Особенности гидравлического расчета полимерных трубопроводов КОРСИС

Отведение бытовых и ливневых стоков в подавляющем большинстве случаев реализуется с помощью трубопроводов круглого сечения. Применение других форм живого сечения потоков сточных вод применяется значительно реже. Например, прямоугольные, трапецеидальные и лотковые формы могут быть использованы в качестве распределительных и сборных коммуникаций на очистных сооружениях.

Наиболее индустриальная форма трубопроводов - круглая, имеющая к тому же лучшую гидравлическую характеристику. Поэтому проектирование водоотводящих сетей выполняется круглыми трубопроводами. Применение новых материалов и технологий прокладки водоотводящих коммуникаций с использованием современных термопластичных пластмассовых материалов при строительстве и реновации имеет важное экономическое и техническое значение.

Важным моментом в новой технологии является оценка и разработка методических основ гидравлического расчета водоотводящих трубопроводов.

Гидравлические характеристики коллекторов определяются их наибольшей пропускной способностью при заданном уклоне и площади живого сечения потока. Для проектирования бытовых водоотводящих сетей принимается безнапорный режим движения жидкости с частичным наполнением труб (0,5-0,8). Следует иметь в виду, что в сетях, предназначенных для транспортировки дождевых вод, расчетные расходы наблюдаются не чаще одного раза в несколько лет. Следовательно, водоотводящие сети работают в безнапорном режиме при частичном заполнении. Этот режим обладает рядом преимуществ перед напорным. В бытовых и производственно-бытовых сетях необходимо обеспечивать некоторый резерв живого сечения трубопровода. Через свободную от воды верхнюю часть сечения трубы осуществляется вентиляция разветвленной водоотводящей сети. При этом из трубопровода непрерывно удаляются образующиеся в воде газы, которые осложняют эксплуатацию водоотводящих сетей и т.п.

В сточных водах также содержатся нерастворенные примеси органического и минерального происхождения. Первые имеют небольшую плотность и хорошо транспортируются потоком воды. Вторые (песок, бой стекла, шлаки и др.) имеют значительную плотность и транспортируются лишь при определенных скоростях турбулентного режима движения жидкости. Поэтому важнейшим условием проектирования водоотводящих сетей является обеспечение в трубопроводах при расчетных расходах необходимых скоростей движения жидкости, исключающих образование плотных несмываемых отложений.

Для проведения гидравлических расчетов гофрированных двухслойных труб КОРСИС могут использоваться гидравлические формулы, номограммы и таблицы в соответствии с требованиями СНиП 2.04.03-85 "Канализация. Наружные сети и сооружения" и СП 40-102-2000 "Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования".

Расчет самотечных трубопроводов заключается в определении их диаметра, уклона и параметров работы - наполнения и скорости. Обычно исходным для расчета является расход, который определяется в первую очередь.

Известно, что максимальный расход воды в трубах наблюдается при наполнении h/d=0,95, поэтому наполнение больше этого значения принимать нецелесообразно. Расчетные наполнения рекомендуется принимать даже меньше этого значения по следующим причинам. Во-первых, при определении расчетных расходов не учитывается колебание значений в пределах часа суток, когда может наблюдаться максимальный расход. А это колебание может быть и в меньшую, и в большую сторону. Во-вторых, вследствие неравномерности движения воды наполнение отдельных участков трубопровода может быть больше расчетного. В целях исключения подтопления при расчетных условиях наполнение в трубопроводах бытовой водоотводящей сети рекомендуется принимать не более 0,8. Рекомендуемые максимальные значения степени наполнения приведены в табл. 1.

В трубопроводах ливневой канализации и водостоках полных раздельных систем водоотведения, а также в общесплавных трубопроводах при расчетных условиях наполнение рекомендуется принимать равным 1, т.е. полным. Это объясняется тем, что расчетные условия в этих трубопроводах наблюдаются весьма редко. Таким образом, значительную часть времени эти трубопроводы будут работать при частичном наполнении.

Расход сточных вод в водоотводящих сетях изменяется в широких пределах от определенного минимального до известного максимального, который принимается за расчетный. Обеспечить возможность транспортирования всех примесей потоком во всем диапазоне расходов, в том числе и при минимальном, не представляется возможным, так как это потребовало бы прокладки трубопроводов с большими уклонами, а это привело бы к их значительным заглублениям. В настоящее время расчет трубопроводов производится на условии поддержания труб в чистом состоянии при максимальном расчетном расходе. Таким образом, при минимальных расходах в трубопроводах допускаются отложения, но при достижении расчетного расхода трубопроводы должны самоочищаться. Здесь вводится понятие скорости самоочистки - минимальной скорости, которая должна обеспечиваться в водоотводящих сетях при расчетном расходе.

Результатом расчетов на основе предшествующих исследований являются значения минимальных скоростей, представленные в табл.1.

Табл. 2. Минимальные диаметры и уклоны водоотводящей сети

Содержащиеся в сточных водах песок и другие минеральные примеси являются абразивными материалами, истирающими стенки трубопроводов. При этом интенсивность истирания пропорциональна скорости потока. Поэтому на основании многолетнего опыта эксплуатации водоотводящих сетей установлены максимально допустимые скорости, равные для металлических труб 8 м/с и для неметаллических труб - 4 м/с.
Для определения минимального уклона можно использовать следующую формулу:

imin = αί/ d где d - диаметр трубопровода, мм; αί - коэффициент, равный: d, мм     500         600-800     1000-1200 αί,          1,0             1,1              1,3     

Рис. 1 Зависимость расхода q и скорости v от степени наполнения трубопровода h/d

Таблица 3. Пример определения изменения величины расхода Q и скорости потока V