Проектирование водоотводящих сетей

Разработка схем водоотводящей сети. Трассировка сети.

 

Разработку схем водоотводящих сетей начинают с определения места расположения очистных сооружений, к которым должно обеспечиваться транспортирование сточных вод. Перед составлением схемы обслуживаемый объект разбивается на бассейны водоотведения и определяются их границы. Затем на основе изучения рельефа местности ориентировочно определяют месторасположение коллекторов бассейнов канализования, насосных станций. Коллекторы обычно располагают по тальвегам и наиболее низким границам бассейнов. Насосные станции - в наиболее пониженных точках бассейнов. После этого приступают к детальной трассировке сети. Трассировка - это детальное начертание сети в плане (на проекте планировки населенного пункта). К трассировке предъявляются следующие требования:

·      обеспечение самотечности сети;

·      минимальная протяженность сети и минимальное заглубление труб и коллекторов;

·      минимальное количество насосных станций;

·      прокладка по возможности в сухих грунтах;

·      минимальное количество пересечений с инженерными коммуникациями, водными преградами, транспортными магистралями.

Трассировка сети может осуществляться по трем схемам (рис.8). объемлющая схема трассировки применяется при небольшом уклоне поверхности земли или при плоском рельефе местности для больших кварталов и при отсутствии внутри них застройки.

г)

 

 

Рис.8. Схемы трассировки водоотводящих сетей.

а) объемлющая схема; б) трассировка по пониженной грани; в) через квартальная схема трассировки; г) через квартальная схема при прохождении тальвега через квартал.

Трассировка по пониженной грани квартала применяется при уклоне земли в сторону пониженной грани, i_З 0,008.

Через квартальная схема трассировки применяется при застройке населенного пункта микрорайонами, когда известен план застройки внутри квартала, а также при прохождении через квартал явно выраженного тальвега.

После выполнения трассировки водоотводящую сеть разбивают на расчетные участки и на них определяют расчетные расходы .

трассировка может уточняться в ходе гидравлического расчета трубопроводов.

Определение расчетных расходов на расчетных участках сети

 

Разбивка сети на расчетные участки производится исходя из следующего:

·      расчетный участок - участок трубопровода между двумя поворотами или узловыми колодцами;

·      длина участка должна соответствовать длине квартала.

Расход по участку условно принимается постоянным и равным расходу в конце участка.

Различают попутный, боковой, транзитный и сосредоточенный расходы.

Попутный расход - расход, поступающий с прилегающих площадей кварталов.

Боковой расход - расход, поступающий с боковых подключений.

Транзитный расход - расход, поступающий на расчетный участок с предыдущего участка.

Сосредоточенный расход - расход, поступающий от крупных потребителей воды (промышленных предприятий и других).

Расчетный средний расход получают суммированием всех расходов, максимальный расход -умножением среднего расхода на общий коэффициент неравномерности. Вычисление расхода попутного и бокового целесообразно производить с использованием модуля стока. Модуль стока - это расход с единицы площади жилой застройки, определяется по формуле:

, л/с.га.

тогда средний расход будет равен:

, л/с ,

а максимальный расход:

, л/с , где

F - площадь стока, га.

Площадь стока определяют непосредственными измерениями по проекту планировки населенного пункта путем разбиения кварталов на площади стока, тяготеющие к участкам трубопровода.

Принципы разбиения приведены на рис.9.

6

5

4

3

2

1

в

б

а

б

а

б

а

г

в

б

а

в

б

а

 

рис. 9. Схемы разбивки кварталов на площади стока в зависимости от

 расположения уличных трубопроводов (стрелками показано, к каким

 трубопроводам тяготеют площади стока).

 

предварительно на проекте планировки все кварталы нумеруются и определяется площадь, затем кварталы разбиваются на площади стока, которые также нумеруются или обозначаются буквами.

Для упрощения расчетов их сводят в ведомость расчетных расходов (таблица 2.2).

 

 

таблица 2.2.

Ведомость расчетных расходов.

 

Средние расходы, л/с   Площади стока, га   Номера кварталов   № расч.   участка	по-пут-ного	бо-ко-вого	по-пут-ного	бо-ко-вого	по-пут-ного, qп	бо-ко-вого, qбок	сос-редо-точ., qсоср	тран-зитн.,   qтр.	общ.средний рас-ход, л/с	коэф. общ. не- равномерности, kgen.	мак-сим. расч рас-ход, qcir,л/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1-2
2-3
3-4
4-5

 

значения средних попутного и бокового расходов определяются по формуле 2.19. транзитный расход переписывается из графы 10 предыдущего участка, для первого участка 1-2 этот расход будет равен 0. Общий средний расход определяется суммированием всех расходов (графы 6,7,8 и9). По общему среднему расходу определяют k_gen.max (табл.1.2) и, умножая соответствующий общий средний расход на найденный коэффициент общей неравномерности, получают максимальный расчетный расход. Описанная методика справедлива при количестве производственных сточных вод, не превышающем 45% общего расхода. В противном случае максимальные расходы определяются по графикам притока сточных вод по часам суток или по формуле:

сосредоточенный расход определяется суммированием максимальных секундных расходов, вычисленных в разделе “Расчетные расходы  промпредприятий”, причем транзитный расход определяется как сумма средних расходов попутного, бокового и транзитного предыдущего участка.

 

Минимальные и максимальные глубины заложения трубопроводов

 

Глубины заложения трубопроводов определяются в ходе гидравлического расчета. Вместе с тем необходимо иметь в виду, что эти глубины не должны быть меньше минимальной и больше максимальной глубин заложения.

Минимальная глубина заложения определяется из следующих трёх условий:

·      исключение промерзания труб;

·      исключение разрушения труб под действием внешних нагрузок;

·      обеспечение присоединения к трубопроводам внутриквартальных сетей и боковых подключений.

Минимальная глубина, определяемая из условий промерзания, равна:

, метр , где

h_пр - глубина промерзания грунта;

а - величина, зависящая от диаметра трубопровода; а принимается, равной 0,3м, при диаметре труб до 500мм и 0,5м - при большем диаметре.

Для исключения разрушения труб внешними нагрузками расстояние от поверхности земли до верха трубы не должно быть меньше 0,7м. следовательно, минимальная глубина заложения (расстояние от поверхности земли до лотка трубы) равна:

, метр.

При присоединении внутриквартальной сети к уличной минимальная глубина заложения уличного трубопровода должна быть в месте присоединения не меньше (рис.10) :

Z2

h

D

d

H

L

 

 

Рис.10. Схема к определению глубины заложения трубопровода.

 

, метр.

Z1

Эта же формула применяется и для определения начальной глубины заложения трубопровода.

 

Здесь h_min - минимальная глубина заложения внутриквартальной сети в самой удаленной (диктующей) точке. Она вычисляется по формулам, приведенным выше, и из двух величин выбирается большее значение.

- минимальный уклон внутриквартального трубопровода, принимается равным 0,008.

- разность диаметров трубопроводов уличной и внутриквартальной сетей, м.

z₁ и z₂ - соответственно отметки поверхности земли в диктующей точке и в начальной точке уличного трубопровода(в точке подключения внутриквартального трубопровода к уличному),м.

L - расстояние от диктующей точки до начальной точки уличной сети ,м.

если уклон поверхности земли внутриквартального трубопровода равен или больше 0,008, то его уклон принимается равным уклону поверхности земли и тогда Н будет равна:

Н = , м.

Максимальная глубина заложения трубопроводов при открытом способе производства работ диктуется экономическими и техническими требованиями. Её рекомендуется принимать: в скальных грунтах-4-5м, в мокрых и плывунных грунтах-5-6м, в сухих нескальных грунтах-7-8м.

при закрытом способе прокладки глубина заложения не ограничивается, так как стоимость прокладки практически не зависит от глубины заложения. Однако следует помнить, что закрытые способы строительства значительно дороже открытых.

 

Способы соединения труб на стыках рачетных участков

 

Верхняя точка внутренней поверхности трубы называется шелыгой, нижняя точка - лотком. При решении вопроса о высотном расположении труб на стыках расчетных участков необходимо учитывать следующее. Основным расположением труб по высоте (соединением) на стыках расчетных участков является соединение “шелыга в шелыгу”. При таком соединении отметка шелыги трубы предыдущего участка равна отметке шелыги трубы следующего участка. Тогда разность отметок лотков соответствующих труб будет равна разности диаметров труб (рис.11а). однако, если h₂-h₁d₂-d₁ , при соединении “шелыга в шелыгу” возникает подпор воды, т.е. отметка воды в следующем трубопроводе больше отметки воды в предыдущем (рис.11б). В этом случае соединение выполняют по уровню воды, то есть совмещают отметки воды в предыдущем и следующем трубопроводах (рис.11в). такое соединение применяют и при одинаковых диаметрах, если наполнение на следующем участке трубопровода возрастает (рис.11г). при уменьшении наполнения на следующем участке такое соединение невозможно из-за возрастания отметки лотка следующего трубопровода (рис.11д), поэтому соединение выполняют “шелыга в шелыгу” или по лоткам, что для одинаковых диаметров одно и тоже. В некоторых случаях на следующем участке может получаться меньший диаметр трубопровода. Такая ситуация возникает при резком увеличении уклона трубопровода на следующем участке при незначительном увеличении расхода. Тогда соединение труб следует выполнять по лоткам, следя за тем, чтобы в этом случае не возникло подпора (рис.11е). При возникновении подпора применяют соединение по уровню воды.

 

 

Рис.11. Способы соединения труб на стыках расчетных участков.

Гидравлический расчет водопроводящей сети

 

Цель гидравлического расчета - определение диаметров, уклонов трубопроводов, а также скоростей движения сточных вод в них и наполнений. По результатам гидравлического расчета определяются глубины заложения участков трубопроводов и строится продольный профиль.

 

При выполнении гидравлического расчета необходимо соблюдать следующее:

а) на первых участках сети, где мал расход, а, следовательно, минимальный диаметр 200мм, можно не определять скорости и наполнения; эти участки считаются безрасчетными, уклон трубопровода принимается 0,007;

б) скорость движения сточных вод на последующем участке по возможности должна быть равной или большей, чем на предыдущем. При снижении скорости для её гашения устраиваются перепадные колодцы; величина перепада должна быть не менее диаметра трубопровода. При скорости больше 1,5м/с допускается уменьшение скорости на 10-15% без устройства перепадных колодцев;

в) при расчете должна быть обеспечена минимальная глубина заложения трубопровода. Увеличение глубины заложения оправдывается в случае, если скорость не превышает самоочищающую и, если необходимо подключить глубоко заложенный боковой трубопровод;

г) расчетное наполнение, как правило, должно быть не менее 0,5d, переход на больший диаметр допускается, если при заданном расходе и уклоне наполнение превышает расчетное (максимальное);

д) допускается на последующем участке увеличивать диаметр трубопровода на один сортамент при диаметре до 300мм включительно и на два сортамента при диаметре большем, чем 300мм (для дождевой и общесплавной сети большем, чем 500мм).

 

гидравлический расчет водоотводящей сети ведется в табличной форме (таблица 2.3). сначала в таблицу заносят исходные данные для каждого участка трубопровода: расчетные расходы из таблицы 2.2, длины участков, отметки земли с проекта планировки населенного пункта с нанесенной трассировкой сети. Для облегчения принятия решения по уклону трубопровода на каждом участке можно вычислить уклоны поверхности земли.

Определение диаметров, уклонов, наполнений и скоростей движения сточных вод производится с помощью таблиц и номограмм гидравлического расчета, составленных либо с использованием формул Н.н. Павловского, либо Н.Ф. Федорова.

 

 

Таблица 2.3.

Гидравлический расчет коллектора.

 

Наполнение   № участков	длина l,м	Расчетный расход qcir, л/с	Диаметр тр-да, d,м	Уклон  i	Скорость , м/с	h/d	h,м	Падение i. l
1	2	3	4	5	6	7	8	9

 

Продолжение таблицы 2.3.

 

Отметки земли, м		Отметки воды,  м		Отметки лотка, м		Глубина заложения лотка трубы, м
в начале	в конце	в начале	в конце	в начале	в конце	в начале	в конце
10	11	12	13	14	15	16	17

 

Расчет ведут, начиная с начального участка сети. Определяющим при расчете является рас-ход сточных вод. На начальных участках трубопровода, где мал расход, приходится принимать минимальный диаметр 200мм. для этого диаметра минимальный уклон 0,007. Поэтому, если уклон поверхности земли на первом участке меньше 0,007, то уклон трубопровода принимается 0,007, если уклон поверхности земли на первом участке меньше 0,007, то уклон трубопровода принимается равным уклону поверхности земли. По расходу и принятому уклону трубопровода определяют, пользуясь таблицами гидравлического расчета или номограммами, скорость и наполнение h/d. Затем вычисляют абсолютное значение наполнения и падение трубопровода i^. l. По формуле, приведенной выше, вычисляют начальную глубину заложения трубопровода и проставляют её в графу 16. Отметку лотка в начале участка вычисляют как разность отметки поверхности земли и начальной глубины заложения (графа 14). Отметку лотка в конце участка определяют вычитанием из отметки лотка в начале участка падения. Отметки воды в начале и конце участка получают прибавлением абсолютного наполнения к соответствующим отметкам лотка. После этого переходят к расчету следующего участка. При расчете следующего участка уклон трубопровода выбирают таким, чтобы глубина заложения трубопровода была минимальной, но в то же время соблюдались требования к минимальному уклону для диаметра 200мм и для диаметра больше 200мм требования к минимальной самоочищающей скорости. После определения диаметра, уклона, скорости и наполнения решают вопрос о способе соединения труб на стыке расчетных участков. Если соединение труб выполняется “шелыга в шелыгу”, то отметку лотка в начале участка вычисляют из отметки лотка предыдущего участка вычитанием разности диаметров предыдущего и рассчитываемого участков. Если соединение выполняется по уровню воды, то отметка лотка воды в конце предыдущего участка переносится в графу отметки воды в начале рассчитываемого участка, и если соединение - по лоткам, то переносится соответствующая отметка лотка. Затем заполняются все остальные графы в соответствии с вышеприведенной методикой для первого участка.

Участки проверяют на дополнительный расход. Дополнительный расход за счет поверхност-ных и грунтовых вод в периоды дождей и снеготаяния, неорганизованно поступающих в водоотводящую сеть через неплотности люков колодцев и за счет инфильтрации грунтовых вод, определяется по формуле:

, л/с , где

L - общая длина трубопроводов до расчетного створа трубопровода, км.

m_d - величина максимального суточного количества осадков ,мм, определяется согласно СНиП2.01.01.82.

при сохранении принятого в ходе гидравлического расчета уклона и диаметра трубопровода по суммарному притоку расчетного и дополнительного расхода определяют наполнение, которое не должно превышать 0,95. В противном случае увеличивают диаметр трубопровода. По результатам расчета всех участков трубопровода строят продольный профиль трубопровода.

 

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.