2015-03-20
2490
Вода, поданная системами водоснабжения к санитарным приборам, расположенным в зданиях на различной высоте, обладает определенной потенциальной энергией. Именно поэтому оказывается возможным, используя энергию, которой обладает вода, осуществлять последующий самотечный отвод ее из зданий и затем за пределы обслуживаемых объектов (рисунок 66). Лишь в конце водоотводящих сетей возникает необходимость в перекачке сточных вод - подъеме и транспортировании их на очистные сооружения или в другие бассейны, расположенные ближе к очистным сооружениям. В ряде случаев при больших уклонах поверхности земли вообще не требуется перекачка сточных вод.
Рисунок - 66 Схема безнапорного потока
Проектирование водоотводящих сетей осуществляется на свободный (безнапорный) режим движения жидкости. В бытовых сетях обычно принимают частичное наполнение труб (а= h/d=0,6-0,9), а в остальных сетях - полное (свободная поверхность воды находится на одном уровне с верхней точкой свода трубы - шелыгой).
Следует иметь в виду, что во всех сетях, предназначенных для отвода дождевых вод, т.е. во всех сетях, кроме бытовой или производственно-бытовой, расчетные расходы сточных вод наблюдаются лишь 1 раз в 0,5-10 лет. Следовательно, водоотводящие сети работают в основном при частичном наполнении и безнапорном режиме.
Безнапорный режим при частичном наполнении обладает рядом преимуществ перед напорным режимом. В бытовых и производственно-бытовых сетях обеспечивается некоторый резерв в живом сечении трубопровода, необходимый для пропуска расхода больше расчетного (который может наблюдаться в пределах часа с максимальным расходом) и не учитываемый расчетами или вследствие других причин.
Через свободную от воды верхнюю часть сечения трубы осуществляется вентиляция всей разветвленной водоотводящей сети. При этом из трубопроводов непрерывно удаляются выделяющиеся из воды газы, которые вызывают коррозию трубопроводов и сооружений на них, осложняют эксплуатацию водоотводящих сетей и др.
При безнапорном режиме движения жидкости улучшаются транспортирование с водой нерастворенных примесей и самоочищение трубопроводов от отложений. Приток сточных вод происходит неравномерно. Максимальный расход в 1 ч бытовых вод превышает минимальный расход в 3-5 раз. Соответствующее соотношение для дождевых вод во много раз больше и достигает бесконечности, так как в некоторые периоды времени приток дождевых вод вообще не наблюдается. При напорном режиме скорость движения сточных вод при минимальном расходе снижалась бы пропорционально уменьшению расхода по сравнению с максимальным.
В случае безнапорного режима снижение скорости движения при уменьшении расхода происходит в значительно меньшей степени, так как одновременно происходит уменьшение наполнения и живого сечения трубы. Таким образом, даже при расходах меньше расчетных максимальные скорости движения сточных вод сохраняются значительными и в трубах не происходит накопления осадка в больших объемах.
При безнапорном режиме работы трубопроводов утечка сточных вод через стенки и стыковые соединения труб происходит в меньшем объеме и появляется возможность устройства сетей из труб, к качеству которых предъявляются более низкие требования, чем к качеству напорных труб. Такие трубы могут изготовляться из менее дефицитных материалов. Поэтому водоотводящие сети могут выполняться из деревянных, керамических, безнапорных бетонных, железобетонных и асбестоцементных труб.
На водоотводящих сетях создаются сооружения различного назначения: смотровые колодцы и камеры, перепадные колодцы и др. В пределах этих сооружений замкнутые трубопроводы переходят в открытые лотки, нижняя часть которых полукруглая, а верхняя (выше горизонтального диаметра) имеет вертикальные стенки. Поворот трубопроводов в плане и соединения их обычно выполняются с помощью криволинейных открытых лотков, располагаемых в колодцах и камерах. Вследствие отличия формы сечений труб и лотков в колодцах, криволинейности поворотных и соединительных лотков и в других сооружениях на водоотводящей сети образуются местные сопротивления, перед которыми возникают подпоры. Поверхность воды приобретает форму кривых подпора перед местными сопротивлениями и форму кривых спада после местных сопротивлений. Таким образом, даже на участках с постоянным расходом глубина воды в трубопроводах изменяется, т.е. наблюдается неравномерное движение.
Как отмечалось выше, в сточных водах содержатся нерастворенные примеси органического и минерального происхождения. Первые имеют небольшую плотность и хорошо транспортируются потоком воды; вторые (песок, бой стекла, шлак и др.) имеют большую плотность и транспортируются лишь при определенных скоростях турбулентного режима движения жидкости. Поэтому важнейшим условием проектирования водоотводящих сетей является обеспечение в трубопроводах при расчетных расходах необходимых скоростей движения жидкости, исключающих образование в них плотных несмываемых отложений.
Определение глубины заложения трубопроводов.
При проектировании водоотводящих сетей различают минимальную, максимальную и начальную глубины заложения сети.
Минимальная глубина заложения труб при диаметре труб до 500 мм на 0,3 меньше глубины промерзания грунта в данном районе, а при диаметре труб свыше 500 мм — на 0,5 м меньше глубины промерзания.
Во всех случаях из условия предохранения труб и разрушения под действием внешних нагрузок заглубление должно быть не менее 0,7 м до верха трубы. При условии проезда тяжелого наземного транспорта это значение должно быть увеличено до 1,5 м.
Максимальная глубина заложения трубопроводов при открытом способе прокладки сетей зависит от характера грунтов, уровня грунтовых вод и материала труб. В нормальных сухих грунтах ее принимают в пределах 7...8 м, в мокрых и плывунных — 5...6 м, в скальных — 4...5 м. При закрытом способе производства работ (щитовая проходка) максимальная глубина заложения может достигать 15...30 м, однако стоимость строительства закрытым способом существенно выше стоимости строительства открытым способом и требует дополнительных обоснований.
Рисунок 67 - К определению начальной глубины заложения
уличной сети:
1 — внутриквартальная или дворовая сеть, 2 — выпуск, 3 — стояк внутренней сети, 4 — вытяжка, 5 — дорожное покрытие, 6 — колодец уличной сети, 7 — уличный коллектор (начальный участок главного коллектора), 8 — соединительная линия, 9 — контрольный колодец,
10 — колодцы дворовой сети
Начальная глубина заложения уличной сети в диктующей точке главного коллектора (точка 1) H, м (рисунок 67), определяется по формуле:
(41)
где h — минимальная глубина заложения трубопровода в начальном колодце (дворовой внутриквартальной сети), м;
L — длина дворовой сети от начального до контрольного колодца, м; l — расстояние от контрольного колодца до начального колодца (точка 1) уличного коллектора, м; z1, z2 —отметки поверхности земли у колодца уличной сети (точка 1) и начального колодца дворовой сети соответственно, м; Δd — разница диаметров труб дворовой и уличной сетей, м; i — уклон дворовой или внутриквартальной сети, принимаем i = 0,007...0,01 для d=150 мм, i = 0,005...0,007 для d = 200 мм.
Если сумму членов формулы (41), не зависящую от отметок поверхности земли, обозначить ht, то при уклоне поверхности земли, не превышающем уклон дворовой сети, ее можно представить следующим образом:
(42)
В тех случаях, когда z2>z1, Н = hl — Δz; при z2<z1 Н = hl + Δz; при z2 = z1 Н = hl.
Если уклон дворовой или внутриквартальной территории превышает уклон сети, то ее прокладывают параллельно поверхности земли, руководствуясь условием H≥h.
Диктующими точками на трассе главного коллектора помимо начальной также являются точки, требующие проверки на величину минимального заглубления и в ряде случаев обусловливающие дополнительные заглубления. Эти точки обычно находятся в местах присоединения к главному коллектору уличных коллекторов более глубокого заложения или обслуживающих отдаленные участки города.
