2. Гидравлические расчеты, определение расчетных расходов и диаметров труб.

Дождевой сток отличается резкой неравномерностью и изменчивостью в процессе выпадения дождя. Основной фактор, определяющий расходы стока - интенсивность дождя, связан с вероятностью его выпадения. Чем больше интенсивность дождя, тем реже такой дождь выпадает.

Основная задача гидравлических расчетов – определение диаметров труб, уклонов, скоростей – они зависят от расходов стоков и пропускной способности труб. Таким образом, решение сводится к определению расчетных расходов.

Расчетный расход – это объем воды, пропускаемой трубой за единицу времени.

Интенсивность дождя – это объем осадков за единицу времени на единицу площади.

Расчет дождевой канализации производится на интенсивность дождя, соответствующую периоду однократного превышения от 0,33 года до 20 лет в зависимости от условий расположения коллектора и климатических особенностей местности. Эта интенсивность определяется для каждого региона; она должна приниматься по данным метеорологических наблюдений, а при их отсутствии – по СНиП, при этом за расчетную интенсивность принимаем интенсивность самого сильного дождя, продолжительностью 20 минут (Q₂₀). Так же при расчетах нужно учитывать повторяемость дождя (сколько раз в год) и коэффициент стока.

Расходы дождевых вод, q_r, л/с, следует определять по методу предельных интенсивностей по формуле:

q_r=f

Где:

 A  –   эмпирический коэффициент;

 F –   расчетная площадь стока, га;

 t_r –   расчетная  продолжительность дождя, равная продолжительности протекания поверхностных вод по поверхности и трубам до расчетного участка, мин;                                            

b –   коэффициент, учитывающий заполнение свободной емкости сети в момент возникновения напорного режима.

Средний коэффициент, характеризующий поверхность бассейна стока z_ср; определяют раздельно для укрупненных частей всего бассейна канализования, характеризуемых однородной застройкой по формуле:

Z_mid = (z_lf₁, + z₂f₂ + … + z_if_i,)/(f₁ + f₂ + … + f_i,),

где z₁, z₂, … z_i , - соответственно частные значения коэффициента поверхности, характеризующие отдельные типы поверхностей рассматриваемого бассейна или его частей; f₁, f₂, … f_i - площади, занимаемые отдельными типами поверхностей.

Территории парков и садов в расчетной величине площади стока и при определении среднего коэффициента стока учитывать не следует. Если такие территории имеют уклон поверхности 0,008-0,01 и больше в сторону проезда, то в расчетную площадь стока включаются полосы шириной 50-100 м, прилегающие к проезду. Озелененные площади внутри кварталов шириной до 100 м, а также озелененные полосы бульваров следует включать в расчетную площадь бассейна и учитывать при определении коэффициента стока.

Если коллектор обслуживает районы, резко отличающиеся по характеру застройки, ширине бассейна стока и уклону поверхности земли, то следует производить проверочные определения расходов с разных частей бассейна и наибольший из них принимать за расчетный. Во всех случаях расчетный расход на любом участке коллектора следует принимать не менее расчетного расхода, определенного для участка, расположенного, выше.

При определении расчетного расхода дождевых вод для городских бассейнов стока площадью 500 га и более в формулу следует вводить коэффициент h, учитывающий неравномерность выпадения дождя по площади.

Площадь стока, га	Значение коэффициента h
500……………….	…………..………………0,95
1000………………	…………..………………0,9
2000………………	…………..………………0,85
4000………………	…………..………………0,8
6000………………	…………..………………0,7
8000………………	…………..………………0,6
10000………………	…………..………………0,55

Если в дождевую канализацию принимаются кроме дождевых вод также постоянные расходы и других сточных вод, то гидравлический расчет сети производят на пропуск суммы расходов: расчетного дождевых вод и среднего других категорий сточных вод.

При гидравлическом расчете дождевой канализации следует принимать для труб полное наполнение; для каналов высотой 0,9 м и больше при любой форме поперечного сечения - 0,8 высоты.

Скорости течения дождевых вод при полном наполнении принимают следующими:

Диаметр труб, мм	Скорости течения, м/с
200-250………….	………………………0,7
300-400………….	………………………0,8
500………………	………………………0,9
600-800………….	…………………………1
900-1200…………	………………………1,15
1300-1500……….	………………………..1,3
Больше 1500…….	………………………..1,5

Минимальные диаметры труб дождевой канализации в зависимости от местных условий устанавливаются расчетом и по опыту эксплуатации, но в любых условиях не должны приниматься меньше 250 мм. Расстояние между колодцами на присоединениях дождеприемников следует принимать на уличных сетях не более 20 м и на внутриквартальных сетях не более 10 м. Уклон присоединения от дождеприемников принимают не менее 0,02.

Расчеты расходов ведутся, начиная с верховых (начальных) участков, затем определяются расчетные расходы в низовых участках расчетной сети, то есть в тех, в которых объединяются стоки из вышележащих участков.

(РИС)

1, 2, 3 – начальные участки – собирают воду с путевых площадей

4 участок – собирает воду с путевых и транзитных площадей путем врезки.

Определение расходов на низовых участках определяется следующим образом:

Q₃-Q₂+Q₃ , так как l₂>l₁

При определении расчетных расходов на низовых участках, учитывают транзитную и путевую площади, и фактор времени.

Диаметр, уклон и скорость для участков сети назначают с учетом расчетных расходов и таблиц пропускной способности труб.

И на завершающем этапе, после определения диаметров, назначается глубина заложения до верха трубы, а так же способы выравнивания участков коллектора либо по шелыге, либо по лотку.

Более подробный пример расчетов, а так же все таблицы, можно посмотреть в СНиП 2.04.03 – 85.