Гидравлический расчет дождевой сети

Метод расчета дождевых сетей должен тесно увязывать метеорологические и гидравлические факторы действительных физических явлений. В ходе расчета определяются размеры и уклоны лотков, каналов и труб. Основным исходным данным является расчетный расход , который определяется по методу предельных интенсивностей прежде всего в зависимости от расчетного времени протока T_p до расчетного сечения.

Главной особенностью гидравлического расчета дождевых сетей является то, что величина расчетного расхода (по которому принимается диаметр и уклон трубы) связана с продолжительностью протока по сети, а значит, зависит от диаметра и уклона. По этой причине весь расчет приходится производить методом последовательных приближений.

Итак, гидравлический расчет необходимо проводить в следующем порядке:

1. Производится трассировка дождевой сети и разбивка кварталов на площади стока, с последующим определением величин площадей стока.

2. Затем следует установить среднее значение t_con и t_can для отдельных бассейнов стока или всей сети в целом. Далее задавшись скоростью протока на первом участке коллектора, вычисляем время протока по нему воды t_Tp и по формуле (2.22) - продолжительность, а по (2.16) и (2.18) рассчитывают и параметр . После этого используя выражения (2.24) или (2.25) устанавливают расчетный расход на участке при принятой площади стока. Либо строится вспомогательный график (см. рис. 3.1) зависимости интенсивности q_Т, рассчитанной по выражению (3.1) от времени протока по трубам t_Tp (при принятых значениях t_con и t_can):

(3.1)

3.

qТ, л/с∙га

По графику (рис. 3.2) или специальным таблицам находим диаметр труб при условии, что скорости течения дождевых вод в них не менее минимальных.

tTp, мин Рис. 3.1. Зависимость интенсивности от продолжительности

Расчет начинается, как правило, с наиболее длинного коллектора бассейна. Задается скорость протока v_Tp на расчетном участке (например, 0,6 м/с – минимальная скорость см. п. 1.16). Для первого (верхового) участка определяется время протока по трубам t_Tp, затем находится интенсивность q_T (л/с∙га),

соответствующая этому времени и рассчитывается сам расчетный расход коллектора:

Q_cоl = q_Т F, (3.2)

где F – площадь стока, примыкающая к расчетному участку, га.

При этом, в формулу (3.2) необходимо вводить β_e – коэффициент, учитывающий заполнение свободной емкости коллектора, а также η – коэффициент неравномерности выпадения дождя (см. формулу (2.26)), т.е.:

Q_cal = β_eη q_Т F (3.3)

Рис. 3.2. Зависимость уклона канализационных труб от расхода жидкости

при различных диаметрах и скоростях течения при полном заполнении труб

4. Для последующих участков время протока t_Tp обязательно суммируется с временем протока на всех предыдущих участках.

Если расчетный расход окажется меньше расхода на предыдущем участке, его принимают равным расходу на вышележащем участке.

5. По соответствующим таблицам или номограммам (рис. 3.2) находится уклон и диаметр трубы (при полном заполнении) таким образом, чтобы пропускная способность и скорость течения в ней отличались от ранее заданных значений q_cоl и v_Tp не более чем на 10%. Если предварительно заданная скорость все же отличается от вычисленной, следует повторить расчет при вычисленной скорости и скорректировать значение расхода.

6. Далее таким же способом рассчитываем последующие участки: задаемся скоростью течения, находим время протока по участку, суммируем его со временем протока на предыдущих участках (от начала коллектора), по суммарному времени находим расчетный расход и диаметр трубопровода, а затем корректируем их до тех пор, пока скорости воды не станут мало отличаться от принятых при определении времени протока по участку.

7. Производится определение отметок и глубин заложения труб, а также высотное проектирование сети. Строятся продольные профили коллекторов.

Расчетный расход, определенный методом предельной интен­сивности, является максимальным для данного бассейна при любом характере изменения интенсивности в процессе выпадения дождя, но при условии равномерного нарастания площадей стока в бассейне.

В практике могут встретиться случаи, когда определенный таким образом расход оказывается заниженным и не может быть принят за расчетный. Тогда максимальный расход получается при стоке не со всей обслуживаемой площади, а лишь с некоторой ее части, равной времени добегания на этой части площади. Такое положение возникает в следующих случаях: при резкой неравномерности распределения стока по длине водостока; при значительной разности в коэффициентах стока, например, в верховой и низовой частях бассейна; при резком различии уклонов поверхности земли по трассе длинного водостока и при стоке с двух самостоятельных несмежных бассейнов. Анализ показал, что условия образования максимального расхода с части площади бассейна создаются лишь при резко выраженных неравномерностях стока, а также при совпадении двух или трех из указанных случаев, когда разница в расходах воды со всего бассейна и с части площади не превышает 10 %. Следовательно, в таких случаях надо проверять расчеты и за расчетный принимать максимальный расход. Это касается в основном бассейнов с длинными водостоками, время протока по которым более 30 мин, что значительно превышает время поверхностной концентрации.

В случаях слияния двух потоков, когда один коллектор отводит дождевые воды с двух самостоятельных бассейнов, отстоящих один от другого, расчетным считается наибольший расход, полученный в резуль­тате наложения двух гидрографов стока с этих бассейнов.