Водоотводящие системы и сооружения (часть 2)

Расчет водобойных колодцев трубчатых перепадов

Водобойные колодцы трубчатых перепадов бывают прямоугольными и цилиндрическими.

Расчет прямоугольного водобойного колодца

При расчете необходимо определить длину l_к и глубину колодца d_к (см. рис). Ширина B принимается по конструктивным соображениям, в зависимости от размеров стояка. Обычно B ≥ 1,5D.

1. Определение глубины колодца d_к.

Если рассмотреть уравнение Бернулли для сечений I–I и C–C, и принять сечение I–I на небольшом расстояние от дна (т.е. глубина h₁ примерно равна глубине в сжатом сечении h_c), то скорость в сжатом сечении можно определить по формуле:

,

где v₁ – скорость в сечении I–I, которую можно принять равной скорости на выходе из стояка,
ζ_вк – коэффициент сопротивления колодца, принимается по таблицам в зависимости от соотношения B/D.

Первая сопряженная глубина гидравлического прыжка h_c’ в данном случае (при надвинутом прыжке) равна глубине воды в сжатом сечении h_c:

h_c’ = Q/Bv_c.

Вторая сопряженная глубина h_c’’ рассчитывается по формуле:

,

где h_кр – критическая глубина, для прямоугольного колодца определяется:

,

здесь α = 1…1,1.

Тогда глубина колодца в этих условиях находится по зависимости:

d_к = σh_c’’ – t,

где t – бытовая глубина в отводящем коллекторе,
σ – коэффициент затопления гидравлического прыжка (1,05…1,3).

На практике при расчете перепада вначале определяют среднюю скорость v_ср при принятой глубине колодца d_к = 0. Затем рассчитывают новое значение d_к и корректируют высоту перепада T₀. Расчет повторяется примерно 2–3 раза.

2. Определение длины колодца l_к.

Общая длина колодца складывается из величин (см. рис):

l_к = l₁ + l_сж + l_пп,

где l₁ – расстояние от оси стояка до стенки, равное не менее 1D,
l_сж – расстояние от оси стояка до сжатого сечения, l_сж = 0,5D,
l_пп – длина подпертого гидравлического прыжка, можно использовать формулу:

l_пп = 4,5βh_c’’,

здесь β = 0,5.