Формы поперечных сечений труб и коллекторов и их гидравлическая характеристика

Наружная канализационная сеть состоит из подземных трубопро­водов и коллекторов различной формы сечения, предназначенных для приемки и отведения сточных вод (рис. 3.1).

Исходя из требований индустриализации строительства и широкого применения сборных железобетонных элементов в настоящее время за­крытые коллекторы сооружают круглыми I, а для пропуска больших расходов сточных вод — прямоугольными VIII. До 90% протяженности всех существующих канализационных сетей выполняют из труб кругло­го сечения. Они нашли широкое применение как при напорном, так и при самотечном режиме течения. Эти трубы наиболее экономичны по затрате материала на их изготовление, хорошо сопротивляются внеш­ним нагрузкам, удобны в укладке и эксплуатации и в большей степени удовлетворяют гидравлическим условиям.

При малой глубине заложения коллекторам придают полукруглую II форму сечения лотка с вертикальными боковыми стенками, перекры­тыми съемными плитами. Коллекторы банкетного III сечения относя г также к круглым: лоток у них представляет собой полуокружность ма­лого радиуса.

Для крупных коллекторов круглого сечения давление грунта и вре­менная нагрузка довольно велики. В целях уменьшения толщины стенок крупным коллекторам придают полуэллиптическое (шатровое) IV сече­ние. В них, как и в круглых каналах, высота равна ширине, поэтому они обладают высокой отводоспособностью и благоприятными гидравлическими условиями для транспортирования песка, но они не отвечают требованиям индустриального строительства.

Яйцевидные V коллекторы хорошо сопротивляются давлению грунта и временным нагрузкам, однако не индустриальны в строительстве и встречаются только в канализациях, построенных до 1930 г.

При устройстве дождевой канализации получили применение лотко­вые VI и пятиугольные VII коллекторы. В настоящее время строят круглые и прямоугольные коллекторы из сборных железобетонных эле­ментов.

Открытые каналы трапецеидального IX и прямоугольного сечения применяют при распределении сточных вод на очистных сооружениях, на полях орошения и при отведении очищенных вод в водоем.

Рис 3.1. Поперечные сечения канализационных коллекторов и каналов

Гидравлическая характеристика поперечных сечений коллекторов определяется наибольшей их пропускной способностью при заданном уклоне и площади живого сечения потока. Наивыгоднейшим в этом отношении сечением является круглое, как имеющее наибольший гид­равлический радиус.

Гидравлическим радиусом R называется отношение площади живого сечения потока со к смоченному периметру :

Гидравлический радиус при полном и половинном наполнениях круглой трубы

и достигает максимума 0,304d, при степени наполнения h=0,813d.

При частичном наполнении:

где и — гидравлические характеристики; принимаются по гидрав­лическим справочникам в зависимости от формы сечения и степени на­полнения.

При одной и той же величине R скорости течения жидкости в канали­зационной сети круглого сечения при полном и половинном наполнении считают равными; они достигают максимума при наполнении h=0,813d. Пропускная способность труб (или расход) достигает максимума при наполнении h=0,95, а затем уменьшается, причем расход при полном наполнении трубы в два раза больше, чем при половинном.

Рис. 3.2. Гидравлические элементы потока

а — зависимость скоростей и расходов от степени наполнения; б — гидравлический уклон потока на участке I-II; в — абсолютная шероховатость

На рис. 3.2 приведены кривые изменения скоростей и расходов в тру­бах круглого сечения в зависимости от степени наполнения. По оси ор­динат отложены степени наполнения h, а по оси абсцисс — соответству­ющие этим наполнениям скорости v и расходы q, выраженные в долях от скорости и расхода при полном наполнении.

Выбор формы поперечного сечения крупных коллекторов произво­дится с учетом технико-экономических показателей и возможности при­менения индустриальных методов производства монтажных работ при укладке коллекторов.

Яковлев С.В.

“Канализация”