2 Определение расчётных расходов ливневого стока

Интенсивность дождя определяется по формуле:

q_в= , (2.1)

где q_в- интенсивность дождя, л/(с.га)

Z_mid – средневзвешенное значение коэффициента покрытия

А – параметр стока

t_ч – критическая продолжительность дождя, мин.

n – показатель степени, определяемый по таблице 1, приложения А.

Параметр стока А находится из выражения:

А = q₂₀·20ⁿ(1+lgP/lgm_r)^γ , (2.2)

где q₂₀ – интенсивность дождя. л/(с.га), для данной местности продолжительностью 20 мин. при Р=1год, определяемая по таблице 1 приложения А;

m_r – среднее число дождей в год, принимаемое по таблице 1 приложения А;

γ – показатель степени, также принимаемый по таблице 1 приложения А.

Критическая продолжительность дождя tч вычисляется по формуле:

t_ч = t_con + ∑(l_p/(V_p·60)) , (2.3)

где t_con – время поверхностной концентрации ( в расчётах принимается равной 5мин.);

l_p – длина расчётных участков коллекторов, м.;

V_p – скорость движения воды на соответствующем участке, м/с.

Расход ливневых вод q_ч определяется из выражения:

q_ч = q_в·F·K, (2.4)

где F – общая площадь стока, га

К – коэффициент, зависящий от площади стока (при площади стока F<300га принимается равным 1)

При устройстве разделительных камер коэффициент разделения K_div определяется по формуле:

K_div = K_o·α, (2.5)

Где К_о, α – коэффициенты, вычисляемые по формуле:

α = В , (2.6)

где В – параметр, определяемый по рис.3.9 [3] в зависимости от К_о=А

n_lim – показатель степени, определяемый по таблице 7.2 приложения А при периоде однократного превышения расчётной интенсивности дождя Р=Р_lim (Р_lim принимается от 0,05 до 0,1 в зависимости от требуемого качества воды)

Ко = (А_lim/A)^1.2·t_ч^1,2(n-nlim), (2.7)

Параметр разделённого стока Alim определется по формуле:

A_lim = q₂₀·20^nlim(1+lgP_lim/lgm_r)^γ, (2,8)

Тогда предельный (идущий на очистку) расход q_lim определяют из выражения:

q_lim=K_div·q_ч, (2.9)

Пример определения расчётных расходов для коллектора №1Д ливнесточной сети

Исходные данные для проектирования: город расположен в Московской области: схема закрытой ливнесточной сети представлена на рис. 1, приложения А.

Масштаб плана – 1:10000, горизонтали даны через 1 м. Данные о покрытии проездов, тротуаров и внутриквартальных поверхностей приведены в таблице 2.1

Расчёт

Основываясь на метеорологических параметрах, построим зависимость интенсивности дождя от его продолжительности по формуле (2.1).

Для условий проектирования: q₂₀=70л(с·га); Р=1год; n= 0,71; m_r = 150;

γ = 1,54.

Параметр А определим по формуле (2,2)

А = 70*20 ^0,71(1+lg1/lg150) ^1.54=587.

Вычисление средневзвешенного значения коэффициента покрытия приведена в таблице 2.1

Таблица 2.1 Средневзвешенное значение коэффициента покрытия

Вид покрытия	Доля площади стока а	Z	a·Z
Кровли и асфальт Гравийные дорожки Грунтовые поверхности Газоны	0,3 0,1 0,2 0,4	0,29 0,09 0,064 0,038	0,087 0,009 0,0128 0,0152

Z_mid = 0,1

Примечание: Значение Z взяты по таблицам 7.7,7.8[3].

Формула для определения интенсивности дождя приобретает вид:

q_в=0,124·587 ^1,2/t_ч ^1,2*0,71-0,1= 260,5/t_ч ^0,75

Вычисленные значения qв в зависимости от значений tч приведены ниже:

t_ч, мин……5 10 20 30 40 50 60

q_в,л/(с*га)..78 46,4 27,5 20,4 16,4 13,9 12,10

По результатам расчётов построена зависимость q_в=f(t_ч), представленная на рис. 2.1

Результаты гидравлического расчёта коллектора №1Д приведены в таблице 2.2.

Площади стока определялись в соответствии со схемой ливневой сети расположением линий водоразделов (рис.1 приложение А). Критическая продолжительность дождя tч вычислялась по формуле (2.3), предварительно задавались скоростью движения воды V_p, интенсивность дождя определялась по графику, представленному на рис. 2.1.

tч(I-II) = 5+220/0.9*60 = 9.1мин.

tч(II-III) = 5+220/0.9*60 + 280/1,9*60 = 11,6мин.

tч(III-IV) = 5+220/0.9*60 + 280/1,9*60 +280/2*60 = 13,9мин.

tч(IV-V) = 5+220/0.9*60 + 280/1,9*60 +280/2*60 +280/2,1*60 = 16,1мин.

tч(V-РК) = 5+220/0.9*60 + 280/1,9*60 +280/2*60 +280/2,1*60 +290/2,1*60 = 18,4мин.

Расход ливневых вод qч вычислялся по формуле 2.4. результаты расчётов сведены в таблице 2.2

Таблица 2.2 Гидравлический расчёт коллектора №1Д

№ участков	L,м	Площадь стока			V,м/с	tч, мин	qв, л/(с*га)	qч, л
		Собственная	Притоковая	Общая
I-II II-III III-IV IV-V 3V-РК	220 280 280 280 290	5,0 3,4 3,4 3,4 3,4	- 8,6 21,5 34,4 58,5	5,0 12,0 24,9 37,8 61,9	0,9 1,9 2,0 2,1 2,1	9,1 11,6 13,9 16,1 18,4	50 42 37 33 28	250 504 921 1241 1733

В конце коллекторов ливневой сети запроектированы разделительные камеры. Они обеспечивают разделение расхода на две части:

- расход, сбрасываемый в водоём;

- расход, направляемый в общесплавной коллектор (не сбрасываемый расход, который называется предельным расходом.

Предельные расходы определим по коэффициентам разделения К. Принимаем период однократного превышения расчётной интенсивности до Plim = 0,05 года. Коэффициент разделения найдём по формуле (2.5). При Plim = 0.05года nlim = 0,59 (таблица 1 приложения А, таблица 7.2[3]).

Параметр Alim =70*20 ^0.59 (1+lg0,05/lg150)=100

По формуле (2.7) имеем Ко = (100/587)^1,2 * 18,4 ^{1,2(0,41-0,59)} = 0,18

Где t_ч = 18,4мин. (см. табл. 2.2, участок 30-РК)

Предварительно принимаем K_div= К_о=0,18. По графику на рис 1 приложения А или рис. 3.9. [3] при А = К_о = 0,18 определяем В = 0,7. по формуле (2.6) имеем

α=0,7 ^1,2*0,59-0,1 = 0,8

Коэффициент разделения определим по формуле (2.5)

K_div = 0,18·0,8= 0,14

Предельный расход определим по формуле (2.9)

q_lim = 0.14*1733.2=242 л/c,

где 1733,2 – расход ливневых вод перед разделительной камерой (см.табл. 2.2 участок 30-РК).

Таблица2.3 Варианты заданий

Варианты	Район строительства	№ коллек- тора	Виды покрытия
			Кровли и асфальт	Грунтовые поверхности	Газоны
1	Алтайский край	1Д	0,65	0,15	0,25
2	Амурская область	1Д	0,75	0,15	0,1
3	Астраханская область	1Д	0,1	0,1	0,8
4	Белгородская область	1Д	0,2	0,1	0,7
5	Брянская область	1Д	0,1	0,2	0,7
6	Волгоградская область	1 Д	0,15	0,25	0,6
6	Вологодская область	2Д	0,1	0,8	0,1
7	Калининградская обл.	2Д	0,1	0,7	0,2
8	Кировская область	2Д	0,2	0,7	0,1
9	Краснодарский край	2Д	0,8	0,1	0,1
10	Курганская область	2Д	0,7	0,2	0,1
11	Ленинградская обл.	3Д	0,7	0,1	0,2
12	Липецкая область	3Д	0,25	0,45	0,70
13	Московская область	3Д	0,35	0,20	0,45
14	Нижегородская обл.	3Д	0,1	0,3	0,6
15	Новосибирская обл.	3Д	0,1	0,6	0,3
16	Орловская область	3Д	0,20	0,45	0.65
17	Пензенская область	3Д	0,2	0,5	0,3
18	Пермская область	3Д	0,2	0,3	0,5
19	Ростовская область	4Д	0,2	0,4	0,4
20	Самарская область	4Д	0,6	0,2	0,2
21	Саратовская область	4Д	0,5	0,2	0,3
22	Смоленская область	4Д	0,4	0,3	0,3
23	Ставропольский край	4Д	0,3	0,3	0,4
24	Тверская область	4Д	0,35	0,30	0,35
25	Ярославская область	4Д	0,45	0,40	0,15