3.3.2. Основы расчета наружной канализационной сети

Основным этапом расчета наружном канализационной сети является её гидравлический расчет, который производится из условия своевременного и полного отведения расчетных расходов сточных вод при минимальных строительных и эксплуатационных затратах. При гидравлическом расчете определяются:

- диаметры труб, знание которых необходимо для конструирования сети;

- уклоны, с которыми необходимо уложить трубы для отведения рас­четного расхода со скоростями, обеспечивающими незасоряемость труб;

- наполнение труб (h/d) для пропуска расчетного расхода по сети, уло­женной с определенными уклонами.

На практике расчет канализационной сети производится по таблицам и номограммами. При этом руководствуются требованиями СНИП П-32-74.

1. Для предупреждения засорения и удобства быстрого его устранения установлены минимальные диаметры труб: для сетей, отводящих бытовые сточные воды – 150 мм; отводящих дождевые сточные воды из сетей обще­сплавной системы – 200 мм.

2. Расчетное наполнение (h/d) принимается в зависимости от диаметра труб: приd= 150-300 мм не более 0,6; приd= 350-450 мм не более 0,7; приd= 500-900 мм не более 0,75.

3. При расчетном наполнении труб сети бытовой канализации само­очищающие скорости составляют:

в трубах d= 150-250 мм – 0,7 м/с ,d= 300-400 мм – 0,8 м/с;d= 450-500 мм – 0,9 м/с;d= 600-800мм – 0,95 м/с.

Максимальные расчетные скорости движения сточных вод по металли­ческим трубам не должны превышать 8 м/с, а по неметаллическим – 4 м/с.

4. Минимальные уклоны труб назначаются из условия обеспечения расчетных, самоочищающих скоростей движения сточных вод и при расчет­ном их наполнении принимаются: для труб d= 150м – 0,007;d= 200 мм – 0,005.

Для расчета канализационной сети составляется её расчетная схема на топографическом карте с горизонталями через 0,5-1 м. Расчет ведётся, на­чиная с участков, наиболее удаленных от коллектора по потоку сточных вод. Для этого, зная расчетный расход на участке и принижая уклон разным ук­лону местности, по таблицам выбирают диаметр, с учетом расчетного напол­нения и самоочищающей скорости. Если при принятом уклоне величина ско­рости получается меньше самоочищающей, то увеличивают уклон или уменьшают диаметр труб и решают задачу снова.

При скорости выше максимально допустимой, уменьшают уклон или увеличивают диаметр труб. Если в начальных участках сети, при диаметрах труб 150-200 мм, их наполнение получается меньше расчетного, то такие уча­стки считаются безрасчетными, скорость движения сточных вод в них не оп­ределяется, но предусматривается их периодическая промывка.

Гидравлическим расчет напорных участков сети сводится к определе­нию диаметров труб и потерь напора при движении по ним сточных вод. Расчет производится по тем же таблицам, что и для расчета самотечных ка­нализационных сетей с учетом полного заполнения труб. Потери напора на трение по длине определяются по формуле;

При скоростях движения сточных вод более 1,5 м/с для определения потерь напора пользуются номограммами, по которым, в зависимости от ма­териала труб и расчетной скорости движения сточных вод, определяется ко­эффициент сопротивления трения  по длине. Зная величину, определяютJ, а затем потери напораh_тр. Расчет самотечных и напорных сетей производится по формуле турбулентного движения:

Гидравлический радиус представляем собой отношение площади жи­вого сечения потока (w) к смоченному периметру (Р) и зависит от наполнения труб:

R = W/P,м (6)

Вторым этапом расчета канализационном сети является её высотное проектирование, которое заключается в определении минимальных и на­чальных глубин заложения в продольном профиле, а также отметок лотков труб в местах их подсоединения к колодцам.

В соответствии со СНиП минимальная глубина заложения лотка (нижней кромки) канализационных труб назначается на основании опыта строительства и эксплуатации канализации в данном районе или аналогич­ных условиях. При отсутствии указанных выше данных, нормами допуска­ется принижать минимальную глубину заложения лотка трубы: при d= 500 мм на 0,3,aприd= 500 мм на 0,5 менее наибольшей глубины промерзания в рай­оне строительства канализации.

Для защиты труб от механических повреждений наземным транспор­том глубина заложения до верха трубы должна быть не менее 0,7 м.

Начальная глубина заложения Н_нсети зависит от глубины, на которой подключается к ней выпуск сточных вод из отдельно стоящего здания (объ­екта, сооружения) (рис.14) и может определяться по формуле:

Н_Н = Н_ЗД + JL – (z₁ – z₂),м (7)

где: Н_ЗД - глубина заложения выпуска сточных вод из здания (сооруже­ния), м;

J- гидравлические уклон,

L- длина канализационной трубы от здания до сети, м

z₁,z₂ - отметки земли у здания и в начале сети.

Для обеспечения приёма сточных вод от санитарных приборов первого этажа минимальное значение Н_ЗДпринимается равным 0,7 м, в случае распо­ложение приборов ниже уровня земли, оно должно быть соответственно уве­личено.

Величина максимально целесообразного заглубления сети определя­ется на основе технико-экономического сравнения – самотечного движения сточных вод по трубам с глубоким заложением и напорной подачи их по трубам с мелким заложением.

Практически наибольшая глубина заложения самотечных канализаци­онных сетей принимается в сухих породах 6-8 м, в водонасыщенных – до 4 м.

При необходимости большего заглубления устраиваются канализаци­онные насосные станции, а для подъёма сточных вод в вышерасположенный участок сети – станции перекачки.

Высотное проектирование производится одновременно с гидравличе­ским расчетом сети. Для этого вычерчивается профиль поверхности земли по трассам сетей, определяется величина начального заглубления сети и произ­водится расчет её заглубления по каждому из последующих участков сети с учетом данных гидравлического расчета.