Расчет разделительной камеры

Разделительные камеры, устраиваемые на дождевой сети полураздельной системы водоотведения, аналогичны по конструкции ливнеспускам, которые имеются в общесплавной системе. Поэтому их иногда объединяют под общим названием – ливнесбросные камеры. По принципу работы разделительные камеры можно подразделить на следующие основные типы (рис. 4):

с водосливами различной конфигурации (прямолинейными, боковыми одно- и двухсторонними, криволинейными боковыми, кольцевыми и т.д.),

с различной дальностью отлета струи (типа донного слива, с вертикальной разделительной стенкой),

с сифонами, механическими устройствами и др.,

комбинированные.

1 – с прямолинейным водосливом, 2 – с разделительной стенкой, 3 – то же с отверстием

Рисунок 4 – Типы разделительных камер

Принцип работы разделительной камеры основан на изменении дальности полета струи при изменяющихся расходах. В начале дождя сток незначителен и вся вода поступает в лоток главного коллектора. По мере развития дождя расход увеличивается, сечение трубы заполняется полностью (возможная работа с подпором) и струя перелетает водосливную стенку и попадает в лоток ливнеотвода.

Диаметр подводящего коллектора D₁ (см. рис.) принимают по расчетному расходу дождевых вод q_r при полном заполнении. Диаметр отводящего трубопровода D₂ рассчитывается на пропуск предельного расхода q_lim, отводимого на очистку. Ливнеотвод диаметром D₃ должен обеспечить отведение разности расходов q_r - q_lim.

Основным уравнением для гидравлического расчета этого типа разделительных камер является зависимость

,

q_сбр – величина расхода, сбрасываемая через водослив (q_r - q_lim), м³/с;

m – коэффициент расхода водослива,

H – расчетный напор над гребнем водослива, м;

l – длина гребня.

Расчетный напор можно определить по формуле

,

h – глубина воды в подводящем коллекторе, м;

h_гр – высота гребня водослива, м.

Высоту гребня водослива следует принимать равной

,

h₂, V₂ – соответственно глубина, м, и скорость, м/с, потока в отводящей трубе;

ζ_вх – коэффициент сопротивления.

Для камер с прямолинейным боковым водосливом коэффициент расхода равен:

Для камер с криволинейным боковым водосливом коэффициент расхода принимается в зависимости от соотношения q_сбр / q_r.

Возможны разные конструктивные решения разделительных камер (рис. 5).

а-с водосливом прямолинейным боковым односторонним; б- то же, с двусторонним; в- то же, с криволинейным с одним поворотом; г-то же с полигональным торцевым; д - то же с кольцевым; е- то же с криволинейным боковым с двумя поворотами; ж- с донным сливом; з- с разделительной стенкой; и – с разделительной стенкой и отверстием в ней; 1- коллектор подводящий; 2 – то же, отводящий; 3 – сбрасывающий;4 – водосливной лоток; 5 – водопропускное отверстие; 6 – нижний бьеф; 7 – разделительная стенка

Рисунок 5 – Схемы разделительных камер различных конструкции

1 – труба дождевого коллектора; 2 – лоток верхнего бьефа; 3 – решетка; 4 – струя при расчетном расходе дождевой воды; 5 – струя при предельном расходе дождевых вод; 6 – водосливная стенка; 7 – лоток главного коллектора; 8 – лоток нижнего бьефа; 9 – ливнеотвод; 10 – труба главного коллектора

Рисунок 6. – Расчетная схема разделительной камеры

На рисунке 6 показана схема разделительной камеры. Дождевая вода попадает в прямоугольный лоток, ширина которого принимается равной диаметру дождевой сети, примыкающей к камере. В конце прямоугольного лотка перед перепадом устанавливается критическая глубина при расчетном расходе q_r, м

,

а при расходе от предельного дождя q_lim, м

Высота перепада, м

.

Высота водосливной стенки, м

,

d₂ – диаметр ливнеотвода, м;

h_вх – потеря напора при входе в трубу, м.

,

– коэффициент гидравлического сопротивления при входе в трубу, =0,5;

V – скорость течения воды в ливнеотводе, м/с.

Диаметр ливнеотвода d₂ принимается равным d₁.

Ширина донного отверстия, м

₁ – угол наклона струи к горизонту при расходе q_lim

.

Длина лотка в нижнем бьефе после водосливной стенки, м

,

e – расстояние от наружной образующей струи до стенки камеры, м (конструктивно e=0,3 м.);

=0,1 м – толщина водосливной стенки;

– угол наклона струи к горизонту при расходе q_lim, м³/с.

.

Общая длина разделительной камеры

,

s – расстояние от входа в камеру до перепада, м; рекомендуется принимать s=(4…5) h_{кд .}

Длина L должна быть более 1 м.

Общая ширина разделительной камеры, м

,

b ₁ –расстояние от края лотка до стенки камеры, м (конструктивно b₁ 0,25 м, B₀ 1м)

Для удобства работы в разделительной камере высота рабочей части должна быть не менее 1,8 м. Над рабочей частью устраивают горловину D =0,7 м, как в обычном колодце.

Отметка лотка в конце нижнего бьефа, м

Z – отметка лотка трубы при входе в камеру, м.

Глубина воды в лотке нижнего бьефа после падения струи, м

.Глубина воды в ливнеотводе подбирается (5, приложение 8) при известных q, d₂ и i.

Для h_л h_н.б сопряжение производят по уровню воды, тогда отметка дна ливнеспуска в месте примыкания к камере, м.

Для случая h_л < h_нб

Для предупреждения затопляемости разделительной камеры отметка для ливнеотвода должна быть выше горизонта высоких вод в водоеме l - длина ливнеотвода, м.

Отметка шелыги главного коллектора после разделительной камеры, м

/

Значения y можно принимать 0,1м.

Размещение водоотводящих сетей на плане, в поперечном и продольном профиле улиц

Водоотводящие сети различных систем в крупных городах при развитом подземном хозяйстве должны трассироваться с учетом других подземных сооружений. Кроме этого, также необходимо учитывать возможности размещения механизмов при строительно-монтажных работах.

Согласно требованиям СНиП трассировку бытовой водоотводящей сети ведут параллельно “красным” линиям застройки, при этом сеть по возможности прокладывают в зеленых или технических зонах, т.е. вне территории проезжей части. На проездах шириной 30 метров и более допускается прокладывать 2 нитки трубопроводов по разным сторонам проезда. Дождевую сеть, наоборот, трассируют по середине проезда.

Расстояние в плане от напорных водоотводящих сетей до обрезов фундаментов зданий, туннелей и т.д. не должно быть менее 5 метров, а для безнапорных – не менее 3 м. Минимальное расстояние от различных подземных сетей необходимо принимать по следующей таблице:

Таблица 11 – Минимальное расстояние между инженерными сетями

Сети	Водопровод	Канализация	Дренажи водостоки	Газопроводы с давлением, МПа	Кабели	Теплопроводы
< 0,05	0,05- 0,3	0,3-0,6	0.6-1,2	силовые	связи
Самотечная канализация	---	0,7	0,7		1,5			0,5
Напорная канализация	---	1,5	1,5	0,5	0,5
Дренажи и водостоки	1,5	0,7	0,7

Для водопровода расстояние до водоотводящей сети (напорной и самотечной) принимается при диаметре водопровода до 200 мм – 1,5 м, при диаметре более 200 мм – не менее 3 м.

При очень развитом подземном хозяйстве под магистральными проездами все инженерные сети, кроме газопроводов, прокладывают в общих коллекторах–туннелях.

Кроме трассировки в плане, водоотводящие сети необходимо зонировать и по глубине заложения. При подземной прокладке подземные сети должны быть уложены на наименьшей технически оправданной глубине. В плане сети желательно укладывать от оси застройки к оси проезжей части по возрастающей глубине.

Для внутридворовой водоотводящей сети минимальная глубина заложения определяется по двум условиям:

1. h’min = hпром – a, где hпром – нормативная глубина промерзания грунта,

a = 0,3 м – для труб диаметром не более 500 мм, a = 0,5 м – для труб больших диаметров.

2. h’’min = d + 0,7, где d – диаметр трубы, м.

Наибольшую из этих двух величин принимают за минимальную глубину заложения внутридворовой сети

Продольный профиль коллектора (рис.9) устанавливает положение коллектора в вертикальной плоскости (т.е. высотное положение), отметки лотка и шелыги трубы (шелыга – верхняя часть трубы, лоток – нижняя часть), глубину заложения трубы и продольный уклон для каждого расчетного участка. Наименьшая глубина заложения принимается по местным условиям. Рекомендуется закладывать в начальных точках водосточной сети лоток коллектора при его диаметре до 500мм на 0,3м ниже наибольшей глубины промерзания грунта, а при диаметре коллектора более 500мм –на 0,5м. Нормальная глубина заложения водосточных коллекторов 2…3м, предельная (при открытом способе производства работ) – 5…6м. Во всех случаях от поверхности земли до верха трубы должно быть не менее 0,7м.

Рисунок 7 – Продольный профиль

3.1Размещение водоотводящих сетей на плане и в поперечном профиле улиц