Гидравлический расчет и построение продольного профиля водостока

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим и самостоятельным занятиям по курсу

«ВОДООТВЕДЕНИЕ. КАНАЛИЗАЦИОННЫЕ СЕТИ»

для направления подготовки 08.03.01. «Cтроительство»

профиль «Водоснабжение и водоотведение»

 

 

Квалификация выпускника – бакалавр

 

 

Макеевка

УДК 628. 1

Методические указания к практическим занятиям по курсу «Водоотведение. Канализационные сети» для студентов направления подготовки 08.03.01. «Строительство» профиль «Водоснабжение и водоотведение» всех форм обучения /Сост.: Л.Г.Зайченко, Н.И.Григоренко, А.В. Могукало - Макеевка: ДонНАСА, 2017. - 26с.

 

Содержат теоретический материал, методику решения задач по курсу и задачи для самостоятельной работы.

 

Составители: доц., к.т.н. Л.Г.Зайченко,

доц., к.т.н. Н.И. Григоренко

асс. А.В.Могукало

 

 

Ответственный за выпуск доц., к.т.н. Л.Г.Зайченко,

 

 

Содержание

 

Практическое занятие №1. Гидравлический расчёт дождевой сети
Практическое занятие №2. ПРИМЕР 1. Расчёт дождевой сети при полной раздельной системе водоотведения
Практическое занятие №3. Гидравлический расчёт и построение продольного профиля водостока
Практическое занятие №4. ПРИМЕР 2. Расчёт бытовой водоотводящей сети при полной раздельной системе водоотведения
Практическое занятие №4. ПРИМЕР 3. Расчёт главного коллектора полураздельной сети водоотведения
Практическое занятие №5,6 Решение задач по курсу

Гидравлический расчет дождевой сети

Расчет дождевой сети, прокладываемой по одной из улиц города, представляется в виде выкопировки из генплана города в масштабе 1:10000 или 1:5000 и продольного профиля в горизонтальном масштабе, соответствующем выкопировке и вертикальном масштабе 1:100.

Расчет самотечной дождевой сети выполняется аналогично расчету бытовой канализации с использованием метода «предельных интенсивностей» с определенными особенностями:

- расчетное наполнение в трубах принимают близким к полному;

- принимают, что критическая продолжительность дождя увеличивается вдоль коллектора;

- модуль стока с увеличением критического времени уменьшается, поэтому для удобства нахождения расчетного расхода строят график зависимости модуля стока, л/(с•га) от критического времени, мин;

- трубы в расчетных точках соединяют по шелыгам;

- минимальная глубина заложение сети равна сумме глубины промерзания грунта в данной местности и диаметра трубы;

- выпускной трубопровод дождевых вод сопрягается таким образом, чтоб уровень сбрасываемых стоков был ниже расчетного уровня воды в водоеме.

Порядок расчета самотечной дождевой сети в более подробном изложении представлен в Методических указаниях к выполнению курсового проекта по водоотводящей сети для студентов специальности 2908 /Сост. Е.В. Пугачев, В.Н. Николаев. М.: МГСУ.

Примечание. При расчетах рекомендуется применять разработанные на кафедре водоотведения компьютерные программы для бытовой и дождевой сети и для насосных станций.

 

 

ПРИМЕР 1. Расчет дождевой сети при полной раздельной системе водоотведения
Исходные данные

1. Проект выполняется по генплану населенного пункта в масштабе 1:10000 с горизонталями через 1 м.

2. Задачей проектируемого водостока является быстрый отвод с территории, тяготеющей к трассе АВ атмосферных осадков и их сброс в открытый водоем без очистки.

3. Канализуемый объект располагается в Кировской обл. со средним уклоном местности по трассе АВ, равным

i = ∆h/l (98,3- 89.0) 1930- 0,0048.

4. Водосточная сеть закрытого типа, разветвленная внутри квартала с шириной проезжей части b =10 м.

5. Крыши занимают 15% общей площади кварталов, соответственно асфальт 10%, зеленые насаждения 75%

6. Наполнение в трубах принимается близким к полному:

h/d = 0,95...1.

7. Расчет выполнить по методу «предельных интенсивностей».

Трассировка водосточной сети

1. Трассировка водосточной сети показана на рис. 1 в масштабе генплана города «П» 1:10000.

2. Все пронумерованные кварталы разбиваются на площади, тяготеющие к отдельным расчетным участкам водосточной сети (la, 1б и т.д).

3. Трассировка выполняется с учетом устройства водостоков на соседних улицах.

Порядок расчета

1. Расход дождевых вод л/с определяется по формуле СНиП [5]

(1)

где Z _mid – средневзвешенная величина коэффициентов поверхности, устанавливаемая по п. 2.17 с помощью табл. 9[5];

A - параметр, определяемый согласно п. 2.12 и по формуле (2) [5];
F – расчетная площядь стока, га, тяготеющая к каждому расчетному участку, определяется по рис. 1 с учетом п. 2.15 [5];
t_r -расчетная продолжительность дождя, равная продолжительности протекания вод по поверхности земли и трубам до расчетного участка, мин, определяется согласно п. 2.15 [5];
n - параметр, определяемый по табл. 4 [5].

A=q₂₀ 20ⁿ (1+lg P/ lg m)^y. (2)

 

Рис. 1. План водостока по линии АВ (М 1:10000)

2. Интенсивность дождя для данной местности продолжительностью 20 мин при повторяемости Р =1 год, определяемая по карте изолиний (рис. L [5]), - g₂₀ =75 л/(с•га), P =1 год, так как i_ср = 0,0044 < 0,005 (табл. 5, примечания 2 [5]), при P<1 год n = 0,62, m =120 - среднее количество дождей за год (табл. 4 [5]); ɣ = 1,33 - показатель степени (табл. 4 [5]).

A = 75 • 20^0,62 (1 + lg l / lg 120)^1,33 = 480,5.

4. Находим значение Z_mid с помощью табл. 1.

Таблица l

Средневзвешенная величина коэффициентов поверхности

Наименование рода поверхности	Доля от общей площади, % (доли единицы)	Площадь, F, га (произведенные доли единицы на площадь 50 га)	Частные значения коэффициента покрова Zi	Fi • Zi
Крыши	15 (0,15)	7,5 = 0.1550	0,29	2,175
Асфальт	10 (0,1)	5,0 = 0,150	0,29	1,450
Зеленые насаждения	75 (0,75)	37,7 = 0,7550	0,038	1,425
ƩFi • Zi=5,05

Примечания:

1. Общая площадь, тяготеющая к линии АВ, ƩF_i 50 га.

2. При водонепроницаемой поверхности менее 30% значение Z_mid устанавливаем по табл. 10 [5] (при A =500, Z_mid = 0,29):

4. Определяем расчетную продолжительность протекания дождевых вод по поверхности и трубам по формуле (3) [5]:

t_r = t_con + t_can + t_p (3)

где t_r - расчетная продолжительность дождя, мин;

t_con - время поверхностной концентрации, мин. Это продолжительность протекания воды от наиболее удаленном точки водосбора до уличного лотка, определяемая по п. 2.16 [5];

t_p - продолжительность пробега воды по трубам до рассматриваемого сечения, определяемая по формуле (4) [5];

t_can - продолжительность пробега воды по уличным лоткам до дождеприемника, мин.

В данном случае t_con = 5 мин, так как принята внутриквартальная разветвленная сеть, t_can = 0:

(4)

5. Для упрощения расчетов строим график зависимости q_r=f(t) используя формулу (1) при значении Р = 1 га и t_r = 5; 10, 15; 20; 30; 40; 60 мин.

На рис. 2 показан график q_r=f(t) по данным табл. 2

где А = 480,5 n = 0,62 F = 1 га

Рис. 2. Зависимость q_r=f(t) при F = 1 га

Таблица 2

Значения t_r и q_r

tr, мин	2,5
qr л/(с•га)	91,8	58,6	37,5		15,4	11,8

Гидравлический расчет и построение продольного профиля водостока

Исходные данные

Проектирование водостоков проводим с учетом того, что трубы в расчетных точках соединяются по шельгам.

Наполнение в трубах принимаем от 0,95 до l d.

Режим движения воды самотечный, безнапорный.

Критическое время – суммарное время пробега от начала водосбора до выпуска.

Порядок расчета

1. Начальная глубина заложения водосточной сети в точке «0»:

Н_о = h_nр + d_min = 1,6 + 0,3 = 1,9м.

2. Внутриквартальная разветвленная водосточная сеть выполняется из труб минимального диаметра d_min = 200 мм и прокладываются с уклоном
i_вс = 0.005 при соблюдении требования:

(5)

В целях уменьшения глубины заложения рекомендуется принимать диаметр внутриквартальной сети d = 300 мм и прокладывать с уклоном
i_вс = 0,004.

3. Глубина заложения первого уличного колодца водосточной сети Н₁, м, определяется по формуле:

Н₁ = h_nр + d_min + i_вс l_вс + i_св l_св + Z₁ – Z₂ + d, (6)

где h_nр = 1,6 м – глубина промерзания грунта для Кировской обл.;

d_min = 0,3 м – диаметр внутриквартальной сети;

i_св, l_св – уклон и длина соединительной ветки;

l_св = B /2 = 10/2 = 5 (м), где В-ширина проезжей части внутри квартала (по заданию);

i_вс, l_вс – уклон и длина внутриквартальной сети от наиболее удаленной точки площади водосбора до первого уличного водосточного колодца,
м (см. рис. 1);

d – разница диаметров труб, м.

H₁ = 1,6 + 0,3 + 0,004 • 300 + 0,02 • 5 + (98,3- 99,4) + d = 2,1 +d

4. Для определения площадей кварталов в соответствии с генпланом (см. рис. 1) составляем ведомость площадей кварталов (табл. 3).

Результаты расчета водостока сводим в табл. 4 и затем строим профиль водостока (рис. 3).

Таблица 3

Ведомость площадей кварталов

№ квартала	Общая площадь квартала, га	Обозначение участков площади	Площадь участка
	3,51	1а 1б 1в 1г	1,08 0,72 1,08 0,63
	4,54	2а 2б 2в 2г	0,9 1,1 1,25 1,29
	10,22	3а 3б 3в 3г	1,18 3,32 1,05 4,67
	10,23	4а 4б 4в 4г	1,05 3,3 1,44 4,44
	4,75	18а 18б 18в 18г	0,64 1,76 0,76 1,59
	6,83	19а 19б 19в 19г	0,9 2,7 0,9 2,33
	4,84	20а 20б 20в 20г	1,16 1,26 1,42
	5,33	21а 21б 21в 21г	1,38 0,9 1,26 1,79

Таблица 4

Ведомость гидравлического расчета водосточного уличного коллектора по трассе АВ

№ участка	l,м	F,га	v, м/с	tr, мин tr=5+0+0,017*l/v	qr, л(*га) qr=f(tr)	β*qr*F, л/с β=0,7	d, мм
0-1		-	-	-	-	-
1-2.		6,1		5+0,017(460:1)=12,8
		4(а,б)	1,1	5+0,017(460:1,1)=12,1
		18(6)
2-3.		14,75	1,2	12,1+0,017(480:1,2)=18,9
			1,3	12,1+0,017(480:1,3)=18,4
3-4.		18,8	1,4	18,4+0,017(260:1,4)=21,5
4-5.		22,75	1,4	21,5+0,017(230:1,4)=24,3
			1,3	22,5+0,017(230:1,3)=25,5
5-6.		23,83	1,5	24,5+0,017(500:1,5)=30,16
			1,6	24,5+0,017(500:1,6)=29,8	19,5
6-В			1,6		-	-

 

Окончание табл. 4

h/d	i	v, м/с	h=i*l	Ометки земли 0,00	Отметки лотка 0,00	Глубина заложения 0,00
Нач Z2	Кон Z1	Нач Z4=Z3+∆d	Кон Z3=Z4+∆h	Нач hн=Z2-Z4+∆d	Кон hк=Z1-Z2
-	0,004	-	1,2	99,4	98,3	97,4	96,2	1,9	2,1
	0,005	1,15
	0,005	1,15	2,3	98,3	97,5	96,1	93,8	2,2	3,7
0,95	0,004	1,31
0,97	0,004	1,3	1,92	97,5	94,7	93,7	91,78	3,8	2,92
0,98	0,004	1,35	1,04	94,7	3,2	91,68	90,64	3,02	2,56
0,95	0,003	1,28
0,95	0,003	1,28	0,69	93,2	92,1	90,64	89,95	2,56	2,15
0,8	0,004
	0,006	1,56		92,1		89,95	86,95	2,15	2,05

Коэффициент β, определяется по табл. 11 [5].

 

Рис. 3. Расчет главного коллектора по АВ (М_г 1:10000 М_в 1:100)