воды по одной секции и предельном затоплении ее,
т.е. при Zi=z. Таким образом будет обеспечиваться до-
ступ к шахтам и возможность их осмотра и ремонта.
При нормальном режиме работы, когда работают обе
секции, шахты будут работать в условиях начального
напорного или напорного режима при zx<.z. При подаче
воздуха под ступени повышается устойчивость и надеж-
ность работы сооружения.
Перепадный колодец может выполняться из монолит-
ного или сборного железобетона. К устройству ступеней
Должны предъявляться повышенные требования, так как
они воспринимают воздействие потока воды, обладаю-
щего большой кинетической энергией. Форма шахт в пла-
не может быть прямоугольной и круглой.
Известен еще ряд конструкций перепадных колодцев
Шахтного типа с многоступенчатыми перепадами.
Перепадный колодец шахтного типа с многоступенча-
тыми перепадами круглого поперечного сечения (двух-
секционный)* состоит из двух отделении — водопропуск-
ного “эксплуатационного (рис. 11.11). Водопропускное
м И Новые конструкции перепадов для тоннель-
кых «Знание» РСФСР.
Ленинградский дом НТП. •>
227
15*
онного перепадного колодца Й*
типа с миогоступенчатыми^ерТпаХ
/-ступени; 2 -направляющая стек-
на, 3 — водопропускное отделен»"
4 — эксплуатационное отделение- 5-
щитовые затворы; 6 — проемы-' 7 —
вертикальные перегородки
Рис. 11.12. Гидравлическая схема рабо-
ты перепадного колодца, представлен-
ного на рис. 11.11 (по оси одной сек-
ции водопропускного отделения)
отделение разделено на две секции — левую и правую по
движению воды. В каждой секции на расстоянии z друг
от друга по вертикали имеются перекрытия (ступени)
с отверстиями, расположенными в шахматном порядке.
Энергия потока гасится в результате воздействия на по
ток ступеней и соударения потоков над центральны
отверстием (рис. 11.12). Методика гидравлическогорас^
та перепадного колодца разработана на основе теор
ческих положений и результатов экспериментальнь
следований на моделях. чеСко-
Перепадный колодец в виде водослива пран
го профиля состоит из криволинейного водослива
228
бойкого колодца в основании (рис. 11.13). Водосливная
грань строится по координатам Кригера - ОфиХва
Энергия потока гасится также в результате затопления
гидравлического прыжка, что обеспечивается устройст-
вом водобойного колодца. 1 и
Глубина водобойного колодца вычисляется следую-
щим образом (рис. 11.14). Определяется сжатое сечение
hc в нижнем бьефе у основания водослива по формуле
Чуа = 4>hcVr2g (То — ftc), (11.7)
где Чуд удельный расход расход на единицу ширины трубопрово-
да; ф — коэффициент скорости, равный 0,95-0,99; g — ускорение
свободного падения; Го —средняя удельная энергия потока, опре-
деляемая по формуле
T0 = P + H + v*/2g+dK, (11.8)
где Р—высота перепада; И — наполнение в подводящем трубопро-
воде при средней скорости потока о; dK — глубина водобойного ко-
лодца.
Далее по прыжковой функции определяется вторая
сопряженная глубина (за прыжком) h" при условии, что
первая сопряженная глубина (до прыжка) h'=hc.
Прыжковая функция для прямоугольного русла имеет
вид:
Л" = (Л72) [К1+8(/1кр/Л')3-1], (11.9)
где ЛКр — критическая глубина, определяемая по формуле
= (11.10)
Необходимая глубина водобойного колодца находит-
ся из условия
ft"</ + rfK + Az, (1111)
где Дг — перепад уровней воды при выходе ее из водобойного ко-
лодца, равный
Д* = и;р/<р2 2g — vK/2g,
где утр и ик — средние скорости соответственно в отводящем трубо-
проводе при глубине /ив водобойном колодце.
Глубина потока в сжатом сечении и глубина водобой-
ного колодца определяются методом подбора. Приемы их
Определения изложены в специальных курсах гидрав
•пики.
Длину водобойного колодца рекомендуется вычислять
229
ooosc
230
д-д
Рис. 11.13. Конструкция перепадного колодца в виде водослива практического профиля
нолитныйДлоток 2 — щитовой затвор; 3 — водослив; 4 — отводящий трубопровод; 5 — металлические листы; 6 — мо-
нолитный лоток из бетона; 7-монолитная железобетонная плита; 8 - подготовка из бетона
по формуле
/в.к = ₽/п, (11.12)
где р — коэффициент, равный 0,6—0,7; /п — длина гидравлического
прыжка.
Для определения длины гидравлического прыжка
предложено много формул. Наиболее совершенной явля-
ется формула М. Д. Чертоусова:
/п = 10,3/1' (/(hKM')3 — 1)0,81. (11-13)
Приближенно длина прыжка может быть определена
по формуле
/п = 6(й" — ft').
Изложенная выше и широко известная методика рас-
чета размеров водобойного колодца все же весьма слож-
на. Вычислительный центр АН СССР (авторы С. И. Гу-
сев и Г. С. Хованский) разработал специальные номо-
граммы для гидравлического расчета водобойного
колодца для перепадного колодца на водоотводящих се-
тях.
Криволинейный водослив и водобойный колодец сле-
дует выполнять из монолитного железобетона, а стенки
рабочей камеры и горловины могут быть из кирпича, бе-
тона или железобетона (монолитного или сборного).
Перепадный колодец в виде водослива практического
профиля рекомендуется применять при высоте перепада
до 3 м и диаметре трубопровода 600 мм и более. При
232
необходимости сопряжения трубопроводов с разницей
в глубинах заложения более 3 м следует проектировать
два или большее число перепадных колодцев (при усло-
вии применения перепадного колодца только этого типа).
Перепадный колодец в виде водослива практического
профиля до настоящего времени имел весьма широкое
распространение.
На рис. 11.13 показан пример устройства перепадного
колодца в виде водослива практического профиля. Осо-
бенность его заключается в том, что он состоит из двух
секций, каждая из которых рабочая. При расходах мень-
ше расчетного одна из секций может отключаться, дру-
гая секция при этом может осматриваться и ремонтиро-
ваться.
Перепадный колодец с водобойными плитами пред-
ставляет собой камеру круглой или прямоугольной фор-
мы в плане, по высоте которой располагается один или
два ряда (в зависимости от высоты перепада) водобой-
ных плит (рис. 11.15). Водобойные плиты располагаются
на некотором расстоянии друг от друга, образуя гори-
зонтальную решетку. Вода по площади камеры распре-
деляется плитой. При падении потока и соударении его
с решетками из водобойных плит происходит интенсив-
ное гашение кинетической энергии. Размеры водобойно-
го колодца принимаются конструктивно и на основании
опыта эксплуатации аналогичных сооружений.
При высоте перепада /гп=14-3 м рекомендуется уст-
ройство одной решетки из водобойных плит, а при высо-
те перепада /гп=Зч-4 м —двух решеток.
Перепадный колодец этого типа приемлем только
в том случае, когда в сточной воде не содержатся круп-
ные включения, а также тряпье, мочала, бумага и дру-
гие волокнистые включения, которые могут задерживать-
ся и наматываться на водобойные плиты. Его рекоменду-
ется применять на ливневой сети (водостоках).
Институты ЦНИИЭП инженерного оборудования
и Гипрокоммуидортранс разработали типовые проекты
перепадных колодцев для труб диаметром 500 1600 мм
при высоте перепада от 0,5 до 4 м (в зависимости от диа-
метра Трубопровода). Стенки их выполняются из моно-
метра труоопр ' екрытИя, горловины, распредели-
«ЛИТНОГО беТОНЯ, Р Р л/?лпиму ЖРЛвЧоб^ТОН Н Ы X
тельные и водобойные плиты из сборных железобетонных
"талей Плита основания перепадного колодца ар-
мируега. На рис. П.15 показан пример перепадного ко-
233
А-й
3
О-
2
оО •
OV
.----------------/злаяяая»;
2Я7
515
'Ь.
Ai
•Щ7
□ Ш И и ы
250*8-2000
Рис. 11.15. Конструкция перепадного колодца с водобойными плитами
/ — скэбы; 2 — распределительная плита; 3 — подводящий трубопровод;
водобойные плиты; б — арматурная сетка; б — отводящий трубопровод
234
поди3 Д^я труб диаметром 500 1000 мм с высотой пере-
пада 3,5 и 4,0 м.
Перепадный колодец с соударением потоков состоит
ИЗ двух вертикальных стояков и водобойного приямка
(рис. 11.16). Перед перепадным колодцем поток воды де-
лится на две части и транспортируется вниз по двум
стоякам. Специальная форма водобойного приямка спо-
собствует соударению потоков, благодаря чему обеспе-
чивается высокая степень гашения энергии.
Перепадный колодец с водосливными стенками и со-
ударением рассредоточенных потоков состоит из распре-
делительного узла 1 в верхнем бьефе перепада (в конце
подводящего коллектора), шахты прямоугольного сече-
ния 2 и водобойной камеры 3 в основании шахты (рис.
11.17).
Распределительный узел включает горизонтальную
платформу, сопряженную с дном подводящего коллекто-
ра, и закрепленные на ней продольную разделительную
перегородку и направляющие лопатки, делящие плат-
форму на равные секции.
Перепадный колодец работает следующим обра-
зом. Сточная вода поступает по подводящему коллек-
тору в распределительный узел, который с помощью про-
дольной разделительной перегородки делит поступаю-
щий поток на два равных потока. Направляющие лопат-
ки разворачивают потоки на 90° и распределяют их
равномерно по всей ширине боковых водосливных стенок
шахты перепада, по которым они ниспадают вниз. Затем
сточная вода поступает в водобойную камеру, где проис-
ходит соударение двух потоков. В результате соударения
потоков образуется бурун, представляющий собой не-
сплошной, состоящий из отдельных струй поток, который
затем стекает вниз в отводящий коллектор и продолжа-
ет движение в бурном или спокойном состоянии, с обра-
зованием гидравлического прыжка или без него в зависи-
мости от высоты буруна и глубины водобойной камеры.
Особенностью перепадного колодца новой конструк-
ции является возможность полного гашения избыточной
энергии сбрасываемых потоков и надежность в работе
при пропуске больших расходов воды, достигаемые за
счет разделения и равномерного распределения потоков
по всей ширине боковых водосливных стенок перепада.
Распределение сбрасываемых потоков по всей ширине
бок^ых стенок позволяет рассредоточить их на боль-
235
Рис. If.te. Схема перепадного колодца ,
ем потоков с С0Ударецн.
/ — стояки; 2-камера; 3 - водобойный „
4 - подводящий трубопровод; 5 — отводяп.и?РИям«К'
провод АМЩИЙ TDVfin’
труо0:
перепадного колодца
соударением рассредо-
Рис. 11.17. Расчетная схема
с водосливными стенками и
точенных потоков
236
шой длине, уменьшить удельную нагрузку и удельный
расход (расход, приходящимся на единицу ширины бо-
ковой стенки), увеличить степень турбулентности и аэра-
ции, увеличить площадь соударяемых потоков, приводя-
щих к увеличению эффекта гашения при соударении и
повышению надежности сооружения.
Исследования показали, что степень гашения энергии
и высота образующегося при соударении потоков буру-
на зависят от кинетичности сбрасываемых потоков и глу-
бины водобойной камеры. С увеличением кинетичности
потоков, т. е. с увеличением ширины растекания, эффект
гашения энергии соударением увеличивается.
Высота буруна зависит от кинетичности сбрасывае-
мых потоков, а глубина водобойной камеры от высоты
буруна. Для определения высоты, м, буруна получена
эмпирическая формула
ftCp = 5,14e-°'0032FrftKp, (11.14)
где е — основание натурального логарифма; Лкр — критическая глу-
бина в отводящем коллекторе, м; Fr — число Фруда, определяемое по
формуле
Fr = av^!ght
где у0 — скорость потоков в основании водосливной стенки перед
соударением, м/с; h — глубина потока на водосливной стенке, м.
Скорость потоков в основании водосливных стенок
перед соударением следует определять по формуле
v0= 4>V2gTB, (11.15)
где ф — коэффициент скорости; То — удельная энергия жидкости
с учетом напора и скорости подхода потока к перепаду, м.
Коэффициент скорости <р определяется по уравнению
Ф,О/34-КФ2 —Л = 0,
где
4^3
где q — расчетный расход, м3/с; я — коэффициент шероховатости;
Р— высота перепада, м; L — длина колодца.
Для достижения максимального эффекта гашения
энергии воды глубину водобойной камеры следует вы-
237
числять по эмпирической формуле
Лнам= l.lftcp—(и
где t — наполнение в отводящем коллекторе, м. '
Гидравлический расчет перепадного колодца новой
конструкции рекомендуется производить в следующем
порядке.
1. По удельному расходу, принимаемому равным 0,2—
2 ms/c, определяется длина перепадного колодца:
L = 9 / <?уд.
2. Ширина горизонтальной платформы распредели-
тельного узла принимается равной b=2dn. Число лопа-
ток находится из условия пропуска каждой секцией меж-
ду лопатками удельного расхода:
П = (<7/<7уд) — 1 •
Высота разделительной перегородки и направляю-
щих лопаток принимается не менее глубины наполне-
ния подводящего коллектора.
3. Находится напор Но на пороге водослива.
4. Общая ширина перепадного колодца определяется
по формуле
B = 2(dn + l1),
где Zi — расстояние от края платформы до водосливной стенки, оп-
ределяемое по зависимости Ц = (1,54-2,0) Но.
5. Вычисляется скорость потоков в основании водо-
сливной стенки по формуле (11.15).
6. Определяется высота буруна по формуле (11.14).
7. Находится глубина водобойной камеры по форму-
ле (11.16). Пересчитывается значение удельной энергии
потоков Т'о и расчет повторяется в той же последова-
тельности.
Перепадные колодцы можно строить из сборного
(стеновые элементы, фундаментные или специальные
блоки) или монолитного железобетона.
При проектировании и строительстве перепадных ко-
лодцев необходимо предусматривать:
сопряжение горизонтальной платформы распредели-
тельного узла с дном подводящего коллектора на одном
уровне;
выполнение разделительной перегородки и направля-
ющих лопаток из металла или железобетона;
усиление боковых водосливных стенок шахты, по ко-
238
торым ниспадают сбросные потоки, с учетом абразивно-
го воздействия потока на стенку;
усиление основания водобойной камеры (с учетом на-
грузки сбросных потоков), выполняемой из железобето-
на марки не ниже 300;
водонепроницаемость шахты перепадного колодца
для избежания эксфильтрации воды в грунт через сты-
ковые соединения;
смотровые площадки в верхнем бьефе перепада на от-
метке шелыги подводящего коллектора или выше для
осмотра и прочистки распределительного узла;
шахту или металлические ограждения для спуска лю-
дей в водобойную камеру, смотровую площадку выше
шелыги отводящего коллектора и расположенную в цент-
ре шахты.
§ 58. Дождеприемники
Для приема атмосферных вод в водоотводящую сеть
создаются специальные сооружения — дождеприемники,
представляющие собой заглубленные камеры, перекры-
тые решетками (рис. 11.18).
Рис. 11.18. Дождеприемники
а-круглый; б - прямоугольный
239
сетЬЗНа\енИя
сеть общ?.
крытня площади стока, уклона поверхности земли^ П°’
чеппиемникя. опганизяпии чксппиятяпни _____________ " ДОЩ-
Конструкция дождеприемников зависит от
водоотводящей сети (водосточная сеть, С^1О
сплавной или полураздельной системы),’ характе°01Це'
крытня площади стока, уклона поверхности земли П°’
деприемника, организации эксплуатации системы в °*'
отведения и применяемого при этом оборудования И°Д°’
Следует иметь в виду, что с атмосферной водой в сеР
через дождеприемники может поступать то или иное ко
личество песка и грунта. Из сети через дождеприемники
в атмосферу в пределах обслуживаемых объектов могут
поступать газы. у
Конструкции дождеприемников подразделены на две
группы: 1) с осадочной частью и 2) без осадочной части.
На рис. 11.18 показаны типовые проекты дождепри-
емников без осадочной части для водосточной сети. Про-
ектом предусмотрены дождеприемники круглые диамет-
ром Дк = 700 и 1000 мм из сборного железобетона
и прямоугольные /4Х^=600X900 мм из кирпича. Дно
дождеприемников должно иметь плавное очертание.
Решетки дождеприемников могут быть прямоугольны-
ми и круглыми. В настоящее время применяют в основ-
ном прямоугольные решетки, которые устанавливают
в плоскости проезжей части дорог. Прежде применяли
дождеприемники с дополнительными приемными отвер-
стями в вертикальной плоскости бортового камня. Для
увеличения пропускной способности решетки рекоменду-
ется располагать на 20—30 мм ниже лотка проезжей
части улиц. Для приема больших расходов воды при ук-
лоне проезжей части улиц более 0,03 целесообразна ус-
тановка двух решеток.
Если площадь стока имеет брусчатое или булыжное
покрытие, то допускается устройство дождеприемников
с осадочными (отстойными) частями. Осадочная часть
создается в результате увеличения заглубления камеры
дождеприемника ниже лотка соединительной ветки.
В осадочной части задерживается значительное количе-
ство песка и грунта, поступающих в сеть с атмосферной
водой. Применение дождеприемников с осадочными час-
тями целесообразно также при проектировании сети с ми-
нимальными уклонами. Недостаток дождеприемников
с осадочными частями заключается в необходимости пе-
риодической их очистки.
Дождеприемники, устраиваемые на сетях общесплав-
ных систем, отличаются от дождеприемников, применяе-
240
мых на водосточных сетях. Особенность их состоит в на-
личии гидравлического затвора и, следовательно оса-
дочной части. Гидравлический затвор необходим для
предотвращения поступления газов из сети в атмосферу
в пределах обслуживаемых объектов. Наблюдениями
установлено, что причиной поступления газов в атмос-
феру является высокая температура воздуха и сточной
жидкости. Поэтому устройство дождеприемников с гид-
равлическими затворами обязательно лишь в южных
районах, где среднемесячная температура воздуха самого
теплого месяца равна -(-20 °C и выше. Высота гидравли-
ческого затвора должна быть не менее 10 см (во избежа-
ние испарения его за период между выпадением дождей),
а глубина осадочной части — 0,5—0,7 м. На рис. 11.19
показаны конструкции дождеприемников, применяемых
за рубежом.
Следует отметить, что вопрос о выборе размеров дож-
деприемников нельзя считать решенным. С экономиче-
ской точки зрения дождеприемники должны иметь ми-
нимальные размеры. Дождеприемник без осадочных
частей можно выполнять из железобетонных труб диа-
метром 0,4—0,5 м. Если очистка дождеприемников про-
изводится-с помощью илососов, то диаметр их также мо-
жет быть минимальным—0,3—0,4 м. В этом случае
полнее производится очистка осадочных частей и сокра-
щается время накопления осадка, что важно в санитарном
отношении. Рекомендуемые в настоящее время размеры
дождеприемников (диаметр 0,7 м или размеры в плане
0,6X0,9 м) могут быть оправданы только в случае при-
менения ручной очистки, что весьма нежелательно. В за-
рубежной практике известны конструкции дождеприем-
ников из бетонных элементов диаметром 0,45 м с осадоч-
ной частью и подвешенными к люку дырчатыми ведрами
Дождеприемники следует располагать в пониженных
местах и у перекрестков до пешеходных переходов (рис.
11.20) На проездах расстояние между дождеприемника-
ми следует определять расчетом. В конце участка (перед
дождеприемником) наполнение лотка должно быть мак-
симальным—на 2—3 см ниже минимальной высоты оор-
дюрного камня. Ширина зеркала воды в лотке перед
дождеприемником не должна превышать . P
условиях пешеходы будут беспрепятственно проходить
улицу после окончания дождя. При ширине улиц до 30 м
£ отсутствии поступления дождевжх «ОД с территории
241
16—872
: ; 65 CM •,
Рис. 11.19. Дождеприемники
применяемые на общесплавных
системах водоотведения
rm
-—------------►
гтп
-
5W
Рис. 11.20. Схемы расположе-
ния дождеприемников на пере-
крестке улиц
511 (г
кварталов расстояние между дождеприемниками допус-
кается принимать по табл. 11.2.
Таблица 11.2. Расстояние между дождеприемниками
Уклоны улицы
Расстояние между
дождеприемниками, м
До 0,004
0,004—0,006
0,006—0,01
0,01—0,03
50
60
70
80
Прям е я а иве. При ширине улиц более 30 м или пои пппппльиом vk-
лоие. более 0,03 расстояние между дождеприемниками должно быть и" более
242
к дождеприемникам допускается присоединение во-
достойных труб здании, а также дренажных трубопрово-
дов.
Установка дождеприемников непосредственно на тру
бопроводах не рекомендуется, так как поступающая во-
да нарушает нормальный режим течения в них. Дожде-
приемники к трубопроводам должны присоединяться
соединительными ветками длиной не более 40 м. Диа-
метр соединительной ветки назначается по расчетному
притоку воды к дождеприемнику и уклону 0,02, но не ме-
нее 200 мм.
Присоединение открытых кюветов и канав к закры-
той сети следует предусматривать через колодец с оса-
дочной частью. В оголовке канавы необходимо преду-
сматривать решетки с прозорами не более 50 мм. Диа-
метр соединительного трубопровода должен быть не
менее 250 мм.
§ 59. Пересечение самотечных трубопроводов
с препятствиями
Самотечные трубопроводы часто пересекаются с раз-
личными естественными и искусственными препятствия-
ми. К естественным препятствиям относят ручьи, реки,
овраги, суходолы и т.п.; к искусственным — автомобиль-
ные и железные дороги, подземные коллекторы, трубо-
проводы различного назначения, кабели, пешеходные пе-
реходы, линии метрополитена и другие сооружения.
Конструкция пересечения зависит от взаимного высот-
ного расположения (разности отметок) трубопровода
и препятствия. В зависимости от этого возможны три
случая.
1. Если трубопровод непосредственно пересекается
с препятствием, т. е. трубопровод и препятствие располо-
жены на одной и той же отметке или разность их незна-
чительна, то пересечение выполняется в виде дюкера
напорного трубопровода, соединяющего два самотечных
трубопровода. На рис. 11.21 показана схема дюкера че-
₽ Дюкер состоит из следующих основных элементов:
напорных трубопроводов, верхней и нижнеи камер. На-
порные трубопроводы дюкера выполняются не менее чем
норные труииири' « б усиленн0й антикоррозион-
на двух ниток стальных труи «, yv iгг
ной изоляцией. Диаметр их должен быть не менее 150 мм.
243
16*
Рис. 11.21. Схема дюкера через реку
/—напорные трубопроводы; // — верхняя камера; III—нижняя камера; / —
подводящий самотечный трубопровод; 2 — щитовые затворы; 3 — задвижки;
4 — аварийный выпуск
Обе нитки должны быть рабочими. Лишь при небольших
расходах допускается устройство дюкера с одной рабо-
чей и одной резервной трубой.
Дюкер укладывается в траншее по дну русла. Угол
наклона восходящей части дюкера а должен быть не бо-
лее 20°. Глубина заложения подводной части трубопро-
вода должна приниматься не менее /и=0,5 м до верха
трубы, а в пределах фарватера на судоходных реках — не
менее hi = l м. Расстояние между трубами дюкера в све-
ту должно быть не менее Ь=0,74-1,5 м (в зависимости
от напора и других особенностей устройства дюкера)-
Аварийный выпуск может быть проложен из верхней
камеры дюкера или из ближайшего колодца перед ним.
Его устройство должно быть согласовано со всеми орга-
нами, осуществляющими контроль за охраной и исполь-
зованием водоема.
В период паводков при высоком уровне вод в реке
аварийный выпуск может использоваться для промывки
дюкера. Промывка осуществляется следующим образом:
при открытой задвижке на аварийном выпуске вода из
244
в)
Рис. 11.22. Конструкция верхней (а) и нижней (б) камер
водоема в результате разности отметок воды в нем и в
отводящем самотечном трубопроводе устремляется через
аварийный выпуск в напорные трубопроводы и, двигаясь
там с большой скоростью, интенсивно промывает их.
Верхняя камера дюкера состоит из двух отделений:
первого—мокрого и второго — сухого. Эти отделения
разделяются между собой водонепроницаемой перего-
родкой. В пределах первого отделения самотечный тру-
бопровод переходит в открытые лотки. Первое отделение
может подтопляться водой при повышенных расходах
сточных вод, при снижении пропускной способности дю-
кера или при его промывке. Этим и объясняется назва-
ние отделения — мокрое.
В окончания лотков перед трубами дюкера устанав-
ливаются плоские затворы — шиберы. В сухом отделении
размещаются напорные трубы дюкера с задвижками.
При установке двух отключающих устройств в верхней
камере повышается надежность регулирования работы
Дюкера в случае выхода из строя одной из ниток трубо-
провода.
Каждое отделение верхней камеры должно иметь гор-
ловину и оканчиваться (оборудоваться) люком с крыш-
кой. Превышение люка камер под высоким уровнем вод
в водоеме должно быть не менее /12=0,5 м.
Нижняя камера дюкера устраивается в виде одного
отделения, где напорные трубопроводы переходят в от-
крытые лотки в начале которых должны устанавливать-
ся щитовые затворы. На рис. 11.22 показана конструкция
верхней и нижней камер дюкера из сборного железобе-
245
тона диаметром 150—400 мм (типовой проект ЦНйиъ
инженерного оборудования). ИЭП
Камеры дюкера размещаются на незатопляемой ля
при высоком уровне воды в водоеме территории д
керы должны располагаться в местах с устойчивым^*°
размываемым руслом, на участках с минимальнойщи'
рнной реки. Трубопроводы дюкера прокладываются пеп'
пендикулярно руслу реки для обеспечения минимальной
длины труб. При большой протяженности дюкера на
трубах следует устраивать колодцы или камеры с реви-
зиями, а в пониженных местах — выпуски для опорожне-
ния дюкера (обычно при широкой затопляемой пойме
реки).
Все линии дюкера принимаются рабочими и рассчи-
тываются на пропуск расхода
91 = 9р/«>
где <?Р— расчетный расход через дюкер; п — число рабочих линий.
Диаметр труб определяют, исходя из условия обеспе-
чения самоочищаюших скоростей 1,0 м/с, по формуле
d = 1^4^/ли. (11.17)
Вода в трубах дюкера движется с заданной скоростью
в результате наличия перепада уровней воды Ah в верх-
ней и нижней камерах, который принимается равным по-
терям напора в дюкере и вычисляется по формуле
Mi = hl + hM=^il + ^i(v2p/2g), (11.18)
где hi = il — потери напора по длине трубы; hM — потери напора
в местных сопротивлениях; i — гидравлический уклон (потери напо-
ра на единицу длины трубы); I — длина трубопроводов дюкера;
— скорость движения воды в трубах при расчетных условиях;
g — ускорение свободного падения.
Сумма коэффициентов равна
~ £вх £заДв + от?отв Н- ?вых> (11.19)
где £вх> Ьзадв, £отв, £выж — коэффициенты местных сопротивлений
соответственно на входе, в задвижке, в отводах и на выходе; т —
число отводов.
Дюкер является коротким трубопроводом, в котором
потери напора в местных сопротивлениях соизмеримы
с потерями напора по длине труб, поэтому при определе-
нии потерь напора учитываются и местные сопротивле-
ния.
246
в случае выхода одной нитки трубопровода дюкепа
из строя оставшаяся должна обеспечить пропуск всего
расчетного расхода с учетом допустимого подпора Пои
подпоре будет происходить подтопление верхней камеры
дюкера и лежащих выше участков подводящих самотеч-
ных трубопроводов. Очевидно, что при подтоплении не
должно происходить излива сточной жидкости из камеры
дюкера и смотровых колодцев. Подтопление трубопрово-
дов не должно приводить к перебоям в пользовании си-
стемой водоотведения и вызывать затопления подвалов
и других частей зданий и сооружений. Следует иметь
в виду, что даже допустимый подпор может отрицательно
сказаться на работе водоотводящей сети. При подпоре
трубопроводы будут работать под напором и полным се-
чением, снизятся скорости движения воды в них, а это,
в свою очередь, приведет к отложению осадка. Поэтому
подпор не должен вызывать подтопления трубопроводов
большой протяженности. Подтопление не должно быть
длительным. Величина допустимого подтопления подво-
дящего коллектора определяется на основе анализа ра-
боты лежащих выше участков сети.
Если приняты две рабочие линии дюкера, то расчет
следует начинать с предположения о необходимости про-
пуска по одной линии 75 % расхода. Таким образом, вна-
чале величину Дй следует определить при расходе q2=
=0,75<7р. При этом расходе находится и скорость ср
в формуле (11.18). Затем вычисляются потери напора
в дюкере при пропуске всего расчетного расхода по одной
линии и решается вопрос о допустимости получающегося
подтопления. Если подтопление окажется недопустимым,
то расход по одной линии увеличивается. Если подтопле-
ние вообще недопустимо, то расчет величины Ай ^ведется
при условии пропуска всего расхода qp по одной линии
дюкера.
Задача о величине подтопления лежащих выше участ-
ков труб может быть решена путем построения для них
пьезометрической линии. Пересечение пьезометрической
линии с уровнем воды в трубах позволит определить дли-
ну подтопленного участка трубопровода (рис. 11.23). Бо-
лее просто длину подтопленного участка трубопровода
можно найти по предлагаемому автором методу.
Предположим вычисленные потери напора при про-
пуске всего Расхода по одной линии оказались равными
Ко (см рис 11.23). Тогда подпор вжамере дюкера бу-
247
Рис. 11.23. Схема дюкера с подводящим трубопроводом
; — подводящий трубопровод; 2 — пьезометрическая линия при напорном ре-
жиме работы; 3—верхняя камера; 4 — нижняя камера; 5 — трубопровод дю-
кера
дет равен
АЛП = A/z100— Aft76, (11.20)
где Ah75 и АЛюо — потери напора при пропуске по одной линии со-
ответственно 75- и 100 %-ного расчетного расхода.
Далее определим длину подтопляемого участка трубо-
провода. Гидравлический радиус 7? и площадь живого се-
чения потока со представим в виде зависимостей:
fl = ad; (11.21)
где а и р — коэффициенты, зависящие от наполнения; d — диаметр
самотечного трубопровода.
Гидравлический уклон в самотечном трубопроводе
равен
«с= (Xc/4ad) (<?2/2gP2d4),
а при работе его в напорном режиме
*н = (^н/d) (q2-42/2gn2 d4).
Соотношение гидравлических уклонов будет равно
«н/'с = (Хн/Хс) (4s-a0?/n2). (11.22)
Анализ показал, что при изменении относительного
248
наполнения от 0,5 до 1 отношение А„ДС изменяется в пп.
Йице. Точа еГ° Приближе""о ««„о „р„„ять рав„Р|м
*н = *с Ki
где
(11.23)
=4».ар2/Л2.
нения Л/г/ИНа зависит только от относительного напол-
hJd................................ 0,6 0,7 0,8
................................... 0,43 0,67 0,87
Величину подпора в камере дюкера можно предста-
вить в виде d
Дйп = Дй0 - Д/гн = цс _ £,н
или с учетом зависимости (11.23)
ДЛП = Lic — Lic Kj = Lic (1 — К,),
откуда
L — &hn/[ic(\—К[)], (И. 24)
Если L окажется больше длины прилегающего участ-
ка £i определенного диаметра и уклона £, то это означа-
ет, что подтопление распространилось на второй участок
с уклоном /с, подтопленная часть которого равна
L2 —
(11.25)
где К( и Kt —коэффициенты соответственно для первого и второго
участков (вверх от дюкера).
Формулы (11.24) и (11.25) являются расчетными для
определения длины подтопленных участков трубопрово-
дов.
Из формул следует, что длина L пропорциональна вы-
соте подтопления камеры дюкера и обратно пропорцио-
нальна уклону прокладки трубопровода.
Дюкеры могут устраиваться и при пересечении само-
течного трубопровода с автомобильными и железными
дорогами если они проходят в выемках (рис. 11.24).
В этом случае трубопроводы прокладываются в футля-
рах (металлических или железобетонных) или осущест-
вляется их обетонировка. В остальном дюкеры под же-
249
Рис. 11.24. Схемы дюкера под автомобильной дорогой
1 — верхняя камера; 2 — трубопроводы; 3 — железобетонный ст¥л-
няя камера; 5 — основание под стул у • 4 ~ ниж-
Рис. 11.25. Схема сифона
/ — подводящий трубопровод; 2 — вакуум-насос; 3 — труба сифона; 4 — отво-
дящий трубопровод
лезными и автомобильными дорогами проектируются
аналогично проектированию дюкеров через реки.
При непосредственном пересечении водоотводящего
трубопровода с препятствием переход может быть осуще-
ствлен также в виде сифона (рис. 11.25). Для зарядки
сифона необходимо предусматривать вакуумное устрой-
ство в самой высокой точке. Высота сифона Н определя-
ется расчетом. Обычно она не превышает 5—7 м. Приме-
нение дюкера такой конструкции может потребоваться
при невозможности остановки транспорта и необходимо-
сти проведения работ в сжатые сроки.
2. Если трубопроводы располагаются ниже препятст-
вия (отметка трубопровода значительно меньше отметки
препятствия), то пересечение выполняется в виде само-
течного трубопровода из усиленных стальных или желе-
зо етонных труб, уложенных в футлярах, непроходных
или-проходных тоннелях (рис. 11.26). Глубина заложе-
250
Рис. 11.26. Схема пересечения самотечно- Д_ Д
го трубопровода под железной дорогой на ------
ння трубы, футляра или тоннеля должна быть не м
1 М — при открытом способе производства работ и е
менее 1,5 м — при закрытом. Длину футляра определяй?®
исходя из размеров препятствия. Поперечные размены
футляра и тоннеля зависят от способов производства в
бот и размеров трубопровода. При открытом способе
производства работ диаметр футляра следует принимать
не менее чем на 200 мм больше наружного диаметра тру.
бопровода. При закрытом способе размеры футляра
должны определяться с учетом условий производства ра-
бот и техники безопасности.
Кожухи и тоннели предназначены для предохранения
рабочего трубопровода от нагрузок, возникающих при
движении транспорта над ним. Одновременно кожух пре-
дохраняет дорогу от разрушения в случае аварии трубо-
провода. Футляры должны устраиваться с противокорро-
зионной изоляцией (торкретбетонное армированное, би-
тумнорезнновые, полимерные покрытия) и защитой or
электро-химической коррозии (катодная поляризация с
протекторными установками). Пространство между стен-
ками футляра и трубопровода надлежит заполнять бе-
тоном. Перед и после пересечения желательно устройст-
во смотровых колодцев с отключающими устройствами.
Футляры при бестраншейной проходке прокладыва-
ются прокалыванием, продавливанием или методом го-
ризонтального бурения. Самотечные коллекторы большо-
го поперечного сечения прокладываются под препятстви-
ем в тоннелях, которые сооружаются способом щитовой
или штольной проходки.
На рис. 11.26 показана схема пересечения самотечного
трубопровода под железнодорожными путями на насыпи
высотой до 6 м на перегоне (типовой проект Мосгипро-
транса). Конструкция оборудования футляра зависит от
материала труб и диаметра.
На рис. 11.27 представлена конструкция оборудования
футляра при размещении в нем самотечных трубопрово-
дов из асбестоцементных, железобетонных и чугунных
труб диаметром до 800 мм. Прокладка их производится
протаскиванием в футлярах на стальном сплошном коры-
те с колодковыми опорами. Для сохранения проектного
уклона внутри футляра устраивается набетонка, в кото-
рую заделываются направляющие из круглой арматурной
стали. Для фиксации положения труб к левосторонним
опорам привариваются реборды.
252
Рис. 11.27. Конструкция оборудования футляра при прокладке асбестоцементных, железобетонных и чугунных труб
/ — цементный раствор; 2 — футляр; 3 — направляющие; 4 — -рабочая груба; 5 — бетон марки М150; 6 — стальное корыто
Рис. 11.28. Конструкции е
дооания Футляра при "па60^
ке пластмассовых труб Р0Кл&д-
1 — цементный раствпп.
футляр; 3 - рабочая тр°?ба.
бетон марки М150; 5--на’пЛ’*
ляющие швеллеры н<1ПРав.
На рис. 11.28 показана конструкция оборудования
футляра при размещении в нем самотечного трубопрово-
да из пластмассовых труб диаметром 200—600 мм. Про-
кладка их производится протаскиванием в футляре на по-
лозковых опорах, приваренных к хомутам. Между собой
хомуты соединяются тяжами из круглой арматурной ста-
ли, воспринимающими усилия от протаскиваемых труб.
Для сохранения проектного уклона внутри футляра уст-
раивается набетонка, в которую заделываются направ-
ляющие швеллеры.
3. Если трубопровод располагается значительно вы-
ше препятствия (при пересечении оврагов, суходолов), то
пересечение выполняется в виде самотечного трубопро-
вода, уложенного по эстакаде или существующему мосту.
Эстакада — конструкция, представляющая собой мост на
опорах (деревянный или из сборных железобетонных эле-
ментов), который одновременно может использоваться
как пешеходный мост. Самотечный трубопровод из длин-
номерных металлических, железобетонных или асбесто-
цементных труб прокладывается по эстакаде в утеплен-
ном коробе. Диаметры труб, наполнение и скорости тече-
ния в них принимаются такими же, как и на лежащем
выше участке коллектора. Перед и после эстакады жела-
тельно устройство колодцев с отключающими устройст-
вами. Перед эстакадой целесообразно также устройство
аварийного выпуска. На трубопроводе для прочистки
труб устанавливают ревизии на расстояниях, равных рас*
стояниям между линейными смотровыми колодцами.
К выбору трассы эстакады предъявляются такие же тре*
бования, как и к трассировке дюкера,
254
§ 00. Ливнеспуски и разделительные камеры
Ливнеспуски служат для сброса части смеси дожде
вых, бытовых и производственных сточных вод в водоемы
ИЗ водоотводящей сети общесплавной системы водоотве-
дения. Ливнеспуски располагаются: на коллекторах бас-
сейнов водоотведения у места примыкания их к главному
коллектору; на главных коллекторах.
Разделительные камеры устраиваются при полной
раздельной и полураздельной системах водоотведения.
Места расположения и назначения их различны. При
полной раздельной системе разделительные камеры уст-
раиваются:
на дождевой сети в отдельных местах отводного кол-
лектора или перед очистными сооружениями для сброса
части дождевых вод при интенсивных дождях в водоем;
на сооружениях для самостоятельной очистки дожде-
вого стока при необходимости разделения его на разную
степень очистки.
При полураздельной системе водоотведения раздели-
тельные камеры устраиваются:
на дождевой сети перед присоединениями ее к обще-
сплавным коллекторам для сброса части дождевых вод
при интенсивных дождях в водоем;
перед очистными сооружениями для временного сбро-
са части бытовых, производственных и дождевых сточных
вод (при больших расходах последних) в регулирующие
резервуары для последующей подачи на очистные соору-
жения.
Принципы работы и конструкции ливнеспусков и раз-
делительных камер аналогичны. В последующем изложе-
нии под термином ливнеспуск будут подразумеваться
ливнеспуск и разделительная камера.
Основные требования, предъявляемые к ливнеспус-
кам, заключаются в следующем:
1) отвод без сброса наиболее загрязненной части по-
ступающего к ливнеспуску потока сточных вод,
2) малая засоряемость сбросных и водоотводящих
^надежность пропуска без сброса предельных (не
^^пе^клГу^ЯСн'аость соиГ1>'''и|,|Я
П„ „nnlurov работы ливнеспуски могут быть подраз-
делиш на смдуюшке: со сбросными устройствам,, в виде
255
Рис. 11.29. Ливнеспуск с боковым прямолинейным водосливом с односторон-
ним сбросом
/—ливнеотвод (сбросной трубопровод); 2 — отводящий трубопровод; 3 — гре-
бень водослива; 4 — подводящий трубопровод
водосливов; с донным сливом; с сифонным водосбросом;
с водосбросом циклонного типа (с тангенциальным под-
водом воды); с механическими устройствами и комбини-
рованные.
Ливнеспуск с боковым прямолинейным водосливом
с односторонним сбросом состоит из лотка, одна сторона
которого является водосливом (рис. 11.29). Этот ливне-
спуск имеет самое широкое распространение. Недостаток
его заключается в необходимости устройства камер боль-
н ого размера. В соответствии с рекомендациями «ПИСИ
и Л НИИ АКХ длину гребня водослива В рекомендуется
определять по формуле
б = 0,75—сбр- , (11.26)
//’•5
где <?сбр расход сточных вод, сбрасываемый через ливнеспуск,
м"/с» На полный напор на водосливе, равный
V1,
Яо = Я + О,5 — ,
256
где Н статический напор на водосливе, м (H—h
глубина воды в подводящем трубопроводе ’ м• п '~р' ГЛе h< —
,„=.. м); скоро™ порог.
Высота порога водослива должна равняться глубине
воды в лотке при пропуске предельного (несбрасываемо-
го) расхода. Толщина бетонной водосливной стенки вы-
полняется равной 0,1 м. Целесообразно гребень водосли-
ва выполнять металлическим и подвижным в вертикаль-
ных направляющих. Это обеспечит возможность
изменения высоты гребня водослива при наладке работы
сооружений.
Длину разделительной камеры следует принимать
равной длине гребня водослива, а ширину Вк, м,
Вн > 1,5Н -f- </сбр -|- 0,2,
где Лер — диаметр ливнеотвода (сбросного трубопровода), м.
Ливнеспуск с боковыми прямолинейными водослива-
ми с двухсторонним сбросом состоит из лотка, обе сторо-
ны которого являются водосливами (рис. 11.30). Длина
гребня водослива равна удвоенной длине лотка и опре-
деляется по формуле (11.26). Ливнеспуск может обору-
доваться шибером, установленным в конце лотка, с помо-
щью которого можно регулировать работу сооружения.
Известна конструкция ливнеспуска с водомерным лотком
Вентури, установленным после водосливного лотка. Во-
домерный лоток служит регулятором наполнения воды
в водосливном лотке и, следовательно, регулятором сбро-
са расхода воды.
Ливнеспуск с боковым криволинейным водосливом
(центральный угол а=90°) состоит из криволинейного
Рис. 11.30. Ливнеспуск с боковыми
Ронним сбросом
/ и 2 — трубопровод соответственно
трубопровод; 4 — гребни водосливов
прямолинейными водосливами с двуксто-
подвод я щи й н отводящий; 3 — сбросной
17—872
257
лотка, внешняя сторона которого является водоСЛМп
(рис. 11.31). Расход сточных вод через водослив о
м’/с, равен (по рекомендации ЛИСИ) Vc6p>
а к = m]f2g Н\'5 d.t ...
¥сбр г б и 1» (И.27)
где ^-диаметр подводящего трубопровода; т-коэффИЦи
расхода, равный: при ^сбр/^^0,5 tn — 0,48, при ^сбр/^г<0,5 щ=>
=0,7 У <?свр/<?г. здесь ^ — расход, поступающий к ливнеспуску.
Напор следует определять по формуле
= (h1 — p)+ В (v2p lim/2g), (11.28)
где В —параметр, значение которого зависит от отношения Z?/di:
R ch..................... 1 С5 2 2.5 3
В ....................... 2,57 2,17 1,91 1,73 1,6
Высота порога водослива должна определяться по
формуле
Р = ft, + В (vp.Zl-m/4g),
где Vp.um — скорость движения воды при предельном (несбрасы-
ваемом) расходе.
При значении р, вычисленном по приведенной выше
формуле, будет обеспечиваться пропуск по лотку без
сброса через водослив расхода воды, не превышающего
предельного (несбрасываемого).
Если определенный по формуле (11.27) расход ока-
жется меньше подлежащего сбросу расхода, то необходи-
мо повторить расчет при меньшем радиусе закругления
порога водослива.
Ливнеотвод (сбросной трубопровод) следует проекти-
ровать на полное заполнение с некоторым запасом. Ше-
лыга ливнеотвода (сбросного трубопровода) и гребень
водослива должны находиться на одной отметке.
Ливнеспуск с донным сливом представляет собой щель
в прямоугольном лотке или круглой трубе. Ливнеспуск
может быть без порога или с порогом за щелью. На
рис. 11.32 показан ливнеспуск с порогом за щелью. Рас-
чет ливнеспуска заключается в определении ширины ще-
ли и общей длины камеры s. Высота перепада р назнача-
ется с учетом местных условий, но не меньше 0,1 м.
При истечении из круглой трубы ширина щели прини-
мается равной дальности отлета наружной образующей
струи iB, м, которая определяется по формуле
zh = (1+Kw)/2i, (11.29)
258
fl-fi
Рис. 11.31. Ливнеспуск с боковым криволинейным водосливом
J — подводящий трубопровод; 2 — порог водослива; 5 —сбросной трубопровод
(ливнеспуск); 4— отводящий трубопровод
17*
269
Рис. 11.32. Ливнеспуск с донным сливом и порогом за щелью
/ — подводящий трубопровод; 2 — порог; 3 — ливнеотвод (сбросной трубопро-
вод); 4 — отводящий трубопровод
где i — уклон подводящего трубопровода; А — величина, определяе-
мая по формуле
Л = 2,2 1р/й2(Кр) +«(p/h2(Kp))^0-43, 11.30)
где /i2(kp) — критическая глубина при предельном (несбрасываемом)
расходе, в круглой трубе равная
Й2(кр) = ^„,/0,9^^, (11.31)
где qiim— предельный или несбрасываемый расход, м3/с.
Общая длина камеры должна составлять
s = «1 + а + s2 з3. (11.32)
Расстояние s, должно быть равно
si (4 -т- 5)
260
А-Д
Рис. 11.33. Ливнеспуск с донным сливом и отводом постоянного расхода
— камера ливнеспуска; 2 — подводящий трубопровод; 3 — днище распредели-
тельного узла; 4 — водосливная стенка; 5 — отверстие; 6 — прямоугольный
проем; 7 — отражательная стенка; 8 — отверстие (проем) отводящего трубо-
провода; 9 — ливнеотвод (сбросной трубопровод); 10 — водосливы
Длина порога определяется по формуле
s2 = 0,4p/tga, (11.33)
где а принимается в пределах 15 22 (tgа= 0,27—0,40).
Расстояние s3 рекомендуется принимать равным s2/2.
Ливнеспуск с донным сливом (рис, 11.33) разработан
261
Рис. 11.34. Ливнеспуск с боковым водосливом и полупогруженным щитом
1 — водослив; 2 — полупогруженным щит
в ЛИСИ. Работает он следующим образом. При малых
расходах весь поток, вытекающий из отверстия, поступает
в отводящий трубопровод (на очистку). При больших
расходах весь поток, вытекающий из того же отверстия,
отлетает за стенку и сбрасывается по ливнеотводу в во-
доем. При этих же больших расходах начинается перелив
воды через водосливы с подачей воды в отводящий тру-
бопровод. Достоинство ливнеспуска заключается в обес-
печении сброса в отводящий трубопровод практически
постоянного расхода независимо от расхода воды, под-
ходящего к ливнеспуску.
Ливнеспуск с боковым водосливом и полупогружен-
ным щитом состоит из лотка, внешняя стенка которого
является водосливом, и дополнительного лотка с полупо-
груженным щитом (рис. 11.34). Полупогруженный щит
обеспечивает задержание плавающих веществ. Эту кон-
струкцию ливнеспуска рекомендуется применять в систе-
мах водоотведения промышленных предприятий, в сточ-
ных водах которых содержатся всплывающие загрязне-
ния (нефть и др.).
При выборе конструкций ливнеспусков и разделитель-
ных камер следует учитывать совокупность требований,
вытекающих из конкретных условий проектирования.
§ 61. Регулирующие резервуары
На любом расчетном участке расход стока дождевых
вод после начала выпадения дождя обычно быстро нара-
262
стает и достигает максимума, а затем снижается до пт
Ного прекращения стока. Максимум расхода соответствг'
ет времени полной концентрации стока. Продолжител..
ность протекания максимального расхода сравнительно
мала. Поэтому целесообразно осуществлять сброс пико-
вых расходов дождевых вод в специальные емкости — ре
зервуары, которые будут опорожняться после снижения
расходов стока. Это обеспечит снижение расчетных рас-
ходов, а следовательно, размеров трубопроводов и других
сооружении, расположенных за такими регул ируютп им и
резервуарами. Особенно важно описанное регулирование
дождевого стока при необходимости его очистки в соот-
ветствии с возросшими требованиями к охране водоемов.
На очистные сооружения целесообразно подавать воду
с мало изменяющимися расходами.
В зависимости от назначения регулирующие резервуа-
ры могут размещаться отдельно перед насосными стан-
циями и длинными коллекторами, а также в комплексе
очистных сооружений. Они могут совмещаться с ливне-
спусками и разделительными камерами общесплавных
и полураздельных систем водоотведения. На обще-
сплавных и полураздельных системах водоотведения ре-
гулирующие резервуары чаще располагаются на очист-
ных станциях.
Дождевые воды могут загрязнять регулирующие ем-
кости, поэтому их следует проектировать так, чтобы про-
пуск малых расходов обеспечивался помимо емкостей.
Наибольшее распространение получили три схемы
компоновки регулирующих резервуаров с различным спо-
собой включения регулирующей емкости. По первой схе-
ме (рис. 11.35, а) вода в регулирующий резервуар на-
правляется с помощью водосливного устройства по типу
ливнеспуска общесплавной системы, а удаляется из него
по трубопроводу малого диаметра. Для осуществления
этой схемы требуется значительный перепад между греб-
нем водослива и отметкой присоединения отводной трубы
к коллектору. Величина перепада должна быть не меньше
ГЛУ|”ра₽яесх«Уаакомпоиовк„ (рас. 11.35.«) осуществи
етея пои отсутствии указанного перепада. Резервуар оно-
ется при отсужен j ЛТОЦ1|ИРй которую целесообразно
рожняется насосног' ре-
автоматизировапы который при превышении
зервуар выполняе переполняется и заполняет емкость,
предельного расхода nvp
263
Рнс. 11.35. Схемы компоновки регулирующих резервуаров
/—ливнеспуск; 2 — регулирующий резервуар; 5—насосная станция; 4 —ЛОто
в дне резервуара °к
Регулирующие резервуары выполняются открытыми
или закрытыми. Вместо резервуаров могут использовать-
ся оборудованные пруды.
Подземные закрытые резервуары можно устраивать
в пределах застройки. Удаление из них осадка затрудни-
тельно. поэтому в них необходимо предусматривать смыв
осадка, а не извлечение его на поверхность.
За рубежом нашли применение резервуары коридор-
ного типа с лотками, расположенными на разной высоте
и с уклоном не менее 0,02. По мере увеличения расхода
вода заполняет все большее число расположенных выше
лотков и заполняет всю регулирующую емкость. При сни-
жении расхода вода смывает отложившийся в лотках
осадок.
Открытые регулирующие резервуары — пруды, как
правило, следует устраивать за пределами жилой за-
стройки. Они должны иметь некоторый постоянный объ-
ем воды, обеспечивающий глубину около 1 м и, следова-
тельно, подпитываться водой в засушливые периоды. Очи-
стку их от осадка удобно производить бульдозерами, для
заезда которых в пруд следует предусматривать съезды.
Вместимость регулирующих резервуаров определяют,
исходя из графика притока воды (зависимости расхода от
времени выпадения дождя — гидрографа). Максималь-
ный расход qr в соответствии с определением расчетных
расходов по методу предельных интенсивностей будет
возникать в момент tT, соответствующий продолжительно-
сти добегания воды от наиболее удаленной точки пло-
щади бассейна до расчетного сечения (время полной
концентрации стока). Площадь гидрографа представляет
собой объем всей стекающей за время дождя воды (рис.
11.36).
Если максимальный, не заполняющий резервуар рас-
ход воды равен то рабочая емкость резервуара равна
264
площади верхней части гидрографа, отсекаемой линией,
параллельной оси абсцисс на уровне q=qp.
При выводе формулы для определения емкости регу-
лирующих резервуаров разные авторы исходили из раз-
личных гидрографов. Обычно решение приводило к сле-
дующей формуле общего вида:
W = Kpqrtr, (П.34)
где IV7 — вместимость регулирующего резервуара; ^p — коэффициент.
Профессор Н. Н. Белов при выводе одной из своих
формул принял интенсивность дождя постоянной, про-
должительность дождя равной времени полной концен-
трации стока и время спада расхода равным времени его
нарастания. При этом гидрограф имеет вид равнобедрен-
ного треугольника (см. рис. 11.36, а). В полученной фор-
муле Лр=(1— а)2, где a = qP/qr — коэффициент регули-
рования. А _
При выводе другой формулы профессор п. Н. Белов
в отличие от предыдущего случая принял продолжитель-
ность дождя /д>/г И среднюю интенсивность дождя, отве-
чающую формуле (7.3). При этом гидрограф имеет фор-
му трапеции (см. рис. 11.36. б). Полученная для спреду-
леУ„>Г емкосл, регулирующих WapoB формула
также имеет вид, аналогичным виду формулы (11.34),
265
„которой («.«),
rse x —отношение продолжительности дождя /д к времени поди л
концентрации стока Л.
Приведенные формулы являются приближенными таи
как основаны на грубой схематизации закономерностей
выпадения дождя и условий стока воды. Реальные дожди
характеризуются непрерывным изменением интенсивно-
стн в процессе их выпадения. Описанные формулы при-
ведены не только ради описания истории проблемы, они
просто и полно раскрывают основную сущность методики
вывода формулы для определения емкости резервуаров.
Если принять изменение интенсивности дождя в про-
цессе его выпадения по зависимости (7.3) и максимум ин-
тенсивности в начале его выпадения, а нарастание пло-
щадей стока равномерным с темпом f—F'/tr, то увеличе-
ние расхода в любом сечении водоотводящей сети будет
происходить по закону
q1 = Afi\~n,
а спад расхода — по закону
Яг — Qr ~ 1) "!•
При этом гидрограф приобретает форму, представлен-
ную на рис. 11.36, в. Этот гидрограф наиболее достоверно
отражает закономерность притока воды в водоотводящей
сети в процессе выпадения дождя. Очевидно, что именно
его следует принять в основу расчетов. Канд. техн, наук
М. В. Молоков считает, что теоретический гидрограф по
времени должен быть ограничен реальной продолжитель-
ностью дождей, которая названа предельной /д. После
окончания дождя сток в расчетном сечении практически
прекращается через интервал, равный времени полной
концентрации стока tr. Можно считать, что в указанном
интервале расход стока снижается пропорционально вре-
мени. Расчетная площадь гидрографа отмечена на рис.
11.36, в штриховкой.
Основываясь на описанном гидрографе, разработали
рекомендации для определения коэффициента КР. Эти
рекомендации учитывают, кроме того, особенности схем
компоновки резервуаров (см. рис. 11.35) и несовершенст-
во работы ливнеспусков, которые не всегда обеспечивают
при сбросе воды постоянный расход в обход резервуара.
Прежде всего следует задаться предельной расчетной
266
продолжительностью дождя /д, которую можно принять
равной средней продолжительности дождей, характерной
для рассматриваемой местности. Средняя продолжитель-
ность дождей довольно устойчива по равнинным районам
н колеблется в пределах 6—8 ч в средней полосе европей-
ской территории СССР и Западной Сибири, снижаясь до
4—5 ч на Украине. В северных областях и на Дальнем
Бостоке средняя продолжительность дождей увеличива-
ется до 9—10 ч, а в центральных районах Средней Азии
снижается до 3—4 ч.
Предельные коэффициенты регулирования а0 для раз-
ных показателей степени п и отношения ta/tr приведены
в табл. 11.3.
Таблица 11.3. Предельный коэффициент регулирования а0
*д *г Значения коэффициента осо при показателе степени
<0.4 | о.з | 0.6 0,7 | 0,75 и более
0,51 0,41 0,32 0,23 0,17
0,36 0,31 0,25 0,19 0,16
0,42 0,32 0,23 0,16 0,13
3 0,25 0,21 0,16 0,12 0,10
0,33 0,23 0,16 0,10 0,08
5 0,17 0,13 0,11 0,08 0,06
10 0,24 0,10 0,17 0,07 0,11 0,06 0,06 0,04 0,05 0,03
15 0,18 0,06 0,12 0,04 0,07 0,03 0,-04 0,02 0,03 0,017
:. Над чертой даны значения
а (Хо при поступлении дожде-
— при поступлении всех дождевых вод
Примечание. --- -
вых вод через ливнеспуск, под черте
в резервуар или пруд.
Если расчетный коэффициент регулирования а>ао,
то коэффициент АР рекомендуется определять непосред-
ственно по табл. 11.4 в зависимости от величин аил.
Если а<ао, то коэффициент КР определяется как сумма
двух величин КР и Кр, т. е.
Ар = ^р + ^р« (11.35)
где /('— величина, определяемая по табл. 11.4 в зависимости от
267
Таблица 11.4. КоэфФ"«иент в Ф°РмУле (П-34)
Значения коэффициента Кр при показателе степени^
а 0.4 0.5 | । 0.6 0.7 10>75и"б^7
0,8 0,04 0,18 0,04 0,21 0,05 0,24 0,06 0,28 0,06 0,31
0,11 0,1 0,11 0,12 0,13
0,7 0,25 0,28 0,31 0,35 0,37
0,18 0,18 0,18 0,2 0,21
0,6 0,33 0,35 0,37 0,41 0,43
0,5 0,33 0,29 0,28 0,29 0,31
0,43 0,44 0,45 0,48 0,5
0,57 0,45 0,4 0,41 0,42
0,4 0,56 0,54 0,55 0,55 0,57
0,3 1,0 0,62 0,58 0,53 0,54
0,77 0,69 0,65 0,65 0,66
0,2 1,98 1,16 0,85 0,73 0,7
1,18 0,96 0,85 0,78 0,77
0,1 — — 1,46 1,07 0,97
1,45 1,38 1,25 1,04 0,99
Примечание. Над чертой даны значения К при поступлении дож-
девых вод через ливнеспуск, под чертой — при поступлении всех дождевых
вод в резервуар или пруд.
а*; Кр—величина, которую рекомендуется определять по формуле
Кр = -~(а0 — а) О- (11.36)
Если дождевые воды поступают в резервуар или пруд
через ливнеспуск, то коэффициент а=1. В случае поступ-
ления всех дождевых вод в резервуар или пруд без уст-
ройства ливнеспуска при одновременном опорожнении
их коэффициент а рекомендуется определять по табл.
11.5 в зависимости от отношения tpjtr и показателя сте-
пени п.
При поступлении дождевых вод в регулирующий ре-
зервуар или пруд через ливнеспуск, не обеспечивающий
при сбросе воды постоянный расход в обход их, объем
резервуара по формуле (11.34) следует определять с по-
правочным коэффициентом (1—Лоч), где величину /Сч
268
J Я б Л и u a 11.5. Коэффициент а
V" 'г 0,4 Значения коэфф] 0,5 ициснта а при п 0,6 сказателе степе! 1 0.7 «и п Х),75
2 0,71 0,68 0,64 0,71 0,76 0,93 0,6 0,65 0,7 0,8 0,89
3 0,83 0,77 0,59
5 10 0,99 1,24 0,89 1,08 0,63 0,67
20 1,54 1,29 1,07 0,74 0,81
допускается принимать равной для ливнеспусков с пря-
молинейным боковым водосливом без регулирующих за-
творов 0,35; для ливнеспусков с кольцевым и криволи-
нейным боковым водосливом при угле поворота 90°
и радиусе поворота не менее двух диаметров подводяще-
го трубопровода — 0,08.
Регулирование стока перед очистными сооружениями
по существу является вторичным регулированием, так
как сброс воды через ливнеспуски и разделительные ка-
меры уже регулирует сток дождевых вод.
Емкость регулирующего резервуара, м3, устраиваемо-
го перед очистными сооружениями полураздельной си-
стемы водоотведения, или дождевой сети полной раз-
дельной системы (при наличии разделительных камер
на коллекторах), рекомендуется определять по формуле
— (^р.о — ^р.в) Ят ^г» (Ч -37)
где Кр.о — величина, определяемая по табл. 11.4 в зависимости от
коэффициента регулирования, принятого перед очистными сооруже-
ниями и равного отношению расхода дождевых вод, который пода-
ется непосредственно на очистные сооружения, к расходу, поступа-
ющему к очистным сооружениям; Кр.в — величина, также опреде-
ляемая по табл. 11.4 в зависимости от коэффициента регулирования
на сбросах в водоем через разделительные камеры, на присоедине-
ниях к общесплавным коллекторам полураздельной системы водо-
отведения или коллекторам дождевой сети.
Расчетный расход для определения размера коллек-
тора ниже регулирующего резервуара или пруда следует
определять с учетом особенности схем компоновки ре-
зеовуапа Если весь расход дождевых вод поступает
в резервуар или пруд с одновременным опорожнением
его то отводящий коллектор "осле Р«еРв<аРа н“бхоа»-
СЮ, то отвидлш. пясход определяемый по формуле
мо рассчитывать на расход, « v г j
<7р = а?г- (11.38)
Если лишь часть расхода дождевых вод поступает
269
камеры
По фор.
В регулирующий резервуар или пруд через разделу
ную камеру, то коллектор после разделительной ь
следует рассчитывать на расход, определяемый
муле
<7 = <7р —<7оп + <71. (ц -39)
где qr — расход, пропускаемый в обход резервуара или пруда и 0„
ределяемый по формуле
<7р = а?(1+Коч): (11.40)
— расход опорожнения резервуара или пруда; 7i—расчетный
расход дождевых вод, направляемый в коллектор с площади стока
расположенной ниже резервуара или пруда. ‘
§ 62. Выпуски сточных вод в водоемы
Общие сведения. Вода, забранная из источника водо-
снабжения (реки, озера, моря или из-под земли), после
использования и очистки опять сбрасывается в те же или
иные рядом расположенные водоемы. Атмосферные осад-
ки, выпавшие на поверхность земли, собранные и отве-
денные за пределы обслуживаемых объектов водоотво-
дящими системами, также сбрасываются в водоемы.
Сброс воды в водоемы осуществляется через специаль-
ные сооружения — выпуски. Особенности устройства вы-
пусков диктуются следующими двумя условиями: обеспе-
чение устойчивости самих выпусков и обеспечение мак-
симального разбавления сточных вод.
Причиной нарушения устойчивости (разрушения) вы-
пусков может быть воздействие на них потока как самих
сточных вод, так и воды водоема. Разрушающее воздей-
ствие потока сточных вод на сооружения зависит от
расхода сточных вод и высоты перепада между отмет-
ками уровней сточных вод у места их сброса из выпуска
и воды в водоеме. Разрушающее воздействие потока
воды водоема зависит от расхода воды и скорости ее
течения. Устойчивость конструкции выпусков зависит от
места их расположения и степени воздействия на них по-
токов сточных вод и воды водоема.
Разбавление* сточных вод — это снижение концентра-
ции загрязнений в водоемах вследствие перемешивания
сточных вод с водой водоема. Интенсивность разбавле-
ния характеризуется кратностью разбавления
« = (Q + <?o)/Q, (U-41)
где 4о расход сточных вод; Q — расход воды в водоеме.
270
Для водотоков уравнение (11.41) обычно записыва-
етСЯ в следующем виде: исыва
«= W + <7o)/?o, (н.42)
где у-коэффициент смешения, учитывающий, какая часть васчет
н0ГО расхода водотока участвует в смешении (у<1). расчет-
Конкретнее и полнее разбавление сточных вод хапак
теризуется отношением и
п = (лК0-Кв)/(К-Кв), (11.43)
где Ко, К», К —концентрация загрязнений соответственно в сточ-
вых водах, в воде водоема до выпуска сточных вод и в рассматои-
ваемом сечении. и «-матуй
Участок водоема от места выпуска сточных вод до
рассматриваемого сечения условно можно разделить на
три зоны. Первая зона — зона начального разбавления;
процесс разбавления в ней происходит вследствие увле-
чения окружающей жидкости турбулентным струйным
потоком, образующимся при истечении сточной воды из
выпуска. Вторая зона — зона основного разбавления;
процесс разбавления определяется интенсивностью тур-
булентного обмена, происходящего в потоке водоема.
Третья зона — зона самоочищения, в которой снижение
концентрации обусловлено процессами самоочищения.
Разбавление сточных вод вследствие перемешивания
завершается во второй зоне. Степень разбавления после
двух зон можно вычислить следующим образом:
л = пнл0, (11.44)
где пн — начальное разбавление; «о — основное разбавление.
Из изложенного выше ясно, что величина начального
разбавления зависит от конструкции и места расположе-
ния выпуска, гидравлических параметров водотока и дру-
гих факторов.
По типу водоема выпуски классифицируются на реч-
ные озерные и морские. По месту расположения они
подразделяются на береговые, русловые и глубинные,
а по конструкции — на сосредоточенные и рассеивающие.
БереговРые сосредоточенные выпуски выполняются
в видГтоуб конец которых оформлен в набережной,
открытых каналов, быстротоков, многоступенчатых пере-
открытых KdHov , конструкции. Береговые
ладов и оголовк Р обеспечивают начального раз-
выпуски практи с<йшее разбавление протекает весьма
бавления, а дал ней р сКорОстей движения и малых
медленно вследствие ма
271
глубин воды в водоеме у берега. Береговые в.,п
применяются в основном для сброса в водоем атмХКй
НЫХ ВОД. ^еР'
Русловые выпуски представляют собой трубопп
выдвинутый в русло реки и оканчивающийся затопВ°Д’
ным одним или несколькими оголовками. При о Лен'
оголовке выпуск называется сосредоточенным аАНом
нескольких оголовках — рассеивающим. Рассеивают^
выпуски выполняются также в виде участков труб с q
верстиями или щелями. Оголовки или отверстия распола
гаются на равном расстоянии друг от друга. а‘
Глубинные выпуски аналогичны русловым выпускам
Они применяются при выпуске сточных вод в озера, во-
дохранилища и моря. Они отличаются большим заглуб-
лением оголовков.
Конструкция выпусков. Конструкция береговых вы-
пусков зависит от взаимного высотного расположения
(соотношения отметок) трубопровода или канала и уров-
ня воды в водоеме, амплитуды колебания уровня воды
в водоеме, сбрасываемого расхода сточных вод, конфигу-
рации берегового склона и ряда других факторов.
Выпуски рекомендуется проектировать незатоплен-
ными, со свободным выходом воды в русла рек или во-
доемы, с отметкой лотка не ниже средней отметки ме-
женных вод. Затопленные выпуски допускается проекти-
ровать в следующих случаях: если незатопленный выпуск
может быть поврежден при ледоставе и ледоходе; если
устройство незатопленного выпуска нежелательно по
архитектурным или санитарным соображениям. Затоп-
ленные выпуски должны располагаться ниже нижней
кромки льда в период ледостава.
Береговые выпуски состоят из подпорной стенки
(оголовка), крепления берега реки до и после выпуска,
а также перед ним и сопрягающего устройства (рис.
11.37).
Подпорная стенка располагается в конце трубопро-
вода на фундаменте, который во избежание подмыва
ограждается со стороны водоема шпунтовой стенкой.
Подпорная стенка закрепляет конец трубы, исключая ее
смещение и разрушение. Роль подпорной стенки в преде-
лах города может выполнять набережная. Крепление бе-
рега реки назначается с учетом геологических условий
и гидрологических особенностей (скорость течения, коле-
бание уровней воды и др.) водоема. Оно должно обеспе-
272
Рис. 11.37. Схемы устройства береговых выпусков
а- незатопленный через подпорную стенку (при Q<10 м’/с); б - затоплен-
ный через подпорную стенку (при Q>10 м/с); в — с многоступенчатым коло-
дезным перепадом; г —с быстротоком и водобойным колодцем; / — подпор-
ная стенка; 2 — шпунтовое ограждение; 3— крепление русла реки’
чивать устойчивость русла реки или берега водоема при
любом возможном гидрологическом состоянии водоема
(паводок, шторм и др.).
Если перепад между отметками трубопровода и уров-
ня воды в водоеме большой, то обязательно устройство
сопрягающего устройства, обеспечивающего гашение
энергии потока (затопление гидравлического прыжка,
гашение скорости течения) сбрасываемых сточных вод.
Сопрягающие устройства выполняются в виде многосту-
пенчатого колодезного или бесколодезного перепада,
быстротока с водобойным колодцем в основании и др.
Методы расчета этих сооружений освещены в курсах
гидравлики.
Русловые выпуски состоят из подводящего трубопро-
вода, выдвинутого в русло реки, и одного (при сосредо-
точенном выпуске) или нескольких (при рассеивающем
выпуске) оголовков (рис. 11.38).
Оголовки сосредоточенных выпусков обычно выполня-
ются в виде бетонных блоков прямоугольной, ромбиче-
ской или каплевидной формы и расположены своей длин-
ной осью вдоль потока.
Концы подводящей трубы и выпускные патрубки ого-
ловков бетонируются. На рис. 11.39 показана схема ого-
18—872 273
Рмс. 11.38. Схема руслового рассеивающего выпуска в реку
7 — самотечный коллектор; 2 береговой колодец; 3 подводящий
вод выпуска; 4 — растительный грунт (дерн); 5 — крепление берега
тонными плитами; 6 — крепление берега каменной наброской; 7 —
£ — песчаная засыпка
трубопро.
>келезобе<
оголовкнг
Рис. 11.39. Оголовок руслового выпуска
о _ разрез по выпускным отверстиям; б — вид сбоку; 1 — подводящий трубо-
провод; 2—металлический кожух; 3 — крепление дна русла; 4 — выпускные
отверстия
ловка, который выполняется путем подводного бетони-
рования в металлическом кожухе.
Оголовки рассеивающих выпусков имеют весьма раз-
нообразную конструкцию (рис. 11.40). Во всех пред-
ставленных конструкциях выпусков для разбавления
сточных вод эффективно используется энергия самой
сточной жидкости. В первых двух конструкциях это воз-
можно в результате выпуска воды с повышенными ско-
ростями, а в третьей конструкции (см. рис. 11.40, в) —
еще и в результате подсасывания воды из окружающей
среды в эжекторные камеры и разбавления сточной воды
уже непосредственно в выпуске.
С увеличением скорости истечения сточной жидкости
из оголовков (и отношения скорости истечения к скорости
потока воды в водотоке) возрастает и степень начального
разбавления. Поэтому оголовки оборудуются насадками,
обеспечивающими увеличение скоростей истечения жид-
кости и степень разбавления.
Скорость истечения жидкости через насадки рекомен-
дуется принимать равной Оо^4ип> где va — скорость по-
тока в водотоке.
274
Рис. 11.40. Оголовки рассеивающих выпусков
а — труба с насадком конусным растекателем; б —труба с отводом и насад-
ком-конфузором; в — эжектирующего типа; /-распределительный трубопро-
вод; 2 — конусный растекатель; 3 — насадка-конфузор; 4 — эжектор
По абсолютному значению скорость Vo должна быть
не менее 2 м/с, а диаметр насадков — не менее 100 мм.
Расстояние между оголовками рассеивающих выпусков
следует назначать равным:
при одном подводящем трубопроводе
/j = ^стр 4* >
при двух подводящих трубопроводах в расположении
оголовков в шахматном порядке
/| — 2i/cTp 4" 0,5/Тр 4~ I ,
где (/„„ — расчетный диаметр струи в расчетном сечении началь-
ного разбавления; 4р - расстояние между осями подводящих тру-
бопроводов; /' — запас, принимаемый равным 0,5—1 м. При этом
в расчетном сечении струи соприкасаться еще не будут (в плане).
В однородном спутном потоке диаметр струи в расчет-
ном сечении может быть определен по номограмме, пред-
ставленной на РИС. 11.41 (ит- скорость на оси струн;
do - диаметр насадки). Начальное разбавление закан-
чивается в сечении, где струя не может присоединять
расход По данным экспериментальных исследовании это
275
18*
РедЛ1- НдХ?т-«« Дл.
Расчетном сеянии ₽а «РУи°П;
сечение следует условно принимать там, где скорость на
осп струи ит на 0,1—0,15 м/с превышает скорость водо-
тока ип. Поэтому для определения диаметра струи dCTp
прежде следует задаться величиной vm—vn=o,l-u
-4-0,15 м/с, вычислить величину vm/vn—1 и затем уже по
номограмме с учетом других данных определить величи-
ну d.
Подающий трубопровод может выполняться в одну
или большее число ниток.
Эффективную длину рассеивающей части выпуска L
для рек следует принимать не более 80—90 % полной
ширины реки в межень. Поэтому число оголовков рас-
сеивающего выпуска определяется по формуле N=L/li.
Диаметр трубопровода следует определять, исходя из
следующих условий:
1) предотвращения выпадения взвешенных веществ
в последних по движению воды участках рассеивающей
части трубопровода по зависимости
°’5t)0id0 q^nin , ,jl .45)
UC Qdmax
где uoi — скорость истечения воды из последнего оголовка;
наибольшая гидравлическая крупность взвешенных веществ, сбра-
сываемых в водоем; <7om/n и тах — минимальный и максимальный
расходы сточных вод;
2) обеспечения заданной степени неравномерности
распределения расходов по зависимости
д 0,496^-1)
(11.46)
где А удельное сопротивление трубопровода; N^ — число ветвей
рассеивающего выпуска, неравномерность распределения рас-
276
ХОДОВ-отношение расходов из произвольного оголовка и из ™
среднего оголовка, которое рекомендуется принимать не более 19-
„—коэффициент расхода оголовка; L — общая длина всех “тЙ
выпуска.
Докт. техн, наук Н. Н. Лаптев для определения ко-
эффициента расхода оголовка, отнесенного к скорости
истечения жидкости из насадка, рекомендует формулу
11 ~ iZ----------- ~ , (11.47)
V1,06 + (£пх + х/п/ац) (d„/dn)<
где ?„х — коэффициент местного сопротивления на входе в цилинд-
рический патрубок оголовка; X. — коэффициент гидравлического тре-
ния патрубка; 1а и dn — соответственно длина и диаметр патрубка.
По значению удельного сопротивления может быть
подобран диаметр.
Максимальная равномерность распределения расхо-
дов сточных вод достигается при условии, если скорость
в трубопроводе-распределителе в 3—5 раз меньше ско-
рости истечения ее из насадки. При устройстве рассеи-
вающих выпусков в виде труб с отверстиями или щеля-
ми формулы (11.46) и (11.47) неприменимы.
Расчет выпусков завершается определением потреб-
ного напора перед выпуском (разницы отметок уровня
в колодце перед подводящим трубопроводом и в реке).
Место устройства выпуска следует уточнять с учетом
факторов, способствующих максимальному смешению.
На реках к таким местам относятся участки с повышен-
ными скоростями движения потока и извилистым руслом,
где вследствие поперечной циркуляции потока разбав-
ляющая способность речного потока увеличивается. Рус-
ло реки у места устройства выпуска должно быть устой-
чивым. Это является одним из важнейших условий на-
дежности выпуска. Конструкция выпусков должна при-
ниматься также с учетом требований судоходства.
Как отмечалось выше, конструкция глубоководных
выпусков аналогична конструкции русловых выпусков.
Однако при их проектировании должно особо учитывать-
ся динамическое воздействие водоема на сооружение,
а при устройстве выпусков в море-еще и химическое
воздействие воды.
Трубопроводы русловых и глубоководных выпусков
из стальных труб с усиленной антикоррозионной изоля-
циейнеобходимо прокладывать в траншее. В случае
прокладки трубопроводов глубоководных выпусков по
277
Рис. IMS. Номограмма для определения наклона вытекающей струи
поверхности дна их следует закреплять якорями или
пригрузочными массивами.
Учет начального разбавления в реках. Степень на-
чального разбавления в реке может быть определена по
формуле
”н= —(н-48)
где гл = с'п/с’о; d=dld0.
Следует, однако, иметь в виду, что движение струи
может быть осложнено границами потока. Интенсивность
разбавления при этом снижается. Докт. техн, наук
Н. Н. Лаптев предложил вычислять начальное разбав-
ление при стеснении струй по формуле
пн.с = пн •
а параметр kc — по зависимости kc=f(Hld), представ-
ленной на рис. 11.42 (Н—глубина потока водоема).
Оптимальные условия для начального разбавления
создаются при условии, если границы струи одновремен-
но достигают дна и поверхности воды. Для обеспечения
этого условия следует струю, выходящую из насадка,
направлять под определенным углом фо к горизонту, ко-
торый можно определить по номограмме, представленной
на рис. 11.43 (Н'= Н—h\, где hi — высота расположения
насадка над дном).
278
Глава 12. ПЕРЕКАЧКА СТОЧНЫХ ВОД
§ 63. Расположение насосных станций
Отвести воду к очистным сооружениям и обеспечить
ее подачу на требуемую высоту или выпуск в водоем без
подтопления трубопроводов самотечными трубопровода
ми удается сравнительно редко. Обычно возникает необ-
ходимость в перекачке сточных вод насосными станция-
ми, которые по напорным трубопроводам транспортиру-
ют воду в заданные места и на требуемые высоты
Необходимое число насосных станций, места их распо-
ложения и параметры работы устанавливаются при раз-
работке схем водоотведения и водоотводящей сети, вы-
полнении гидравлического расчета трубопроводов
и построении их продольных профилей.
Определенные конкретные условия проектирования
обычно допускают многообразие решений схем водоот-
ведения и водоотводящей сети, удовлетворяющих техни-
ческим и санитарным требованиям. Возможны решения
с разным числом насосных станций и различным распо-
ложением их в схеме водоотведения, однако эти реше-
ния не будут одинаковы в экономическом отношении.
Выбор числа и мест расположения насосных станций
производится одновременно с выбором схем водоотведе-
ния и водоотводящей сети и на основании экономического
сравнения двух — четырех вариантов схем. Экономиче-
ское сравнение вариантов производится по приведенным
затратам (с учетом капитальных вложений и эксплуата-
ционных расходов) на стадии выполнения технического
проекта. Для дальнейшей разработки рабочих чертежей
и осуществления принимается оптимальный вариант,
обладающий минимальными приведенными затратами.
Важный этап проектирования — разработка указан-
ных двух четырех схем водоотведения с разным числом
асосных станций и различным расположением их в схе-
насосных ста ц к ГХемы разрабатываются на осно-
ме водоотведения. Эти.схемы р Рд ования Хо-
вании подробного анали• у KTf ания еще и не
тя расчет схем на этом Р прОНЗРВОд11ТЬСЯ Не толь-
возможен, их РазРаД°тка Технических требований, но
ко с учетом caHHTgP” аботанные схемы должны макси-
и экономических, экономическим показателям
мально приближаться по эки
К оптимальной схеме, которая будет позже установи
на основании экономического сравнения вариант
Предварительный экономический анализ схем мо*
производиться по соотношению укрупненных объем
строительных работ (соотношению длин и диаметпо»
самотечных и напорных трубопроводов, глубин заложе
ния самотечных трубопроводов или объемов земляных
работ, числа и глубин подземных частей насосных стан-
ций и др.) и основных параметров работы насосных
станций (перекачиваемых расходов воды, создаваемых
напоров и др.).
При определении мест расположения насосных стан-
ции следует учитывать особенности производства работ
и гидрогеологические условия. При открытом способе
производства работ глубина заложения труб не должна
превышать: в легких сухих грунтах — 7,5—8,0 м; при на-
личии подземных вод — 5,5—6 м; в скальных грунтах —
5.0 м. При больших глубинах при сооружении трубопро-
водов возникают трудности и резко возрастает стои-
мость строительства.
Очевидно, что насосные станции целесообразнее рас-
полагать в наиболее низких местах на профилях коллек-
торов. При этом глубина подземной части насосных стан-
ций будет минимальной.
Проведем анализ схем водоотведения с одной насос-
ной станцией, но с разным ее расположением (рис. 12.1).
Предположим, что главные коллекторы в обоих вариан-
тах равномерно и одинаково нагружены водой по длине
и что уклоны их по всей длине одинаковы (приблизи-
тельно). В первом варианте насосная станция располо-
жена в конце главного коллектора (рис. 12.1, а, б), а во
втором — в середине его (рис. 12.1, в,г). Предположим,
что устройство насосной станции в конце коллекто-
ра и устройство коллектора в конечной части станции
технически возможны. Пропускная способность на-
сосных станций по воде в обоих вариантах одина-
кова.
Во втором варианте по сравнению с первым вариан-
том глубина насосной станции меньше, диаметр и глуби-
на заложения коллектора на второй половине его длины
также меньше, но длина напорного трубопровода больше
на величину половины длины главного коллектора. Стои-
мость строительства каждого варианта при определенных
условиях может быть как меньше, так и больше стоимо-
2Ь0
сти другого варианта. Это зависит от пропускной способ-
ности насосной станции и длины главного коллектора.
Во втором варианте по сравнению с первым геомет-
рическая высота подъема воды насосной станцией будет
меньше, но потеря напора в напорном трубопроводе бу-
дет больше. Потеря напора в напорном трубопроводе
на длине А/2 будет отличаться от потерь напора на вто-
рой половине длины главного коллектора в первом ва-
рианте весьма незначительно. Поэтому напоры, созда-
ваемые насосными станциями в обоих вариантах, будут
практически одинаковы. Следовательно, преимущество
одного из приведенных вариантов будет зависеть в ос-
новном от соотношения капитальных вложений. Необхо-
димо иметь в виду, что второй вариант будет уступать
первому варианту по надежности вследствие большой
протяженности напорных трубопроводов.
Рассмотренные два варианта расположения насосных
станций являются предельными. Сравнительно часто
оптимальным является вариант с промежуточным распо-
ложением насосной станции.
При небольших расходах воды и небольшой длине
главного коллектора зажжения ^Se™”
земли, когда невелика глубина заложения коллектора
281
Рмс. I2X Схема водоотведения с двумя насосными станциями (а) и продоль.
ный профиль главного коллектора (о)
1 — коллекторы бассейнов; 2 — главный коллектор; 3 — напорный трубоппо
вод: 4 — профиль главного коллектора при одной насосной станции (второй
вариант)
и насосной станции, последнюю целесообразно распола-
гать на территории очистных сооружений. В любом слу-
чае не следует располагать насосные станции за пре-
делами города и на значительном расстоянии от очи-
стных сооружений, так как это затрудняет их эксплуа-
тацию.
Проведем анализ схем водоотведения с двумя (пер-
вый вариант) и одной (второй вариант) насосными стан-
циями (рис. 12.2). Предположим, что главные коллек-
торы также равномерно нагружены водой по длине.
Если по первому варианту расход, перекачиваемый глав-
ной насосной станцией (ГНС), равен q, то расход, пере-
качиваемый районной насосной станцией (РНС), будет
равен q!2. РНС производит только подъем воды на вы-
соту Л/./2. Примем приближенно одинаковый уклон глав-
ного коллектора по всей длине, а общую потерю напора
равной hL.
Во втором варианте (при одной насосной станции) по
сравнению с первым вариантом глубина главной насос-
ной станции больше на величину hL!2, глубина главного
коллектора на второй половине длины также больше на
величину hi/2. По первому варианту стоимость строи-
тельства двух насосных станций, даже менее заглублен-
ных, может быть значительно больше стоимости строи-
тельства одной насосной станции. При различных усло-
виях проектирования стоимость строительства каждого
варианта может быть как меньше, так и больше стои-
мости другого варианта.
По первому варианту мощность двух насосных стан-
282
ций равна
станции
насосных станций
—+ -^-+<7Л 3 Ь
4 т- 2 +^i~Y9At + ^1,
ПО второму варианту мощность одной насосной
равна
^2 + Я\.
Следовательно, мощность двух г-----
меньше мощности одной насосной станц™™ веТи^ну
AW = JV2 — = qhL + qht-j- qhL — qh^ = t
равную мощности PHC (в первом варианте). Соответст-
венно будет меньше затрачиваться и электроэнергии на
перекачку сточных вод. По первому варианту однако
больше затраты на обслуживающий персонал’ двух на-
сосных станций.
Опыт проектирования показывает, что лучшими эко-
номическими показателями отличаются схемы с район-
ными насосными станциями, расположенными в вер-
ховьях (в начальной части) коллекторов. Это объясня-
ется малой мощностью РНС и существенным снижением
заглубления главных коллекторов и ГНС, обычно дик-
туемым начальными участками сети, имеющими боль-
шие уклоны.
Насосные станции и напорные трубопроводы содер-
жат много сравнительно сложного оборудования (решет-
ки, дробилки, насосы с электродвигателями, задвижки,
обратные клапаны, вантузы, выпуски и др ), которое ра-
ботает в неблагоприятных условиях. Оно достаточно ча-
сто выходит из строя, требует постоянного внимания
и значительных затрат на ремонт. Лишь сравнительно
высокий резерв оборудования, принимаемый при проек-
тировании позволяет обеспечивать бесперебойность ра-
боты систем водоотведения. В настоящее время еще не
разработаны обоснованные показатели надежности ра-
боты насо^ых станций и невозможна оценка систем
волоотведани^с учетом надежности их работы. Однако,
омываясь
Уменьшим Хом насосных станций, которые обладают
П0’пХленяХа>"^“ "оказывают, что строгих ре-
Р 883
комендаций по выбору числа насосных станций и
делению мест их расположения выработать невозмп”1*'
Только тщательный анализ многообразия возмо» °-
условий проектирования может выявить преимуш₽/Ых
или недостатки того или иного решения и то приближ?а
г?. В проведенных анализах названы лишь основ Н
факторы, влияющие на эффективность отдельных реш'е
1 ий и позволяющие с некоторой приближенностью на'
мечать варианты схем для последующего экономическо'
го их сравнения путем строгого расчета.
При выборе места расположения насосных станций
и их числа необходимо учитывать характеристики вы-
пускаемых промышленностью насосов. Места расположе-
ния насосных станций следует уточнять с целью исполь-
зования всего напора, который создают насосы. Проек-
тирование насосных станций только для подъема воды
на величину потерь напора (РНС на рис. 12.2) целесооб-
разно при определенной их пропускной способности
и применении определенных насосов (пропеллерных,
шнековых и некоторых типов центробежных), развиваю-
щих небольшие напоры.
Окончательно место расположения насосных станций
должно уточняться с учетом гидрогеологических усло-
вий и планировки кварталов, очередности строительства
системы водоотведения, размещения подводящих само-
течных трубопроводов, аварийных выпусков, напорных
трубопроводов и других соображений. Не следует распо-
лагать насосные станции на проездах и стесненных на-
бережных. Насосные станции надлежит располагать
в отдельно стоящих зданиях на расстоянии не менее
29 м от жилых домов и пищевых предприятий при их
пропускной способности до 50 тыс. м3/сут и не менее
30 м при большей пропускной способности. По перимет-
ру территории насосных станций необходимо предусмат-
ривать защитные зеленые насаждения шириной не менее
10 м.
Насосные станции для перекачки производственных
сточных вод могут блокироваться с производственными
корпусами, а также размещаться непосредственно в це-
хах предприятий.
Насосные станции следует располагать на незатоп-
ляемой территории. Отметка порога у входа в них долж-
на быть не менее чем на 0,5 м выше самого высокого
уровня воды в водоеме с учетом нагона волны. Все поД'
284
рис. 12.3. Схема расположения
насосной станции и трубопро-
водов
/ — самотечные трубопроводы;
2 — смотровой колодец; з —
насосная станция; 4—напор-
ные трубопроводы; 5 — красные
линии (границы квадратов);
6 — аварийный выпуск в реку
водящие самотечные трубопроводы перед насосной стан-
цией должны объединяться в один, так как в насосную
станцию допускается ввод лишь одного трубопровода.
Перед насосными станциями целесообразно преду-
сматривать аварийные выпуски, использование которых
возможно лишь в чрезвычайных случаях. Задвижки на
аварийных выпусках должны опломбироваться. Наличие
аварийных выпусков позволяет значительно уменьшить
последствия прекращения работы насосных станций (за-
топление территорий города и поступление сточных вод
в водоемы, заполнение подводящих трубопроводов и ре-
зервуаров насосных станций осадком и др.) в результате
сокращения сроков простоя насосных станций.
На рис. 12.3 показан пример размещения насосной
станции и трубопроводов различного назначения на тер-
ритории квартала.
Места расположения насосных станций и возмож-
ность устройства аварийных выпусков должны согласо-
вываться с органами санитарно-эпидемиологической
службы, охраны рыбных запасов и регулирования ис-
пользования и охраны вод.
§ 64. Исходные данные для^ проектирования
и расчета насосных станций
Для расчета насосной станции требуется знать расхо-
ды в отдельные часы суток и особенно максимальный,
средний и минимальный расходы, а также геометриче-
скою высоту подъема воды.
УРасходы устанавливаются по суммарной таблице при-
тока всех видов сточных вод: бытовых от города и бы-
товых душевых и производственных вод от предприятий
(см. гл. 5).
285
Рис. 12.4. Высотная схема Расп,,
насосной станции и
J = ^\НЫ^аП„Х;ДГЛ а&°>од.
бопровод; 4 — очистные сооруже|?^яый ТРУ-
Геометрическая высота подъема воды равна (рис.
12.4)
Нг = 20~ гНС,
где 2о—отметка подачи сточных вод; zHC — отметка откачки сточ-
ных вод.
За расчетную отметку откачки сточных вод прини-
мают:
отметку среднего уровня воды в резервуаре, если на-
сосная станция имеет регулирующий резервуар;
отметку уровня воды в подводящем коллекторе при
минимальном притоке, если насосная станция не имеет
286
регулирующего резервуара, что характеонп пп»
насосных станций. Р Рно ДЛя крупных
За отметку подачи сточных вод принимают-
отметку верха (шелыги) напорного трубопровода
в точке присоединения, если напорный трубопровод пои
соединяется к приемному колодцу или отводящем? само
течному трубопроводу выше горизонта воды в них-
отметку максимального расчетного горизонта при по-
даче под уровень воды (при расположении верха напор-
ного трубопровода ниже уровня воды); и
отметку верха трубопровода при прохождении им по-
вышенного участка местности, имеющего отметку земли
выше уровня воды в точке подачи.
Насосные станции могут подавать воду на очистные
сооружения или перекачивать ее из бассейна в бассейн.
Если насосная станция подает воду на очистную стан-
цию, то в этом случае требуется определять отметку по-
дачи воды. Выше указывалось, что очистные станции рас-
полагаются в непосредственной близости к водоему.
Очистные станции представляют собой комплекс отдель-
ных сооружений, на которых сточная вода последова-
тельно очищается от различных загрязнений, находя-
щихся в различном состоянии. Число таких сооружений
может быть более 10. В процессе проектирования спе-
циально определяют взаимное высотное расположение
отдельных сооружений, чтобы течение воды от сооруже-
ния к сооружению происходило самотеком. Лишь в очень
редких случаях в пределах очистных сооружений прибе-
гают к перекачке сточных вод. Для обеспечения само-
течного движения сточной воды по очистным сооруже-
ниям и выпуска ее в водоем предусматривается опреде-
ленный расчетный перепад воды Аос между первым
(головным) очистным сооружением и высоким уровнем
волы в водоеме равным величине общих потерь напора
в Хпелах” нстих сооружений и выпуска воды » «°-
еЯО и ИО что величина этого перепала зависит от
числа состава’ и конструкции, о,нотных сооружении
и выпуска. Таким образом (см. рис. 12.4)
г0 = гр + Л°с-
п ппоектирования позволяет рекомендовать еле-
дуюшн^орнентнР^вовные^значення^велнчнны^Лс;^?—
^о;о™чХЛф»пьтрах, которые применяются при рас
287
ходах воды до 20—30 тыс. м3/сут; 4—5 м, если бм
ческая очистка сточных вод производится на аэоо °Л°Ги'
которые применяются при расходах более 20 тыс мз/Ках'
По расчетам может получаться, что отметка г п Ут'
значительно превышать отметку поверхности ° з ет
в данном месте. Это будет указывать на то, что очиет”
сооружения должны быть расположены в подсыпке (н
землей). ' ад
Если насосная станция обеспечивает перекачку сточ
ных вод из бассейна в бассейн, то уровень воды в само-
течном трубопроводе в точке подачи воды и отметки по-
дачи воды определяются по продольному профилю само-
течного трубопровода.
Расчету насосной станции должно предшествовать
определение диаметра напорных трубопроводов. Число
напорных трубопроводов необходимо принимать не ме-
нее двух с устройством в случае необходимости между
ними переключений. Скорость движения сточных вод
следует принимать в напорных трубопроводах в преде-
лах насосных станций от 1 до 2,5 м/с, а за пределами
их— 1—1,5 м/с; во всасывающих трубопроводах — 0,7—
1,5 м/с.
Расчет насосных станций производится в следующем
порядке: 1) определение расчетного расхода; 2) опреде-
ление напора, который должна создавать насосная стан-
ция; 3) подбор насосов по расходу и напору; 4) построе-
тие характеристик (графиков) совместной работы насо-
сов и напорных трубопроводов и определение рабочих
точек.
Об определении расчетного расхода было сказано
выше. Напор, который должна создавать насосная стан-
ция, находится по формуле (см. рис. 12.4)
ННС — Яг + Лн.тр + Лв.тр-
(12.1)
где hB гр и йв тр — потери напора соответственно в напорном и вса-
сывающем трубопроводах.
Исследования показали, что особо следует определять
потери напора в напорных трубопроводах, расположен-
ных в пределах насосных станций. Вследствие более вы-
оких скоростей движения воды в них и наличия боль-
шого числа местных сопротивлений потеря напора в них
l ззется соизмеримой с потерями напора в напорном
бопр -воде за пределами насосной станции, имеющем
значительную длину.
2Ъ8
Всасывающие трубопроводы представляют
роткие трубы, в которых потери напора по длине ° К0‘
„Ых сопротивлениях также соизмеримы ХдДХ'
(прил. IV). С учетом изложенного ду собой
"HC^^ + ^rp + ftLp + ft^, (122)
где йв.тр и Ля.тр—потери напора в напорном трубопроводе распо-
ложенном соответственно за пределами насосной станции й в пре-
виде-РаВНеНИе ^12 2^ М0ЖН0 также записать в следующем
янс -Ht> + йи.тр + ftHC» (12.3)
где Л нс ~ потери напора во всех трубопроводах, расположенных
в пределах насосной станции.
С учетом формулы (3.17) уравнение (12.2) приобре-
тет вид
ЯНС = + iL + /н тр + ^ -^ + (-а /в тр + К , (12.4)
где i — гидравлический уклон напорного трубопровода за предела-
ми насосной станции длиной £; ц — гидравлический уклон напор-
ного трубопровода в пределах насосной станции длиной /н.тр; :2 —
гидравлический уклон всасывающего трубопровода длиной /втр;
^н.тр и цв.тр — скорости движения воды соответственно в напорном
трубопроводе в пределах насосной станции и во всасывающем тру-
бопроводе.
Приближенно напор, который должна создавать на-
сосная станция, можно определить по формуле
где К — коэффициент, учитывающий потери напора в трубопрово-
дах, расположенных в насосной станции, и равный 1,05—1,1.
По каталогам насосов для вычисленных расхода и на-
пора производится подбор насосов с учетом следующих
соображений: рабочих насосов выбирается из ус-
ловия перекачки максимального расчетного притока сточ-
НЬ1Х9?°^’а гтанпий средней и большой пропускной спо-
2) для ст Ц V насосов следует выбирать с уче-
собности число >и। подачу^^ч^ых вод hS станции
том неравномерн р должен обеспечиваться с высо-
киемЖКПД при“максимальном, среднем и минимальном
притоках).
289
19—872
Насосные станции общесплавной и полураздельн •
систем водоотведения целесообразно проектировав
с двумя группами насосов. Одна группа предназначена
для перекачки бытовых и производственных сточных во
в сухую погоду, а другая — для перекачки дождевых вол
и включается в работу только во время дождя. Это объ-
ясняется большой разницей в расходе бытовых и произ-
водственных сточных вод и расходе дождевых вод.
Важнейший этап расчета — построение характеристик
(графиков) совместной работы насосов и напорных тру-
бопроводов. Он подробно рассматривается в специаль-
ном курсе «Насосы и насосные станции». Ниже будет об-
ращено внимание на некоторые особенности расчета на-
сосных станций.
Насосные станции систем водоотведения создают
сравнительно низкие напоры. При этом потери напора
в коммуникациях насосных станций оказываются соиз-
меримыми с потерями напора во всем напорном трубо-
проводе. Поэтому необходимая точность расчета всей
насосной станции требует особой тщательности в опре-
делении потерь напора в коммуникациях насосных стан-
ций. Следует также учитывать, что потери напора в ком-
муникациях насосных станций зависят от числа
работающих насосов. Поэтому расчетный график, по-
строенный для подачи нескольких насосов в общий на-
порный трубопровод, не может быть использован для
определения рабочей точки в случае подачи иного числа
насосов в этот же трубопровод. Особенно это важно для
случаев, когда коммуникации насосных станций несим-
метричны. Для точного определения рабочих точек на-
сосов в таких системах рекомендуется применять метод
построения приведенных характеристик насосов, разра-
ботанный инж. К. А. Щегловым.
На рис. 12.5,6 представлен расчетный график для
насосной станции из двух разных насосов, работающих
в два трубопровода по схеме, показанной на рис. 12.5, а.
В такой схеме расход воды и потеря напора на участках
а—в и б—в будет резко отличаться как вследствие раз-
ной длины и конструкции трубопроводов, так и неодина-
ковых характеристик насосов. Для определения рабочей
точки в характеристики насосов вводятся уточнения: из
характеристик насосов вычитаются характеристики тру-
бопроводов а—в и б—в, предварительно построенные
в виде отрицательных характеристик (ниже оси абсцисс).
290
Рис. 12.5. Схема насосной станции с двумя насосами ,
рактеристика) q от -Н (б) У сами (а) и зависимость (ха-
/-для НС,; 2-для НС,,; 3 - приведенная для НС ; /-приведенная для
НСП; 5-приведенная для двух НС, и НС„: «-для одного напорного тру-
для" трубопроводов°наЫ участке°Пб°—'^'^^Тр^-^напорные^трубопро^
Вычитание производится графически. Таким образом, все
параметры работы насосов приводятся в точке в. (При-
веденные характеристики насосов показаны пунктиром.)
Суммарная характеристика двух насосов, также приве-
денная в точке в, строится суммированием двух приве-
денных характеристик каждого насоса. Характеристики
напорных трубопроводов строятся обычным способом от
точки в и также суммируются.
Подача системы при работе обоих насосов и двух тру-
бопроводов определяется точкой h.n, я каждого насо-
са—точками // и ///. Подача каждого насоса в один
трубопровод определяется точками 3/ и Зц, а двух на-
сосов В ОДИН трубопровод — ТОЧКОЙ <?/,//.
Метод приведенных характеристик позволяет точно
рассчитывать также работу двух расположенных в раз-
ных местах насосных станций в один напорный труоо-
провод Подбор насосов и расчет напорных труоопрово-
ДО^нмгб'ходимо производить из условия обеслечеяия^п^м|
аварии "° 0Дд“”у указанных условий могут
нои подачи. Для ооесвпные наСосы и переключения меж-
дСу™а“ор“№ыТи трубопроводами для выключения аварий-
ного участка.
291
19*
Если по расчету выясняется, что указанные vc
не соблюдаются, то определение диаметра трубопоВИя
и подбор насосов, а также построение характер истин °Аа
вторяются. Окончательный выбор трубопроводов в।
сосов должен быть сделан с учетом рассмотрения ВНЭ'
возможных вариантов и технико-экономических пока
телей. а'
Насосные станции дождевой, общесплавной и полу
раздельной систем водоотведения следует рассчитывать
из условия перекачки дождевых вод, равной расчетному
притоку этих вод при периоде однократного переполне-
ния, установленном для принятой схемы водоотведения
Число насосных агрегатов для перекачки дождевых вод
должно быть минимальным, резервные насосы не преду-
сматриваются. При этом не предполагается регулирова-
ние дождевого стока перед насосной станцией. Если ре-
гулирование осуществляется, то расчетный расход на-
сосной станции определяется по формуле
<?р = Ш)т,
где а — коэффициент регулирования, принимаемый на основании
технико-экономического анализа конкретных условий проектирова-
ния; q, — расчетный расход дождевых вод, определяемый по фор-
муле (7.14).
Отечественная промышленность выпускает обширную
номенклатуру насосов, которые могут быть приняты для
перекачки сточных вод. Для перекачки бытовых и близ-
ких к ним по составу производственных сточных вод,
имеющих нейтральную или слабощелочную реакцию, ре-
комендуется применять центробежные горизонтальные
и вертикальные насосы марок СД и СДС, а также цент-
робежные моноблочные фекальные насосы марки ЦМФ
и центробежные моноблочные погружные насосы марок
ЭЦК. Они имеют широкий диапазон подачи — от 7 до
9000 м3/ч и напоров — от 8 до 100 м.
Для перекачки различных производственных вод ре-
комендуется применять насосы следующих марок: НЦС,
К, АР, СОТ, НОМ, ГНОМ, ПБ, НП и др. — для неагрес-
сивных сточных вод; ЦНСК, X, АХ, АХП, ХО, ХП и др. —
для агрессивных сточных вод; НД, НКЭ и др. — для неф-
тесодержаших сточных вод.
Для перекачки больших расходов воды на небольшую
высоту (2 7 м) целесообразно применение шнековых
насосов (подъемников). Следует, однако, иметь в виду#
292
ЧТО отечественная промышленность серийно их не ™
пускает. г "Л не вы’
Для перекачки небольших расходов воды эффективно
применение пневматических установок. Для пЕачки
дождевых вод с большими расходами и малыми напора
ми весьма целесообразно применение осевых насосов ма-
рок U и ОН.
Более полного соответствия параметров притока сточ-
ных вод и откачки их насосами можно достичь в резуль-
тате изменения характеристик центробежных насосов
путем изменения частоты вращения или обточки колес
насосов.
В машинном зале насосных станций, кроме насосов
для перекачки сточных вод, устанавливаются насосы для
подачи воды на технические нужды, вакуум-насосы (если
основные насосы установлены не под заливом), насосы
для удаления дренажных вод, подъемно-транспортные
устройства и контрольно-измерительные приборы. Насо-
сы рекомендуется устанавливать под заливом.
Если насосы располагаются выше расчетного уровня
сточной воды в резервуаре, то высотное расположение
оси насосных агрегатов следует уточнять расчетом, мето-
дика которого изложена в специальной литературе. При
этом насосная станция должна иметь оборудование для
обеспечения заливки насосов перед их пуском.
При проектировании должно уделяться особое вни-
мание надежности (бесперебойности) работы* насосных
станций, которая достигается при бесперебойном элек-
троснабжении и резерве оборудования, регламентируе-
мого СНиП 2.04.03-85.
& 65 Определение вместимости приемных
резервуаров и особенности их устройства
Ппиемные резервуары насосных станций могут
устоаиваться совмещенными в одном здании с машин-
У Р ЛпЛрнием и отдельно стоящими. Вместимость при-
ным от^ение ндадлежнт определять с учетом при-
емных резер увРО насосов и принятого режима
тока сточных вод,
ИХ РЛ™мость приемных резервуаров насосных стан-
Л п1оекачки бытовых сточных вод должна быть не
ЦИЙ ДЛ2 мутной максимальной подачи одного из*наи-
менее 5'МИНУ™ „ Иасосных станциях (пропускной сно-
сов. При крупных
293
собностью более 100 тыс. м3/сут) приемным резеов
рам придают форму распределительного канала Вм
стимость резервуаров определяется конструктивными сп'
обряжениями — необходимой площадью и глубиной п.п'
размещения сосунов насосов, механических решеток
и др.
Частое включение насосных агрегатов в работу услож-
няет эксплуатацию насосной станции и отрицательно
сказывается на работе электроаппаратуры управления
насосами и системы электроснабжения. Поэтому частота
включения насосных агрегатов в течение 1 ч допускается
не более 3 раз — при ручном управлении и не более
5 раз — при автоматическом. Частота включения насо-
сов зависит от вместимости приемного резервуара. Вме-
стимость, вычисленная по 5-минутной максимальной по-
даче одного насоса, обычно рекомендуется проверять на
соблюдение требований о числе включений насоса
за 1 ч.
Вместимость приемного резервуара обычно рекомен-
дуют определять путем построения интегрального графи-
ка притока и откачки сточных вод одним насосом в час
минимального и среднего (50 % максимального) прито-
ка сточных вод. На рис. 12.6 показан пример определе-
ния вместимости резервуара. Ломаная линия Ill откач-
ки сточных вод с периодическим выключением насоса
строилась следующим образом. Приток воды за 1 ч, рав-
ный 350 .м3, был разделен на пять частей (по 70 м3), ко-
торые были отложены по оси ординат. Через полученные
точки проведены пунктирные линии. Из точек их пере-
сечения с прямой I притока воды проведены линии, па-
раллельные линии 11 подачи насоса, до пересечения
с ближней нижней пунктирной линией. Образовавшаяся
ломаная линия /// характеризует работу насоса с выклю-
чением его 5 раз за 1 ч. Горизонтальные участки лома-
ной линии характеризуют время простоя насоса, а на-
клонные — режим его работы. Наибольшая разность ор-
динат между линиями I и III показывает требуемый
минимальный объем резервуара для обеспечения пяти
включений насоса за 1 ч. Он оказался равен 39 м3.
Пятиминутная подача насоса равна
Vр = <?пас-5/60 = 800-5/60 = 66,7 м»,
где qKit — подача насоса, равная 800 м3/ч.
Вместимость резервуара следует принять равной
294
б6>7 м3. Приведенный выше расчет показывает что п™
принятой вместимости резервуара число включений за
1 ч будет меньше 5. •'ючении за
Вместимость резервуара и параметры работы насосов
при включении его могут быть определены и анализ
чески. Необходимые зависимости следуют из рис 12 6
Отрезок ординаты cd представляет собой приток ' воды
за время 1/п (между двумя остановками насоса —одно-
го цикла стоянки и работы насоса), равный величине
<7прМ (где ^пр приток воды за 1 ч, п— число включе-
ний за 1 ч). Отрезок абсциссы ed представляет собой
время работы насоса, которое определяется из подобия
треугольников ОАВ и ecd:
^раб = ?пр/п<?нас- (12.6)
Отрезок абсциссы ае представляет собой время
стоянки насоса, равное
/ст = 1 In <?пр/п<7нас ~ (1/л) (1 ?пр/^нас)• (12.7)
Вместимость резервуара, равная объему притока воды
за время стоянки насоса, определяется по следующей
зависимости:
U7p = fCT<7пр = (<7пр/п) (1 ‘/пр/’/нас)-
Для условий, представленых на графике
/раб = 350/5-800 = 0,088 ч;
/ст = (1/5) (1 -350/800) =0,112 ч;
Гр = (350/5) (1 — 350/800) = 39 м3.
Вместимость получилась такая же, как и при
ческом решении. „„„„.„„лрти
Проведем анализ расчетной зависимости
имеющей максимум. Представим урав
W'p = <?np/rt~?"P/n<?Hac’
„ oouuu игловий при которых зависимость
Для установ У первую производную и прирав-
имеет максимум, найдем первую и
няем ее нулю. В итоге получим
dWp/dqaP W^ac - 0.
9пР/<?нас = 0.5. <*2-9)
л ппи соотношении (12.9) вместимость
Следовательно пр максимальНОй. Формула для оп-
резервуара полу нод ВМестимости резервуара сле-
ределения (12.8) с учетом соотношения (12.9):
(12.8)
графи-
(12.8),
в виде
Рис. 12.6. Интегральный график
притока и откачки воды насос-
ной станцией
1 — приток сточных вод; 11 —
откачка воды одним насосом;
ill — то же. с периодическим
сто выключением
Рис. 12.7. Зависимость относительной вме-
стимости резервуара от относительного
притока
/ и 2 — при включениях за 1 ч соответст-
венно пяти и трех
Wv.maX=(qMC/2n)(l -1/2)
ИЛИ
^р. 771 ах = О» 25?цас/^- (12.10)
Именно по формуле (12.10) следует определять вме-
стимость резервуара из условий обеспечения регламен-
тируемого числа включений п.
Уравнение для определения вместимости резервуара
по максимальной подаче одного насоса за определенное
время /, мин, имеет вид
W'p = *7нас/60. (12.П)
Из сравнения зависимостей (12.10) и (12.11) следует
/=15/п. (12.12)
По формуле (12.12) определяется время, которое не-
обходимо принимать при расчете вместимости резервуа-
ра по формуле (12.11), чтобы соблюдались требования
о регламентируемом числе включений п. При n = 3 t =
= 5 мин; при п=5 / = 3мин. Полученные результаты
подтверждают обоснованность рекомендаций СНиП
2.04.03-85 об определении вместимости резервуара.
Графический анализ еще полнее раскрывает особенно-
сти уравнения (12.8). Разделив левую и правую части
уравнения на <?Нас, получим
= (<?пр/л<?нвс) (1 -9ир/9иас). (12.13)
296
На рис. 12.7 представлены зависимпгт
ной вместимости резервуара Г /ависимости относитель-
притока q^/qHaz (в долях подачи накоса>°п^°СИТеЛЬН0Г0
(12.13). Из них следует что максимал? "° УРавн™ию
резервуара может равняться лишь 5 % подачи"^'"
насоса при пяти включениях за 1 ч и я ч of одного
включениях за 1 ч. Это может иметь ме/о приТ/Л”
= 0 5. При уменьшении и увеличении отношения" о /о
требуемая вместимость резервуара уменьшается до н?тя
при значениях (/пр/<?нас = 0 и 1,0. Д° у
Относительная вместимость резервуара, вычисленная
-0 083ИНи^°8 Чо/Да4е НаС0Са’ раВНа ГР = <7нас-5/60<?нас =
— 0,083, или 8,3 /о, т. е. меньше или равна требуемой
вместимости, определенной из условия регламентируемо-
го числа включений насоса.
Таким образом, если вместимость приемного резер-
вуара принимается равной 5-минутной максимальной по-
даче одного насоса, то при этом обеспечиваются условия
о частоте включения насоса: не более 3 и 5 раз за 1 ч.
Приемные резервуары насосных станций полураз-
дельных и общесплавных систем водоотведения выпол-
няют с переливным устройством и разделительной стен-
кой на два отделения (одно для стока в сухую погоду,
другое — во время дождя); возможна установка двух
самостоятельных резервуаров. Вместимость приемных
резервуаров или их отделений для притока в сухую по-
году определяется так же, как и вместимость резервуар-
ров насосных станций бытовой сети полной раздельной
системы водоотведения. При дополнительном притоке
во время дождя вместимость рассчитывается как для
регулирующего резервуара (см. гл. И).
Вместимость приемных резервуаров насосных станции
дождевой сети рассчитывается так же как вместимость
должна быть не запуска насоса с наибольшей
время, необходимое для запуска
подачей. п₽,₽Пвуарах насосных станций возмож-
В приемных резер у к * определяются особенности
но выпадение осад - емных резервуаров насосных
их устройства. дн° йЕп0Лных раздельных систем водо-
станций бытовых ceir * п ямкам не менее 0,1.
отведения доя«ж> ”"еть у
По периметру наружных стен резервуаров рекомендуй
прокладывать трубопроводы, снабженные патрулям
н присоединенные к напорному трубопроводу. С их По
мощью можно взмучивать и смывать осадок к приямкам
Кроме того, в помещении над резервуаром (помещений
решеток) следует устанавливать поливочные краны, обо-
рудованные шлангами с брандспойтами, которые также
служат для взмучивания и смыва осадка в резервуарах
Одной из эффективных мер удаления осадка из резерв
вуаров является обеспечение режима работы насосной
станцией с периодическим полным опорожнением резер-
вуара.
В сточных водах содержатся загрязнения, которые мо-
гут приводить к засорению (закупорке) насосов. Поэто-
му сточные воды, поступающие в насосную станцию,
должны процеживаться через решетки. Ширина прозоров
Ьп? между стержнями решетки зависит от марки насосов:
хМзрка насоса . . . . Ф16/27, Ф81/18 Ф144/46, Ф216/24 Ф234/63, Ф540/95
ьвр, ММ 20 40 60
Продолжение
Марка насоса . . . . Ф800/33, Ф2400/75.5, Ф4020/28,
Ф1440/17.5 Ф2700/26.5 Ф9000/45
ьвр. ММ 90 100 до 120
Для дробления уловленных на решетках отбросов
в помещении решеток следует устанавливать дробилки.
Измельченные на них отбросы могут возвращаться в по-
ток сточной воды перед решетками.
Для обеспечения бесперебойной работы насосные
станции должны иметь также резервные решетки и дро-
билки. Проектирование решеток и дробилок следует вы-
полнять в соответствии с требованиями СНиП 2.04.03-85.
§ 66. Напорные трубопроводы и аварийные выпуски
Число напорных трубопроводов от насосных станций
следует принимать не менее двух с устройством в слу-
чае необходимости между ними переключений. Лишь
при специальном обосновании допускается прокладка
одного трубопровода. Напорные трубопроводы, как пра-
вило, должны выполняться из неметаллических труб
(асбестоцементных, железобетонных, пластмассовых).
298
внутри насосных станций трубопроводы сле^т
мать из стальных труб. следует принц.
В высоких точках перегиба тпвЛлппл.
устанавливать вантузы для выпуска S
а в низких точках - выпуски для опорожнения S’
проводов при ремонтах и периодического сброса осадка'
При повороте труб в горизонтальной и вертикалы.Л
плоскостях на угол более 10° следует устраиватьупоры
конструкция и размеры которых должны определяться’
расчетом. Арматуру напорных трубопроводов надлежит
располагать в колодцах или камерах.
Для ^предупреждения затопления помещения решеток
в аварийных случаях на самотечных трубопроводах в ко-
лодце перед насосной станцией устанавливают затвор
(задвижку), а для сброса воды в водоем устраивают
аварийный выпуск. В начале аварийного выпуска —
в колодце — устанавливают задвижку. Приводы затвора
на самотечном трубопроводе и задвижки аварийного вы-
пуска должны механизироваться, а управление ими дол-
жно осуществляться с поверхности земли. Задвижка
аварийного выпуска должна быть опломбирована.
Устье (начало) аварийного выпуска следует распо-
лагать выше отметки высоких вод в водоеме для обеспе-
чения спуска воды даже в период паводка. Устье ава-
рийного выпуска обычно выполняется в виде берегового
оголовка, но можно выносить его и на некоторое рас-
стояние от берега. Отметка устья аварийного выпуска
должна быть ниже меженного горизонта воды.
К использованию аварийного выпуска можно прибе-
гать лишь в исключительных случаях. Устройство ава-
рийных выпусков должно согласовываться с органами
санитаоно эпидемиологической службы, службы охраны
рыбных’ запасов, а также регулирования использования
и охраны вод.
300
S 67. Схемы x конструкции „aC0CHb,x
Схемы и конструкции насосных станпий ,
гидрогеологических условий и глуби™Й эависят °т
ц„й, их пропускной способиости состава и «',1;Я С™'
рекачиваемой жидкости типа и mn/Ba И своиств пе-
оборудования, особенностей расположений 1няВсЛИВаеМ0Г°
регатой ио отношению к уровню °ж„°Хс™
(иод заливом или нет), системы управ.,еиия’агретат»
Сравнительно часто насосные станции располагаются
в пониженных местах, имеют глубокое заложение даже
ниже уровня подземных вод. В этом случае целесообраз-
но применение насосных станций шахтного типа имею-
щих круглую в плане форму (рис. 12.8,а,б). Применение
опускного способа строительства позволяет преодолевать
трудности возведения сооружений, обусловленные слож-
ными гидрогеологическими условиями и большой глу-
биной заложения. Круглая форма выгодна и в конст-
руктивном отношении.
При устройстве насосных станций, предназначенных
для перекачки сточных вод, содержащих пожаро-
и взрывоопасные вещества, приемные резервуары отде-
ляют от машинного отделения (рис. 12.8, в). При этом
появляется возможность уменьшения заглубления ма-
шинного отделения и строительства ее с меньшим зало-
жением, чем приемный резервуар. Последний может воз-
водиться опускным способом, а машинное отделение
открытым способом. Положение оси насоса и разницы
отметок заложения резервуара и машинного отделения
определяются расчетом с учетом высоты всасывания на-
С°СЗначительно упрощается схема и конструкция насос-
нойстанции если она имеет небольшую глубину и воз-
волится в CVXHX легких грунтах. Она может иметь при-
водится в СУ резервуар совмещаться с машнн-
моугольную форму, а ре^т / и
ным отделением (рис. - • станция может быть
в „альны ™"тпаХедставдеИЯой на ряс. 12.8, г. а ос-
выполнена по схеме, н
ко а Гжемы насосных стаи“ с горизонтальными в вертикальными
Рис. 12.8. Схемы соответственно с^гор^ реэервуаром. , _ прЯМоуголь-
о. 6 - ша*™ог<> Сдельно ‘^^электродвигатель; J —напорный трубопровод;
^Ся°в Мп“л;а{е7 Трубопровод
4 — насос;
301
Рис. 12.•. Насосная станция, оборудованная вертикальными насосами
1 подводящий коллектор; 2 — решетка; 3— гидравлическая задвижка; 4 —
электродвигатель; 5 — насос; 6 — дробилка; 7 — напорные трубопроводы
заложением у^тупом (машинное отделение с меньшим
заложением, чем резервуар)
ет применение3па УСЛ°ВИЙ "Ротирования обусловлива-
нЫхРстанцИЙ р^ЗН°Обра3ныхсхем и конструкций насос-
исчерпываются ™отренными выше схемами станций не
от условий ппоект3иМ0ЖНЬ1е ваРианты их. В зависимости
личные комбиРнацииРи°зВопиЯ М°ГУТ б“ТЬ "Рименены ра3‘
Насосные агп₽Л И3 описанных выше схем.
размещать таким И другое оборудование следует
таким “«Разом, чтобы к „им был удобный
302
подход для обслуживания. Целесообразна однорядовая
схема расположения насосных агрегатов с установкой
их перпендикулярно стене, отделяющей машинный зал
от приемного резервуара.
Размер насосных станций следует определять, исходя
из габаритов оборудования и величины проходов между
ним, а также состава вспомогательных и бытовых поме
Щений в соответствии с рекомендациями СНиП
2'04По3дз8емиая часть насосньх станций »
бетона или железобетона, a HJ3eMJ J боганыР типовые
перекачки различных Рас^°® ₽ич^ым заглублением
проекты насосных станции с р и 12.10 прнве-
подводяших трубопроводов, з р
Дены примеры насосных сганци
303
/?
Рис. 12.10. Насосная станция с отдельно стоящим резервуаром
1 — решетки с механической очисткой; 2 — приемный резервуар;
3 — всасывающие трубы; 4—напорные трубопроводы; 5 — кран-
балка; 6—машинное отделение; 7 — двигатели; 8 — рабочие насо-
сы; 9 — конвейер; 10 — дробилка; 11 — щитовой затвор
350
305
20—872
ПРИЛОЖЕНИЕ I. Значения коэффициента р и расчетной
продолжительности протекания воды по трубам /р при /го —5
р /р» с, при показателе степени п "
0.5 | 0.55 0.6 0,65 0,67 | 0.7 | 0.75
0,99 6 6 6 6 4 4 4
0,98 12 10 10 10 8 8 Й
0,97 18 16 14 14 14 12 О 19
0,96 26 22 20 18 18 18 z 16
0,95 34 30 26 24 24 22 1 и 20
0,94 40 36 32 28 28 26 24
0,93 46 42 36 34 32 30 28
0,92 54 48 44 38 38 36 32
0,91 62 56 50 44 44 40 38
С, 93 70 62 56 50 48 46 42
0,89 78 70 62 56 54 52 48
0,88 86 78 68 62 60 56 52
0,87 96 84 76 68 66 62 56
0,86 106 92 82 74 72 68 62
0,85 115 102 90 80 78 74 68
0,84 124 НО 96 88 84 80 72
0,83 136 118 104 94 92 86 78
0,82 146 128 112 102 98 92 84
0,81 158 138 122 НО 106 98 90
0,80 168 148 130 116 112 106 96
0,79 180 158 138 124 120 112 102
0,78 194 168 148 132 128 120 НО
0,77 206 180 158 140 136 128 116
0,76 220 190 166 150 144 134 122
0,75 234 202 176 158 152 142 130
0,74 248 214 186 166 162 150 138
0,73 262 226 198 178 170 158 144
0,72 278 240 208 186 180 168 152
0,71 294 254 220 196 190 176 160
0,70 312 268 234 206 200 186 168
. 0,69 330 282 246 218 210 194 176
0,68 350 298 258 228 222 208 186
0,67 368 314 272 240 232 216 194
0,66 388 330 286 252 244 226 204
0,65 410 348 300 264 256 236 214
0,64 432 368 316 278 268 248 224
0,63 456 386 330 292 280 260 234
0,62 480 406 348 306 294 272 246
0,61 506 426 364 320 308 284 256
0,60 534 448 382 336 324 298 268
0,59 562 470 400 350 338 312 280
0,58 592 496 420 368 354 326 292
0,67 624 520 442 386 370 340 306
0,56 656 548 464 404 384 356 320
0,55 692 574 486 422 406 372 334
0,54 728 604 510 442 424 39о 348
0,53 768 634 534 462 444 408 364
306
— — Продолжение прил. /
p с, при показателе степени п
0,5 0,55 0.6 | 0.65 | 0.67 | 0.7 | 0.75
0,52 0,51 0,50 0,49 0,48 0,47 810 854 900 950 1 002 1 058 668 702 738 776 816 860 560 608 636 666 698 732 484 508 530 556 581 610 464 486 508 532 556 584 426 444 464 486 508 532 380 396 414 432 450 470
0,46 1 118 904 768 640 610 556 492
0,45 1 182 952 804 670 640 582 514
0,44 1 250 1 004 846 781 670 608 538
0,43 1 324 1060 888 718 704 638 562
0,42 1 402 1 118 932 774 738 668 588
0,41 1 486 1 180 980 812 774 700 614
0,40 1576 1246 1012 854 812 734 644
0,39 1672 1 318 1066 898 854 770 674
0,38 1 778 1 394 1 124 944 896 808 706
0,37 1 892 1 478 1 188 994 944 848 740
0,36 2 016 1568 1 254 1046 992 892 776
0,35 2150 1664 1326 1104 1046 938 814
0,34 2 296 1 768 1 404 1164 1104 986 856
0,33 2 454 1 882 1 488 1230 1164 1040 900
0,32 2630 2 006 1578 1302 1230 1096 946
0,31 2 822 2142 1678 1378 1302 1038 996
0,30 3 034 2228 1 784 1460 1378 1224 1050
0,29 3268 2 450 1900 1550 1462 1256 1110
0,28 3 526 2 628 2028 1648 1552 1372 1172
0,27 3 816 2 826 2160 1756 1652 1458 1242
0,26 4 140 3 022 2 324 1874 1760 1428 1316
0,25 4 500 3 288 2 496 2002 1878 1650 1398
0,24 4 910 3560 2686 2144 2010 1762 1486
0,23 5 372 3 866 2 898 2302 2154 1882 1584
0,22 5 858 4 208 3134 2468 2314 2016 1690
0,21 6 502 4 602 3 402 2674 2494 2166 1810
0,20 7 204 5 048 3704 2894 2696 2334 1944
0,19 8004 5 562 4 046 3146 2924 2524 2092
0,18 8964 6158 4 442 3432 3182 2738 2258
0,17 10 084 6 854 4 902 3758 3480 2982 2448
0,16 11 720 7 662 5 432 4136 3822 3260 2664
0,15 13036 8652 6062 4578 4220 3584 2912
0,14 15 008 9 832 6810 5100 4692 3982 3204
0,13 17 450 11 264 7710 5720 5246 4412 3542
0,12 20536 13048 8810 6470 5922 4950 3894
0,11 24 492 15 294 10182 7394 6744 5604 4434
0,10 29 700 18198 11 916 8552 7776 6732 5034
Приме ч а н и е. Если t .п + 5 мин и ^сап^ 0, то значение коэ< 1>фнциен-
Та p следует определять по условной величине tвычисляемой по формуле
lp ^con *can'
307
20*
ПРИЛОЖЕНИЕ П
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
ПО ВОДООТВОДЯЩИМ СИСТЕМАМ
И СООРУЖЕНИЯМ
11.1. Общие методические указания
Курсовой проект выполняется па основании задания, сформули-
рованного на специальном бланке. В задании указываются все ис-
ходные данные. Позже в пояснительной записке они должны быть
гредставлены в удобной форме и достаточном объеме для обоснова-
ния принятых технических решений.
Выполнение проекта начинается с определения расчетных рас-
ходов сточных вод для города и промышленного предприятия. Для
последнего, кроме тою, необходимо определить расходы производ-
ственных, бытовых и душевых вод по сменам. Расходы атмосферных
вод для города и промышленного предприятия или для отдельных
бассейнов этих объектов на данном этапе выполнения проекта не
могут быть вычислены. Устанавливаются лишь метеорологические
параметры — интенсивность дождя <?2о, показатель степени и, тг и у.
Вычисленные данные и данные о степени загрязнения сточных
вод дают основание для выбора системы водоотведения. К моменту
выполнения проекта еще невозможно определить степень загрязне-
ния отдельных видов сточных вод и выбрать методы их очистки.
Поэтому выбор системы водоотведения исполнителем совместно
с консультантом производится по расчетным расходам и метеороло-
гическим параметрам. При этом с консультантом должны быть об-
суждены, хотя и весьма приближенно, возможности раздельной или
совместной очистки различных видов сточных вод. В пояснительной
записке должны быть изложены преимущества и недостатки вы-
бранной системы водоотведения.
Схема водоотведения и схемы водоотводящих сетей разрабаты-
ваются на основании генерального плана города с учетом располо-
жения очистных сооружений (уточняется с консультантом) и водо-
ема, рельефа местности и планировки города и ряда других усло-
вий. Расположение насосных станций намечается приближенно. При
разработке схем возможны варианты по трассировке водоотводящеи
сети, расположению насосных станций и их числу. Окончательный
выбор схемы производится на основании технико-экономического
сравнения вариантов. Разработка схем завершается нумерацией рас-
четных участков. Ее целесообразно начинать от диктующих точек
к выполнять в направлении движения воды. Требования по оформ-
лению схем содержатся в методических указаниях, разрабатывае-
мых кафедрами.
Затем производится расчет водоотводящих сетей. Он заключа-
ется в определении расчетных расходов и гидравлическом расчете
отдельных участков водоотводящих сетей. Расчетные расходы быто-
вых вод от города, а также производственных, бытовых и душевых
вод от промышленных предприятий рекомендуется определять пред-
варительно для всех участков водоотводящих сетей различных си-
стем. Расчетные расходы ливневых вод находятся параллельно
с гидравлическим расчетом трубопроводов,
308
Предварительно необходимо либо построить зависимость нитей,
сивности дождя от его продолжительности, либо определить интен-
сивность дождя при продолжительности /соп=5 мин (при исполь-
зовании для расчета участков коэффициента уменьшения расхода о).
Одновременно с гидравлическим расчетом производится построение
продольного профиля трубопровода, в результате чего гидравличе-
ский расчет увязывается с рельефом местности. Так обеспечивается
оптимизация проектного решения. Расчет каждого коллектора начи-
нается с диктующей точки, глубина заложения трубопровода в ко-
торой принимается минимальной. Она определяется из условий ис-
ключения промерзания труб, разрушения их внешними нагрузками
и обеспечения присоединения к уличному трубопроводу внутриквар-
тальных сетей. Гидравлический расчет производится с учетом тех-
нологических требований, заключающихся в обеспечении минималь-
ных (самоочищающих) скоростей и нормативных наполнений (не
более 0,6—0,8 диаметра трубопровода — для бытовой сети и полно-
го— для других сетей). Построение продольных профилей всегда
производится по движению воды слева направо. Для выработки
навыков расчета водоотводящих сетей достаточно выполнить его для
двух-трех коллекторов с общим числом расчетных участков 20—30.
На продольных профилях коллекторов указывается тип (мате-
риал) труб и ГОСТ, в соответствии с которым трубы изготовляются.
Подробные сведения об устройстве трубопроводов и сооружений на
них приводятся в специальном пункте пояснительной записки.
В курсовом проекте выполняется расчет одной насосной стан-
ции. Первый этап ее расчета — определение исходных данных для
проектирования: расчетных расходов и напора, который должна
создавать насосная станция. Составляется суммарная таблица при-
тока сточных вод к насосной станции, по которой устанавливаются
максимальный, минимальный и при необходимости другие расходы.
По расходам определяется диаметр напорных трубопроводов. Длина
их устанавливается по схеме сети. Затем находится напор, который
должна создавать насосная станция. Он равен сумме геометричес-
кой высоты подъема воды и потерь напора в напорных трубопрово-
дах. По полученным исходным данным производится подбор насо-
сов. Окончательный расчет насосной станции заключается в построе-
нии характеристик совместной работы насосов и напорных
трубопроводов. Затем определяется вместимость приемного резер-
вуара.
Курсовой проект должен состоять из двух стандартных листов
чертежей и пояснительной записки. На одном листе чертежа должна
быть представлена схема водоотведения города, а на другом — про-
дольные профили коллекторов. Примерный план пояснительной за-
писки может быть следующим (при полной раздельной системе).
Введение
Глава 1. Система водоотведения
1.1. Исходные данные для проектирования
1.2. Расчетные расходы
1.3. Система водоотведения
Глава 2. Бытовая сеть
2.1. Схема водоотведения и водоотводящеи сети
2.2. Определение расчетных расходов для отдельных участков
ДО2.3ВОГидравлический расчет и построение продольных профилей
коллекторов
309
Глава 3Р ГIасоснасетн ” Сужение на ней
з! аанн“е
3.3. Характеристики совместной
бопроводов «местной работы насосов и напорных тру.
3.4. Приемный резервуар
I I’Сае’на^еТ8" “’Ь м. ош»г» проеада)
его .'io™"»?,'4'"' Зависимость иитенс.моеи дои™ „
коалектораЛРаВЛНЧеСКИЙ Р>Сте’ " "Р»«ольиото профиля
4 4. Устройство водоотводящей сети и сооружений на ней.
11.2. Пример расчета водоотводящей сети
полураздельной системы водоотведения
Расчетно-пояснительная записка состоит из трех глав и состав-
ляется следующим образом.
Глава 1
СИСТЕМА И СХЕМА ВОДООТВЕДЕНИЯ
Исходные данные для проектирования. Город расположен в Мос-
ковской области; схема водоотведения представлена на рис. II.1.
Масштаб плана — 1 : 10000, горизонтали даны через 1 м. Плотность
населения в городе — 300 чел/га. Здания оборудованы внутренним
водопроводом и системой водоотведения с централизованным горя-
чим водоснабжением. Данные о покрытиях проездов, тротуаров
и внутриквартальных поверхностей приведены далее в табл. П.7.
Данные о расположенном в городе машиностроительном заводе при-
ведены в табл. II. 1.
Таблица II. 1. Расход производственных сточных вод
и число работающих на машиностроительном заводе
Продолжитель- ность смен, ч Расход произ- водственных ВОД, м3/см Число работающих, чел., в цехах Число принимающих душ, %, в цехах
холодных | горячих холодных горячих
С 8 ДО 16 » 16 » 24 » 0 » 8 2200 2800 1400 800 900 500 500 600 300 30 30 30 60 60 60
Город расположен на правом береу Р Господствующие вет-
максимальный — 59,00; минимальны! гидрогеологические условия
ры — северо-западные. Геологически £ров (рИс. П.2 — II.4).
указаны на продольных профилях 0ДСРтвенных сточных вод.
Расчетные расходы бытовых Р ых вод От города вы-
Для определения расчетных расход
Рис. 11.1. Схема водоотведения _ „„делительная камера; ЛО-лчвиеот-
РР — регулирующий резервуар; РК Р
вод; НТр— напорный трубопровод
311
Ч = 9,38л/с
Г
\й=200мм
fr)
Трубы керамические ГОСТ 286-82
23 л/с
250 мм
9,38 л/с
200 мм
^48п/с
d~300 Mfi
</= о,Of
f)
a=o,s2
v=/,3 м/с
бдоо 1=0,005 4=°/>6 а ' 11=0,66% 0,0(5 0,34 1,0 м/с 0,008 0,47 1,0 м/с Трубы керамич 1 ГОСТ 286- <1 = 35,6 л/с d=250 мм 1 = 0,009 ^-°'6 . V=1,(6 м/с юские 82 хК С
Отметка лотков труб 75,370 74,260 с о <о <о Ом О г? О О О к £' £ In" со <о <о <о 07 <\Г (О <о
Отметки g поверхности земли к UU 0/94 ? с ! * ! Q я
Расстояния. м 220 | 280 280 | 280 300 |
Номер точки о
4
1
2
3
Рис. 11.2. Продольный профиль коллектора № 4Б
числены площади кварталов. Результаты вычислений свед
табл. II.2. Общая площадь кварталов равна 160,1 га. янитарно-
С учетом степени благоустройства (оборудования с ^1И.
техническими устройствами) зданий и рекомендаций Спи
маем удельное водоотведение ^6=250 л/(чел-сут). форму-
Средний суточный расход от города определим п
ле (5.7):
q _____ М/б_______________160,1* ЗЭО * 250 ___ 12008 м3/сУ^’
Vmid “ 1000 ~ 1000 ~ 1000
312
ГОСТ 6482,1.-79
60,00
0,012
217,2 л/с
450 мм
Q-I0I4 />/е
d-ВООмм
1 = 0,006
0=137,5л/с
й=450мм
1 = 0,003
506,7л/с
600 мм
0,009
729,7л/с
600мм
0,013
Отметки
поверхности земли <о
Отметки лотков
труб
Трубы керамические
ГОСТ 286-82
ГОСТ 11
6482. 1-79
Q =830л/с 1I
d= 700 мм
1 = 0,009
§
Трубы Железобетонные
Расстояния, м | 220 | 280 | 260 | 280 | 260 |{/<2
Номер точки I П Ш IS S И ГК
Рис. II.3. Продольный профиль коллектора № ЗД
где F—площадь кварталов, га; Р—плотность населения, чел/га.
Средний секундный расход воды равен
Qmtd.s = Qmfd/24-3600 = 12008/86400 = 0,139 м3/с = 139 л/с.
Общий максимальный коэффициент неравномерности равен
KSen.m«x=l,59 (см. табл. 5.4). Средний и максимальный часовые
и максимальный секундный расходы будут равны.
ЧтаМ = Чт.а Кдеп.тах = «’'1.5’ = ™
=|39-'^=221 лЛ-
313
f
I
S
X
64/50 63,400
64,60
62,080
61,480
63,90
63,70
63,50
63,50
60,370
60,370
59,145
58,945
57,925
57,925
56,935
56,735
*0
Таблица 11.2. Площадь кварталов
№ кварталов
Площадь, га
№ кварталов
площадь, Га
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
3,0
3,3
3,3
3,3
3,3
5,0
5,5
5,5
5,5
5,5
5,6
6,2
6,2
6,2
6,2
16
17
18
19
-20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
5,4
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,6
6,6
6,6
6,6
4,3
5,1
5,1
5,1
5,1
По формуле (5.14) определим также важный для расчетов мо-
дуль стока
70 = • 360") = 300-250/86400 = 0,87 л/(с-га).
Вычислим расчетные расходы воды от промышленного пред-
приятия. Коэффициент часовой неравномерности поступления произ-
водственных вод машиностроительных заводов К2 = 1>8-
Расходы производственных сточных вод, средние за сутки
и в час, будут равны:
Qmid = 2200 +1800 + 1400 =6400 м3/сут;
qmid = Qmid/24 = 6400/24 = 267 м’/ч.
Средний и максимальный часовые расходы в каждую смену
будут равны:
^idi=QcMi/7’ = 2200/8 = 275 м^/ч;
<^1=^*2 = 275.1,8 = 495 м’/ч;
qmld2 = QcM2/T = 2800/8 = 350 м’/ч;
7тах2 = ^2*2 = 350.1,8 = 630 м’/ч;
<7mid3 = <?cM3/7’=1400/8= 175 м’/ч;
<7^x3 = <7^з *2 =‘75-1,8 = 315 мз/ч.
Максимальный секундный расход производственных вод будет
РаВеН _ Qmax-см к = 12222222 1,8 = 175 л/с.
Qmax.s J1-3600 2 8-3600
РЙс. П.4. продольный профиль главного общесплавного коллектора
315
Расходы бытовых вод за сутки и в каждую смену от промыш-
ленного предприятия определим по формулам (5.16) и (5.16);
_ 25Л\ + _
Qmid— |П.>,. ~
£5(8Л) +900 + 500) 4-45(500 + 600 + 300)
—5-----!-----—-----------------------------= 11о м3/сут;
1000
25Л'з + 45Л/4 25-800 + 45.500
(i.., =------—-----1 =---------------------= 42,5 м3/см:
WniidT 1000 1000
25.900+ 45.60J лп с ,,
От1ля = ————~~ = 49.5 м3/см;
WntIda 100() ।
25.500 + 45.300 ол ,,
Qmidn =--------[777----- = 26 м3/см.
1 vvV
Максимальный секундный расход бытовых вод от промышлен-
ного предприятия определим по формуле (5.17):
25/<2 Л5 + 45/<2 Л'з 25•3•930 + 45•2,5• 600
Qmax.s =----------------------------------------- = 4>69 л/с-
г.3600
8-3600
Максимальный часовой расход будет равен
<7гиал- = Qmax.s-3600/1000 = 4,69-3600/1000 = 16,88 м3/ч.
Расходы душевых вод в каждую смену и за сутки от промыш-
ленного предприятия определим по формуле (5.19). Расчетное число
людей на одну душевую сетку для машиностроительных заводов
равно 5. Тогда число душевых сеток должно быть равно
Л/тах 900.0,3 + 600*0,6
ГИд.с = —--- = ------------------- =126.
5 5
Расходы будут равны:
Q _____*7д.с гад.с*45Л/См_ 500.126*45
1000-60/VmaOC - 60 000 х
(830-0,3 + 500*0,6)
Х (900.0,3 + 600.0,6) = 4°’5 МЗ/СМ;
Qmtd2 = 500.126.45/1000-60 = 47,25 м3/см;
500-126-45 (500-0,3 + 300.0,6) пл „
Qmida = —77^ --------7---------1= 24,75 м3/см;
1000-60 (900-0,3 + 600-0,6)
Qmid = 40,5 + 47,25 + 24,75 = 112,5 м3/сут.
Максимальный секундный расход душевых вод от промышлен-
ного предприятия определим по формуле (5.20):
<7max.s = 7д.с тд.с/3600 = 500-126/3600 = 17,5 л/с.
Максимальный часовой расход будет равен
а , 9max.s-60-45 17,5-60-45 ,,
Чтах(т) -------—------ =---!-----;------ 47,25 М3/ч.
316
Таблица 11.3. Сводная ведомость суммаоны»
сточных вод уммарных расходов
Обслужи- ваемый объект Среднесуточные расходы, мя/сут Максимально часовые расходы, ма/ч Максимально секунд, ные расходы, л/с
бытовых и душе- вых вод производ- ственных вод бытовых и душе- вых вод производ- ственных ВОД бытовых и душе- вых вод производ- ственных вод
Город Машино- строи- тельный завод 12 008 124,3 6400 790 64,13 630 221 22,19 175
Всего: | 12132,3 | 6400 | 854,13 | 63Э | 243,19 | 175
Результаты расчетов расходов сточных вод сведены в табл. П.З.
Город расположен в третьем метеорологическом районе. Пло-
щадь стока коллекторов не будет превышать 150 га. Уклоны по-
верхности земли в ряде мест будут превышать 0,02, однако кол-
лекторы не будут проходить по тальвегам. Эти условия располо-
жения коллекторов можно оценить как средние. Для описанных
условий проектирования: <72о=7О л/(с-га) (см. рис. 7.4); Р=\ год
(см. табл. 7.3); л = 0,71; тг=150; у=1.54 (см. табл. 7.2).
Система водоотведения. Река, расположенная рядом с городом,
сравнительно маломощна. Требования к качеству очистки сточных
вод высоки, поэтому в данном случае необходима очистка атмо-
сферных вод. Учитывая, что интенсивность дождя q^=70<
<90 л/(с*га), по экономическим соображениям целесообразно прн-
менить полураздельную систему водоотведения.
Полураздельная система водоотведения должна иметь две во-
доотводящие сети: одну для отвода бытовых и производственных
вод, другую — атмосферных вод (водостоки). Общесплавнои коллек-
тор у этой системы единый. Он принимает и отводит на очистку все
бытовые и производственные воды и часть наиболее загрязненных
атмосферных вод. Для разделения атмосферных вод должны быть
предусмотрены разделительные камеры в конце коллекторов бассей-
нов водоотведения водосточной сети.
Достоинство полураздельной системы во?оотведен11Я
ется в том, что при ее осуществлении перед спросом в водоем о}Д>
подвергаться очистке все загрязненные сточные вод ,
и наиболее загрязненные атмосферные. Липетпыв conn уже-
Схемы водоотведения и водоотводящей сет"• Очистке ^оор> ж^
пня расположены внизу по течению рек Д’нах0Д|1ТСЯ выше за-
Нижняя граница ««vОб-
топляемой территории — на 1 м выш 380X330«12500 м3=
Шая площадь очистных сооружении равна 380X^1
= 12,5 га (см. рис. II.1). глпппа и рельефом
В соответствии с планировкой р «на /при трассировке
территория города разбита на четыр ‘вые СТОЧНые воды соот-
бытовой сети), от каждого из котор птводЯтся в главный обше-
ветствующим коллектором бассейн
011
местности
сплавной коллектор. Он расположен вдоль реки с пониженной сто-
роны по отношению к городу (см. рис. II.1).
Бассейнов водосточной сети всего три. Это сделано для того
чтобы сократить число присоединений к главному общесплавному
коллектору, число разделительных камер и ливнеотводов от них
в реку. Разделительные камеры и сравнительно длинные ливнеот-
воды представляют собой сложные и дорогостоящие сооружения.
Трассировка уличных трубопроводов бытовой и водосточной
сети выполнена по пониженной грани кварталов, так как уклон по-
верхности земли сравнительно велик — около 0,01 и больше мини-
мального уклона трубопроводов внутриквартальных сетей. Проектом
предусмотрено устройство внутриквартальных водосточных сетей.
Особенность отвода атмосферных вод заключается в том, что
с территорий, прилегающих к транзитным веткам коллекторов, они
поступают непосредственно в эти коллекторы через дождеприемники,
расположенные на уличных проездах. Поверхностный отвод воды
к уличным лоткам предусматривается в результате уклонов поверх-
ности земли к проездам, которые предполагается создать при раз-
работке проекта вертикальной планировки кварталов.
В конце главного общесплавного коллектора предусмотрено
устройство регулирующего резервуара и насосной станции.
Глава 2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ
ПРОДОЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ ТРУБОПРОВОДОВ
И КОЛЛЕКТОРОВ ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ
Бытовая сеть (коллектор № 4Б и боковые ветки). Определяем
расчетные расходы для отдельных участков сети. Модуль стока
равен
qQ = <7б /*/86409 = 250-300/86400 = 0,87 л/(с-га).
Расчетные расходы для отдельных участков сети вычисляем по
формуле (6.2):
Qcit — [(^бок + 7п) + 7тр] Kg еп.тах + 7соср-
Общий максимальный коэффициент неравномерности находим
по табл. (5.4). Результаты расчетов сведены в табл. 11.4.
Таблица II.4. Определение расчетных расходов
для отдельных участков сети
0-1
22—2
21—2
24—3
23—3
26—4
25—4
26 4,3 0,87 3,74 3,74 2,5 9,38 9,38
22 (50 %) 3,3 0,87 2,87 2,87 2,5 7,18 7,18
27 5,1 0,87 4,44 4,44 2,5 11.1 11,1
23 (50 %) 3,3 0,87 2,87 2,87 2,5 7,18 7,18
28 5,1 0,87 4,44 4,44 2,5 11.1 11,1
24 (50 %) 3,3 0.87 2,87 2,87 2,5 7,18 7,18
29 5,1 0,87 4,44 — 4,44 2,5 11.1 П,1
318
1—2 —
2-5 22(50%), 27
5—4 25(50%), 28
4—5 24 (50 %), 29
8,4
8,4
8,4
0,87
0,87
0,87
7,31
7,31
7,31
3,74
3,74
11,04
18,35
3,74
11,05
18,35
25,66
2,5
2,08
1,94
1,87
9,38
23,0
35,6
48,0
9,38
23,0
35,6
48,0
Примечание. В данном случае графы 10 и 11 опущены
вия сосредоточенных расходов.
из-за отсутст-
Определим минимальное заглубление трубопровода в начале
каждой боковой ветки по формуле (6.7). В точке О минимальное
заглубление должно равняться
ктщп = ^пр а 4" imln (L 4" 0 — (г« — гк) 4" && =
= 1,4 — ,34-0,008(190+ 20)-(78,2 —76,6)+ 0,05 =.1,23 м.
В точке 22 оно оказалось равным 1,67 м, а в точке 25— 1,17 м.
Минимальное заглубление трубопровода в точках 21, 23, 24 и 26,
определенное из условия исключения промерзания труб, следует
принять равным
hmin = ^пр — d = 1,4—0,3=1,1 м,
так как из условия присоединения внутриквартальных сетей мини-
мальная глубина заложения получается меньше.
Гидравлический расчет боковых веток представлен в табл. II.5.
Для всех веток диаметр трубопровода принят минимальным и рав-
ным 200 мм. Уклон принят также минимальным 1=0,005. В итоге
расчета установлены глубины заложения трубопроводов (графа 17)
в местах присоединения боковых веток к коллектору. Они необхо-
димы для проектирования коллектора, который должен обеспечить
Таблица 11.5. Гидравлический расчет боковых веток
№ участ- ков 1, м qcit' л/с d, мм i V, м/с Наполнение Падение Л"пот- м
h/d h, м
1 2 3 4 5 6 7 8 9
22—2 170 7,18 200 0,005 0,62 0,4 0,080 0,85
21— 2 220 11,1 200 0,005 0,69 0,51 0,102 1,10
24—3 170 7,18 200 0,005 0,62 0,4 0,080 0,85
23—3 220 11.1 200 0,005 0,69 0,51 0,102 1,10
26—4 170 7,18 200 0,005 0,62 0,4 0,080 0,85
25—4 220 Н.1 200 0,005 0,69 0,51 0,102 1,10
319
Продолжение табл. П.5
№ участ- ков Отм< тки по ряс четным участкам, м Глубина заложения труб, м
нозорчности земли поверхности воды лотка трубы
нач ле в кон- це в нача- ле в конце в нача- ле в конце в на- чале в кон- це
1 10 11 12 13 14 15 16 17
22—2 72,70 73,00 71 ,110 70,260 71,030 79,180 1,67 2,82
21—2 73,40 73,00 72,404 71,302 72,300 71,200 1,10 1,80
24—3 70,20 70,30 69,180 68,330 69,100 68,259 1,10 2,05
23—3 70,20 70,30 69,202 68,102 69,100 68,000 1,10 2,30
26—4 67,30 67,50 66,280 65,430 66,200 65,350 1,10 2,15
25—4 67,70 1 67,50 65,632 65,532 66,530 65,430 1,17 2,07
прием воды от всех боковых веток. Глубина коллектора не может
быть меньше глубины соответствующей боковой ветки.
Гидравлический расчет коллектора № 4Б представлен в табл.
11.6, а его продольный профиль показан на рис. II.2. Гидравличес-
кий расчет коллектора и боковых веток произведен по таблицам
для гидравлического расчета водоотводящих сетей и дюкеров по
формуле акад. Н. Н. Павловского (А. А. Лукиных, Н. А. Лукиных)
Таблица II.6. Гидравлический расчет коллектора № 4Б
№ участ- ков 1, м ^cit’ л/с d, мм i и, м/с Наполнение Падение м пот
h/d h, м
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0—1 223 9,38 200 0,005 0,66 0,46 0,092 1,1
1—2 289 9,38 200 0,015 1,00 0,34 0,068 4,2
2—3 289 23,0 250 0,008 1,00 0,47 0,118 2,24
3—4 280 35,6 250 0,009 1,16 0,6 0,15 2,52
4 5 300 48,0 300 0,01 1,30 0,52 0,156 3,00
Продолжение табл. П.6
№ участ- ков Отметки по расчетным участкам Глубина заложения труб, м
поверхности земли поверхности воды лотка трубы
в начале в конце в начале в конце в начале в конце в начале в конце
1 10 11 12 13 14 15 16 17
0—1 76,60 76,10 75,462 74,352 75,370 74,260 1,23 1,84
1-2 76,10 73,00 74,328 70,128 74,260 70,060 1,84 2,94
2—3 73,0 70,30 70,128 67,888 70,010 67,770 2,99 2,53
3—4 70,30 67,50 67,888 65,368 67,738 65,218 2,56 2,28
4—5 67,50 64,50 65,324 62,324 65,168 62,168 2,33 2,33
320
при значении коэффициента шероховатости n-ППМ п
лическом расчете н построении пводолмюгп п+ж При гилрав'
глубины заложения и уклоны трубопоонплп1°о проФиля коллектора
необходимости присоединения Рбоковых ЛИ гРИНЯТЫ с Учетом
одинакового диаметра в точке" 3 вХТнено п^уров^яХдм^ Ж
разного диаметра в точках 2 и 4-шелыга в шелыгу ’ Ру6
Ливневая сеть (коллектор № ЗД). Основываясь на метеоооло-
гических параметрах, построим зависимость интенсивности Хдя
от его продолжительности по следующей формуле-
гшГт Л1,2
Для условий проектирования: ?го=7О лДс-га)- Р=1 год- п
=0,71; mr= 150; у= 1,54.
Параметр А определим по формуле (7.9);
А = <Ы-20" (1 + -Hf-V = 7O.2O0-71 {1 + JlLV-34 = 587
\ lg тг / I, 1g 15)/
Вычисление средневзвешенного значения коэффициента покры-
тия приведено в табл. II.7.
Таблица 11.7. Средневзвешенное значение коэффициента
покрытия
Вид покрытия Доля площади стока а 2 02
Кровли и асфальт Гравийные дорожки Грунтовые поверхности Газоны 0,3 0,1 0,2 0,4 0,29 0,09 0,064 0,038 0,087 0,009 0,0128 0,0152
W=0,124
Примечание. Значения г приняты по табл. 7.7 и 7.8.
Формула для определения интенсивности дождя приобретает
qB = О,124*5871,2/1’'2‘О’71—0,1 = 269,5/^75.
Вычисленные значения q, в зависимости от значений tr приве-
дены ниже:
tr, МИН.................. |
<7в, л/(с-га)........... '°
По результатам расчетов
ставленная на рис. П.5.
Минимальное заглубление
60
12,10
10 20 30 40 50
46,4 27,5 20,4 16,4 13,9
построена зависимость qB=f(tr), пред-
трубопровода в диктующей точке
должно равняться
= 1,4 + 0,005(190 + 20)—(78,-
’ 1 321
21—872
Рис. 11.Б. Зависимость qfi от tr
r_ie минимальное заглубление первого дождеприемника внут-
риквартальной сети, принятое равным глубине промерзания грунта.
Учитывая, что полученное значение hmin меньше минимальной
глубины, из условий исключения промерзания и разрушения труб
глубину трубопровода в диктующей точке принимаем равной 1,75 м
(с учетом увеличения заглубления трубопровода в пределах соеди-
нительной ветки от первого дождеприемника на проезде и разницы
в диаметрах груб соединительной ветки и уличного трубопровода).
Результаты гидравлического расчета коллектора № ЗД приве-
дены в табл. 11.8, а его продольный профиль показан на рис. II.4.
Площади стока определялись в соответствии со схемой ливневой
сети и расположением линий водоразделов (см. рис. II.1). Крити-
ческая продолжительность дождя (графа 8) вычислялась по фор-
муле
/р
Время поверхностной концентрации принято равным 5 мин. Ин-
тенсивность дождя определялась по графику, представленному на
рис. 11.5. Расход ливневых вод (графа 10) вычислялся по формуле
Qr = Qb FfiK.
Коэффициент К для всех участков равен 1, так как F<300 га
(см. с. 146). Коэффициент 0, учитывающий свободную емкое ъ
трубопроводов, принят равным 0 = Кс-О,65. Для первых трех уча-
стков Кс=0,85, а для остальных участков — 0,9.
Гидравлический расчет производится методом подбора. Вначале
для каждого участка принималась скорость v (графа 6), затем оп-
ределялся расход qr (графа 10). Диаметр трубопровода подбирал-
ся при полном заполнении и с учетом того, чтобы его пропускная
способность (графа 13) отличалась от расчетного расхода (графа 10)
не более, чем на ±10 %.
При ^построении продольного профиля (см. рис. 11.4) в каждой
расчетной точке проверялось заложение трубопровода из условия
присоединения боковых веток.
В конце коллекторов ливневой сети расположены разделитель-
ные камеры. Они обеспечивают разделение расхода на две части.
1) расход, сбрасываемый в водоем, и 2) расход, направляемый в оо-
шесплавной коллектор (несбрасываемый расход), который называ-
ется предельным расходом.
Предельные расходы определим по коэффициентам Разде*2еНиИн^
Kdiv- Принимаем период однократного превышения расчетной
тенсивности дождя Р//ш=0,05 года. Коэффициент разделения
322
Таблица II.в. ГидравлическиА паа..^ др “лический расчет коллектора № ЗД
Кв участков Площадь стока, га —
I, M собст- венная прито- ковая общая V, м/с t по участку, мин tr, мин
1 2 3 4 5 6 7 8
/—II II—III in—IV IV—V 220 280 280 280 5,0 3,4 3,4 3,4 8,6 21,5 34,4 5,0 12,0 24,9 37,8 0,9 1.9 2,0 2.1 М 2,46 2,3 2,2 9,1 Н.6 13.9 16,1
V—Vl 280 3,4 47,3 50,7 2.2 2,1 18,2
Vl-PK 10 — 61,9 61,9 1,5 0,1 18,3
Продолжение табл. II.8
№ участков Отметки, м
%- л/(с-га) «г л/с а, мм 1 опу< 1 сп< )НоС i t cf с > j . поверхности земли
Сюч со в начале в конце
I 9 10 11 12 13 14 15 15
I—и 50 137,5 450 0,003 146,8 0,660 76,60 76,10
11—III 42 277,2 450 0,012 293,4 3,360 76,10 73,00
111—IV 37 506,7 600 0,009 547,1 2,520 73.0 7 ,30
IV—V 33 729,7 600 0,013 657,2 3,640 70,39 67,50
V—VI 28 830,0 700 0,009 825,4 2,520 67,50 65,00
Vl-PK 28 1014 800 0,006 961,4 0,060 65,0 64,8^
Продолжение : табл. П.8
Отметки, м Глубина заложения
Ke участков Лотка трубы шелыги трубы трубы, м
в начале в конце в начале в конце в начале в конце
1 17 18 19 20 21 22
I—Il 74,850 74,190 75,300 74,640 1,75 1,91
II—111 74,190 70,830 74,640 71,280 1,91 2,17
111—IV 70,680 68,160 71,289 68,760 2,32 2,14
IV—V 68,160 64,520 68,760 65,120 2,14 2,98
V—Vl 64,420 61,900 65,120 65,600 3,08 3,10
VI—PK 61,800 61,740 62,600 62,540 3,20 3, Об
323
21*
нлйдем по формуле (9.18). При Рнт* 0,05 года Янтм0,59 (см. табл.
7.2). Параметр 24нт равен
7П 9П0.59 Л I !g 0,05X1.54
20 ""•(!+— ) - 70.20 [1+—— J = 1(Х).
По формуле (9.16) имеем
= |_±imV’2 Г1.2<и-«аго) = М?гУ'2 18,3’ .2(0.71-0.59) = 0
\ л / \ 587 /
где г = 18,3 мин (см. табл. II.8, участок VI—РК).
Предварительно принимаем Ка/®=Ко=О,18. По графику на рис.
3 9 при А = /О1Г=0,18 определяем /i/d=0,29, при котором В = 0,7. По
формуле (9.19) имеем
а_а’Лпт-“-'_0.7ь2-«-59-»-1=,0,8.
Коэффициент разделения определим по формуле (9.19):
Kdil • = Л\) а = 0,18-0,8 = 0,144.
Выполним второе решение. При /Сии=0,144 h/d=0,25 и В = 0,65.
При этом а=0,65’-> 059~°'=0,77; Kdtv =0.180-0,77=0,139. Это зна-
чение Kdiv мало отличается от предыдущего. Принимаем /(dil) = 0,14.
Предельный расход определим по формуле (9.3), в которой qr—
расход перед разделительной камерой при значении р=1. Для кол-
лектора № ЗД этот расход равен
7r = qB р = 08-61,9 = 1733,2 л/с.
Предельный расход для коллектора № ЗД равен
Qlim = Kdiv qr = 0,14.1733.2 = 242 л/с.
Аналогично были рассчитаны коллекторы № 1 и 2. Результаты
вычислений предельных расходов сведены в табл. II.9.
Таблица 11.9. Предельные расходы
№ коллектор оз Qr, л/с Kdiv «Нт’ Л/С
1 д 1540 0,14 216
2 Д 2150 0,16 344
3 Д 1733,2 0,14 242
Расчет главного общесплавного коллектора. Расчетный расход
на отдельных участках главного коллектора находим по формуле
(9.21):
Qmix = Qcit 4“
Вначале определим для всех участков расход в сухую погоду-
Он вычисляется так же, как и при расчете бытовой сети.
Результаты расчетов приведены в табл. 11.10. бл
Гидравлический расчет главного коллектора приведен в т
И 11, а его продольный профиль показан на рис. 11.4.
324
Таблица П.10. Определение расходов в сухую погоду для отдельных участков главного коллектора
№ расчет- ных участ- ков Боковой и попутный расходы 'TD’ л/с '-'mid- ",а L- Ren max дтах. л/г. +оср ° at- Л/''
№ хваоталов F, га 00» л/(с-га) ^бок+% л /с мест- ный транзит- ный
27—5 30 5,1 0,87 4,4 — 4,4 2,5 11,0 — — 11,0
5—6 25 6,6 0,87 26+5,7 4,4 36,1 1,68 60,6 — — 60,6
6—7 20; 21; 16—19 (50 %), 22—24 (50 % 33,6 0,87 29,2 36,1 65,3 1,63 106,4 — — 106,4
7—6 11—15; 16—19 (50 %) 42,1 0,87 36,6 65,3 101,9 1,59 162 — — 162
6—9 10 5,5 0,87 4,8 101 ,9 106,7 1,59 170 — — 170
со го СП 9—10 1—9 37,7 0,87 32,8 106,7 139,5 1,59 222 — 179,2 119,2
й Т а б л н ц э II I 1 Гидравлический расчет главного общесплавного коллектора
№ участков /, м Определение расчетных расходов Гидравлический расчет
./г перед разделитель- ной камерой К div '’Иг,- л/с л/с суммар- ный ‘’mix' л'с d, мм 1 4Лиот> м и, м/с 7 Трубы, л/е
на участке от начала коллектора
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 и 12 13
27—5 220 — 11 и 200 0,006 1,320 0,74
5—6 370 1733,2 0,14 242 242 60,6 302,6 600 0,003 1,И 1,12 315,9
6—7 350 — — — 242 106,4 348,4 600 0,035 1,225 1,21 341,3
7—8 340 2150 0,13 280 522 162 684 800 0,003 1,02 1,35 679,8
8—9 330 — — — 522 170 692 800 0,003 0,99 1,35 679,8
9—10 270 / 1540 1 800 0,14 0,14 216 1 112 J 850 419,2 1269 1000 0,003 0,81 1,57 1230
Продолжение табл. 11.11
№ участков Режим в сухую погоду Отметки Глубина заложения трубы, м
h/d и, м/с поверхности земли шелыги трубы лотка трубы
в начале в конце в начале в конце в начале в конце в начале в конце
1 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
27—5 0,48 0,74 64,50 64,60 63,600 62,280 63,400 62,080 1,1 2,52
5—6 0,30 0,87 64,60 63,90 62,080 60,970 61,480 60,370 3,12 3,53
6—7 0,39 1,08 63,90 63,70 60,970 59,745 60,370 59,145 3,53 4,56
7—8 0,33 1,11 .63,70 63,50 59,745 58,725 58,945 57,925 4,76 5,58
8—9 0,34 1,12 63,50 63,50 58,725 57,735 57,925 56,935 5,58 6,56
9—10 0,40 1,41 63,50 61,0 57,735 56,925 56,735 55,925 6,76 5,08
Примечавие. ^у—800 л/с —расход с территории промышленного предприятия.
Минимальное заглубление в точке 21 должно равняться
hmm = Лпр — а + imin (L + l) — (ZH — zK) 4- да =
= 1,4 — 0,34- 0,008 (220 4-20) —(67,3 — 64,6) 4-0,05 = 0,37 м.
Из условия исключения промерзания глубину труб в точке 27
принимаем равной
hmtn = ^пр — а = 1,4 — 0,3 =1,1 м.
Предельные расходы, поступающие в главный коллектор, учиты-
вались как сосредоточенные постоянные расходы по всей длине кол-
лектора.
Глава 3. УСТРОЙСТВО ТРУБОПРОВОДОВ
И КОЛЛЕКТОРОВ
Трубопроводы диаметром 200—500 мм выполняют из керамиче-
ских труб по ГОСТ 286—82. Заделку стыковых соединений предпо-
лагается выполнять смоляным канатом, а замок —из асфальтовий
мастики (асфальтовый стык).
Трубопроводы диаметром 600 мм и более выполняют из железо-
бетонных труб нормальной и повышенной прочности по ГОСТ
6482.1—79. Герметизация стыковых соединений предусмотрена смо-
ляным канатом или резиновыми кольцами, а замок —из асбестоце-
мента или цементного раствора.
Коллекторы устраивают из железобетонных труб, укладываемых
на бетонном стуле.
ПРИЛОЖЕНИЕ Ш. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ Д', Д" и
Таблица III.1. Значения коэффициентов Д'и Д"
в формулах (9.26) и (9.27)
К‘ 1 Л" I К" К* К"
г = <42 г = 0.24 г — '427
1 (1,85 0,02 0,83 0,02 0,84 0,02
2 1,7 0,04 1,75 0,04 1,8 0,04
3 2,63 0,06 2,73 0,07 2,82 0,07
4 3,63 0,09 3,79 0,1 3,93 0,11
5 4,71 0,12 4,95 0,14 5,15 0,15
/ 7,0 0,19 7,41 0,22 7,79 0,26
10 10,83 0,32 ' 11,64 0,39 12,45 0,46
15 18,20 0,58 20,17 0,75 22,02 0,95
20 27,07 0,92 31,24 1,25 86,94 1,7
25 37,35 1,31 45, 4 1,91 58,72 2,88
30 49,48 1,79 64,00 2,79 95,28 4,83
35 63,02 2,34 89,06 4,00 168,1 8,48
40 79,48 2,99 126,1 5,75 389,9 —
45 101,3 3,77 189,7 8,29 859,2 —
50 127,2 4,68 301,8 12,3 — —
Т а б л и i ia III.2. Значения коэффицш ента Д'"
zn0 1—7 10—20 25—35 40-50
К'" 1,5 1,6 1,8 2,1
с 28
ПРИЛОЖЕНИЕ IV. КОЭФФИЦИЕНТЫ МЕСТНОГО
СОПРОТИВЛЕНИЯ, ОТНЕСЕННЫЕ К СКОРОСТИ
ЗА МЕСТНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ
при полном открытии
кромками
1. Для задвижек Лудло при полном открытии £зядв=0.114-0,12.
2. Для шарнирного (обратного) клапана —
Со «=1.7.
3. При входе в трубу из резервуара с острыми
= 0,5; с закругленными кромками Св.а«=0,054 0,2,
4. При внезапном расширении трубопровода:
£в о«в
ш2/©1 . . . IJ 9 8 7 ь S 4 3
Свн.р . . . 31 64 49 36 25 16 9 4
5. При постепенном расширении трубопровода
Сп.р — ^ор Свн.р '
где Z?np — коэффициент смягчения, равный при угле конусности а:
а, град........... 8 10 12 15 20 25
*пр............... 0,14 0,16 0,22 0,30 0,42 0,62
6. При внезапном сужении трубопровода:
Сьн-с • • • • • 0,41 0,4 0,38 0,36 0,34 0,3 0,27 0,2 0,16 0,1 0
Ф2/Ф1 .... 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
7. При постепенном сужении трубопровода
ГП-С “ *'н.с Свн.с ’
где kn.c — коэффициент смягчения, равный (по данным автора) при
угле конусности а:
а, град........... 10 20 40 60 80 100 140
£п.с.............. 0,4 0,25 0,2 0,2 1,3 0,4 0,6
8. При плавном повороте трубопровода
гпов = ’?9()с = Л’
где £90с — коэффициент местного сопротивления при повороте на
90°, значения которого приведены в табл. IV. 1.
Таблица IV I
Трубы Значения Zcpc ПРИ относительном р дну се закруглении R/d
1 2 4 6 1V
Гладкие 0,22 0,14 0,11 0.0S 0,11
Шероховатые 0,52 0,28 0,23 0,18 0,20
329
Коэффициент а при угле поворота а(<90’ (по А. Я Милови-
4v),n = sina.
9. При присоединении трубопровода под прямым углом (трой.
HI1K'Для’5диафрагмы в трубе постоянного диаметра:
^д/<!........... 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
............. 234 49,5 18,8 8,8 4,4 2,34 1,24 0,55 0,18 О
11. Для решетки в открытом русле
£реш = sina«-
где $ —толщина стержня; 6 —ширина просвета между стержня-
ми- aj —угол наклона решетки к горизонту; 0 — коэффициент рав-
ный: 1,79 —для круглого стержня; 2,42 — для прямоугольного
стержня; 1,67 —для прямоугольного стержня с закругленными уг.
ла ми.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
зяйстм*еппомышп₽н'|’ Нечаев А' п- Замкнутые системы водного хо-
Ст^ комплексов и районов.-М,
Федоров Н. Ф.,
ные сети. Примеры
221 с.
Курганов А. М., Алексеев М. И. Канализацион*
расчета. — 3-е изд. — М.: Стройиздат, 1985.—
Канализация/С. В. Яковлев, Я. А. Карелин, А. И. Жуков,
С. К. Колобанов. 5-е изд. — М.: Стройиздат, 1975. — 632 с.
Канализация населенных мест и промышленных предприятий/
Под общ. ред. В. Н. Самохина. — 2-е изд. — М.: Стройиздат, 1981 —
638 с.— (Справочник проектировщика).
Курганов А. М. Таблицы параметров предельной интенсивности
дождя для определения расходов в системах водоотведения: Справ,
пособие. — М.: Стройиздат, 1984. — 108 с.
Курганов А. М. Закономерности движения воды в дождевой
и общесплавной канализации. — М.: Стройиздат, 1982.— 72 с.
Курганов A. М., Федоров Н. Ф. Справочник по гидравлическим
расчетам систем водоснабжения и канализации. 2-е изд. — Л.: Строй-
издат, 1978. — 424 с.
Лаптев Н. Н. Расчеты выпусков сточных вод. — М.: Стройиз-
дат, 1977. — 87 с.
Лукиных А. А., Лукиных Н. А. Таблицы для гидравличе-
ского расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле
акад. Н. Н. Павловского. — 5-е изд. — М.: Стройиздат, 1987.— 152 с.
Молоков М. В., Шифрин В. Н. Очистка поверхностного стока
с территорий городов и промышленных площадок. — М.: Стройиздат,
1977.— 104 с. л п г __
Справочник по гидравлическим расчетам/Под ред. II. 1. К"(е*
лева, — 4-е изд. — М.: Энергия, 1972.— 312 с.
СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения.
СНиП 2 04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.
Карелин В. Я., Минаев А. В. Насосы и насосные станции.-М.:
Стройиздат, 1986.— 320 с.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Б
Бассейн водоотведения 14
В
Водоотведение удельное 81
Время концентрации стока 148
— поверхностной концентрации
стока 148
Выпуски сточных вод 11, 270
Высота подъема воды геомет-
рическая 286
Г
Гидрограф дождевого стока
147, 265
Глубина заложения трубопро-
вода минимальная и макси-
мальная 99
Графики колебания притока
сточных вод 90
Д
Диаметры труб минимальные
55
Дождемеры простые и автома-
тические 129
Дождеприемники 15, 239
Дюкеры 15, 51, 243
И
Интенсивность дождя по объ-
ему 132
------слою 132
К
Камеры разделительные 21
2о5 *
Коллекторы бассейнов водоог-
ведения 15
— главные 15
Колодцы смотровые 15, 213
— перепадные 219
Коэффициент гидравлического
трения 49
— использования оборотной н
свежей воды 34
— напорности 167
— неравномерности 85
— покрова 144
— разбавления 175
— разделения 177
— регулирования дождевого
стока 265
— стока 144
— Шези 47
— уменьшения интенсивности
дождя 160
Кратность разбавления 270
Л
Ливнеспуски 15, 191, 255
М
Модуль расхода 65
— скорости 64
— стока 88
332
п
Период однократного превы-
шения расчетной интенсивно-
сти дождя 133, 142, 193
Продолжительность дождя кри-
тическая 147
Профиль трубопровода про-
дольный 102
Р
Рабочие чертежи (РЧ) 42
Расход дождевых вод пре-
дельный 176
Резервуары приемные насос-
ных станций 293
Резервуары регулирующие 15,
262
t
Технико-экономическое обос-
нование (ТЭО) 39
Технический проект (ТП) 42
Техно-рабочий проект (ТРП)
42
Трубы асбестоцементные 197
— бетонные 198
— железобетонные 198
— керамические 194
— пластмассовые (фаолитовые,
стеклопластиковые, полиэти не-
новые) 201
у
Уклоны труб минимальные 55,
57
С
Сечение гидравлически наивы-
годнейшее 53
Скорости минимальные и мак-
симальные 57
— самоочищающие 59
Соединение труб «шелыга о
шелыгу» и «по уровням.воды»
107
Сточные воды 4
---- бытовые 8
----производственные 8
----атмосферные 8
Схемы водоотведения 11, 37
— сетей 68
Системы водоотводящие 4, 17
----комбинированные 22
----неполные раздельные 21
----общесплавные 18, 185
----полные раздельные 19
— — полуразделиные 21, 171
Ф
Формула Алексеева 150
— Белова 144, 265
— Вейсбаха 50
— Горбачева 137
— Дарси 49
— Лаптева 277
- ЛНПИАКХ
— Маннинга 47
— Павловского 47
___ Федорова 49, 59
— Шези 46
— Яковлева 49, 59
333
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................................... 3
Введение................................................. 4
РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИ-
СТЕМ ВОДООТВЕДЕНИЯ ....................................... 8
Глава 1. Системы и схемы водоотведения.................... 8
§ 1. Сточные воды и их краткая характеристика ... g
§ 2. Схема водоотведения и ее элементы.....................ц
§ 3. Системы водоотведения городов........................17
§ 4. Санитарная и технико-экономическая оценка систем во-
доотведения. Выбор систем водоотведения городов . 22
§ 5. Условия приема сточных вод в водоотводящие сети . 27
§ 6. Системы водоотведения промышленных предприятий . 30
§ 7. Системы водоотведения районов и промышленных комп-
лексов ...................................................36
§ 8. Схемы водоотведения................................ 37
Глава 2. Условия проектирования систем водоотведения * 38
§ 9. Предпроектные разработки............................38
§ 10. Исходные документы и данные для проектирования . 40
§ 11. Стадии проектирования. Состав проектных материалов 42
Глава 3. Основы гидравлического расчета водоотводящих сетей 44
§ 12. Особенности движения сточных вод в водоотводящих
сетях.....................................................44
§ 13. Формулы для гидравлического расчета безнапорных
трубопроводов................................* 46
§ 14. Расчет напорных трубопроводов.......................50
§ 15. Формы поперечного сечения труб.................... 51
§ 16. Минимальные диаметры труб и оптимальные степени их
наполнений................................................54
§ 17. Минимальные и максимальные скорости и уклоны « 57
§ 18. Практические приемы гидравлического расчета водоот-
водящих сетей.............................................53
РАЗДЕЛ II. БЫТОВЫЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СЕТИ
Глава 4. Проектирование схем водоотводящих сетей
§ 19. Классификация схем водоотводящих сетей
§ 20. Разработка схем водоотводящих сетей.............
Глава 5. Расчетные расходы сточных вод................
§21. Удельное водоотведение .........
§ 22. Коэффициенты неравномерности..................
§ 23. Определение расчетных расходов бытовых и производ-
ственных сточных вод...............................
§ 24. Графики колебания притока сточных вод . . • •
§ 25. Суммарные расходы сточных вод...................
I лава 6. Расчет и высотное проектирование водоотводящей
сети..................................................
§ 26. Определение расчетных расходов сточных вод для от-
дельных участков сети .............................
§ 27. Минимальная и максимальная глубины заложения тру-
бопроводов ...........................................
§ 28. Гидравлический расчет и высотное проектирование во-
доотводящей сети....................................«
§ 29. Расчет водоотводящей сети с помощью ЭВМ . • •
68
68
70
81
81
85
88
90
92
94
94
99
102
109
334
§ 30. Конструирование водоотводящей сети ....
§ 31. Расположение трубопроводов водоотводящих сетей
в пределах проездов
РАЗДЕЛ III. СЕТИ ДЛЯ ОТВОДА АТМОСФЕРНЫХ ВОД
Глава 7. Метеорологические основы расчета количества атмо-
сферных осадков и закономерности формирования стока . 129
§ 32. Измерение количества атмосферных осадков . . . 129
§ 33. Основные расчетные параметры....................* 132
§ 34. Вывод формулы расчетной интенсивности дождя по
данным записи............................................134
§ 35. Формулы для определения расчетной интенсивности
дождя............................................... . 137
§ 36. Коэффициент стока..................................144
§ 37. Расчетная продолжительность дождя..................146
§ 38. Формулы для определения расчетных расходов дожде-
вых вод................................................. 151
§ 39. Формулы для определения расчетных расходов талых
и поливочно-моечных вод..........................151
Глава 8. Дождевая водоотводящая сеть (водостоки) . . 153
§ 40. Проектирование схем дождевой сети.................153
§ 41. Определение расчетных расходов дождевых вод . . 158
§ 42. Гидравлический расчет и построение продольных про-
филей дождевой сети городов..............................161
§ 43. Гидравлический расчет и построение продольных про-
филей дождевой сети промышленных предприятий . 164
§ 44. Напорный режим работы дождевой сети ... ( 166
§ 45. Расчет дождевой сети на ЭВМ........................169
Глава 9. Сети полураздельной и общесплавной систем водо-
отведения ...............................................171
§ 46. Сети полураздельной системы водоотведения ... 171
§ 47. Гидравлический расчет и построение продольных про-
филей сетей полураздельной системы водоотведения 183
§ 48. Сеть общесплавной системы водоотведения . . 185
РАЗДЕЛ IV. ТРУБОПРОВОДЫ, КОЛЛЕКТОРЫ И СООРУ-
ЖЕНИЯ НА ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЯХ..........................
Глава 10. Устройство водоотводящих сетей..............
§ 49. Требования, предъявляемые к материалу труб и кол-
лекторов ............................................
§ 50. Трубы и способы их соединения...................
§ 51. Коллекторы......................................
§ 52. Основания под трубопроводы......................
§ 53. Вентиляция водоотводящей сети. Защита трубопроводов
и сооружений от действия агрессивных сточных и под-
земных вод..................................м •
§ 54. Особенности устройства водоотводящих сетей промыш-
ленных предприятий ..................................
§ 55. Строительство водоотводящих сетей и приемка их в экс-
плуатацию .....................................*
Глава 11. Сооружения на водоотводящих сетях и системах
§ 56. Смотровые колодцы...............................
§ 57. Перепадные колодцы..............................
§ 58. Дождеприемники...........................• ’ *
§ 59. Пересечение самотечных трубопроводов с препятствия
192
192
192
194
201
204
206
208
210
213
213
219
239
242
335
§ 60. Ливнеспуски и разделительные камеры • • - . 255
§ 61. Регулирующие резервуары....................• • . 262
§ 62. Выпуски сточных вод в водоемы.......................270
Глава 12. Перекачка сточных вод...............................
§ 63. Расположение насосных станций.......................279
§ 64. Исходные данные для проектирования и расчета насос-
ных станций...............................................285
§ 65. Определение вместимости приемных резервуаров и осо-
бенности их устройства....................................293
§ 66. Напорные трубопроводы и аварийные выпуски . . 298
§ 67. Схемы и конструкции насосных станций .... 301
П р иложени я.............................................306
Список литературы.........................................331
Учебник
Виктор Иванович Калицун
ВОДООТВОДЯЩИЕ
СИСТЕМЫ И СООРУЖЕНИЯ
Редакция литературы по инженерному оборудованию
Зав. редакцией И. В. Соболева
Редактор С. И. Погудина
Младший редактор Т. В. Большакова
Технический редактор Р. М. Вознесенская
Корректор Н. А. Беляева
И Б № 3589
Сдано в набор 26.05.87. Подписано в печать 06.10.87, Т-12099. Формат
MX 108712 Бумага Ns 2. Гарнитура «Литературная>. Печать высокая.
Усл. печ. л. 17,64. Усл. кр.-отт. 17,85. Уч.-изд. л. 18,2. Тираж 15 000 экз.
Изд. № AI-1198. Заказ № 872. Цена 90 коп.
Стройиздат. 101442, Москва, Каляевская, 23а
Владимирская типография Союзполиграфпрома при Государственном
комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
600000, г. Владимир, Октябрьский проспект, д. 7