Что такое наполнение канализационной сети
Минимальные диаметры и степень наполнения труб 06.10.2018 – Расположен в: СЕПТИКИ
В начальных участках внутриквартальной уличной канализационных сетей расчетный расход обычно невелик, и поэтому можно было бы применять трубы малого диаметра. Однако многолетний опыт эксплуатации показывает, что число засорений в уличной сети диаметром 150 мм в 2 раза больше, чем в трубах диаметром 200 мм, что вызывает значительные эксплуатационные расходы. Разница же в стоимости укладки труб диаметром 150 и 200 мм незначительна.
Во избежание частого засорения труб и для удобства их прочистки установлены следующие минимальные диаметры труб: а) для бытовой канализации — внутриквартальной 150 мм, уличной 200 мм; б) для дождевой и общесплавной канализации — внутриквартальной 200 мм, уличной 250 мм; в) для напорных илопроводов — 150 мм.
В населенных пунктах с расходом сточных вод до 500 м3/сутки допускается уличные сети бытовой канализации укладывать из труб диаметром 150 мм. Для производственной канализации также допускается применение труб диаметром 150 мм.
Наполнением называется отношение высоты протекающего слоя воды h к внутреннему диаметру круглого коллектора d (см. рис. 3.2) или к высоте Н коллекторов других форм сечения.
Степень наполнения труб при самотечном режиме течения воды нормируется. Наполнение, соответствующее пропуску расчетного расхода, называют расчетным. Расчетное наполнение предусматривают на расчетный период действия канализации.
Общесплавную и дождевую канализационную сеть рассчитывают на полное наполнение при максимальной интенсивности дождя.
Бытовую и производственную канализационные сети рассчитывают на частичное наполнение труб, чтобы иметь некоторый запас в площади сечения труб на неравномерное поступление сточных вод и обеспечить вентиляцию сети для удаления вредных и взрывоопасных газов (табл. 3.1),
Наполнение коллекторов любой фор.мы поперечного сечения высотой—900 мм и более принимают равным 0,8.
При кратковременном пропуске по бытовой и производственной сетям диаметром до 500 мм душевых и банно-прачечных вод допускается полное наполнение.
Глубина потока в открытых каналах (канавах) и кюветах дождевой сети, расположенных в пределах населенного пункта, не должна быть больше 1 м. Бровка канавы должна возвышаться на 0,2 м выше наивысшего горизонта воды в канаве.
С увеличением средней скорости потока уменьшается величина бл, выступы на стенах труб обнажаются и трубы становятся гидравлически шероховатыми, что ведет к увеличению коэффициента сопротивления движению. Таким образом, в зависимости от скорости течения трубы могут работать в гладкой и шероховатой зонах, а также в переходной области между ними.
Основными гидравлическими характеристиками потока жидкости являются: расход Q, средняя скорость потока и, площадь живого сечения потока ш, гидравлический радиус R, гидравлический уклон /, коэффициент шероховатости стенок трубы п.
Движение сточных вод на отдельных участках канализационной сети может быть равномерным и неравномерным.
Равномерным называется такое движение, при котором средняя скорость потока по длине русла не изменяется. Оно может быть только: 1) при постоянстве расхода (д=const), площади живого сечения потока (to —const), гидравлического уклона, равного уклону дна русла при безнапорном движении (/—t = const), или давления (p==const) в начальной точке при напорном потоке (рис. 3.4); 2) при однотипной шероховатости смоченной поверхности русла по его длине и в поперечном сечении; 3) при отсутствии местных сопротивлений.
Неравномерным движением называется такое, при котором в разных по площади живых сечениях русла средняя скорость потока неодинакова.
На рис. 3.5 показана неравномерность движения сточных вод в сети по замерам канд. техн. наук С. К. Колобанова.
Фактические скорости движения воды в сети резко изменялись вследствие местных сопротивлений, создавались подпоры, что способствовало выпадению осадков. Неравномерность движения жидкости в сети осложняется тем, что поступление сточных вод не остается постоянным, а изменяется по часам.
GardenWeb
Степень наполнения труб
Расчетные скорости и уклоны
Расчет канализационной сети производится на неполное заполнение труб и каналов. Отношение высоты слоя воды h к диаметру трубы d называют ее наполнением. При h/d= 1 наполнение будет полным. Частичное наполнение, соответствующее пропуску расчетного расхода, называется расчетным.
Для пропуска расчетного расхода сточных вод для бытовой сети раздельной системы канализации расчетное наполнение трубопроводов и каналов с поперечным сечением любой формы следует принимать не более 0,7 высоты, а каналов с прямоугольным поперечным сечением — не более 0,75 высоты. Для трубопроводов дождевой и общесплавной систем водоотведения необходимо принимать полное расчетное наполнение.
По оси абсцисс отложены значения скоростей и расходов, выраженные в долях скорости и расхода при полном наполнении
На рис. 1 приведены кривые изменения скоростей движения потока и расходов сточных вод в трубах круглого сечения в зависимости от степени их наполнения. С повышением степени наполнения увеличиваются гидравлический радиус и соответственно скорость движения потока.
Далее гидравлический радиус возрастает и становится максимальным при наполнении 0,813 d; затем он уменьшается и при полном наполнении RH=d/4, т. е. имеет то же значение, что и при половинном наполнении. Соответственно и скорость имеет максимальное значение при наполнении 0,813 d, а скорость при половинном наполнении равна скорости при полном наполнении. Расход достигает своего максимума при наполнении 0,95 d, затем уменьшается и при полном наполнении он вдвое больше расхода при половинном наполнении.
Отсюда следует, что наполнение более 0,813 d необоснованно, так как скорость в этом случае будет не повышаться, а снижаться. При поступлении сточной воды в верховые участки сети происходят большие мгновенные колебания расходов, которые не учитываются коэффициентом неравномерности, поэтому для труб диаметром до 500 мм предусматривают некоторый запас в объеме и принимают расчетное наполнение меньше 0,75 d. Для общесплавной и дождевой канализации при устройстве дюкеров принимают полное наполнение.
Для достижения расчетной самоочищающей скорости (при заданном расходе) проще всего увеличить уклон труб. Однако такое решение возможно только при резко выраженном уклоне местности. При пологой местности увеличение уклонов приведет к быстрому заглублению канализационной сети, а следовательно, и к повышению стоимости строительства. В этом случае канализационную сеть следует проектировать с минимальными уклонами, при которых при заданном расчетном наполнении и расходе получается скорость, равная самоочищающей.
Чем больше диаметр трубы, тем больше ее гидравлический радиус, поэтому при прочих равных условиях для достижения самоочищающих скоростей для труб больших диаметров необходимо принимать меньшее значение уклона. Для трубопроводов всех систем канализации при расчетном наполнении назначают следующие минимальные уклоны: для труб диаметром 150 мм — 0,008; диаметром 200 мм — 0,007. В зависимости от местных условий допускается принимать уклоны 0,007 для труб диаметром 150 мм и 0,005 для труб диаметром 200 мм.
Расход сточной воды, поступающей в верховые участки сети, обычно невелик, поэтому для его пропуска можно было бы запроектировать трубы малого диаметра. Ввиду того, что сточные воды содержат крупные загрязнения, способствующие быстрому засорению труб, а также для удобства прочистки сети обычно принимают минимальный диаметр труб раздельной системы канализации 200 мм для уличной сети и 150 мм для внутри-квартальной и производственной сети.
В населенных пунктах с расходом сточных вод до 500 м3/сут для уличной сети допускается применять трубы диаметром 150 мм, а для производственной канализации при соответствующем обосновании — диаметром менее 150 мм. Минимальный диаметр уличной сети дождевой и общесплавной канализации назначают 250 мм, а внутриквартальной канализации — 200 мм. При больших уклонах местности скорость потока в трубопроводах иногда может достигать больших значений, однако она не должна превышать максимальной расчетной скорости.
Максимальной расчетной скоростью называется наибольшая допускаемая скорость движения воды в трубах, при которой не происходит истирания материала труб и каналов песком и другими твердыми примесями. Для труб неметаллических максимальная допускаемая скорость принята 4 м/с, для труб металлических — 8 м/с. В дождевой и общесплавной сети, где большие расходы бывают кратковременными, скорости для неметаллических труб могут быть увеличены до 7 м/с, а для металлических до 10 м/с. Скорость движения воды в дюкерах должна быть не менее 1 м/с.
Как выполнить расчет канализационных и ливневых стоков для частного дома
Важность проведения правильных расчетов при проектировании канализации
Сточные воды — это не просто текучая жидкость однородной структуры. Нечистоты включают в себя примеси различной фракции и веса. Полидисперсная субстанция, коей являются сточные воды, к тому же содержит коллоиды и суспензии. Скорость движения нечистот может периодически меняться. Если жидкие включения движутся быстрее, то тяжелые примеси в виде песка, шлаков и др. чаще оседают на стенках труб, образуя наросты и засоры. В результате коллектор забивается. Чтобы этого не произошло, на этапе проектирования системы проводят гидравлический расчет канализационных сетей.
Для вычисления всех параметров в качестве исходных данных берется предполагаемый объем стоков.
Расчет диаметра канализационной трубы
Эта статья посвящена подбору наружного самотечного канализационного трубопровода; как определить диаметр трубы канализации, а также назначить ей требуемый уклон
Рассмотрим это на следующем примере:
Расход на участке внутриквартальной хозяйственно-бытовой канализации составляет Q=3 л/c. Подобрать железобетонную трубу.
Расчет канализационной трубы (участка сети) заключается в назначении для него диаметра и подборе уклона, см. расчетную схему ниже:
Расчетная схема участка канализационной сети
В соответствии с СП32.13330, минимально возможный диаметр внутриквартальной канализации составляет 150 мм. Это имеется в виду внутренний диаметр.
При подборе трубы мы стремимся назначить как можно меньший диаметр, обеспечив при этом минимально возможный уклон. Однако при этом действуют ограничения по минимальной скорости и максимально возможному наполнению трубы H/D:
Минимальные значения скорости и максимальные наполнения для различных диаметров канализационных труб
Например, исходя из этой таблицы для диаметра трубы 300 мм скорость на участке должна быть не меньше 0,8 м/c, а предельное наполнение H/D – 0,8 (т.е. максимально возможный слой воды в такой трубе 300*0,8 = 240 мм).
Необходимо отметить, что эта таблица в части наполнения H/D не касается дождевой канализации (ее трубопроводы подбираются на полное наполнение).
Также нужно помнить, что при гидравлическом расчете канализационной сети, состоящей из нескольких участков >>> скорость не должна уменьшаться по ходу движения.
В рассматриваемом случае речь идет о внутриквартальной канализации, поэтому постараемся подобрать трубу диаметром 150 мм.
Открываем таблицы Лукиных для данного типа труб:
Фрагмент таблиц Лукиных для диаметра Д=150 мм
Мы пытаемся подобрать минимальный уклон, т.к. это будет способствовать минимальной глубине заложения трубы и сократит объем земляных работ.
Берем уклон 0,008 (это значит понижение отметки трубы на величину 8 мм на каждый метр ее длины, еще могут сказать: 0,8% или 8‰). Ищем в соответствующем столбце расход 3 л/c > он заключен между 2,51 и 4,32 л/c. Точное наполнение h/d и скорость v могут быть найдены интерполяцией: H/D составляет 0,33, а скорость v = 0,58 м/c. Наполнение удовлетворяет требованиям нормативной таблицы ( 0,7 м/c). Поскольку наполнение H/D меньше 0,6, то можно считать трубу подобранной.
интерполяция значения скорости по значениям расхода (3 л/c между 1,49 л/c и 3,32 л/c)
Фрагмент таблиц Лукиных для диаметра Д=150 мм, подбираем уклон трубы для расхода Q = 3 л/c
ИТОГ: для транспортирования расчетного расхода 3 л/c во внутриквартальной хозяйственно-бытовой канализации подойдет труба диаметром 150 мм, положенная с уклоном 0,014 (14 ‰ ).
При больших расходах возникает вопрос выбора диаметра трубы. Например, на расход Q = 20 л/c подходит, как минимум, три варианта:
Первый вариант — труба 200 мм, уклон 6 ‰.
Второй вариант — труба 250 мм, уклон 3,5 ‰.
Третий вариант — труба 300 мм, уклон 5 ‰. (для этого диаметра скорость уже должна быть не меньше 0,8 м/c)
Окончательный выбор между вариантами можно сделать на основании их технико-экономического сравнения. Чаще всего при проектировании сетей канализации стремятся обеспечить наименьшую глубину заложения при выдерживании нормативных скоростей. Учитывая, что сопряжение участков канализации преимущественно выполняют «шелыга в шелыгу» (т.е. участки соединяются в колодцах по верхним точкам), то увеличение диаметра даже при уменьшении уклона может дать большую итоговую глубину заложения трубы. Поэтому из рассмотренных вариантов, первые два являются конкурирующими между собой, а третий им явно уступает.
Сопряжение участков канализации «шелыга в шелыгу»
По данной ссылке можно также загрузить электронные таблицы Лукиных со встроенной интерполяцией
Основные виды расчетов
При выполнении расчетов чаще используют данные СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения», а также рекомендации из СП 40-102-2000 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования».
Уклон трубопровода канализации
Рекомендуемый уклон
Уклон отвечает за безнапорную работу системы и беспрепятственный сброс стоков в приемник. В таблицах СНиП приведены рекомендуемые для каждого диаметра труб минимальные уклоны:
Для внутренней части коммуникации придерживаются 1,5-2 см уклона на каждый погонный метр.
Если есть необходимость высчитать уклон коллектора через формулу, пользуются такой: d х коэффициент, где d — это сечение трубопровода, а коэффициент соответствует таким значениям:
Уклон делают в сторону центральной магистрали или дворового септика/выгребной ямы.
Расчет сечения труб
Чтобы уложить трубы нужного диаметра, можно воспользоваться данными СНиП. Выглядят рекомендуемые значения следующим образом:
При правильном сечении коллектора наполненность трубы будет составлять примерно 0,3-0,5 от общего её диаметра.
Расчет наполнения коллектора
Высчитывают наполненность трубы по формуле: Y= h/d. Здесь значение h — это максимальный уровень жидкости в системе, d — внутреннее сечение коллектора. В норме результат должен колебаться в пределах от 0,3 до 0,6.
Пример расчета уровня наполненности трубы канализации в частном секторе: за исходные данные берут уровень наполненности коллектора в пределах 60 мм, в то время как сечение тубы составляет 110 мм. Согласно приведенной формуле, 60/110 и получается 0,55. Значение соответствует норме.
Вычисление пропускной способности труб
На момент проектирования системы обязательно высчитывают пропускную способность трубопровода – определяют расчетные расходы сточных вод. Этот параметр вычисляют относительно суток, часов и секунд в зависимости от назначения здания (жилое, предприятие и пр.). Секундный расход стоков исчисляют в литрах, для суточного и часового данные исчисляют в м3.
Данные для средних расходов:
Для максимальных расходов:
Где k – коэффициенты неравномерности: kсут – суточной, kобщ – общей.
Чтобы определить максимальную пропускную способность коллектора, пользуются формулой: q = aХv, где значение а – площадь живого сечения потока, а v – скорость транспортировки стоков.
За норму максимальных скоростей для каждого вида труб (материал изготовления) принято считать 8 м/с (металл) и до 4 м/с (бетон, пластик). Если скорость по факту получается больше, её нужно гасить с помощью поворотов системы или монтажа перепадных колодцев.
Все гидравлические вычисления нужно проводить последовательно. Однако чаще мастера используют для проведения расчетов не формулы, а приведенные в СНиП данные (в виде таблиц), либо пользуются онлайн-калькулятором.
Расчет и схема внутренней канализации
Как и любые строительные работы, расчет канализации начинается с эскиза. Тщательно продумайте, какие вам нужны сантехнические приборы, где их лучше установить так, чтобы при всех остальных равных условиях фановая система была по возможности прямой и короткой. В этом случае у вас не будет возникать при ее эксплуатации дополнительных проблем, да и затраты на материалы будут меньше.
Сразу оговоримся. При расчете системы внутренней канализации надо помнить, что существует ряд серьезных ограничений, продиктованных самой жизнью. Например, недопустимо прокладывать систему через вентиляционные каналы, а тем более дымоотводящие. Так же запрещено подключать приборы напрямую к горизонтальной трубе. Необходимо применять сильфоны, представляющие собой гидрозатвор. Есть еще ряд рекомендаций, которые можно почитать в СНиПах 2-32-74 и 3-28-75. Все, что будет непонятно по проектированию системы канализации, вы сможете найти ответ там.
Определение эффективных параметров ливневой канализации
Если параллельно с фекально-бытовой системой монтируется ливневка, для правильных расчетов нужно учесть такие данные:
Все данные, кроме последнего пункта, берутся в местной геодезической службе. С помощью полученной информации подбирают желоба по их пропускной способности. Для примера рассчитаем данные по лоткам для ливневки с помощью формулы: Q=q20∙P∙φ
Определив по этой формуле пропускную способность лотка, выбирают желоба в соответствии с их техническими характеристиками. Как правило, на товаре указан этот параметр.
Некоторые важные моменты расчетов
Горизонтальные участки канализации внутри объекта (т.е. линии от всех санитарно-технических приборов до стояка) выполняются трубой диаметром 50 мм. От унитаза всегда отходит труба 110 мм в диаметре, такой же диаметр принимается для вертикальных участков (стояков), которые выходят во внешнюю канализационную систему через цокольный этаж.
Фитинги – соединительные элементы системы, для которых не нужно гидравлических расчетов. Материалы фитингов должны совпадать с материалом основных труб. Специальные лючки облегчают ревизию и ремонт, организуют доступ к местам возможных засоров.
Уклон канализации – особый момент расчетов. Благодаря ему устраивается самотек (без нагнетательного насоса, что экономит электроэнергию). Для внутренней системы специалисты могут принять значение уклона в 3 градуса, но в СНиПах существуют таблицы, в которых указаны точные значения для каждого из сантехнических приборов. Кроме того, в расчетах уклона нужно учитывать особенности архитектуры объекта. Уменьшать или увеличивать уклон по собственному усмотрению нельзя: это помешает нормальному водоотведению.
Схемы уклона для труб разного диаметра
Принудительные насосы используются при отрицательном уклоне (который сточные воды не в состоянии преодолеть), если приборы сантехники расположены в подвальных (цокольных) этажах – ниже, чем выход канализации. Нагнетательные насосы разной мощности монтируются непосредственно на трубу и успешно перекачивают стоки. Они также используются при сложном, неровном ландшафте или в случаях, если при пересечении с иными инженерными конструкциями нужно увеличить высоту пролегания трубопровода.
Пример проекта водоснабжения и канализации дома
Расчет внутренней канализации требует специальной подготовки и повышенного внимания: любая ошибка может стать причиной аварийной ситуации и повлечет за собой большие финансовые затраты. Вот почему решение этой задачи необходимо доверять профессионалам.
Рассчитать стоимость проекта канализации, можно на калькуляторе, представленном ниже:
Расчет наружной канализации
Чтобы спроектировать наружную часть коллектора вычисляют такие данные:
Для устройства безнапорной системы соблюдают уклон. Если ввиду особенностей рельефа монтируют напорный участок канализации, для фекального насоса монтируют специальный кессон и устраивают дюкер. Он будет защищать отрезок системы от воздействия минусовых температур и застаивания фекальных масс.
Устройство внутренней канализации в доме
Ванну, например, необходимо устанавливать так, чтобы она имела маленький уклон в сторону водосливного отверстия. Все приборы типа раковины или той же ванны должны снабжаться устройствами, не позволяющими проникновение в систему крупных предметов, а так же чистками. Это необходимо, понятное дело, для простоты обслуживания системы в случае ее засорения. Неплохо посмотреть, какие фитинги сегодня выпускает промышленность. Это лучше всего сделать в той торговой организации, где вы планируете приобрести необходимые материалы. Сделать это нужно для того, чтобы не изобретать велосипед: промышленность уже учла все, даже самые изысканные вкусы покупателей. К тому же, вы уточните, каких размеров продают различные трубы. Это будет необходимо для составления конечного списка закупки.
Еще раз немного об уклонах и диаметрах труб.