И 3 - соответственно по формулам (70), (71) и (73)

Формулы (70) и (71) обладают существенным структурным недостатком. Предположим, что в трубопроводе, где протекает расчетный расход воды при минимальной скорости, вычисленной по формуле (70) или (71)? нет осадка. При снижении расхода осадок, естественно выпадает. Коэффициент шероховатости резко возрастает по сравнению с тем значением, которое было в чистом трубопроводе. С возрастанием скорости осадок, как предполагалось, вновь должен смываться. Однако при наличии осадка и высоком коэффициенте шероховатости скорость в трубопроводе даже при расчетном расходе не достигнет минимальной, поэтому осадок не смоется. Таким образом, из анализируемых формул следует, что скорость в трубопроводе не будет достигать минимальной, поскольку в нем находится осадок, который не будет смываться, так как скорость течения воды не будет достигать минимальной (рисунок 74).

Предлагаемая формула (73) лишена этого недостатка. По ней при наличии в трубопроводе осадка минимальная скорость равна меньшему значению. Это объясняется физически: на интенсивность турбулентности потока и его транспортирующую способность влияет шероховатость днища русла, при наличии осадка шероховатость и турбулентность возрастают, а минимальная скорость уменьшается.

Рисунок 74 - Зависимость критической скорости и скорости течения воды в чистом и заиленном трубопроводе

1 - по формуле (70); 2 - по формуле (71) при п₁=0,014; 3 - по формуле (73) при п₁=0,018

В действующих трубопроводах скорость, соответствующая началу смыва осадка, меньше скорости, соответствующей началу выпадения взвешенных веществ в осадок.

Если в формулу Шези (55) вместо скорости подставить минимальную скорость, то можно получить минимальный расчетный уклон трубопровода, при котором он будет самоочищаться. Из полученных таким образом формул приведем здесь только одну, вытекающую из формулы (72). Она имеет вид:

i_min = (74)

Если принять, как указывалось выше, d = 0,5 мм и и_о= 0,05 м/с, а также половинное наполнение воды в трубе, при котором R = d/4, то приближенно получим (d в мм):

i_min = 1/ d (75)

Для полной оценки приведенных формул и сравнения их между собой в таблица 8 представлены результаты расчетов по ним, а также рекомендации СНиП 2.04.03-85.

Из таблицы 8 видно, что до диаметров 500-600 мм по всем формулам и рекомендациям СНиП минимальные скорости и уклоны практически одинаковы. Однако опыт эксплуатации водоотводящих сетей и результаты исследований (см. рисунок 70 и 71) показывают, что при этих параметрах работы трубопроводы сравнительно часто засоряются, в них накапливается осадок, для удаления которого требуется периодически производить прочистки. При больших диаметрах труб по рекомендациям СНиП минимальные скорости и уклоны больше, чем по другим формулам. Опыт эксплуатации и исследования не подтверждает этого требования. Так, из рисунка 71 видно, что при диаметрах более 300 мм число засорений труб сравнительно мало и практически не зависит от уклона. Из опыта эксплуатации также известно, что трубы диаметром более 500 мм (и в том числе те, которые были уложены до 1950 г. и где по нормам МКХ РСФСР минимальная скорость рекомендовалась равной 0,8 м/с), практически не засоряются. На рисунке 71 видно, что в трубах диаметром более 500 мм количество накапливающегося осадка весьма незначительно зависит от уклона.

Таблица 8

Диаметр D, мм	h d	υ_min м/с	i_min м/с	υ_min м/с	i_min м/с	υ_min м/с	i_min м/с
по формуле (70)	по формуле (75)	по СНиП
	0,6	0,69	0,0045	0,74	0,005	0,7	0,0046
	0,6	0,78	0,0033	0,8	0,0033	0,8	0,0033
	0,7	0,86	0,0025	0,87	0,0025	0,8	0,0021
	0,75	0,93	0,0021	0,92	0,002	0,9	0,002
	0,75	0,98	0,0018	0,95	0,0017	1,0	0,0019
	0,75	1,06	0,0015	0,99	0,0012	1,0	0,0013
	0,8	1,13	0,0013	1,03	0,001	1,15	0,0013
	0,8	1,19	0,0012	1,06	0,00083	1,15	0,001
	0,8	1,25	0,001	1,09	0,00071	1,3	0,001
	0,8	1,38	0,0008	1,16	0,0005	1,5	0,0009

Представляется весьма верной рекомендация А.А. Лукиных и Н.А. Лукиных об удобстве использования при расчетах формулы (75). Полученные по формуле (75) (и любой другой из приведенных выше формул) данные следует рассматривать как предельные, принимать которые необходимо лишь в исключительных случаях. Это объясняется тем, что диаметр песка и его количество не постоянны и могут весьма часто превышать расчетные - осредненные. Оптимальные минимальные скорости и уклоны, по нашему мнению, следует считать на 10% выше тех, которые следуют из формулы (75). В заключение необходимо отметить, что к установлению минимальных скоростей и уклонов следует подходить, анализируя конкретные условия проектирования. Некоторое увеличение скоростей и уклонов обычно не приводит к снижению эффективности проектного решения.

Исходя из условий исключения истирания труб и коллекторов песком, нормы не рекомендуют принимать скорости в неметаллических (керамических, асбестоцементных, бетонных и железобетонных) трубах более 4,0 м/с, а в металлических - более 8,0 м/с. В дождевой сети (водостоках) скорости должны быть соответственно не более 7 и 10 м/с. Опыт эксплуатации новой Люберецкой системы показал, что при расчетных скоростях около 1,5 м/с и более коллектор был разрушен в лотковой части вследствие истирания его песком.

Вопросы для самопроверки:

1. Формы поперечных сечений, достоинства и недостатки, область применения труб коллекторов системы водоотведения.

2. Требования, предъявляемые к сечениям трубопроводов и коллекторов.

3. На основании какого расчёта определяется диаметр трубопровода водоотводящей сети?

4. Как влияет скоростной режим сточных вод и уклон водоотводящей сети на её работу?

5. Основа расчёта минимального расчётного уклона водоотводящей сети.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение 1

Основные методы и сооружения по обработке питьевой воды

Приложение 2

Таблица расчетных расходов воды

Максимальный расход воды	Расход воды
общий ВО	на нужды холодного водоснабжения ВХ	на нужды горячего водоснабжения ВГ
секундный, л/с
часовой, м³/ч
суточный, м³/сут