Расчетные скорости движения сточных вод и минимальные уклоны

Для обеспечения нормальных условий работы канализационным сетям придают надлежащие уклоны, обеспечивающие течение жидкости с самоочищающими скоростями. Скорость течения является функцией уклона и гидравлического радиуса. С увеличением уклона или гидравлического радиуса скорость течения жидкости возрастает.

Среднюю скорость течения в рассмат­риваемом потоке определяют по формуле:

В действительности скорости течения в разных точках поперечного сечения по­тока несколько отличаются от средней скорости потока (рис. 3.6): в середине (ядре) потока они значительно больше, чем у стенок и дна. Наименьшая скорость наблюдается у дна. Поэтому, несмотря на достаточную скорость течения в цент­ре потока, лотки коллекторов иногда за­полнены осадком. Чем больше диаметр коллектора, тем больше нерастворимых примесей должно транспортироваться в придонном слое и тем больше должны быть донные скорости. Вести расчет канализационной сети на донные скорости не представляется возможным, так как их определение связано с большими трудностями, поэтому расчет канализационной сети ведут на расчетную скорость течения.

Рис. 3 6. Распределение скоростей течения сточной воды в круглом коллекторе

Расчетной скоростью называют скорость течения при максимальном расчетном расходе и расчетном наполнении и назначают ее в пределах между максимальными и минимальными скоростями течения.

Максимальной расчетной скоростью называют наибольшую допусти­мую скорость течения, не вызывающую снижение механической проч­ности материала труб при истирающем действии песка и твердых ве­ществ, транспортируемых сточной жидкостью. Она допускается в ме­таллических трубах не более 8 м/с, в неметаллических (керамических, бетонных железобетонных, асбестоцементных и др.) — 4 м/с. Для дождевой сети соответственно 10 и 7 м/с.

Минимальной расчетной скоростью (критической или самоочищаю­щей) называют наименьшую допустимую скорость течения, при кото­рой обеспечивается самоочищение труб и коллекторов. Минимальную расчетную скорость течения сточных вод принимают в зависимости от крупности содержащихся в них примесей, от гидравлического радиуса или от степени наполнения. Для бытовых и дождевых сточных вод ми­нимальные скорости при наибольшем расчетном наполнении труб сле­дует принимать по табл. 3.3.

Минимальную расчетную скорость движения осветленных или био­логически очищенных сточных вод в лотках и трубах допускается при­нимать 0,4 м/с.

Для производственных сточных вод, близких по характеру взвешен­ных примесей к бытовым, минимальные скорости следует принимать, как для бытовых, а в других случаях — по строительным нормам и пра­вилам отдельных отраслей промышленности или по эксплуатационным данным.

Чтобы обеспечить достаточные данные скорости, с увеличением диа­метра труб увеличивают среднюю самоочищающую скорость потока, которую можно принимать по наиболее плавным (рис. 3.7, кривая 1), а не скачкообразным (кривая 2) переходам от одного диаметра к дру­гому.

Рис. 3.7. Минимальные скорости течения сточной воды при расчетном наполнении1 — по формуле проф. Н. Ф. Федорова; 2—по СНиП

Более плавное нарастание скоростей может быть определено по формуле проф. Н. Ф. Федорова:

где — минимальная незаиливающая скорость, м/с;

Самоочищающие скорости можно обеспечить назначением уклонов, которые принимают по СНиП, не менее: для труб диаметром 150 мм — 0,008; диаметром 200 мм — 0,005.

Уклоны можно определить также по формулам и , если в эти формулы подставить значение самоочищающей скорости . Од­нако этот метод расче­та очень сложен.

На практике для приближенных расче­тов минимальные укло­ны можно определять по рис. 3.8 или по бо­лее простой эмпириче­ской формуле

где — диаметр тру­бы, мм.

Рис. 3.8. Минимальные уклоны

Допускается в зави­симости от местных ус­ловий для отдельных участков сети диамет­ром 200 мм принимать уклон, равный 0,004, а для труб диаметром 150 мм — 0,007.

На начальных участ­ках канализационной сети диаметрами 150 и 200 мм часто получаются наполнения меньше допустимых вследствие незначительных расходов. Такие участки трубопроводов называют «без­расчетными», скорость движения жидкости в них не определяют, а укло­ны принимают не ниже минимальных.

С.В. Яковлев

«Канализация», -М, Стройиздат, 1975