5.4. Гидравлический расчет канализационной сети

Бытовая сеть канализации в проекте решается в самотечном режиме. Трассировка решается в зависимости от рельефа по объемлющим линиям кварталов или по пониженной грани квартала. Бытовая система канализации выполняется из металлических труб. При проектировании ливневой системы канализации могут использоваться как металлические, так и бетонные трубы. Сточные воды от жилых районов и промышленных предприятий направляются к площадке очистных сооружений и затем сбрасываются в водоем. Очистные сооружения располагают не ближе 300 м от селитебной зоны.

Трассировке сети уделяется большое внимание, т.к. длина сети определяет ее стоимость. При определении трассировки максимально используют рельеф и требования к кратчайшим длинам отдельных участков сети. Главный коллектор проходит по наиболее пониженному участку застройки, параллельно направлению реки. Линии канализационной сети устраиваются прямолинейно. В местах изменения уклона или диаметра труб, поворотов сети, в местах соединения линий устраиваются колодцы (см. рис. 5.1).

При выполнении расчета используется требование №1 СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения», предусматривающее исходные данные при выборе расчетных параметров (D, i, h/D и v). Самоочищающие скорости и степени наполнения связаны между собой для определения сортамента труб. Отклонения от указанной скорости допустимы только для расчетных участков. На верхних участках выбор сводится к использованию минимального уклона, либо к уклону земли.

На последующих участках коллектора выбирают уклон так, чтобы:

• выдержать и сохранить самоочищающие скорости;

• иметь наименьшее заглубление трубопровода по расчетному направлению;

• нарастание скорости от первого расчетного участка к последнему может различаться в пределах 10%.

На расстоянии 300 метров от жилых кварталов вниз по течению реки устраиваются очистные сооружения (ОС). ОС предназначены для очистки сточных вод и переработки их осадка. После очистки сточные воды через устройства, называемые выпусками, сбрасываются в водоем.

Гидравлический расчет канализационных сетей проводить по формулам равномерного течения:

(л/с), (5.10)

где: ω – площадь живого сечения потока, м²; v – скорость движения воды, м/с.

Согласно СНиП 2.04.03-85 расчетное наполнение труб h/D в трубопроводах для отведения бытовых и промышленных сточных вод при диаметре труб D должно соответствовать значениям, указанным в табл. 5.9.

Таблица 5.9.

Степень заполнения труб

D, мм (не более)	150-300	350-450	500-900	> 900
h/D	0,6	0,7	0,75	0,8

Рис. 5.2. Поперечное сечение трубы диаметром D

при высоте заполнения h

Определение площади живого сечения потока ω, смоченного периметра χ и гидравлического радиуса R_г при неполном заполнении трубы h производить по следующим формулам:

(5.11)

где R – гидравлический радиус; χ – смоченный периметр; α – центральный угол сегмента, не заполненного водой; D и r – геометрические диаметр и радиус трубы; ω – площадь сечения, заполненная водой (живое сечение).

Скорость течения воды определять по формуле

(м/с), (5.12)

где Q – расчетный расход сточных вод;  − площадь живого сечения потока.

Для определения необходимого гидравлического уклона I использовать формулу

, откуда , (5.13)

где С – скоростной множитель.

, (5.14)

где k – коэффициент шероховатости стенок трубы; y – показатель степени допускается определять по формулам:

, (5.15)

или по приближенной форме расчета:

(для D  1 м) (5.16)

(для D  1 м) (5.17)

Рекомендуемое значение гидравлического уклона составляет: I=0,005 – для труб D ≤ 0,2м; I=0,008 для труб D > 0,2м. Приведенные значения гидравлического уклона определяют оптимальную глубину прокладки канализационных труб.

Незаиливающую (минимальную) скорость воды в трубе при расчетном гидравлическом радиусе определять по формуле

(м/с), (5.18)

где .

Должно соблюдаться условие v ≥ v_min. При v  v_min необходимо выбрать трубу меньшего диаметра и произвести для нее все предыдущие расчеты.

Глубина заложения трубы уличной сети определяется из формулы

(м), (5.19)

где h – глубина заложения внутриквартальной канализационной сети; L_тр – длина уличной трубы; z₁ и z₂ - отметки поверхности земли конечной и начальной точек уличной сети, соответственно.

Аналогично определяют глубину заложения трубы у колодца главного коллектора относительно наиболее удаленного смотрового колодца уличной сети [11,17,18].