Основные элементы водоотведения

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Конспект лекций

по дисциплине:

“ ВОДООТВЕДЕНИЕ. КАНАЛИЗАЦИОННЫЕ СЕТИ”

Для направления 08.03.01. «Строительство»

Профиль «Водоснабжение и водоотведение»

Квалификация выпускника – бакалавр

Макеевка

2017

УДК 628

Конспект лекций по дисциплине ««Водоотведение. Канализационные сети» для студентов направления подготовки 08.03.01. «Строительство» профиль «Водоснабжение и водоотведение» всех форм обучения. /Сост.: Чернышев В.Н. , Зайченко Л.Г.. - Макеевка: ДонНАСА, 2017. - 157 с.

Составители: доц., к.т.н. В.Н.Чернышев

доц., к.т.н. Л.Г.Зайченко

Рецензенты: доц., к.т.н. И.Б. Синежук

Ответственный за выпуск доц., к.т.н. Л.Г.Зайченко

Общие вопросы проектирования систем водоотведения. 3

Классификация сточных вод. 3

Основные элементы водоотведения. 3

Схемы водоотведения. 6

Системы водоотведения. 7

Сравнительная санитарная и технико-экономическая. 9

оценка систем водоотведения. 9

Условия приема сточных вод в водоотводящие сети. 9

объединение водоотведения населенного пункта и. 10

промышленного предприятия. 10

Исходные данные для проектирования систем водоотведения. 11

Расчетное население. 12

Удельное водоотведение. 12

Коэффициент неравномерности. 13

расчетные расходы сточных вод. 15

РАСЧЕТНЫЕ РАСХОДЫ ХОЗЯЙСТВЕННО-ФЕКАЛЬНЫХ.. 15

СТОЧНЫХ ВОД ОТ НАСЕЛЕНИЯ. 15

РАСЧЕТНЫЕ РАСХОДЫ ПРОМПРЕДПРИЯТИЙ. 15

Графики колебания притока сточных вод. 16

ОСНОВЫ РАСЧЕТА ГОРОДСКОЙ ВОДООТВОДЯЩЕЙ СЕТИ.. 17

ХОЗЯЙСТВЕННО-ФЕКАЛЬНЫХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД. 17

Особенности движения сточных вод в трубопроводах. 17

Формулы для гидравлического расчета безнапорных трубопроводов. 17

Расчет напорных трубопроводов. 18

Формы поперечного сечения труб. 19

Минимальные диаметры труб и максимальные наполнения. 20

Минимальные и максимальные скорости движения сточных вод и уклон трубопроводов. 21

проектирование водоотводящих сетей. 22

РАЗРАБОТКА СХЕМ ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ. ТРАССИРОВКА СЕТИ. 22

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ НА РАСЧЕТНЫХ УЧАСТКАХ СЕТИ. 23

МИНИМАЛЬНЫЕ И МАКСИМАЛЬНЫЕ ГЛУБИНЫ... 25

ЗАЛОЖЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ. 25

СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ НА СТЫКАХ РАСЧЕТНЫХ УЧАСТКОВ. 26

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДООТВОДЯЩЕЙ СЕТИ. 28

ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ ТРУБОПРОВОДА (КОЛЛЕКТОРА). 29

ОСНОВЫ РАСЧЕТА ДОЖДЕВОЙ ВОДООТВОДЯЩЕЙ СЕТИ. 31

Измерение количества выпавшего осадка. 31

Расшифровка плювиограммы. 32

Определение коэффициентов А и n в формуле расчетной интенсивности дождя. 34

распределение дождя по площади. 35

Механизм дождевого стока. 35

определение периода однократного превышения расчетной интенсивности. 37

коэффициент стока. 37

Определение расчетного расхода дождевых вод. 38

Проектирование дождевой сети. 38

Расчет дождевой сети с помощью коэффициента уменьшения интенсивности. 40

Особые случаи расчета дождевой сети. 41

СЛУЧАИ НЕРАВНОМЕРНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИ СТОКА.. 41

ПО ДЛИНЕ ТРУБОПРОВОДА. 41

СУММАРНЫЙ СТОК С ДВУХ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНОВ СТОКА. 41

Напорный режим работы сети. 42

Определение расхода талых вод. 43

Регулирование дождевого стока. 44

Особенности расчета общесплавной водоотводящей сети. 45

Особенности расчета трубопроводов полураздельной системы водоотведения. 47

УСТРОЙСТВО ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ . 49

Трубы и способы их соединения. 49

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К МАТЕРИАЛУ ТРУБ И КОЛЛЕКТОРОВ. 49

КЕРАМИЧЕСКИЕ ТРУБЫ. 50

АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫЕ ТРУБЫ. 51

БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ТРУБЫ. 51

ПЛАСТМАССОВЫЕ ТРУБЫ. 51

Коллекторы. 52

Основания под трубопроводы. 52

Смотровые колодцы. 53

Дождеприемники. 59

Ливнеспуски и разделительные камеры. 60

Пересечение самотечных трубопроводов с препятствиями. 64

Вентиляция сети. Защита трубопроводов от агрессивного действия сточных и грунтовых вод. 67

Строительство водоотводящей сети. 68

Гидравлическое испытание трубопроводов. 70

Особенности устройства водоотводящих сетей в особых условиях. 71

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ.. 71

В ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ. 71

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ НА ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ. 72

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ В.. 73

СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ. 73

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ В РАЙОНАХ.. 73

ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ. 73

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ В.. 74

ОПОЛЗНЕВЫХ РАЙОНАХ. 74

Общие вопросы проектирования систем водоотведения.

Классификация сточных вод.

Водоотведение - это комплекс сооружений и инженерных мероприятий, предназначенных для сбора и транспортирования за пределы населенного пункта или промышленного предприятия сточных вод, их очистки, обезвреживания и обеззараживания с целью сброса в водоем или для повторного использования.

Сточная вода или сточная жидкость - это вода бывшая в употреблении и изменившая свои физические и химические свойства.

Сточная жидкость, образующаяся в результате жизнедеятельности человека в быту, носит название хозяйственно-фекальной или бытовой. В состав этой жидкости входят : физиологические отбросы человека, отходы бытовой деятельности, остатки пищи, загрязнения от мойки овощей, фруктов и т.д.

Сточная жидкость, образующаяся в производстве при изготовлении продукции, называется производственной или технологической. В её состав входят отходы от исходного сырья, готовой продукции, вещества промежуточной стадии производства, вещества, используемые для изготовления продукции. Кроме того, на промышленных предприятиях образуются сточные воды от санитарно-технического оборудования и душевых, которые по составу аналогичны хозяйственно-фекальным.

Сточная вода, образующаяся во время дождей или снеготаяния, называется дождевой или атмосферной. В её состав входят загрязнения, смываемые с территории улиц, площадей населенных пунктов и промышленных площадок.

Загрязнения сточной жидкости могут быть минерального и органического происхождения, находящиеся как в растворенном, так и нерастворенном состоянии.

Схемы водоотведения.

Схема водоотведения - это общее начертание и взаимное расположение сооружений водоотведения в плане. Различают перпендикулярную, пересеченную, параллельную, зонную и радиальную (децентрализованную) схемы водоотведения (рис.4).

Перпендикулярная схема предполагает направление коллекторов по кратчайшему расстоянию к водоему (т.е. “перпендикулярно”). Применяется для транспортирования атмосферных и незагрязненных производственных вод в водоем без очистки при выраженном уклоне местности к нему.

В пересеченной схеме ряд коллекторов, сбрасывающих сточные воды по кратчайшему расстоянию вниз по уклону местности, пересекает главный коллектор, перехватывающий эти сточные воды с целью направления их на насосную станцию и далее на очистные сооружения. Такая схема применяется для транспортирования загрязненных сточных вод (хозяйственно-фекальных и производственных) и атмосферных вод, если их сброс в данном месте запрещен из-за необходимости очистки или расположения зон отдыха населения. Схема проектируется при выраженном рельефе местности к водоему.

Если уклон местности в сторону водоема значительный, то применение пересеченной схемы бывает невозможным из-за скоростей движения сточных вод, превышающих максимально-допустимые, и возникающих в “перпендикулярно” направленных коллекторах.

В этом случае применяют параллельную схему, в которой ряд второстепенных коллекторов направлены вдоль водоема, а пересекающий их главный коллектор направляет сточные воды вниз по уклону к насосной станции или очистным сооружениям.

Рис.4. Схемы водоотведения.

а) перпендикулярная ; б) Пересеченная; в) Параллельная; г) Зонная; д) Радиальная.

Главный коллектор разбивается на участки, которые укладываются с уклонами, не допускающими превышения максимально-допустимых скоростей. Между участками устраиваются специальные перепадные колодцы для предотвращения выхода коллектора выше допустимой глубины заложения.

Зонная схема применяется при расположении населенного пункта на террасах или на разных берегах реки. В каждой зоне может быть своя схема водоотведения (пересеченная или параллельная).

Радиальная схема применяется при большой площади канализуемого объекта или располо-жении его на холме. Эта схема представляет собой несколько систем водоотведения, имеющих собственные очистные сооружения. Схема рекомендуется также для применения в сейсмичес-ких районах.

Системы водоотведения.

По способу отведения трех видов сточных вод системы водоотведения делятся на обще-сплавную, полную раздельную, неполную раздельную, полураздельную и комбинированную.

Общесплавная система имеет одну водоотводящую сеть, предназначенную для отвода сточных вод всех видов: хозяйственно-фекальных, производственных и дождевых. Особенностью системы является наличие на главном коллекторе ливнеспусков, которые предназначены для сброса во время сильных дождей части смеси сточных вод в водоем без очистки, остальная часть направляется на очистные сооружения.

Полная раздельная система имеет две сети. По одной сети транспортируются хозяйственно-фекальные и производственные, по другой дождевые стоки. Полная раздельная система может иметь и большее количество сетей в том случае, когда производственные сточные воды требуют специальных методов очистки и смешивать их с хозяйственно-фекальными нельзя. Дождевые сточные воды могут сбрасываться в водоем без очистки, однако иногда по санитарным требованиям и в соответствии с самоочищающей способностью водоема приходится подвергать очистке либо часть, либо весь дождевой сток.

неполная раздельная система водоотведения имеет одну сеть, по которой транспортируются хозяйственно-фекальные и производственные сточные воды. Отвод дождевых сточных вод в водоем предусматривается по открытым лоткам, кюветам и канавам.

Рис.5. Полураздельная система водоотведения и

устройство разделительной камеры.

1.Трубопровод для отведения хозяйственно-фекальных и производственных сточных вод; 2.Трубопровод для отведения дождевых вод; 3.Разделительная камера; 4.Насосная станция; 5.Очистные сооружения; 6.Ливнеотвод.

Полураздельная система имеет две водоотводящие сети. По одной сети транспортируется хозяйственно-фекальные сточные воды, по другой дождевые. В местах пересечения этих сетей устраиваются разделительные камеры (рис.5). При сравнительно малых расходах дождевых вод вся дождевая вода сливается в хозяйственно-фекальный коллектор и направляется на очистные сооружения. При больших расходах дождевых вод на очистные сооружения направляется только часть их расхода, протекающего в донной части дождевых трубопроводов. Таким образом, на очистку отводятся наиболее загрязненные дождевые воды, стекающие в начальный период дождя, когда с поверхности бассейна смывается основная масса загрязнений и донные потоки воды, также наиболее насыщенные загрязнениями. Менее загрязненная часть дождевых вод при больших дождях отводится в водоем без очистки.

Комбинированная система водоотведения - это система, в которой одна часть обслуживаемо-го объекта оборудована общесплавной системой, другая часть раздельной. Комбинированная система появилась в результате развития городов, имеющих общесплавную систему. В одних районах сохранилась общесплавная, в других построена полная раздельная, в третьих неполная раздельная.

Исходные данные для проектирования систем водоотведения.

проектирование системы водоотведения производится на основании проектных разработок. К ним относятся:

· технико-экономическое обоснование (ТЭО);

· схемы комплексного использования и охраны вод;

· схемы и проекты районной планировки.

при разработке ТЭО устанавливается необходимость и экономическая целесообразность проектирования и строительства соответствующих объектов, уточняются данные о количестве потребляемой воды и сточных водах, обосновывается выбор оптимальных решений по их отводу и очистке. В итоге ТЭО дает экономическую оценку предлагаемых решений, выявляет рекомендуемый вариант и устанавливает размеры капитальных вложений.

Схемы комплексного использования и охраны вод разрабатываются в целях установления основных водохозяйственных мероприятий, необходимых для обеспечения перспективных потребностей в воде населения и объектов народного хозяйства, а также для предотвращения истощения и загрязнения водоисточников.

В схемах районной планировки вопросы водоотведения освещаются с учетом перспектив и требований по защите водоемов от загрязнения, а также существующего состояния системы водоотведения и её дальнейшего развития, приводятся соответствующие графические материалы и технико-экономические показатели.

Проекты систем водоотведения разрабатываются на основе предпроектных разработок и задания на проектирование, составляемое организацией-заказчиком. В задании указывается состав и объем проекта, очередность строительства, требования по защите окружающей среды, основные исходные данные, ожидаемые технико-экономические показатели.

К исходным данным относятся:

· число жителей населенных пунктов, плотность населения;

· характер жилой застройки по степени благоустройства;

· производительность предприятий местной промышленности и коммунальных предприятий;

· вид промышленных предприятий, их производительность;

· число работающих на предприятиях по сменам, принимающих душ, количество и состав производственных сточных вод, режим их отведения;

· геологические, гидрогеологические и метеорологические данные о территории объекта;

· гидрологические данные о водоемах, расходы, скорости движения и уровни воды, её физико-химический состав;

· данные о водопользовании водоёмами;

· сведения о промышленных предприятиях и населенных пунктах, расположенных на 20-40км выше и ниже по реке и другие данные;

· топографические материалы: ситуационные планы в масштабах 1:25000 - 1:50000 с горизонталями через 5м, проекты планировки населенных пунктов в масштабах 1:2000 - 1:500 с горизонталями через 0,5-1,0м, планы площадок под очистные сооружения и места выпуска сточных вод.

Для получения дополнительных материалов должны производиться необходимые обследования и инженерные изыскания.

Проектирование систем водоотведения осуществляется в одну или две стадии. При двух стадийном проектировании сначала разрабатывается технический проект, а затем рабочие чертежи. Двух стадийное проектирование осуществляется только для крупных и сложных промышленных комплексов. При одностадийном проектировании выполняется технорабочий проект.

Проект разрабатывается с учетом развития города на 20-25 лет. Этот срок носит название расчетного периода. Расчетный период обычно разбивается на две очереди. Первая очередь рассчитывается на срок до 10лет. Сюда входит проектирование и строительство, обслуживание сетей и сооружений, составляющих 30-50% общей мощности. В течение одной очереди производится проектирование второй очереди.

Проект состоит из пояснительной записки, смет и графического материала.

Расчетное население.

Расчетное население-это количество жителей, которое будет проживать к концу расчетного периода. Расчетное население определяется в зависимости от площади жилой застройки (кварталов, микрорайонов) и плотности населения. Плотность населения зависит от этажности застройки, плотности застройки кварталов и микрорайонов и норм жилой площади на одного человека.

Расчетное население определяется как:

N = F_C , где

F_C - площадь жилой застройки (селитебная площадь), га.

- плотность населения, чел/га.

В городах часто бывает смешанная застройка, когда часть домов не оборудуется канализацией. Для учета этого вводят процент канализования.

При определении расчетных расходов отдельно учитывается количество работающих на промышленных предприятиях.

Удельное водоотведение.

Удельное водоотведение хозяйственно-фекальных сточных вод - среднесуточный (за год) расход сточных вод, приходящийся на одного человека, пользующегося системой водоотведения. Оно зависит от степени оборудования зданий санитарно-техническими устройствами (таблица 1.1). Удельное водоотведение принимается для южных районов выше, для северных районов ниже. Опыт показывает, что удельное водоотведение практически равно удельному водопотреблению.

В районах, не оборудованных сплавными системами, удельное водоотведение принимается 25л/(сут.чел) вследствие сброса сточных вод водосливными станциями и коммунально-бытовыми предприятиями.

В приведенных в таблице 1.1 значениях удельного водоотведения учитываются расходы хозяйственно-фекальных сточных вод от жилых зданий, а также расходы коммунально-бытовых предприятий, административных зданий и предприятий местной промышленности. Количество сточных вод на нужды промышленности и неучтенные расходы допускается увеличивать на 5%.

Таблица 1.1.

удельное водоотведение хозяйственно-фекальных сточных вод от городов.

Степень благоустройства районов жилой застройки.	удельное водоотведение л/(сут.чел)
Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией без ванн;	125-160
То же с ваннами и местными водонагревателями	160-230
То же с ваннами и централизованным горячим водоснабжением.	230-350.

Удельное водоотведение бытовых сточных промышленных предприятий зависит от тепловыделений цехов предприятий. Для работающих в цехах с тепловыделением более 80кДж на 1м³ (горячих) оно равно 45л/смену на одного человека, для работающих в холодных цехах - 25л/смену на одного человека.

расходы воды от душей определяются из расчета 500л/час на одну душевую сетку. Число душевых сеток определяется по общему количеству работающих в смену, числу человек, обслуживаемых одной душевой сеткой, которое назначается в зависимости от санитарных характеристик производственных процессов.

Удельное водоотведение производственных сточных вод - это количество сточных вод, приходящихся на единицу выпускаемой продукции или перерабатываемого сырья. Его значение для различных отраслей промышленности различно и определяется по справочным данным.

ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ ТРУБОПРОВОДА (КОЛЛЕКТОРА).

Продольный профиль - это вертикальный разрез - развертка верхнего слоя земли с запроектированным трубопроводом в направлении течения воды. продольный профиль выполняется в масштабах: горизонтальном, равном масштабу проекта планировки, т.е. 1:5000 или 1:10000, и вертикальном 1:50; 1:100 или 1:200. Общий вид продольного профиля показан на рис.12.

на профиле изображают:

· проектную поверхность земли тонкой сплошной линией;

· натурную поверхность земли тонкой штриховой линией;

· уровень грунтовых вод тонкой штрих пунктирной линией;

· пересекаемые автомобильные и железные дороги, трамвайные пути, подземные коммуникации, влияющие на прокладку трубопровода;

· колодцы, трубопроводы, часть зданий и сооружений, связанные с проектируемым трубопроводом;

· футляры на трубопроводах с указанием диаметра, длины и привязок их к осям дорог или другим сооружениям;

· слева от профиля указывают вертикальный и горизонтальный масштабы.

105,0

Мг 1:10000; Мв 1:100.

85мм

У.Г.В..

Футляр d400, l=10м.

Ось железной дороги

В1

отметка низа или лотка трубы
Проектная отметка земли
натурная отметка земли
Обозначение труб и тип изоляции	Трубы керамические d = 200мм, ГОСТ286-82 , без изоляции			Трубы керам. d= 250мм.
Основание	ЕСТЕСТВЕННОЕ
Длина Уклон	645 0,007			240 0,004
Расстояние	170	245	230	240
Номер колодца, точки, угла поворота	1 2 3 4 5

Рис.12. Продольный профиль коллектора.

ОСНОВЫ РАСЧЕТА ДОЖДЕВОЙ ВОДООТВОДЯЩЕЙ СЕТИ.

Расшифровка плювиограммы.

Целью расшифровки плювиограммы является установление зависимости интенсивности дождя от его продолжительности. Плювиограмму разбивают на участки, на которых ориенти-ровочно линию можно считать прямой, отмечают время начала и конца каждого участка, продолжительность выпадения дождя, соответствующая этим участкам, и слой осадка, а также определяют интенсивность дождя по слою на каждом участке. Данные заносят в таблицу 3.1.

таблица 3.1.

Определение интенсивности дождя на различных участках плювиограммы.

Время наблюдений

начало

конец

Продолжитель-ность дождя, мин.

Слой выпавшего осадка, мм

Интенсивность дождя по слою, мм/мин

10час.10мин.

10час.14мин.

0,5

0,125

10час.14мин

10час.18мин.

0,5

10час.18мин.

10час.20мин

0,9

0,45

10час.20мин.

10час.24мин.

0,7

0,175

10час.24мин.

10час.30мин.

0,5

0,083

10час.30мин.

10час.34мин.

0,6

0,15

10час.34мин.

10час.40мин.

0,3

0,05

по данным таблицы 3.1. составляется таблица 3.2. Первоначально берется участок, имеющий наибольшую интенсивность по объему. В рассматриваемом примере такой участок в таблице 3.1. записан второй строчкой. Затем берется участок, имеющий интенсивность близкую к предыдущей, при этом суммируется продолжительность дождя и слой выпавшего осадка для этих двух участков и вычисляется средняя интенсивность дождя по слою и объему для этих двух участков. Операции по расчету повторяют до тех пор, пока последний участок, имеющий наименьшую интенсивность, не будет включен в сумму.

Таблица 3.2.

Расшифровка плювиограммы.

Интенсивность дождя,

Продолжительность дождя, мин.

Слой осадка, мм

по слою, мм/мин

по объему, л/с.га

0,5

2,9

0,483

80,2

3,6

0,36

4,2

0,3

4,7

0,26

43,3

5,2

0,216

36,1

5,5

0,183

30,6

В последней строчке таблицы получается общая продолжительность дождя и средняя его интенсивность. Если нанести полученные данные в логарифмических координатах (lgq - lgt), то получается линия, близкая к прямой, уравнение которой может быть представлено следующим образом:

или после потенцирования:

, где

n - тангенс угла наклона прямой, а lgА - отрезок, отсекаемый на оси ординат (lgq) прямой линией. Как следует из уравнения, при t =1минуте q =А.

Для дождей, выпадающих в разных местах, характерны общие закономерности. Чем продолжительнее дождь, тем меньше интенсивность дождя, тем большая частота его повторения.

Если рассмотреть несколько периодов различной продолжительности дождя, то в пределах каждого из этих периодов возможно выпадение одного и самого интенсивного дождя. С уменьшением интенсивности дождя численность их с определенной интенсивностью будет увеличиваться. С увеличением продолжительности рассматриваемого дождя интенсивность будет уменьшаться. Поэтому выпадение дождя характеризуются еще и вероятностью повторе-ния, которая выражается через период однократного превышения расчетной интенсивности. Период однократного превышения расчетной интенсивности дождя - период времени в годах, в течение которого дождь расчетной интенсивности будет превышен один раз. Из изложенного ясно, что с увеличением периода однократного превышения возрастает и интенсивность выпадения дождя.

Например, если при расшифровке плювиограмм использованы записи дождей за 15лет, а за расчетную интенсивность принята интенсивность, величину которой за указанные 15лет превысило пять дождей, то период однократного превышения расчетной интенсивности составит 15: 5= 3года.

Если на график в логарифмических координатах нанести данные расшифровки плювиограмм наиболее интенсивных дождей, выпадающих в данной местности за продолжительный период времени (например, 20лет), то получим ряд линий, близких к прямым, параллельных и пересекающихся (рис.16).

Рис.16. Расшифровка записей дождей на плювиограмме.

Для обобщения данных и определения параметров А и n поступают следующим образом. Сначала определяют допустимое число превышений расчетной интенсивности. Например, если величина однократного превышения расчетной интенсивности принята 5 годам, то допустимое число превышений равно 20:5=4раза. Затем на графике для выбранного интервала времени отсчитывают сверху четыре интенсивности и на пятой ставят точку. Эти точки группируются около прямой линии, уравнение которой может быть найдено по методу наименьших квадратов. Параметры А и n можно определить по формуле:

;

, где

m - число точек на линии расчетного дождя.

Таким образом, расшифровка плювиограмм дает возможность определить интенсивность дождя в зависимости от продолжительности и периода однократного превышения расчетной интенсивности по формуле:

Механизм дождевого стока.

Дождевая водоотводящая сеть рассчитывается на максимальный расход. Для выяснения того, как изменяется расход в трубопроводе во время дождя, рассмотрим бассейн стока с площадью F, через который проходит дождевой трубопровод (рис.17).

Рис.17. Схема образования дождевого стока.

После начала дождя к сечению трубопровода в точке 2 начнет притекать сток сначала от близлежащих площадей, затем стоки будут поступать все с большей площади до тех пор, пока вся площадь F не даст в трубопровод дождевой сток. Можно считать, что, начиная с момента начала выпадения дождя, пока дождевая вода не дотечет до точки 2 от самой удаленной точки площади F расход в сечении трубопровода будет увеличиваться. В дальнейшем добавления площади стока больше не будет, но зато будет снижаться интенсивность дождя, а значит уменьшаться расход. Таким образом, расход дождевого стока в трубопроводе сначала будет расти, а затем падать, а максимальный расход будет наблюдаться при времени протекания воды от самой удаленной точки площади стока до расчетного сечения трубопровода. Зависимость расхода от продолжительности дождя в каком либо сечении трубопровода называется гидрографом стока (рис.18).

Рис.18. Зависимость расхода дождевых вод от продолжительности дождя

в любом сечении трубопровода (гидрограф стока).

Время, при котором наблюдается максимальный расход, называется критическим, а интенсивность дождя, соответствующая этому времени, предельной или расчетной. Метод расчета дождевой сети, основанный на определении интенсивности дождя по критическому времени, предложен П.Ф. Горбачевым и называется “методом предельных интенсивностей”. Критическое время - это расчетная продолжительность дождя, которая находится по формуле:

, где

t_con - время поверхностной концентрации, т.е. время протекания воды от наиболее удаленной точки площади стока до уличного лотка;

t_can - время протекания воды по уличному лотку до первого дождеприемника;

t_p - время протекания воды по трубопроводу до расчетного сечения.

По рекомендациям СНиП2.04.03.85 величину t_con следует принимать равной: при отсутствии внутриквартальных сетей 5-10мин, а при наличии - равной 3-5мин.

Продолжительность протекания воды по уличному лотку определяется так:

, мин, где

l_can - длина уличного лотка, м;

- скорость движения воды в конце лотка, м/с.

Продолжительность протекания воды по трубопроводам равна:

, мин, где

l_P -длина трубопроводов, м;

- скорость движения воды на соответствующем участке трубопровода, м/с.

Коэффициент стока.

Значительная часть выпавшего дождя расходуется на смачивание поверхности и заполнение неровностей. Часть воды фильтруется в грунт, а часть испаряется.

С водонепроницаемых площадей сток начинается сравнительно быстро, с водопроницаемых площадей значительно позже. Для учета воды, которая попадает в водоотводящую сеть, вводят коэффициент стока, который определяется по формуле Н.Н. Белова:

z_mid - средне взвешенное значение коэффициента покрова.

z_i - значение коэффициента покрова для поверхностей стока с различным покрытием (табл.9 и 10 СНиП2.04.03.85);

F_i - площади стока с различным покрытием.

ПО ДЛИНЕ ТРУБОПРОВОДА.

Графически случай представлен на рис.19. Определим расходы сточных вод в трубопроводе, проходящем через площади F_A и F_Б в сечениях в точке 2 и в точке 3.

F_Б

F_A

Рис.19. Неравномерное распределение площади стока по длине трубопровода.

Величина расхода в сечении трубопровода в точке 2 равна:

в сечении в точке 3: , где

t₂ - продолжительность протекания воды к точке 2;

t_2-3 - продолжительность протекания воды по участку трубопровода 2-3.

Может оказаться, что расход в сечении трубопровода в точке 2 будет больше, чем в точке 3.

Это происходит потому, что на участке 2-3 вклад приращения площади стока в расчетный расход будет меньше, чем вклад приращения продолжительности протекания воды, в таких случаях расход на участке 2-3 принимают равным расходу предыдущего участка.

СУММАРНЫЙ СТОК С ДВУХ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНОВ СТОКА.

Пусть дождевой трубопровод проходит по двум бассейнам стока, отстоящим друг от друга на некотором расстоянии (рис.20). определим расчетный расход сточных вод в сечении трубопровода в точке 4. С этой целью построим гидрографы стока в точке 4 отдельно от площади стока F_A и от площади стока F_Б (рис.21). сначала в сечении трубопровода в точке 4 появляется расход с площади F_Б через промежуток времени, равный продолжительности протекания воды от точки 2 до точки 4 - t_2-4 , появляется расход с площади F_А.

F_Б

F_A

Рис.20. Прохождение дождевого трубопровода через два самостоятельных бассейна стока.

Рис.21. Определение расхода от двух самостоятельных бассейнов стока.

продолжительность протекания воды от самой удаленной точки площади F_А до точки 2 обозначена через t_А, продолжительность протекания воды с площади F_Б до точки 4 обозначена через t_Б. как следует из рис.21, максимальный расход от двух самостоятельных бассейнов стока можно получить сложением гидрографов стока. практически поступают следующим образом. Определяют две суммы: - первая Q_Б + Q , вторая Q_А + Q и из двух сумм выбирают большую, которую принимают за расчетный расход. Значения расходов, входящих в суммы, будут равны:

;

Напорный режим работы сети.

Превышение расчетной интенсивности дождя не всегда приводит к переполнению сети и затоплению улиц. Если на участке сети расход дождевых вод превысит расчетный, то произойдет подтопление вышележащего колодца. По мере повышения расхода уровень воды в колодце будет увеличиваться до верхнего предела - верха горловины. Лишь при дальнейшем повышении расхода может происходить излив воды из колодца и начнется подтопление улиц. Определим пропускную способность трубопровода в момент, когда трубопровод начинает работать полным сечением и в момент, когда в вышележащем колодце уровень дождевых вод поднялся до верхнего предела, а в нижнем колодце трубопровод еще работает в самотечном режиме. В первом случае режим движения тоже можно считать самотечным, так как гидравлический уклон и уклон трубопровода одинаков. Второй случай характеризует возникновение напорного режима работы трубопровода.

Итак, при самотечном режиме пропускная способность будет равна:

при напорном режиме: , где

- площадь поперечного сечения трубопровода;

С - коэффициент Шези;

R - гидравлический радиус;

J_C , J_H - гидравлический уклон соответственно при самотечном и напорном режиме работы сети.

При самотечном режиме: J_C = h/l , при напорном: J_H = (H+h)/l (рис.22).

Рис.22. Напорный режим работы дождевой сети.

Соотношение расходов:

Таким образом, пропускная способность трубопровода при напорном режиме больше, чем при самотечном, так как H/h всегда больше нуля. В ряде случаев при проектировании дождевой сети следует учитывать возникновение напорного режима. Имеется несколько методов расчета дождевой сети с учетом напорного режима. Наиболее прост из них метод, предложенный профессором Н.Н. Беловым. Он заключается в том, что при напорном режиме расчет выполняется из условия безнапорного режима, но на расход меньший расчетного, который определяется по основной формуле с введением в неё коэффициента напорности k_Н ,

, где а = H/h.

Напорный режим работы дождевой сети целесообразно учитывать при больших заглублениях и короткой длине трубопровода при плоском рельефе местности.

СООРУЖЕНИЯ НА СЕТИ.

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К МАТЕРИАЛУ ТРУБ И КОЛЛЕКТОРОВ.

Выбор материала труб и коллекторов производится с учетом строительных, технологических и экономических требований. Строительные требования заключаются в обеспечении прочности и долговечности конструкций и возможности индустриализации строительства.

Прочность материала труб диктуется воздействием на них внешних нагрузок, которые могут быть постоянными и временными. Постоянные нагрузки обусловлены весом грунта, расположенного над трубопроводами и зависят от вида грунта и глубины заложения. Временные нагрузки возникают от транспорта, движущегося по поверхности земли, и зависят от вида транспорта, свойств грунта и глубины заложения трубопровода.

Так как трубы и коллекторы находятся под постоянным воздействием внешних, а также внутренних нагрузок, возникающих при засорениях, действием грунтовых и сточных вод срок службы труб может сокращаться. Кроме того, на долговечности труб сказывается и старение материала. Поэтому материал труб должен выбираться с учетом некоторой оптимальной долговечности сооружений.

Строительство трубопроводов и коллекторов должно выполняться с максимальной индустриализацией. Поэтому изготовление труб определенной длины или сборных элементов для коллекторов должно осуществляться на предприятиях строительной индустрии. Устройство трубопроводов и коллекторов осуществляется при этом путем сборки трубопроводов из отдельных труб или отдельных элементов. В этом случае достигается максимальная механизация строительных работ всех видов.

Технологические требования заключаются в обеспечении водонепроницаемости и максимальной пропускной способности труб и коллекторов, а также исключение их истирания и коррозии. Пропускная способность труб и коллекторов обратно пропорциональна шероховатости внутренних стенок. Снижения шероховатости можно добиться, применяя соответствующий материал, а также нанесением на стенки специальных покрытий. Выполнение этих покрытий особенно целесообразно, если они одновременно повышают водонепроницаемость и истирание стенок труб и коллекторов, которое происходит из-за наличия в сточных водах включений большой плотности (песка, шлака, боя стекла и др.). поскольку сточные воды, а также подземные воды могут быть агрессивными, материал труб и коллекторов должен быть устойчивым к коррозии. В этом случае состав и свойства сточных и подземных вод является определяющим при выборе материала.

Экономические требования заключаются в обеспечении минимальной стоимости материалов и расходования минимального количества недефицитных материалов.

Изложенным требованиям в большей мере удовлетворяют керамические, асбестоцементные, бетонные, железобетонные и пластмассовые трубы.

КЕРАМИЧЕСКИЕ ТРУБЫ.

Керамические трубы для устройства безнапорных сетей выпускаются диаметром 150-600мм, для их изготовления применяют пластмассовые спекающиеся тугоплавкие огнеупорные глины.

Производство труб включает следующие основные операции:

* приготовление глиняных масс;

* формирование труб из этих масс;

* сушка и покрытие труб сырой глазурью;

* обжиг труб.

Керамические трубы изготавливаются с раструбом на одном конце. Внутренняя поверхность раструба и внешняя поверхность гладкого конца выполняются с рифлями (нарезками - канавками) и не покрываются глазурью. В этом случае обеспечивается лучшее сцепление труб с материалом заделки стыка.

Покрытие внешней и внутренней поверхности труб глазурью повышает их устойчивость к истиранию, водонепроницаемости, снижает шероховатость стенок.

Керамические трубы должны удовлетворять следующим требованиям:

* выдерживать внутреннее гидравлическое давление 0,15МПа;

* выдерживать внешние нагрузки не менее 20-30кН/м;

* иметь водопоглащение не более 8%.

Керамические трубы достаточно прочные и устойчивые против действия слабоагрессивных вод и температурных воздействий, водонепроницаемы, имеют сравнительно гладкие стенки, долговечны. К недостаткам этих труб можно отнести короткую их длину и возможность разрушения при ударах.

Соединения керамических труб выполняются путем введения гладкого конца одной трубы в раструб другой с последующей заделкой стыка. Заделку стыка выполняют следующим образом. Сначала кольцевой зазор между стенками гладкого конца и раструба на 1/3 - 1/2 глубины раструба заполняют смоляной пеньковой прядью или канатом и уплотняют специальным инструментом - конопаткой без применения молотка. При этом осуществляется герметизация стыка. В остальную часть кольцевого зазора вводят заполнитель (замок) для повышения прочности стыка. В качестве заполнителя используют асфальтовую мастику, асбестоцементный или цементный раствор. Асфальтовую мастику готовят из трёх частей естественного асфальта и одной - двух частей гидрона или битума БН - III. В кольцевой зазор мастику заливают в разогретом состоянии с использованием специальной формы (опалубки). Асфальтовый стык герметичен, хорошо сопротивляется действию агрессивных подземных вод, сравнительно эластичен. Однако при температуре сточных вод выше 40⁰С и содержании в них растворителей асфальтовый стык применять не рекомендуется. Стык асбестоцементного замка выполняется из 70% по массе цемента марки 300 и 30% асбестового волокна. Смесь этих материалов увлажня-ют водой в количестве 10%, послойно вводят в зазор и уплотняют специальным инструментом - чеканкой. Замок цементного стыка выполняется из смеси цемента и песка в соотношении 1:1 по массе. Заделка стыка производится также как асбестоцементного. Цементный стык жесткий и не допускает смещения труб. Его применяют при укладке труб на искусственное основание.

Керамические трубы соединяют также и использованием колец из резины и поливинилхлоридной смолы (пластизола).

АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫЕ ТРУБЫ.

Безнапорные асбестоцементные трубы изготавливаются диаметром 100-400мм, для изготовления труб используется 80-90% портландцемента и 10-20% (по массе) асбеста. Изготовление труб включает следующие операции: обработку асбеста (обминание и распушку), приготовление асбестоцементной суспензии, формование труб, твердение и механическую обработку. Формование труб осуществляется на специальных формовочных машинах.

Асбестоцементные безнапорные трубы изготавливаются с гладкими концами, а для их соединения выпускаются специальные муфты. При испытании трубы и муфты должны выдерживать гидростатическое давление не менее 0,4МПа. Асбестоцементные трубы водонепроницаемы, имеют гладкую поверхность, легки и малотеплопроводны, сравнительно устойчивы к агрессивным средам.

Однако асбестоцементные трубы хрупки и слабо сопротивляются истиранию песком.

При соединении асбестоцементных труб применяются асфальтовые, асбестоцементные и цементные стыки, которые выполняются также, как при соединении керамических труб.

ПЛАСТМАССОВЫЕ ТРУБЫ.

К пластмассовым трубам относятся полиэтиленовые, фторопластовые, стеклопластиковые, винипластовые повышенной прочности и другие.

Полиэтиленовые трубы из полиэтилена низкого давления выпускаются диаметром 63-1200мм. их рекомендуется применять для устройства напорных трубопроводов, транспортирующих воду различной агрессивности. Соединение труб осуществляется сваркой.

Стеклопластиковые трубы изготавливаются диаметрами 1200, 1400, 1600, 2000 и 2400мм с гладкими концами и диаметром 2400 с раструбом. Эти трубы рекомендуется применять для транспортирования агрессивных сточных вод.

Фаолитовые трубы и фасонные части к ним изготавливаются из кислотоупорной фаолитовой массы методом шприцевания, формования и прессования диаметром 32-350мм. эти трубы рекомендуется применять для транспортирования кислых химически агрессивных сточных вод, не содержащих окислителей при температуре до 120⁰С в зависимости от концентрации загрязняющих веществ.

Коллекторы.

Для пропуска значительных расходов сточных вод используют трубопроводы большого поперечного сечения, которые выполняют из нескольких элементов в поперечном сечении. Такие трубопроводы называют коллекторами. Они могут быть построенны из клинкерного кирпича. Форма поперечного сечения их различна, но чаще - круглая или овоидальная. Кирпичные коллекторы надежны и долговечны, но их невозможно строить индустриальными методами.

Для строительства в настоящее время широко применяется сборный железобетон (рис.26), строительство осуществляется открытым способом.

Рис.26. Коллекторы, выполненные при открытом способе строительства.

а)- полукруглой формы; б)- круглой формы (комбинированный); в)- круглой формы из труб.

1. Подготовка; 2. Бетонное основание; 3. Битум; 4. Железобетонная плита; 5. Штукатурка; 6. Свод; 7. Бетонный пояс заделки стыков; 8. Железобетонный пояс крепления блоков оснований; 9. Железобетонная труба; 10. Бетонный стул.

Коллекторы полукруглой и круглой формы состоят из двух элементов в поперечном сечении, уложенных по основанию из щебня или тощего бетона. Важнейшим требованием к сборке таких коллекторов является расположение стыков разных элементов в разбежку. Коллектор из труб наиболее перспективен, так как обладает высокой прочностью, водонепроницаемостью и долговечностью. Кроме того, в практике строительства коллекторов открытым способом часто применяются коллекторы прямоугольной формы сечения. При закрытом способе строительства (щитовая проходка) применяется конструкция коллекторов круглой формы поперечного сечения. Внутренняя поверхность коллекторов либо оштукатуривается с железнением, либо облицовывается кирпичом, керамическими блоками, пластмассовыми плитами. При транспортировании кислых стоков бетонные коллекторы облицовывают кирпичом на растворе из кислотостойкого цемента или пластмассовыми плитами.

Основания под трубопроводы.

Конструкция основания зависит от вида грунта, его несущей способности, материала и диаметра трубопровода, а также глубины его заложения.

Керамические и асбестоцементные трубопроводы в песчаных и глинистых грунтах с нормальным сопротивлением 0,15МПа и более укладываются на естественном основании, однако для труб диаметром 350-600мм основание необходимо профилировать по форме трубы с углом охвата 90⁰ (рис.27а).

Рис.27. Основания под трубопроводы.

а) Естественное профилированное; б) Монолитное бетонное; в) свайное.

1.Труба; 2.Песчаный грунт; 3.Бетонный стул; 4.Железобетонная плита; 5.Сваи.

если грунт основания имеет нормальное сопротивление 0,1-0,15МПа, то керамические и асбестоцементные трубы укладывают на монолитное бетонное основание, спрофилированное по форме трубы с углом охвата 90⁰ (рис.27б).

железобетонные трубы диаметром 400-1200мм в грунтах с нормальным сопротивлением более 0,1МПа можно укладывать на естественном или искусственном основании, аналогичному для керамических труб. В слабых грунтах с нормальным сопротивлением менее 0,1МПа железобетонные трубы рекомендуется укладывать на свайном основании.

При укладке трубопроводов в водонасыщенных грунтах устраивают искусственное песчано-гравийное, щебеночное или бетонное основание. Основание под трубы в скальных грунтах необходимо выравнивать слоем песка или мягкого уплотненного грунта высотой не менее 0,1м над выступающими неровностями дна траншеи.

Смотровые колодцы.

Смотровые колодцы устраивают на водоотводящей сети для осмотра и наблюдения за работой трубопроводов, а также для выполнения разнообразных эксплуатационных мероприятий на сети.

Колодцы бывают линейными, поворотными, узловыми, перепадными, контрольными и промывочными. Линейные смотровые колодцы устраивают на прямолинейных участках сети на расстоянии друг от друга:

d = 150мм - l = 35м;

d = 200 - 450мм - l = 50м;

d = 500 - 600мм - l = 75м;

d = 700 - 900мм - l = 100м;

d = 1000 - 1400мм - l = 150м;

d = 1500 - 2000мм - l = 200м;

d > 2000 - l = 300м.

их устраивают также при изменении диаметров трубопроводов и их уклонов. Любой смотровой колодец состоит из основания, лотковой части, рабочей камеры, горловины и люка (рис.28). колодцы могут выполняться из различных материалов: сборных железобетонных элементов, кирпича, бутового камня и других местных материалов. В плане колодцы устраивают круглыми, прямоугольными или полигональными.

Рис.28. Смотровой колодец.

1.Щебеночная подготовка; 2.Плита днища; 3.Лотковая часть; 4.Рабочая камера; 5.Плита перекрытия; 6.Горловина; 7.Люк; 8.Скобы.

Основание колодца состоит из бетонной или железобетонной плиты, уложенной по щебеночному основанию. Основной технологической частью смотрового колодца является лотковая часть.

Лоток выполняется из монолитного бетона М 200 с использованием специальных шаблонов-опалубок с последующей затиркой поверхности цементным раствором и железнением. Трубопровод в колодце переходит в лоток, по нему протекает сточная жидкость, чем и определяется особенность устройства лотка. В линейных колодцах лотки прямолинейны, поверхность лотка в нижней части повторяет внутреннюю поверхность трубы, в верхней части вертикальна. Общая высота лотка должна быть не меньше диаметра большей трубы. С двух сторон лотка образуются полки (бермы). Полкам придается уклон в сторону лотка 0,02. Полки служат площадками, на которых размещаются рабочие при выполнении эксплуатационных мероприятий. Рабочая камера колодца должна иметь размеры расположения в ней рабочего, высота должна быть 1800мм, а диаметр в зависимости от диаметра труб: 1000мм при диаметре труб 600мм, при d = 800 - 1000мм - 1500мм и при d = 1200мм - 2000мм. Размеры в плане прямоугольных колодцев принимаются в зависимости от диаметра наибольшей трубы: при d 700мм - 1000 1000мм; при d>700мм длину (по оси трубопровода) - d+400мм, ширину d+500мм.

горловины колодцев надлежит принимать диаметром 700мм. при диаметре трубопроводов 600мм и более в колодцах, расположенных на расстоянии 300-500м, размер горловин следует принимать достаточным для опускания приспособлений по прочистке (шаров и цилиндров). Рабочие камеры и горловины оборудуются скобами или навесными лестницами для спуска в колодец. Переход от рабочей камеры к горловине может осуществляться с помощью специальной конусной части или железобетонной плиты перекрытия. На уровне поверхности земли горловина заканчивается люком с крышкой, который бывает тяжелым и легким. Тяжелый устанавливается на проезжих местах. Установку люков предусматривают на уровне с поверхностью проезжей части - при усовершенствованном покрытии дорог, на 50-70мм выше поверхности земли - в зеленой зоне, и на 200мм выше поверхности - на незастроенной территории. При расположении колодцев на территории без покрытия вокруг люка устраивают отмостку для отвода поверхностных вод.

В мокрых грунтах необходимо устраивать гидроизоляцию дна и стенок колодцев 0,5м выше уровня подземных вод. Различна и схема заделки труб в лотковой части колодца для сухих и мокрых грунтов (рис.29).

Рис.29. Схемы заделки стыков.

а)- в сухих непросадочных грунтах; б)- в мокрых непросадочных грунтах.

1.Цементный раствор; 2.Асбестоцементный раствор; 3.Смоляная прядь; 4.Гидроизоляция.

смотровой колодец, установленный на повороте трассы трубопровода, называется поворотным, на присоединениях к ним боковых веток - узловым. Их конструкции аналогичны конструкции линейного с тем отличием, что диаметр рабочей камеры определяется из условия размещения внутри колодца кривых поворотов. Радиус поворота оси лотка в колодце должен быть не менее диаметра трубопровода. Лотки присоединений боковых веток в узловых колодцах также выполняются криволинейными с таким же радиусом поворота в направлении течения сточной жидкости (рис.30). на крупных коллекторах диаметром 1200 и более радиус поворота должен быть не менее пяти диаметров, а смотровые колодцы предусматривают в начале и в конце кривой поворота.

R = d_вых.

а)- линейного колодца, в плане; б)- узлового колодца, в плане; в)- линейного колодца, в разрезе.

Рис.30. Лотки смотровых колодцев.

Перепадные колодцы устраивают для уменьшения глубины заложения трубопроводов, гашения скорости при её уменьшении на последующих участках во избежание превышения максимально допустимой скорости, при пересечении с подземными коммуникациями и при затопленных выпусках дождевых вод в водоём. Конструктивно перепадные колодцы выполняют со стояком, в виде водослива практического профиля, шахтного типа и другие.

Рис.31. Перепадной колодец со стояком.

1.Стояк; 2.Водобойная подушка; 3.Металлическая плита; 4.Приемная воронка; 5.Скобы.

На трубопроводах диаметром до 500мм включительно и высотой перепада не более 6,0м применяются перепадные колодцы со стояком в колодце (рис.31). диаметр стояка принимается равный диаметру подводящего трубопровода. В верхней части стояка устраивается приемная воронка, под стояком водобойная подушка, под ней металлическая плита. Для стояка диаметром до 300мм допускается вместо водобойной подушки устанавливать направляющее колено с водобойной стенкой.

Рис.32. Конструкция перепадного колодца в виде водослива практического профиля.

1.Горловина колодца; 2.Подводящий трубопровод; 3.Водослив; 4.Водобойная часть;

5. Отводящий трубопровод.

При диаметре трубопровода 600мм и выше с величиной перепада до 3,0м применяется перепадной колодец в виде водослива практического профиля (рис.32). Перепадной колодец состоит из криволинейного водослива и водобойного колодца в основании. Устройство водобойного колодца обеспечивает затопление гидравлического прыжка, в результате чего происходит гашение энергии потока.

Рис.33. Расчетная схема перепадного колодца.

Расчет перепадного колодца в виде водослива практического профиля сводится к определению глубины и длины водобойного колодца. Расчет производится с использованием следующих зависимостей. Определяется сжатое сечение h_с в нижнем бьефе у основания водослива:

, где

- удельный расход на единицу ширины водослива, которая принимается равной диаметру подводящего трубопровода;

- коэффициент скорости, равный 0,95-0,99;

Т₀ - средняя удельная энергия потока, определяемая по формуле:

Т₀ = Р + Н + , где

Р - высота перепада;

Н - наполнение в подводящем трубопроводе;

d_К - глубина водобойного колодца.

Далее определяется вторая сопряженная глубина h^II при условии, что первая сопряженная глубина (до прыжка) равна h^I = h_C:

, где

h_КР - критическая глубина, определяемая по формуле:

Необходимая глубина водобойного колодца находится из условия:

h^II< t + d_К + z , где

z = - перепад уровней воды при выходе её из водобойного колодца.

- средние скорости соответственно в отводящем трубопроводе при наполнении t и в водобойном колодце.

Длину водобойного колодца рекомендуется вычислить по формуле: l_ВК = l_П ,

- коэффициент, равный 0,6-0,7, L_П - длина гидравлического прыжка,

При больших диаметрах трубопроводов и высоте перепада более 3,0м могут применяться шахтные перепады, на рис.34 приведена конструкция шахтного колодца с многоступенчатыми перепадами. Колодец имеет шахту, перегороженную ступенями, чередующимися по всей высоте в шахматном порядке. Расстояние между ступенями рекомендуется принимать, равным z=(0,5 2)В, для прямоугольного сечения шахты и z=(05 2)d при круглом сечении. Расчет перепадного колодца производится на предельное затопленное состояние. Можно пользоваться следующей формулой для определения производительности:

, где

- коэффициент расхода;

= BL/2 - площадь сечения отверстия;

z₁ - напор воды над отверстием, который равен z;

, = 0,57 + 0,043(1,1-n), где

n = а/ - степень сужения шахты.

Коэффициент скорости в отверстиях шахт равен 0,89.

Перепадной колодец может выполняться из сборного или монолитного железобетона. К устройству ступеней предъявляются повышенные требования, так как они воспринимают воздействие потока воды, обладающего большой кинетической энергией. Форма шахты в плане может быть прямоугольной или круглой. Известен ещё ряд конструкций перепадных колодцев шахтного типа.

Рис.34. Двухсекционный перепадной колодец шахтного типа

с многоступенчатыми перепадами.

1.Подводящий коллектор; 2.Шибер; 3.Секции перепадного колодца; 4.Ступени перепада; 5.Отводящий коллектор.

Дождеприемники.

Для приема дождевых и талых вод в водоотводящую сеть применяются специальные сооружения -дождеприемники, представляющие заглубленные камеры, перекрытые решетками. Конструкции дождеприемников подразделяются на две группы: без осадочной части и с осадочной частью (рис.35). для приема сточных вод в дождевую водоотводящую сеть применяются в основном дождеприемники без осадочной части. Дно таких дождеприемников должно иметь плавное очертание. Решетки дождеприемников могут быть прямоугольными и круглыми, устанавливаются в плоскости проезжей части дорог. Для увеличения пропускной способности решеток их располагают на 20-30мм ниже лотка проезжей части. Для приема больших расходов при уклоне улиц более0,03 целесообразна установка двух решеток.

Если площадь стока имеет брусчатое или булыжное покрытие то допускается устройство дождеприемников с осадочной частью. Дождеприемники на общесплавной сети кроме того оборудуется гидравлическими затворами высотой не менее 10см. Глубина осадочной части принимается 0,5-0,7м.

дождеприемники располагают в пониженных местах, у перекрестков перед пешеходными переходами и на затяжных участках спусков (подъемов). Расстояние между дождеприемниками определяется гидравлическим расчетом уличного лотка при условии, что ширина потока в лотке перед решеткой не превышает 2,0м.

Рис.35. Конструкции дождеприемников.

а) дождеприемник без осадочной части; б) дождеприемник с осадочной частью и гидравлическим затвором

при ширине улиц менее 30м и отсутствии стока с территории кварталов расстояние между дождеприемниками принимается по таблице 4.1.

Таблица 4.1.

Расстояние между дождеприемниками.

Уклоны улиц	Расстояние между дождеприемниками, м
до 0,004 0,004-0,006 0,006-0,01 0,01-0,03	50 60 70 80

примечание: при ширине улиц более 30м или при продольном уклоне улиц более 0,03 расстояние между дождеприемниками должно быть не более 60м.

присоединение дождеприемника к водоотводящей сети производится трубопроводом 200мм, уложенным с уклоном 0,02. Длина присоединения не должна превышать 40м, при этом допускается установка не более одного промежуточного дождеприемника.

В ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ.

Просадочные грунты уменьшают свой объем при замачивании и подразделяются на два типа. К первому типу просадочных грунтов относятся грунты, у которых просадка от собственного веса при замачивании практически отсутствует или не превышает 5см. Ко второму типу относятся грунты, которые при замачивании дают просадку от собственного веса более 5см. При устройстве водоотводящей сети в просадочных грунтах необходимо тщательно выполнять работы, предотвращающие утечку воды из трубопровода и недопускать замачивания котлованов и траншей ливневыми водами. Поэтому разработку траншей и укладку трубопроводов в летнее время ведут ускоренными темпами во избежание попадания в траншею атмосферных вод.

Самотечные и напорные трубопроводы в группах первого типа укладываются как в обычных непросадочных грунтах. Однако минимальное расстояние от наружной поверхности труб до фундаментов или стен подземной части сооружений должно быть не менее 5,0м. В грунтах второго типа минимальное расстояние от фундаментов сооружений до безнапорных и напорных трубопроводов принимается в зависимости от диаметра трубопровода и толщины слоя просадочного грунта. Так, при толщине слоя 5,0м минимальное расстояние принимается не зависимо от диаметра как в непросадочных грунтах (для безнапорных - 3,0м; напорных - 5,0м). при слое 5-12м это расстояние для труб диаметром до 300мм должно быть не менее 7,5м, а для труб диаметром более 300мм - 10м; при толщине слоя более 12,0м соответственно 10 и 15м.

если эти условия выполнить невозможно, трубы прокладывают в водонепроницаемых каналах с устройством выпуска аварийных вод.

Материал труб, укладываемых в грунтах второго типа, применяется при просадках грунтов от собственного веса:

а) до 20см для самотечных трубопроводов - железобетонные и асбестоцементные безнапорные, керамические трубы, для напорных трубопроводов - железобетонные напорные, асбестоцементные и полиэтиленовые трубы;

б) свыше 20см для самотечных трубопроводов - железобетонные напорные, асбестоцементные напорные, керамические трубы, для напорных трубопроводов - полиэтиленовые и чугунные трубы.

Стыковые соединения труб выполняют с использованием приямков с зачеканкой эластичными материалами.

Требования к основаниям под безнапорные трубы в просадочных грунтах приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2.

Основание под трубы в просадочных грунтах.

Тип грунта по просадочности	Характеристика территории	требования к основанию под трубы
I	застроенная незастроенная	без учета просадочности то же
II Просадка до 20см;	застроенная незастроенная	уплотнение грунта и устройство поддона уплотнение грунта
III Просадка свыше 20см.	застроенная незастроенная	уплотнение грунта и устройство поддона уплотнение грунта.

Уплотнение грунта - это трамбование грунта на глубину 0,3м до плотности сухого грунта не менее 1,65тс/м³ на нижней границе уплотненного слоя.

Поддон - это водонепроницаемая конструкция с высотой борта 0,10-0,45м, на которую укладывается дренажный слой толщиной 0,1м. примером устройства поддона может быть укладка плотного глинистого грунта, обработанного битумными или дегтевыми материалами лоткообразной формы на всю ширину траншеи. На этот лоток под трубы укладывают дренирующий слой (песок, гравий, щебень), предусматривая отвод аварийных вод в контрольные колодцы через каждые 200м. Колодцы выполняются с водонепроницаемыми стенками. При устройстве водоотводящей сети предусматривается также кольцевание уличной сети, перепуск сточных вод из одного коллектора в другой, на коллекторах предусматриваются аварийные выпуски. Трубопроводы, проложенные в просадочных грунтах, обязательно подвергают гидравлическому испытанию. Напорные водоводы под соответствующим давлением в течение 12часов, самотечные в течение 24часов. При этом утечки не допускаются.

СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ.

В сейсмических районах, где возможны землетрясения свыше 7 балов следует предусматривать специальные мероприятия, исключающие затопление территории сточными водами, а также загрязнение сточными водами подземных вод и открытых водоемов в случае повреждения водоотводящих трубопроводов.

Эти мероприятия сводятся к следующему:

· применять по возможности децентрализованные схемы водоотведения;

· при благоприятных условиях применять методы естественной биологической очистки;

· прокладывать трубопроводы посередине проездов, вдали от зданий, избегать прокладки в рыхлых и неоднородных грунтах, по обрывам и на участках со значительными уклонами;

· предусматривать дублирование коллекторов, обеспечивать их аварийными сбросами и переключателями;

· материал труб выбирать на основании статического расчета на прочность с учетом дополнительной статической нагрузки;

· соединять трубы гибкими стыками с эластичными наполнителями, не допускать жесткого сцепления труб со стенками колодцев, фундаментами зданий; зазор между трубой и стенкой должен быть не менее 10см и заделываться эластичным материалом;

· принимать форму смотровых колодцев, камер, резервуаров круглыми в плане и выполнять их из железобетона или хорошо замоноличенных элементов.

ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ.

Основной задачей при прокладке водоотводящих сетей в районах вечной мерзлоты является устранение тепловыделений в окружающий грунт и предохранении сточных вод от замерзания в трубопроводах. При проектировании и строительстве сетей рекомендуется применять неполную раздельную систему водоотведения с максимально возможным совмещением сброса бытовых и производственных сточных вод. Прокладка трубопроводов в зависимости от мерзлотно-грунтовых условий бывает подземная (в траншеях, в непроходных, полупроходных и проходных каналах), наземная (на подсыпках с обваловкой) и надземная (на эстакадах, конструкциях зданий и сооружений).

Подземную безканальную прокладку трубопроводов принимают для одиночных трубопроводов диаметром не более 300мм. непроходные каналы принимают на коротких участках (на переходах через улицу, на выпусках из зданий и т.д.), полупроходные и проходные каналы - при совместной прокладке труб и электрокабелей.

При всех способах прокладки трубопроводов предусматривают мероприятия по предохранению сточных вод от замерзания путем совместной прокладки бытовых и производственных сточных вод, теплопроводов для дополнительного сброса в сеть теплой воды и обогревания отдельных участков сети и греющих кабелей.

В колодцах открытые лотки не устраиваются, вместо них устанавливаются стальные трубы с ревизиями.

ОПОЛЗНЕВЫХ РАЙОНАХ.

Под оползнями понимают медленное или внезапное оползание толщи грунта по границе наклонной плоскости между водоносным и глинистым водоупорным слоем грунта. При насыщении водоносного слоя поверхностными или грунтовыми водами силы сцепления грунта по этой границе резко уменьшаются и большие массы грунта под действием собственного веса смещаются вниз. Для эффективной защиты от этого явления необходимо иметь точный анализ причин, вызывающих оползни, и степени их активности на основе тщательных геологических изысканий.

Для защиты трубопроводов от возможных оползней применяют общие мероприятия:

· перехват и отвод поверхностных и грунтовых вод устройством дренажей различных конструкций;

· устранение фильтрации в грунт воды из поверхностных водоемов;

· устройство подпорных стенок.

Кроме общих мероприятий при проектировании водоотводящих сетей необходимо:

· применять полную раздельную систему водоотведения;

· выполнять трассировку параллельно горизонталям, избегая приближения к крупным склонам;

· применять кольцевание сетей, устройство перепусков из одного коллектора в другой, в ответственных местах металлические трубы;

· гидравлическое испытание проводить на полную водонепроницаемость в течение 24часов;

· засыпать траншеи сухим грунтом с трамбованием слоями толщиной по 20см.

Конспект лекций

по дисциплине:

“ ВОДООТВЕДЕНИЕ. КАНАЛИЗАЦИОННЫЕ СЕТИ”

Для направления 08.03.01. «Строительство»

Профиль «Водоснабжение и водоотведение»

Квалификация выпускника – бакалавр

Макеевка

2017

УДК 628

Составители: доц., к.т.н. В.Н.Чернышев

доц., к.т.н. Л.Г.Зайченко

Рецензенты: доц., к.т.н. И.Б. Синежук

Ответственный за выпуск доц., к.т.н. Л.Г.Зайченко

Общие вопросы проектирования систем водоотведения. 3

Классификация сточных вод. 3

Основные элементы водоотведения. 3

Схемы водоотведения. 6

Системы водоотведения. 7

Сравнительная санитарная и технико-экономическая. 9

оценка систем водоотведения. 9

Условия приема сточных вод в водоотводящие сети. 9

объединение водоотведения населенного пункта и. 10

промышленного предприятия. 10

Исходные данные для проектирования систем водоотведения. 11

Расчетное население. 12

Удельное водоотведение. 12

Коэффициент неравномерности. 13

расчетные расходы сточных вод. 15

РАСЧЕТНЫЕ РАСХОДЫ ХОЗЯЙСТВЕННО-ФЕКАЛЬНЫХ.. 15

СТОЧНЫХ ВОД ОТ НАСЕЛЕНИЯ. 15

РАСЧЕТНЫЕ РАСХОДЫ ПРОМПРЕДПРИЯТИЙ. 15

Графики колебания притока сточных вод. 16

ОСНОВЫ РАСЧЕТА ГОРОДСКОЙ ВОДООТВОДЯЩЕЙ СЕТИ.. 17

ХОЗЯЙСТВЕННО-ФЕКАЛЬНЫХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД. 17

Особенности движения сточных вод в трубопроводах. 17

Формулы для гидравлического расчета безнапорных трубопроводов. 17

Расчет напорных трубопроводов. 18

Формы поперечного сечения труб. 19

Минимальные диаметры труб и максимальные наполнения. 20

Минимальные и максимальные скорости движения сточных вод и уклон трубопроводов. 21

проектирование водоотводящих сетей. 22

РАЗРАБОТКА СХЕМ ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ. ТРАССИРОВКА СЕТИ. 22

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ НА РАСЧЕТНЫХ УЧАСТКАХ СЕТИ. 23

МИНИМАЛЬНЫЕ И МАКСИМАЛЬНЫЕ ГЛУБИНЫ... 25

ЗАЛОЖЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ. 25

СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ НА СТЫКАХ РАСЧЕТНЫХ УЧАСТКОВ. 26

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДООТВОДЯЩЕЙ СЕТИ. 28

ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ ТРУБОПРОВОДА (КОЛЛЕКТОРА). 29

ОСНОВЫ РАСЧЕТА ДОЖДЕВОЙ ВОДООТВОДЯЩЕЙ СЕТИ. 31

Измерение количества выпавшего осадка. 31

Расшифровка плювиограммы. 32

Определение коэффициентов А и n в формуле расчетной интенсивности дождя. 34

распределение дождя по площади. 35

Механизм дождевого стока. 35

определение периода однократного превышения расчетной интенсивности. 37

коэффициент стока. 37

Определение расчетного расхода дождевых вод. 38

Проектирование дождевой сети. 38

Расчет дождевой сети с помощью коэффициента уменьшения интенсивности. 40

Особые случаи расчета дождевой сети. 41

СЛУЧАИ НЕРАВНОМЕРНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИ СТОКА.. 41

ПО ДЛИНЕ ТРУБОПРОВОДА. 41

СУММАРНЫЙ СТОК С ДВУХ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНОВ СТОКА. 41

Напорный режим работы сети. 42

Определение расхода талых вод. 43

Регулирование дождевого стока. 44

Особенности расчета общесплавной водоотводящей сети. 45

Особенности расчета трубопроводов полураздельной системы водоотведения. 47

УСТРОЙСТВО ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ . 49

Трубы и способы их соединения. 49

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К МАТЕРИАЛУ ТРУБ И КОЛЛЕКТОРОВ. 49

КЕРАМИЧЕСКИЕ ТРУБЫ. 50

АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫЕ ТРУБЫ. 51

БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ТРУБЫ. 51

ПЛАСТМАССОВЫЕ ТРУБЫ. 51

Коллекторы. 52

Основания под трубопроводы. 52

Смотровые колодцы. 53

Дождеприемники. 59

Ливнеспуски и разделительные камеры. 60

Пересечение самотечных трубопроводов с препятствиями. 64

Вентиляция сети. Защита трубопроводов от агрессивного действия сточных и грунтовых вод. 67

Строительство водоотводящей сети. 68

Гидравлическое испытание трубопроводов. 70

Особенности устройства водоотводящих сетей в особых условиях. 71

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ.. 71

В ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ. 71

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ НА ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ. 72

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ В.. 73

СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ. 73

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ В РАЙОНАХ.. 73

ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ. 73

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ В.. 74

ОПОЛЗНЕВЫХ РАЙОНАХ. 74

Общие вопросы проектирования систем водоотведения.

Классификация сточных вод.

Основные элементы водоотведения.

В состав системы водоотведения входят:

* внутренняя канализация;

* дворовая или внутриквартальная водоотводящая сеть;

* уличная водоотводящая сеть;

* насосные станции и напорные трубопроводы;

* очистные сооружения и выпуски сточных вод в водоем.

Внутренняя канализация жилых, общественных и производственных зданий состоит из приемников сточных вод, отводных труб, канализационных стояков и выпусков из зданий (рис.1).

Приемниками сточных вод жилых и общественных зданий являются мойки, умывальники, ванны, унитазы, писсуары и т.д. в производственных зданиях приемниками сточных вод могут быть воронки, трапы, открытые и закрытые лотки.

Все приемники сточных вод должны подключаться к закрытой водоотводящей сети через гидравлические затворы (сифоны), препятствующие выходу газообразных веществ из водоотводящей сети в помещения.

Отводные трубы служат для подключения приемников сточных вод к канализационным стоякам зданий, прокладываются к ним с уклоном.

Канализационный стояк - вертикальный трубопровод, в верхней части заканчивается вентиляционным трубопроводом, а в нижней части переходит в выпуск. Вертикальные участки трубопроводов оборудуются ревизиями, служащими для прочистки. Ревизии на канализационных стояках устанавливают на первом и последнем этаже и через каждые три этажа. На горизонтальных участках выпусков устраивают прочистки, представляющие косой тройник, раструб которого на прямолинейном участке закрыты пробкой.

Внутриквартальная водоотводящая сеть представляет собой систему подземных трубопроводов (рис.2). Трассировка её производится около зданий в направлении уклона поверхности земли.

Рис.1. Схема внутренней канализации жилого дома.

Приемник сточных вод; 2. Отводная труба; 3. Канализационный стояк; 4. Вентиляционный трубопровод; 5. Выпуск; 6. Колодец внутриквартальной сети; 7. Ревизия; 8. Прочистка.

На участке от внутриквартальной до уличной сети, в пределах квартала, на расстоянии 1-1,5м от красной линии (границы) квартала располагается контрольный колодец, который служит для контроля за работой внутриквартальной сети и правильностью её использования организациями, эксплуатирующими внешние водоотводящие сети и очистные сооружения. Аналогичные сети имеются на промпредприятиях. Они называются внутризаводскими или внутри площадочными.

Внешняя водоотводящая сеть называется уличной. Как и внутриквартальная, уличная сеть проектируется на самотечное движение сточной жидкости, поэтому в целях сокращения заглубления трубопроводов её трассировка выполняется в направлении, совпадающем с уклоном поверхности земли (рис.3).

Рис.2. Схема внутриквартальной водоотводящей сети.

1. Трубопровод внутриквартальной сети; 2. Смотровой колодец; 3. Трубопровод уличной сети; 4. Соединительная ветка; 5. Контрольный колодец.

Рис.3. Схема уличной водоотводящей сети.

1. Трубопровод уличной водоотводящей сети; 2. Напорные трубопроводы; 3. Отводной трубопровод; 4. Главная насосная станция; 5. Районная насосная станция; 6. Местная насосная станция; 7.Очистные сооружения; 8.Выпуск сточных вод в водоем; 9. Линия водораздела.

При составлении схемы водоотведения обслуживаемый объект разбивается на бассейны водоотведения. Бассейном водоотведения называют часть территории канализуемого объекта, ограниченной линиями водораздела и границами объекта. В населенном пункте, изображенном на рис.3, -два бассейна водоотведения. Трубопроводы большого диаметра, собирающие основное количество сточных вод, называются коллекторами. Коллекторы могут быть главными, по которым транспортируется сточная жидкость бассейна или большей его части, а также второстепенными, боковых подключений и т.д.

По условиям рельефа местности часто возникает необходимость перекачки сточных вод с помощью насосных станций. Насосные станции бывают главными, районными и местными. Главные насосные станции предназначены для перекачки сточных вод на очистные сооружения от всего объекта или большей его части. Районные насосные станции предназначены для перекачки сточной жидкости от части или всего бассейна канализования. Местные насосные станции перекачивают сточную жидкость от отдельных зданий или их группы.

Очистные сооружения представляют собой комплекс сооружений, на которых сточная жидкость последовательно очищается от различных загрязнений и обеззараживается. Они располагаются вниз по течению реки относительно обслуживаемого объекта с соблюдением санитарно-защитных зон, т.е. на некотором расстоянии от объекта. Таким образом, даже очищенные сточные воды сбрасываются в водоем за пределами населенного пункта или предприятия и загрязнения речной воды в пределах города не происходит.

Выпуски сточных вод в водоём - это специальные сооружения, предназначенные для быстрого и интенсивного смешения сточных вод с водой водоёма.

Все элементы системы водоотведения взаимосвязаны в работе. Выход из строя хотя бы одного элемента может привести к нарушению работы всей системы . поэтому проектирование всех сооружений осуществляется с учетом необходимой степени надежности.

Схемы водоотведения.

Рис.4. Схемы водоотведения.

а) перпендикулярная ; б) Пересеченная; в) Параллельная; г) Зонная; д) Радиальная.

Системы водоотведения.

Рис.5. Полураздельная система водоотведения и

устройство разделительной камеры.

Дата: 2019-02-24, просмотров: 27292.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒