Минимальные диаметры труб. Степень наполнения труб и каналов

В начальных участках внутриквартальной и уличной канализации расчетный расход обычно невелик и его можно было бы пропустить по трубам небольшого диаметра. Однако практика показывает, что количество засорений в трубах геометрически растет с уменьшением диаметра. Поэтому при уменьшении диаметра эксплуатационные затраты на прочистку увеличиваются. Граничное значение расхода, при котором капитальные затраты на устройство сети равны эксплуатационным расходам на ее содержание – около 10 л/с.

Исходя их этих соображений, в СНиП 2.04.03-85 установлены минимальные диаметры труб, которые зависят от вида стоков, системы и сети водоотведения.

Кроме минимальных диаметров, регламентируется и наполнение трубопроводов. Расчетное наполнение – максимально допустимое отношение глубины потока сточных вод в трубе к ее диаметру.

Необходимо отметить, что общесплавную и дождевую водоотводящие сети рассчитывают на полное наполнение при максимальной интенсивности дождя.

В соответствии со СНиП 2.04.03-85 для самотечных труб установлены следующие расчетные наполнения:

Необходимость установления оптимальных наполнений обусловлена:

• созданием запаса в трубопроводах на случай максимального расхода,
• возможность возникновения подпора уровня воды на поворотах.

В отдельных случаях, например, при кратковременном пропуске душевых, банно-прачечных и др. вод, в коллекторах до 500 мм допускается полное наполнение.

Расчетное наполнение каналов с поперечным сечением любой формы следует принимать не более 0,7.

Расчетные скорости движения. Минимальные уклоны

Для создания нормальных условий работы водоотводящим сетям придают определенные уклоны, обеспечивающие течение сточных вод с самоочищающими скоростями. Скорость течения возрастает с увеличением уклона и гидравлического радиуса.

Как известно, распределение скоростей по сечению канала (трубы) является неравномерным. Самая наименьшая скорость наблюдается у дна. Однако проведение расчета только по придонным скоростям связано с большими трудностями, поэтому проектирование сети ведут на т.н. расчетную скорость течения.

Минимальной незаиливающей расчетной скоростью называется наименьшая допустимая скорость протока сточных вод, при которой обеспечивается самоочищение труб и каналов.

Выпадение взвеси обуславливается поперечными пульсациями скорости потока, причем выпадение не происходит, если значение этой скорости больше на 40-50% гидравлической крупности ω_o расчетной взвеси

Был предложен ряд зависимостей для незаиливающей скорости, например, формула С.В.Яковлева:

• где R – гидравлический радиус.

В основу скоростей, рекомендуемых СНиП, положена зависимость Н.Ф.Федорова:

,

• где A = 1,42 и n = 4,5 + R/2.

По СниП 2.04.03-85 следует принимать следующие минимальные расчетные скорости:

Чем больше диаметр трубы, тем больше минимальная расчетная скорость.

На очистных станциях минимальную расчетную скорость в лотках и трубах допускается принимать 0,4 м/с, а наименьшую скорость течения осадков следует принимать по табл. 17 СНиП 2.04.03-85. Для дождевой сети минимальная скорость принимается равной 0,6 м/с.

Кроме минимальных скоростей, нормируются и максимальные скорости движения стоков.

Максимальной расчетной скоростью называют наибольшую допустимую скорость течения, не вызывающую снижения механической прочности материала труб при истирающем действии песка и твердых веществ в стоках.

Для металлических труб значение максимальной скорости составляет не более 8 м/с, а для неметаллических – не более 5 м/с. Для дождевой сети – соответственно 10 и 7 м/с.

Уклоны водоотводящей сети следует вычислять по формулам Дарси или Шези. Минимальный уклон трубопроводов находят по формуле:

.

Трубы с начальным минимальным диаметром не рассчитываются, скорость и наполнение в них неизвестны, поэтому в СниП приняты минимальные уклоны для труб диаметром 150 и 200 мм соответственно 0,008 и 0,007.

Для приближенных расчетов на практике можно воспользоваться предложенной С.В.Яковлевым формулой:

• где D – диаметр трубопровода в мм.

В открытой дождевой сети наименьшие уклоны лотков, кюветов и канав принимают по СНиП в пределах 0,003 – 0,005.

Максимальные уклоны могут быть найдены по той же формуле, что и минимальные.

Порядок гидравлического расчета трубопровода

Основными исходными данными являются расход Q, уклон местности i_м, и длина трубопровода. Требуется определить диаметр, наполнение, скорость и уклон трубопровода.

1. Принимают гидравлический уклон, а значит и уклон трубопровода, равный уклону местности i_o = i_м. Если получается, что этот уклон меньше минимального, то принимают i_o = i_min.
2. По уклону i_o и расходу Q в соответствии с расчетным наполнением подбирают диаметр трубопровода, начиная с минимального.
3. Затем устанавливают скорость при выбранном диаметре.

Если скорость оказывается не больше минимальной, то уклон i_o увеличивают и расчет повторяют до тех пор, пока скорость не станет большей или равной минимальной.