Основным этапом расчета наружном канализационной сети является её гидравлический расчет, который производится из условия своевременного и полного отведения расчетных расходов сточных вод при минимальных строительных и эксплуатационных затратах. При гидравлическом расчете определяются:
- диаметры труб, знание которых необходимо для конструирования сети;
- уклоны, с которыми необходимо уложить трубы для отведения расчетного расхода со скоростями, обеспечивающими незасоряемость труб;
- наполнение труб (h/d) для пропуска расчетного расхода по сети, уложенной с определенными уклонами.
На практике расчет канализационной сети производится по таблицам и номограммами. При этом руководствуются требованиями СНИП П-32-74.
1. Для предупреждения засорения и удобства быстрого его устранения установлены минимальные диаметры труб: для сетей, отводящих бытовые сточные воды – 150 мм; отводящих дождевые сточные воды из сетей общесплавной системы – 200 мм.
2. Расчетное наполнение (h/d) принимается в зависимости от диаметра труб: при d = 150-300 мм не более 0,6; при d = 350-450 мм не более 0,7; при d = 500-900 мм не более 0,75.
3. При расчетном наполнении труб сети бытовой канализации самоочищающие скорости составляют:
в трубах d = 150-250 мм – 0,7 м/с, d = 300-400 мм – 0,8 м/с; d = 450-500 мм – 0,9 м/с; d = 600-800мм – 0,95 м/с.
Максимальные расчетные скорости движения сточных вод по металлическим трубам не должны превышать 8 м/с, а по неметаллическим – 4 м/с.
4. Минимальные уклоны труб назначаются из условия обеспечения расчетных, самоочищающих скоростей движения сточных вод и при расчетном их наполнении принимаются: для труб d = 150м – 0,007; d = 200 мм – 0,005.
Для расчета канализационной сети составляется её расчетная схема на топографическом карте с горизонталями через 0,5-1 м. Расчет ведётся, начиная с участков, наиболее удаленных от коллектора по потоку сточных вод. Для этого, зная расчетный расход на участке и принижая уклон разным уклону местности, по таблицам выбирают диаметр, с учетом расчетного наполнения и самоочищающей скорости. Если при принятом уклоне величина скорости получается меньше самоочищающей, то увеличивают уклон или уменьшают диаметр труб и решают задачу снова.
Гидравлическим расчет напорных участков сети сводится к определению диаметров труб и потерь напора при движении по ним сточных вод. Расчет производится по тем же таблицам, что и для расчета самотечных канализационных сетей с учетом полного заполнения труб. Потери напора на трение по длине определяются по формуле;
При скоростях движения сточных вод более 1,5 м/с для определения потерь напора пользуются номограммами, по которым, в зависимости от материала труб и расчетной скорости движения сточных вод, определяется коэффициент сопротивления трения l по длине. Зная величину l, определяют J, а затем потери напора hтр. Расчет самотечных и напорных сетей производится по формуле турбулентного движения:
Гидравлический радиус представляем собой отношение площади живого сечения потока (w) к смоченному периметру (Р) и зависит от наполнения труб:
R = W/P, м (6)
Вторым этапом расчета канализационном сети является её высотное проектирование, которое заключается в определении минимальных и начальных глубин заложения в продольном профиле, а также отметок лотков труб в местах их подсоединения к колодцам.
В соответствии со СНиП минимальная глубина заложения лотка (нижней кромки) канализационных труб назначается на основании опыта строительства и эксплуатации канализации в данном районе или аналогичных условиях. При отсутствии указанных выше данных, нормами допускается принижать минимальную глубину заложения лотка трубы: при d = 500 мм на 0,3, a при d = 500 мм на 0,5 менее наибольшей глубины промерзания в районе строительства канализации.
Для защиты труб от механических повреждений наземным транспортом глубина заложения до верха трубы должна быть не менее 0,7 м.
Начальная глубина заложения Нн сети зависит от глубины, на которой подключается к ней выпуск сточных вод из отдельно стоящего здания (объекта, сооружения) (рис.14) и может определяться по формуле:
НН = НЗД + JL – (z1 – z2), м (7)
где: НЗД - глубина заложения выпуска сточных вод из здания (сооружения), м;
J - гидравлические уклон,
L - длина канализационной трубы от здания до сети, м
z1, z2 - отметки земли у здания и в начале сети.
Для обеспечения приёма сточных вод от санитарных приборов первого этажа минимальное значение НЗД принимается равным 0,7 м, в случае расположение приборов ниже уровня земли, оно должно быть соответственно увеличено.
Величина максимально целесообразного заглубления сети определяется на основе технико-экономического сравнения – самотечного движения сточных вод по трубам с глубоким заложением и напорной подачи их по трубам с мелким заложением.
Практически наибольшая глубина заложения самотечных канализационных сетей принимается в сухих породах 6-8 м, в водонасыщенных – до 4 м.
При необходимости большего заглубления устраиваются канализационные насосные станции, а для подъёма сточных вод в вышерасположенный участок сети – станции перекачки.
Высотное проектирование производится одновременно с гидравлическим расчетом сети. Для этого вычерчивается профиль поверхности земли по трассам сетей, определяется величина начального заглубления сети и производится расчет её заглубления по каждому из последующих участков сети с учетом данных гидравлического расчета.
