Лекція 3.
1. Режим руху рідини в водовідвідній мережі.
2. Мінімальні діаметри труб і оптимальні ступені їх наповнення.
Властивості стічної рідини відрізняються від властивостей чистої води. Щоб запобігти забрудненню каналізаційної мережі осадом необхідно знати:
Рух СВ в мережі є нерівномірним і несталим, але на окремих ділянках мережі спостерігається рівномірний турбулентний рух. Полягають, що в межах ділянки витрата СВ - q розр. поступає на початку ділянки.
Гідравлічний розрахунок конкретних ділянок заключається в знаходженні діаметрів труб для пропуска розрахункових витрат СВ, ухилів, втрат напора, швидкості течії і ступеня наповнення.
В основу гідравлічного разрахунку приняті:
1) Формула сталості витрат (нерозривності потоку): q = ω ∙ v,
2) Формула Шезі для знаходження швидкості течії:
где, С – коефіцієнт опору тертя по довжині;
R – гідравлічний радіус, м;
І – гідравлічний ухил потоку: І = h/l;
h – втрата напора;
l – довжина.
υ = С ∙
Гідравлічний радіус R - це відношення площі
живого перерізу - ω до змоченого периметра – f :
R = R = d/4 = 0,25∙d;
За формулою ак. Н.Н. Павловського коефіцієнт Шезі дорівнює: С = 1/n ∙ Ry
n – коефіцієнт шорсткості, n = 0,012 – 0,015 в залежності від матеріала труб;
y – показник ступеня - при R < 1:
у = 1,5 ∙ V n =1/6
Згідно ДБН: С = Ry/n1,
де, n1 – коеф. шорсткості, рівний - 0,014 при самотічному русі і 0,013 - при напорному русі.
у = 2,5 ∙ √n1 – 0,13 – 0,75 ∙ √R(√n1 – 0,1);
Для випадку рівномірного руху М.Ф. Федоров рекомендує розраховувати: υ = С ∙
Де, і – ухил лотка русла або труби (і = sin α)
За формулою Дарсі: i = (λ/4R)∙(v2/2g);
Або i = λv2/8Rg;
де, v – швидкість руху рідини, м/с;
d – діаметр труб;
λ – коеф. опору Дарсі - λ = 8g/С2
Згідно ДБН:
Напірний режим роботи мережі відбувається при випаданні дощу з інтенсивністю вище розрахункової, при якій дощова мережа переповнюється, піднімається рівень води в колодязях і створюється додатковий напір. Це сприяє підвищенню пропускної здатності водостічного колектора в 2-3 рази в порівнянні з безнапорним режимом).
q = υ ∙ (πd2)/4
Звідси, діаметр труби дорівнює:
d =
Швидкість руху води в трубопроводах слід приймати такою,щоб забезпечити оптимальний режим роботи (мінімальні приведені затрати). Вона дорівнює 1,5 – 2,5 м/с
При безнапорному (самотічному) русі місцевий опір спостерігається на поворотах, при змішуванні потоків, при зміні перерізу потоків, при зміні ухила трубопровода.
Складені таблиці М.М. Федорова або А.А.Лукіних за допомогою яких проводять гідравлічний розрахунок для різного типа труб і ухилів.
Гідравлічний розрахунок зводиться до вибора економічного діаметра трубопроводів, ухилів (втрат напора), швидкостей течії і ступеня наповнення трубопроводів.
Гідравлічний розрахунок мережі оснований на положенні, що рух СВ є рівномірним.
Але в дійсності оскільки є місцеві опори (в місцях поворотів, бокових приєднань і перепадів) спостерігається нерівномірний рух води.
При місцевих опорах виникають підпори, які зменшують швидкість, що призводить до випадання осаду і швидкому замулюванню трубопроводів.
1. В поворотному колодязі давати додатковий ухил на h = 2 - 3 см.
2. В місцях приєднання притоків необхідно знизити лоток основного колектора на величину зв`язану із зміною висоти ( близько 6 см).
Федоров зробив висновок, що для того, щоб по всій довжині колектора зберегти рівномірний рух потрібно:
ДБН рекомендує наступні мінімальні діаметрі, які приведені в таблиці:
Мінімальні діаметри труб і оптимальні ступені їх наповнення.
Система водовідведення | Мінімальний діаметр | |
Внутрішньо-квартальна мережа | Вулична мережа | |
Повна роздільна і напівроздільна: 1. Побутова 2. Дощова | 150 мм 200 мм | 200 мм 250 мм |
Загальносплавна | 200 мм | 250 мм |
Наповненням труб називається відношення висоти протікаючого слоя води h до внутрішнього діаметру круглого колектора d, або до висоти Н колекторів інших форм перерізу (h/d, h/H).
d
h
Шелига труби
Лоток труби
Рівень води
1 . Зміною характера СВ в результаті руху їх по каналізаційним мережам. В стічних водах є органічні речовини, які при транспортуванні можут загнивати і виділяти сірководень та метан, тому для вентиляції мережі служить надводний простір;
Пропускна здатність трубопровода максимальна при наповненні h/d = 0,95. Крім того, рекомендоване неповне наповнення водовідвідних труб пояснюється такими причинами:
2. Необхідністю збереження деякого запаса пропускної здатності;
3. Можлива наявність в СВ плаваючих предметів, для пропуска яких над поверхнею води повинен бути вільний простір.
Згідно ДБН наибільшу ступінь наповнення h/d приймається в залежності від діаметра труб:
d, мм | 150 - 200 | 300 - 400 | 450 - 900 | 1000 і далі |
h/d | 0,6 | 0,7 | 0,75 | 0,8 |
Для дощових мереж роздільних систем і мереж загальносплавної системи рекомендується приймати повне наповнення, але при безнапорному протіканні, коли вільна поверхня води співпадає з верхнім зводом (шелигою) труби або колектора. Розрахункове повне наповнення передбачається в більшості випадків 1 раз в 0,5 – 10 років, тому значний час ці трубопроводи будуть працювати при частковому наповненні.
При інших формах перерізу трубопроводів наповнення слід приймати не більше 0,7 Н. Для каналів і труб прямокутного перерізу – не більше 0,75 Н.
Кінець