Визначення розрахункових витрат водоспоживання

До практичних занять

та самостійного вивчення дисципліни

«МІСЬКІ ІНЖЕНЕРНІ МЕРЕЖІ»

Львів - 2016

ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

Інженерні мережі є основним елементом інженерного благоустрою міських територій.

У дисципліні «Міські інженерні мережі вивчається широкий спектр питань, пов'язаних із раціональним влаштуванням підземних мереж, які служать для забезпечення населених місць і промислових підприємств водою, різними видами енергії (теплом, газом, електрикою), а також мереж виробничої й побутової каналізації.

У процесі вивчення дисципліни студенти повинні чітко засвоїти, що інженерне обладнання в нових побудованих і реконструйованих населених пунктах здійснюється комплексно. Одночасно споруджуються і вводяться в дію всі види інженерного обладнання селітебної і виробничої зон. Інженерні споруди і комунікації розміщують з врахуванням взаємної ув'язки. Усі системи водопостачання, каналізації, газо-, тепло-, електропостачання вирішуються централізовано. Тому при вирішені цих питань незалежно від кількості населення, природньо-кліматичних умов, народно-господарського профілю об’єкта та інших умов, необхідно передбачити комплексний підхід до інженерного обладнання.

Проектувати інженерні мережі треба як комплексну систему, що поєднує всі підземні, наземні й надземні мережі і споруди з урахуванням перспективного розвитку міста.

Метою вивчення дисципліни є підготовка фахівця, який буде володіти знаннями, пов'язаними з вирішенням питань прокладання й взаємного впливу мереж різного призначення між собою. У процесі вивчення даної дисципліни студенти здобувають досвід проектування зовнішніх водопровідних, каналізаційних, теплових, газових і електричних мереж, знайомляться з прийомами вибору оптимального варіанта прокладання інженерних комунікацій населеного району.

Програмою вивчення даної дисципліни на практичних заняттях передбачені питання трасування водопровідних і каналізаційних мереж, їхній розрахунок, особливості прокладання та розміщення на території населених місць.

Підручники, необхідні для вивчення даної дисципліни, наведені у списку літератури.

У результаті вивчення дисципліни студент повинен ЗНАТИ:

· устрій водопровідних, каналізаційних мереж та інших мереж різного призначення;

· основні принципи трасування і проектування мереж;

· теоретичні основи й методи розрахунку інженерних мереж;

· методи прокладання і особливості розміщення підземних мереж на території населених пунктів.

УМІТИ:

· аналізувати і приймати рішення щодо вибору найбільш оптимального варіанта прокладання інженерних комунікацій населеного району в конкретних умовах;

· виконувати трасування мереж водопостачання та водовідведення;

· вирішувати конкретні завдання розрахунку і проектування мереж.

РОЗДІЛ І. ВОДОПРОВІДНІ МЕРЕЖІ

1.1 Водопровідна мережа як елемент системи водопостачання

Мета заняття: ознайомлення із загальними відомостями про системи водопостачання і основами проектування водопровідних мереж.

Водопровідна мережа є одним з основних елементів системи водопостачання і нерозривно зв'язана в роботі з водоводами, насосними станціями, які подають воду в мережу, а також із регулюючими ємкостями (резервуарами та баштами).

Водопровідна мережа повинна задовольняти наступним основним вимогам:

а) забезпечувати подачу заданої кількості води до місць її споживання під необхідним напором;

б) мати достатній ступінь надійності й безперебійності постачання водою споживачів;

в) виконуючи пред'явлені вимоги, мережа повинна бути запроектована найбільш економічно, тобто гарантувати найменші витрати на будівництво й експлуатацію як самої мережі, так і нерозривно зв'язаних з нею в роботі інших споруд системи.

Виконання цих вимог досягається правильним вибором конфігурації мережі й матеріалу труб, а також правильним визначенням діаметрів труб з урахуванням техніко-економічних міркувань.

Споживачі води

У населених пунктах водоспоживання підрозділяється на наступні категорії:

1) господарсько-питне водоспоживання населенням з урахуванням потреб у воді громадських будинків;

2) витрата води на поливання й мийку вулиць, площ і зелених насаджень;

3) витрата води на зовнішнє пожежогасіння.

Водоспоживання промислових об'єктів складається з :

· господарсько-питного водоспоживання робітниками та службовцями під час перебування їх на виробництві;

· водоспоживання на поливання й мийку заводських територій;

· водоспоживання на прийом душів;

· витрата води на технологічні потреби;

· водоспоживання, пов'язане з пожежогасінням на промислових об'єктах.

Визначення розрахункових витрат водоспоживання

Мета заняття: оволодіння навичками визначення розрахункових витрат водоспоживання для різних категорій споживачів води.

Потреби у воді відповідно до норм водоспоживання, визначають окремо для кожної категорії водоспоживачів. Основним вимірником кількості споживаної об'єктом води служить добова витрата.

Господарсько-побутові потреби населення міста

Розрахункову добову витрату води на господарсько-питні потреби населення міста визначають за формулою

Q_доб = q N/1000, м³/доб, (1.1)

де q – норма водоспоживання на одну людину, л/чол. за добу;

N - розрахункове число жителів у кожному районі міста, чол.

Розрахункову витрату за добу найбільшого водоспоживання визначають за формулою

Q_{доб. макс.} = К_{доб.макс}·Q_доб, (1.2)

де К_{доб.макс}– коефіцієнт добової нерівномірності водоспоживання максимальний, який залежить від укладу життя населення, режиму роботи підприємств, ступеня благоустрою будинків, К_{доб.макс} приймають у межах 1,1-1,3.

Витрата води на поливання вулиць і зелених насаджень

Витрату води на поливання вулиць і зелених насаджень визначають за формулою

Q_пол = 10 N q_пол·F, м³/доб, (1.3)

де q_пол – питома витрата на поливання вулиць і зелених насаджень, л/м²;

N - кількість поливань за добу;

F - площа вулиць, що поливаються, або насаджень, га.

Витрати води на господарсько-побутові потреби робочих промислових підприємств

Для визначення цих видів водоспоживання необхідно знати кількість працюючих у кожній зміні, а також розподіл по «гарячим» і «холодним» цехах у межах кожної зміни.

Витрата води на господарсько-питні потреби в «гарячих» цехах за кожну зміну:

= , м³/зміну, (1.4)

де - кількість робітників у гарячих цехах;

45 - норма водоспоживання на одного працюючого в «гарячих» цехах.

Витрата води на господарсько-питні потреби в «холодних» цехах за кожну зміну:

= , м³/зміну, (1.5)

де - кількість робітників в «холодних» цехах;

25 - норма водоспоживання на одного працюючого в інших («холодних») цехах.

Витрата води для приймання душу

Визначається тільки після встановлення кількості працюючих, що користуються душем, окремо по «гарячих» і «холодних» цехах.

Годинна витрата води на одну душову сітку становить 500 л, а тривалість прийому душів по закінченні зміни - 45 хв.

Кількість одночасно працюючих душових сіток визначається за кількістю чоловік, які обслуговуються однією душовою сіткою:

N_д.с.= N_пр/n_о.с., (1.6)

де N_пр- кількість працюючих, які приймають душ;

n_о.с.- розрахункова кількість чоловік на одну душову сітку.

1.3 Трасування водопровідних мереж

Мета заняття: ознайомлення зі схемами та варіантами конфігурації водопровідних мереж, обґрунтування основних принципів трасування.

Конфігурація водопровідної мережі, тобто певне геометричне накреслення в плані водоводів та водопровідних мереж, залежить від таких основних факторів:

* планування об'єкта водопостачання;

* розміщення на його території окремих водоспоживачів;

* рельєфу місцевості;

* наявності природних та штучних перешкод для будівництва водопровідних споруд і прокладання водопровідних ліній ( річки, канали, балки, залізниці або автомобільні дороги );

* джерел живлення водопровідної мережі та їхнього розташування;

* призначення водопроводу і вимоги щодо надійності водопостачання.

За конфігурацією в плані водопровідні мережі бувають [1,2]:

1. розгалужені ( тупикові ) мережі;

2. кільцеві (замкнені) мережі;

3. комбіновані.

Для міст і більшості підприємств застосовують кільцеві водопровідні мережі або мережі комбінованої конфігурації.

Трасуючи водоводи і водопровідні мережі, необхідно керуватися наступними рекомендаціями [ 1 ]:

1) водоводи і головні магістральні лінії треба направляти найкоротшим шляхом до найкрупніших водоспоживачів, а також до водонапірної башти;

2) для забезпечення надійності водопостачання кількість ліній водоводу і головних магістралей повинна бути не менше двох; їх у свою чергу з'єднують перемичками, які на випадок аварії дають можливість виключати для ремонту будь-яку ділянку;

3) водоводи повинні забезпечувати мінімальну геометричну висоту подавання води насосами, а також найменші витрати електроенергії;

4) водопровідні лінії мають бути рівномірно розподілені по всій території об'єкта водопостачання;

5) для забезпечення достатніх напорів у розподільній мережі магістральні водопровідні лінії слід прокладати по можливості по найвищих відмітках місцевості;

6) водопровідні лінії слід прокладати через проїзди або обочини доріг, паралельно лініям забудови і по можливості за межами асфальтових чи бетонних покриттів, щоб вони були доступні для експлуатації і ремонту;

7) автомобільні шляхи та залізниці трубопроводи повинні перетинати під прямим кутом;

8) при прокладанні труб треба враховувати природні чи штучні перешкоди;

Водопровідну мережу слід проектувати кільцевою. Тупикові лінії можна влаштовувати для подавання води на виробничі потреби, якщо дозволяється перерва у водопостачанні під час ліквідації аварії, на господарсько-питні потреби при діаметрах труб не більше 100 мм; на протипожежні або господарсько-протипожежні потреби незалежно від витрат води на гасіння пожежі, якщо довжина ліній не перевищує 200 мм.

Початковим трасуванням мережі повинні бути враховані черговість забудови і майбутній розвиток водопроводу.

На території об'єкта водопостачання слід враховувати наявність підземних конструкцій і комунікацій, окремі елементи яких повинні бути розміщені з дотримуванням певних відстаней.

При перетині водопровідних труб відстань між ними по вертикалі повинна бути не менше 0,2 м.

Приклад трасування водопровідної мережі в населеному пункті наведений в додатку 1.

1.4 Вибір матеріалу труб водопровідної мережі та визначення

Глибини закладання труб

Мета заняття: дати оцінку й проаналізувати матеріал труб, які використовуються для влаштування водопровідних мереж; ознайомитись з основами гідравлічного розрахунку водопровідних мереж.

Основні вимоги до матеріалу труб, які пред’являють для влаштування водопровідних мереж наступні:

· міцність;

· герметичність;

· гладкість поверхні;

· довговічність;

· водонепроникність стінок;

· мінімальна вартість.

Вибір матеріалу і класу міцності труб для водоводів та водопровідних мереж слід приймати з урахуванням санітарних умов, агресивності ґрунту та води, що транспортують, а також умов роботи трубопроводів й вимог до якості води.

Матеріал труб у системах господарсько-питного водопостачання повинен відповідати вимогам [1, п.1.10].

Визначення діаметрів труб роблять за попередньо намічених розрахункових витратах ділянок, при цьому за основний розрахунковий випадок приймають годину найбільшого водоспоживання або найбільшого транзиту води у башту (для мереж з контррезервуаром).

Економічно найвигіднішими будуть ті діаметри, при яких виявляються найменшими витрати на будівництво і експлуатацію водоводів, мережі й усього комплексу водопровідних споруд, нерозривно зв'язаних із мережею і, в першу чергу насосних станцій.

Діаметри визначають за табл. [2], знаючи розрахункову витрату і приймаючи середню економічну швидкість руху води в трубах.

Визначення глибини закладання труб

Глибину закладання водопровідних труб визначають на основі розрахунків залежно від глибини промерзання грунту, температури води, режимів її подавання трубопроводом, наявності ґрунтових вод, умов прогрівання землі сонцем, товщиною снігового покрову, динамічних навантажень, матеріалу труб, способу їх з'єднання тощо. Глибина закладання труб повинна бути мінімальною (мінімальні витрати при будівництві) і разом з тим достатньою, щоб не допустити замерзання води в трубах під час найсильніших морозів та нагрівання її влітку, руйнування труб при динамічних навантаженнях.

Глибину закладання труб Н (до низу труби) визначають за формулою

Н=h_пр+ 0,5 , (1.7)

де h_пр - глибина промерзання грунту, м.

Щоб запобігти нагріванню води в трубах, глибина укладання їх повинна бути не менше 0,5м від поверхні землі до її верху.

У місцях інтенсивного руху транспорту глибина укладання труб повинна бути не менше 1 м. Трубопроводи прокладають паралельно поверхні землі, повторюючи рельєф місцевості на глибині Н. При цьому мінімальний уклон трубопроводу повинен бути 0.001, а для плоского рельєфу не менше 0,0005.

1.5 Споруди на водопровідній мережі

Мета заняття:вивчити типи водопровідної арматури, типи споруд, які влаштовуються на водопровідних мережах.

Для нормальної експлуатації водоводів та водопровідної мережі, а також арматури, яка забезпечує їх нормальне функціонування, на водопровідній мережі влаштовують різні споруди:

· колодязі для розміщення гідрантів, засувок та іншої арматури;

· упори, які забезпечують герметизацію стиків чавунних розтрубних труб на поворотах і відгалуженнях;

· компенсатори, які враховують лінійні температурні розширення сталевих труб;

· дюкери, які забезпечують надійну роботу мережі при проходженні через яри та водні перешкоди;

· переходи трубопроводів під залізницями й автомобільними дорогами.

Водопровідні колодязі

Усю водопровідну арматуру, яку встановлюють на мережі, розташовують усередині спеціально влаштованих для цього колодязів.

У плані форма колодязя може бути круглою і прямокутною. Основні матеріали стін: залізобетон (збірний або монолітний) і цегла. Найчастіше застосовують круглі колодязі зі збірного залізобетону діаметром 1, 1,5, 2 м, використовуючи стандартні кільця 0,6; 0,9; 1,2 м висотою. Прямокутні залізобетонні колодязі з розмірами від 2 х2,5 до 4 х4,5 м можуть виготовлятись із збірних панелей 0,6; 0,9; 1,8 м висотою. Цегляні колодязі можуть бути круглими (діаметром до 2 м ) з плитою перекриття чи без неї (з конусоподібною горловиною), або прямокутними (до 2х2 м). При більших розмірах слід застосовувати прямокутні колодязі з монолітного залізобетону.

При визначенні розміру колодязів керуються вказівками [1].

Глибина колодязя приймається рівній глибині закладання трубопроводу (нижче на 0,5м глибини промерзання ґрунту, рахуючи до низу труби) плюс від низу труби до дна колодязя при діаметрі труб до 400 мм - не менше 0,15 м, при діаметрі понад 400 мм - не менше 0,25 мм.

Розміри колодязя в плані визначають залежно від діаметра трубопроводів і розмірів арматури.

Висота робочої частини колодязів повинна бути не менше 1,5 м, а ширина не менше 1,25 м.

Щоб запобігти проникненню води усередину колодязів при спорудженні їх у водянистих ґрунтах, прорізи для труб повинні мати герметичне закладання, а стіни й днище в межах ґрунтових вод обробляють гідроізоляційним шаром - бітумом у кілька шарів.

Варіанти завдань для виконання

за розділом І «Водопровідні мережі»

Завдання №1

Визначити максимальну добову витрату води для житлового мікрорайону міста, а також витрату води на добу найбільшого і найменшого водоспоживання. При рішенні завдання прийняти, що житлові будинки обладнані внутрішнім водопроводом, каналізацією й централізованим гарячим водопостачанням

Вихідні дані для рішення завдання наведені у табл.1.1.

Таблиця 1.1

Вихідні дані	Номера варіантів

Щільність населення Р, чол/га
Норма господарсько-питного водоспоживання на 1 жителя , л/доб
Площа житлової забудови F, га

Завдання №2

Розрахувати кільцеву водопровідну мережу (рис.1) для випадку максимальної господарської витрати. У вузлі 6 приєднаний водопровід промислового підприємства. Живлення мережі здійснюється у двох вузлах: 1 - від насосної станції і 2 - від водонапірної башти. Коефіцієнт годинної нерівномірності прийняти К_год=1,4.

Таблиця 1.2

Вихідні дані	Номера варіантів

Розрахункове число жителів N, чол	20тис	25тис	18 тис	22тис	9 тис
Максимальна добова норма водоспоживання л/доб на 1 чол
Виробнича витрата води	10 л/с	15 л/с	12 л/с	16 л/с	9 л/с
Від насосної станції надходить	37 л/с	45 л/с	35 л/с	40 л/с	15 л/с

Вказівки до виконання:

1 визначити розрахункову витрату для всього населеного пункту на господарсько-питні потреби;

2 обчислити загальну витрату Q= Q_г-п+q_п, л/с;

3 обчислити питому витрату q_пит, що доводиться на одиницю довжини всіх магістральних ліній;

4 підрахувати шляхові витрати q_шл на кожній ділянці, л/с і обчислити вузлові витрати;

5 виконати попередній розподіл витрат;

6 Відповідно до намічених витрат призначити діаметри труб, виходячи з економічних швидкостей, і за розрахунковими табл. [2] для чавунних труб визначити втрати напору й швидкості.

Завдання №3

Визначити величину питомої втрати води, якщо розрахункове водоспоживання складає 4000 м³/год., у тому числі зосереджені витрати великих водоспоживачів 400 м³/год., сумарна довжина ділянок, уздовж яких відбувається водовідбір – 50 км.

Завдання №4

Запроектувати водопровідну мережу селища (генплан видається на практичному занятті) із заданим населенням, за умови, що водонапірна башта знаходиться на початку мережі. Водопровід господарсько-питний. Визначити діаметри труб та втрати напору.

Таблиця 1.3

Вихідні дані	Варіанти

Норма водоспоживання, л/доб. на 1чол.
Населення, чол

Вказівки до виконання:

1 на генплані селища намітити трасу мережі (тупикова мережа) і місце розташування башти;

2 визначити розрахункову добову витрату на господарсько-питні потреби;

3 визначити розрахункову витрату у добу найбільшого водоспоживання,

коефіцієнт нерівномірності прийняти 1,1.

4 виконати гідравлічний розрахунок водопровідної мережі (по таблицях [2] підібрати діаметри ділянок та визначити втрати напору).

РОЗДІЛ ІІ. МЕРЕЖІ ВОДОВІДВЕДЕННЯ

2.1 Системи й схеми водовідведення

Мета заняття: проаналізувати переваги і недоліки існуючих систем водовідведення.

Каналізація являє собою комплекс інженерних споруд і заходів, призначених для прийому стічних вод у місцях їх утворення й транспортування до очисних споруд, очистки стічних вод та спуску очищених вод у водойми.

Залежно від походження стічні води поділяються на: побутові, виробничі й атмосферні.

Залежно від того, як відводяться окремі види стічних вод - спільно або роздільно - системи каналізації підрозділяють на загальносплавні, роздільні (повні або неповні) і напівроздільні.

На практиці застосовують ту або іншу систему каналізації за сукупністю місцевих умов, на основі техніко-економічного аналізу й санітарної оцінки порівнюваних варіантів.

Схеми каналізації можуть бути наступними: перпендикулярна , пересічена, паралельна, зонна й радіальна. При проектуванні тої або іншої схеми слід дотримуватися наступних загальних умов:

· лінії каналізаційної мережі варто прокладати прямолінійно;

· у місцях зміни ухилу лінії або діаметра труб, поворотів мережі, а також у місцях з'єднання декількох ліній необхідно влаштовувати колодязі;

· повороти ліній та приєднання до них слід виконувати під кутом, рівним або меншим 90°.

2.2 Визначення обсягів водовідведення

Мета заняття: оволодіння навичками визначення обсягів водовідведення

Одним з найважливіших параметрів для розрахунку водовідвідних мереж є величина припливу (витрата) стічних вод. Витрата побутових стічних вод залежить від числа жителів, що користуються каналізацією, і норми водовідведення (кількість стічної води від одного жителя). Витрата виробничих стічних вод залежить від кількості продукції, що випускається і норми водовідведення виробничих вод.

Розрахункове число жителів у різних районах міста залежить від характеру будинків, їхньої поверховості, ступеня благоустрою жителів і визначається щільністю населення даного району.

Розрахункове населення, чол.,

= , (2.1)

де F - площа житлових кварталів, га;

P - задана щільність населення, чол./га;

- коефіцієнт, що враховує забудову кварталу будинками суспільного призначення, =0, 8-0,9.

Формула для визначення середньої добової витрати побутових стічних вод від населення міста буде така:

= , м³/доб. (2.2)

де - норма водовідведення (питома середньодобова за рік кількість стічної води, що доводиться на одного жителя), л/доб.

Норма водовідведення залежить від багатьох факторів: життєвого рівня, рівня культури, кліматичних умов, ступеня благоустрою житлової забудови тощо.

Студентам необхідно знати, що каналізаційну мережу й споруди на ній розраховують на максимально можливу витрату стічних вод - найбільшу секундну (розрахункову) витрату.

Для визначення розрахункових витрат необхідно вибрати коефіцієнти нерівномірності (табл.2.1).

Таблиця 2.1

Загальний коефіцієнт нерівномірності припливу стічних вод	Середня витрата стічних вод, л/с
								>5000
Максимальний К_gen.max	2,5	2,1	1,9	1,7	1,6	1,55	1,5	1,47	1,44
Мінімальний К_gen.min	0,38	0,45	0,5	0,55	0,59	0,62	0,66	0,69	0,71

Формули для визначення розрахункових витрат:

= м³/доб; (2.3)

= м³/год; (2.4)

= л/с. (2.5)

Зосереджена витрата від промислових підприємств л/с.

. (2.6)

2.3 Трасування мереж водовідведення

Мета заняття: ознайомиться із нормами й основними принципами трасування, відповідно до яких здійснюється проектування каналізаційних мереж [4 ].

Каналізаційну мережу слід влаштовувати самопливною (безнапірною) і проектувати на неповне наповнення. Для того, щоб вода протікала з необхідною швидкістю, мережу прокладають з ухилом.

Безпосередньо перед трасуванням територію, яка каналізується, розбивають на басейни, вибирають місце розташування очисних споруд та для випуску стічних вод. Границі басейнів каналізування визначають за рельєфом місцевості та проектом вертикального планування. Границі басейнів, як правило, співпадають з лініями водорозділів. Місце розташування очисних споруд вибирають нижче населеного пункту по течії водотоку з забезпеченням санітарно-захисної зони до границь житлової забудови.

Трасування мережі залежить від значного числа факторів. Так, при трасуванні каналізаційної мережі необхідно враховувати:

1) рельєф місцевості для зменшення заглиблення труб;

2) місце розташування очисних споруд;

3) намічене місце випуску стічної води у водоймі;

4) прийняту систему каналізації;

5) характер забудови кварталів;

6) черговість будівництва;

7) насиченість місцевості підземними спорудами;

8) гідрогеологічними умовами.

Трасування каналізаційної мережі здійснюється у визначеній послідовності. Спочатку трасують головний колектор, потім колектори басейнів каналізування і вуличну мережу.

Вуличні колектори звичайно прокладають перпендикулярно горизонталям місцевості в напрямку до понижених місць басейнів. Збірні і головні колектори трасують по тальвегам або уздовж берегів річок, враховуючи при цьому можливість приєднання до них бокових колекторів. По головному колектору стічні води відводять за межі об'єкта, що каналізується. Часто рельєф місцевості не дозволяє відвести стічні води із міста самопливом. У таких випадках влаштовують одну або декілька насосних станцій для підйому і перекачки стічних вод.

При вирішенні схем каналізування міста може бути доцільним будівництво декількох очисних станцій. В цьому випадку трасування мережі необхідно здійснювати з врахуванням розташування окремих очисних станцій.

При трасуванні мережі по можливості необхідно уникати перетину каналізаційних мереж з ярами, річками, залізними дорогами або підземними спорудами.

Приклад трасування виробничо-побутової водовідвідної мережі наведено у додатку 2.

Трасування вуличних каналізаційних мереж може бути здійснене за трьома основними схемами:

· схема з низового боку кварталу застосовується при вираженому рельєфі з падінням поверхні рівня землі до однієї або двох границь кварталу (ухил поверхні землі більше 0.008 - 0.01);

· охоплююча схема застосовується при плоскому рельєфі місцевості (ухил до 0.005... 0.007), великих розмірах кварталів та відсутності забудови всередині кварталів;

· черезквартальна схема передбачає, що вуличні мережі прокладені всередині кварталів.

При проектуванні каналізаційної мережі вирішують основне завдання гідравлічного розрахунку - визначення розрахункової витрати стічних вод q, л/с діаметра труби d, мм, швидкості v, м/с, наповнення h/d, ухилу колектора i, з урахуванням ухилу місцевості уздовж траси колектора.

При цьому необхідно враховувати, що каналізаційну мережу розраховують на часткове наповнення. Часткове наповнення труб характеризується ступенем наповнення h/d, де h - глибина наповнення труби (мм), d - діаметр труби (мм).

Для запобігання замулюванню колекторів приймаються мінімальні само очищаючі швидкості руху стічних вод залежно від їхнього діаметра за табл. 2.2. Максимально припустиме значення h/d для труб виробничо-побутової мережі різного діаметра також обмежено значеннями, зазначеними в табл.2.2.

Таблиця 2.2

Діаметр, мм	Мінімальна самоочищаюча швидкість, м/с	Максимально припустиме наповнення h/d
150-250	0,7	0,6
300-400	0,8	0,7
450-500	0,9	0,75
600-800	1,0	0,75
>900	1,15	0,8

При проектуванні також необхідно дотримуватися так званого «правила швидкостей» - швидкість на наступній ділянці повинна бути більшої, або в крайньому випадку, рівної попередньої, тобто повинна постійно збільшуватися.

Каналізаційні лінії слід прокладати прямолінійно. В місцях поворотів мереж, в місцях зміни уклону лінії та діаметра труб, а також в місцях з'єднання декількох ліній необхідно влаштовувати колодязі.

2.4 Глибина закладання каналізаційних мереж

Глибину закладання водовідвідної мережі розраховують від поверхні ґрунту до лотка трубопроводу.

Мінімальну глибину закладання трубопроводу визначають, виходячи з їхньої необхідності:

· виключення промерзання труб;

· виключення руйнування труб під дією зовнішніх навантажень;

· забезпечення приєднання до трубопроводу внутрішньоквартальних мереж і бокових гілок;

· перетинання з водопроводом.

Глибину закладання варто вибирати мінімальною, що забезпечує найменші витрати. При цьому треба прагнути звести до мінімуму перетинання з інженерними об'єктами й комунікаціями, а також природними перешкодами.

При проектуванні каналізаційних мереж необхідно враховувати присутність інших підземних мереж, особливо водопроводу. Каналізаційні мережі повинні проходити нижче водопровідних (для питного водопроводу на 0,4м).

Найменшу глибину закладання лотка каналізаційних труб приймають на підставі досвіду експлуатації каналізації в даному районі. При його відсутності мінімальна глибина може бути прийнята рівною:

H_{min =}H _пр - а , ( 2.9)

де H_пр - глибинапромерзання грунту, м;

а- величина, яка залежить від діаметра трубопроводу;

Значення а рекомендується приймати 0,3 м - при діаметрі трубопроводу до 500 мм і 0,5 м - при більшому діаметрі.

У звичайних умовах проектування для влаштування самопливних каналізаційних мереж застосовують керамічні, азбестоцементні, бетонні і залізобетонні труби. З метою виключення руйнування їх можливими зовнішніми навантаженнями в міських умовах і на ділянках промислових підприємств глибина закладання трубопроводів повинна бути не менше 0.7 м до верху трубопроводу дворової і квартальної, а вуличних міських мереж 1.5 м до верху труби. Глибина трубопроводу до лотка визначають за формулою

, (2.10)

де d – діаметр труби, м.

Найбільша глибина закладання каналізаційних труб залежить від способів будівництва мереж (відкриті або закриті) і ґрунтових умов. При будівництві мереж відкритим способом глибину закладання трубопроводів із практичних міркувань приймають для сухих ґрунтів не більше 7-8 м, а для водонасичених - не більше 5-6 м.

Початкову глибину закладання вуличної мережі визначать залежно від глибини закладання двірської або внутрішньоквартальної мережі

, (2.11)

де h - найбільша глибина закладання вуличної мережі в найбільш вилученому колодязі;

і - ухил внутріквартальної мережі;

L+ l - довжина внутріквартальної мережі від контрольного колодязя до місця приєднання її до вуличної мережі;

Z₁ і Z₂ –позначки поверхні землі відповідно у найбільш вилученого колодязя внутрішньоквартальної мережі та місця приєднання цієї мережі до вуличної;

-різниця в діаметрах трубопроводів вуличної й внутрішньоквартальної мережі в місці їхнього приєднання.

Рис.1. - Схема визначення початкової глибини вуличної мережі:

1- внутрішньоквартальна мережа; 2 -вулична мережа

Повздовжній профіль внутрішньоквартальної

каналізаційної мережі

У результаті гідравлічного розрахунку каналізаційної мережі за втратами напору з урахуванням рельєфу місцевості визначають діаметр трубопроводів і складають повздовжній профіль внутрішньоквартальної мережі.

Профіль являє собою вертикальний розріз верхнього шару землі з запроектованим трубопроводом.

Початкове заглиблення лотка першого колодязя приймається на 0,3 м менше, ніж глибина промерзання для даного району будівництва і визначається за формулою

, (2.12)

де h_пром – глибина промерзання грунту, м;

d – діаметр труб внутрішньоквартальної мережі, м.

Тоді відмітка лотка в точці ОК-1 буде такою:

, м, (2.13)

де - відмітка поверхні землі в точці (ОК-1).

Далі визначають відмітки лотка наступних колодязів

(2.14)

де і – ухил трубопроводу;

l – довжина ділянки, м.

Внутрішньоквартальну мережу приєднують до міського каналізаційного колектора залежно від глибини його закладання: при невеликій різниці в заглибленні лотків трубопроводу міської каналізації та внутрішньоквартальної каналізації в міському колодязі приєднання виконують зі збільшенням ухилу на останній ділянці, а якщо міська каналізаційна мережа має глибоке закладання, то в контрольному колодязі влаштовують перепадний колодязь.

Приєднання внутрішньоквартальної каналізаційної мережі до міської каналізації здійснюється за методом “шелига у шелигу”.

На профілі внутрішньоквартальної мережі вказуються місця розташування всіх оглядових колодязів, відстані між ними, їх номери, відмітки поверхні землі, лотків, діаметри та матеріал труб.

Повздовжній профіль креслять у встановлених масштабах за формою, наведеною нижче.

Натурна відмітка землі, м

Відмітка лотка труб, м

Глибина закладання, м

Позначення труби і тип ізоляції

Довжина, м Ухил

Відстані між колодязями, м

Номери колодязів

2.5 Вибір матеріалу труб для влаштування каналізаційних мереж

Мета заняття: проаналізувати матеріали труб для влаштування зовнішніх каналізаційних мереж, вимоги до матеріалу труб і способи їхнього з'єднання.

Каналізаційні труби споруджують із різних матеріалів, які в залежності від гідрогеологічних умов та составу стічних вод повинні вододіти відповідними фізико-хімічними характеристиками. До найбільш значних характеристик каналізаційних труб відносяться довговічність, стійкість до стирання й корозії, міцність, водонепроникність, вони повинні мати гладку внутрішню поверхню, бути стійкими до блукаючих струмів і повинні бути економічними.

Для самопливних каналізаційних трубопроводів застосовують, як правило, неметалічні труби: керамічні, азбестоцементні безнапірні, бетонні та залізобетонні, а також залізобетонні елементи (для влаштування каналів). Для напірних трубопроводів використовують азбестоцементні, залізобетонні напірні й пластмасові труби.

Каналізаційні труби з'єднують за допомогою розтрубів, фальців з накладним поясом і муфт.

Стикові з'єднання труб повинні бути міцними, водонепроникними, стійкими проти корозії й температурних впливів. Розтрубні стики з'єднують на розтрубах, труби із гладкими кінцями з'єднують на муфтах. Стики розтрубних з'єднань зашпаровують асфальтовою мастикою, азбестоцементом і цементом. Фальцеві з'єднання зашпаровують мастикою або цементом.

Основи під труби приймають за несучою здатністю ґрунту й фактичними навантаженнями.

Природною основою для труб можуть служити: середні й грубозернисті піски, супесі, дрібний і великий гравій, глини та важкі суглинки, а також скельні й близькі до них породи.

Штучна основа під труби потрібна при прокладанні в слабких сухих ґрунтах, водоносних ґрунтах із дрібного піску, глинистих ґрунтах, що володіють великою неоднорідністю, водонасичених суглинках, болотистих і торф'яних ґрунтах.

Однією з найважливіших умов довговічності служби каналізаційних труб є забезпечення їх від впливу ґрунтових і стічних вод, для чого застосовують спеціальні цементи та ізоляційні покриття. Найбільш надійними й довговічними є битумно-гумова та полімерна липка стрічка, що навивається на поверхню труби.

2.6 Споруди на каналізаційних мережах

Мета заняття: засвоїти призначення споруд, які влаштовують на каналізаційних мережах, вивчити устрій оглядових колодязів, дюкерів та особливості прокладання каналізаційних ліній при перетинанні з перешкодами.

Оглядові колодязі

Оглядові колодязі на каналізаційних мережах передбачають у таких місцях: приєднання (вузлові колодязі), зміни напрямку (поворотні), зміни ухилів і діаметрів трубопроводів, а також на прямих ділянках, довжина яких перевищує 35 м - на відстанях, зручних для експлуатації (лінійні колодязі).

На прямих ділянках залежно від діаметра труб колодязі влаштовують у такий спосіб:

Діаметр труби, мм, Інтервал, м,

150 35

200-450 50

500-600 75

700-900 100

1000-1400 150

1500-2000 200

понад 2000 250- 300.

Оглядові колодязі підрозділяють на малі (для труб діаметром до 600мм) і більші (для труб діаметром 700мм більше). вони можуть мати в плані круглий або прямокутний обрис. Розміри колодязів у плані приймають у плані залежно від труби більшого діаметра.

Діаметри круглих колодязів слід приймати наступні:

Діаметр трубопроводу, мм, Діаметр колодязів, мм,

До 600 1000

700 1250

800-1000 1500

1200 2000

Оглядові колодязі складаються з основи, робочої камери, перекриття, горловини, люка із кришкою і ходовими скобами (або навісними сходами).

До споруд на каналізаційних мережах також відносяться:

· перепади (перепадні колодязі) в місцях зміни глибини закладання мережі або підключення до колекторів глибокого закладання, гасіння підвищених (неприпустимих) швидкостей;

· дюкери та самопливні переходи при перетинанні річок, ярів, інженерних споруд і комунікацій;

· ливнеспуски та розділові камери на мережах загальносплавної та полу-роздільної систем каналізації;

· регулюючі резервуари;

· насосні станції (головні, районні) для подання стічних вод на більш високі відмітки;

· випуски стічних вод

Приклади рішення завдань

Завдання 1

Визначити приплив стічних вод від кварталу площею F=7га, щільністю населення P=200 чол/га, питоме водовідведення n=350 л/доб. на 1 чоловіка. Коефіцієнт, що враховує забудову кварталу будинками суспільного призначення =0,9.

Рішення:

Розрахункове населення, чол.,

= = =1260 чол.

Середньодобова витрата побутових стічних вод

= = = 441м³/доб.

Завдання 2

Середньодобова витрата стічних вод =15000 м³/доб, ухил місцевості i=0,003. Визначити за допомогою таблиць [5] діаметр трубопроводу d (мм), швидкість v (м/с) і наповнення h/d стічних вод.

Рішення:

Середньосекундна розрахункова витрата стічних вод

= = = 173,61 л/с.

Для отриманої розрахункової витрати стічних вод і заданого ухилу, користуючись таблицями для гідравлічного розрахунку, одержуємо:

d= 600 мм,

v=1,03 м/с,

h/d=0,58.

Варіанти завдань для виконання

за розділом ІІ «Мережі водовідведення»

Завдання № 1Визначити середньодобову і максимальну добову витратупобутових стічних вод від житлового мікрорайону міста.

Вихідні дані для рішення завдання наведені в табл. 2.3

Таблиця 2.3

Вихідні дані	Номера варіантів

Щільність населення Р, чол/га
Норма водовідведення на 1 жителя , л/доб.
Площа житлової забудови F, га

Завдання №2

Визначити за допомогою таблиць [5] діаметр трубопроводу d (мм), швидкість v (м/с) і наповнення h/d стічних вод, якщо відомо середньодобову витрату стічних вод, м³/доб і ухил місцевості. Вихідні дані по варіантах наведені в табл.2.4

Таблиця 2.4

Вихідні дані	Номера варіантів

Середньодобова витрата стічних вод Q_{сер.доб},м³/доб	14тис	6тис	11,5тис	9тис	16тис
Ухил місцевості i	0,003	0,002	0,0015	0,0017	0,003

Завдання №3

1) Накреслити план кварталу (М 1:1000 або 1:500). На плані кварталу житлового району запроектувати внутрішньоквартальну каналізаційну мережу з урахуванням максимального забезпечення території самопливними мережами. Проставити оглядові колодязі в належних місцях.

2) Побудувати повздовжній профіль внутрішньоквартальної каналізаційної мережі для ділянки, до якої приєднується будинок, що проектується (від першого колодязя мережі до заданої точки випуску стічних вод у міський колодязь (вертикальний масштаб М 1:100, горизонтальний масштаб М 1:1000 або 1:500. За напрямом, яким потрібно побудувати повздовжній профіль, пронумерувати оглядові колодязі (ОК-1, ОК-2....КК, МК). Зазначити діаметр труб, ухил, довжину ділянок між колодязями (див. приклад дод.5).

Вихідні дані для виконання завдання наведено у табл.. 2.5 та додатку 6

Таблиця 2.5 - Вибір вихідних даних для проектування

внутрішньоквартальної мережі

Остання цифра шифру	Номер варіанта плану кварталу	Відмітка лотка міського каналізаційного колодязя
		7,20
		37,90
		12,10
		29,40
		20,15
		50,25
		40,10
		17,00
		10,35
		77,85

РОЗДІЛ ІІІ. СПОСОБИ ПРОКЛАДАННЯ І РОЗМІЩЕННЯ

МІСЬКИХ ІНЖЕНЕРНИХ МЕРЕЖ

Як підземні, так і надземні мережі повинні ретельно узгоджуватися з поперечним профілем проектованих вулиць, із транспортною мережею і внутрішньо-мікрорайонними мережами. Трасування інженерних мереж слід виконувати з урахуванням структурно-планувальних рішень населених місць, характеру дорожньо-транспортної мережі, рельєфу місцевості, наявності водоймищ та розташування найбільш великих споживачів води, газу і електроенергії.

Інженерні мережі прокладають в основному по вулицях і дорогах. Із цією метою в поперечних профілях вулиць і доріг передбачаються місця для укладання мереж різного призначення - горизонтальне зонування. Так, на смузі між червоною лінією та лінією будівлі укладаються кабельні мережі (силові мережі, кабелі зв'язку, сигналізації, диспетчеризації); під тротуарами - теплові мережі або прохідні канали, газопроводи; на розділових смугах - водопровід, господарсько-побутова і дощова каналізація (Додаток 3).

При підземному прокладанні інженерних мереж повинні дотримуватися певні відстані не тільки у горизонтальній, але й у вертикальній площині як між мережами і спорудами, так і між самими мережами - вертикальне зонування (додатки 4 і 5).

Підземні комунікації та їх окремі елементи повинні бути розташовані від зовнішньої поверхні водопровідних труб, що укладаються у траншеях, на таких відстанях, м:

до обрізу фундаментів будинків.....................................................5

до крайньої рейки трамвайних шляхів.........................................2

до газопроводу.................................................................................1-2

до стовпа зовнішнього освітлення та огорожі .............................1,5

до стовбуру дерев та до бортового каменю проїзжої частини ....2

до кабелів зв’язку ............................................................................0,5

до силових електрокабелів напругою до 35 кВ...............................1

до каналізаційних ліній при діаметрі водопровідних труб, мм

200 .........................................................................................1,5

>200 ...............................................................................................3

При паралельному трасуванні водопровідних та каналізаційних ліній водопровідні труби повинні бути металевими. Як правило, водопровідні труби слід прокладати (у місцях перетину) вище каналізаційних, а відстані між стінами труб по вертикалі повинна бути не менше 0.4 м.

Якщо ж водопровідні труби треба прокладати нижче каналізаційних, то вони повинні бути сталевими і їх встановлюють у сталевий футляр. При цьому відстань у плані від кінця футляра до каналізаційних труб повинна бути не менше 5 м у глинистих грунтах і не менше 10 м у пісках.

ДОДАТОК 1

Рис. 1.1 Приклад трасування магістральної водопровідної мережі

Рис. 1.2 Приклад трасування каналізаційної мережі

ДОДАТОК 2

Рис. 2.1 - Розміщення інженерних мереж у поперечному профілі вулиці

при роздільному прокладанні

Рис. 2.2 - Розміщення інженерних мереж у поперечному профілі вулиці

при сумісному прокладанні у колекторі

ДОДАТОК 3

Мінімальні вертикальні відстані при взаємному перетинанні підземних мереж

Мережа	Відстань, м
Теплова мережа	Водопровід	Газопровід	Кабель силовий	Кабель зв'язку	Каналізація	Водостік	Загальний колектор
Теплова мережа	-	0,2	0,15	0,5	0, 5-0,15^{* * *}	0,2	0,2	-
Водопровід	0,2	0,15	0,15	0,5	0,5	0,4^{* *}	0,2	0,15
Газопровід	0,15	0,15	0,15	0, 5-0,25^*	0, 5-1,25^*	0,15	0,15	0,15
Кабель силовий	0,5	0,5	0, 5-0,25^*	0,5	0,5	0,5	0,5	0,15
Кабель зв'язку	0, 5-0,15	0,5	0, 5-0,25^*	0,5	0,5	0,5	0,5	0,15
Каналізація	0,2	0,4^{* *}	0,15	0,5	0,2	0,2	0,2	0,15
Загальний колектор	-	0,15	0,15	0,15	0,15	0,15	0,15	-

Примітки:

1. У проїзної частини відстань від поверхні землі до верху кабелю повинна бути не менше 1м.

2. Кабель зв'язку розміщають вище силового кабелю.

^*Кабель, прокладений у трубі, кінці якої повинні бути не ближче ніж 1м від газопроводу.

* *Водопровід прокладений вище каналізації у футлярі.

^{* * *}Кабель, прокладений у трубі.

Продовження додатку 3

Мінімальні відстані в плані від підземних мереж до будинків, споруд та дерев

Підземні мережі	Відстані в світу, м
до обрізу фундаментів будинків та споруд	до ближчої рейки	до мачт та опор мережі зовнішнього освітлення, контактної мережі і кабелів зв’язку	до стінок тунелю	до підошви насипу або бровки канави	до стовбуру дерева	до бортового каменю
залізниці	трамвайного шляху
Водопровід		3,2		1,5			1,5
Каналізація та водостоки безнапірні напірні		3,2	1,5				1,5	1,5
	3,2		1,5			1,5
Теплопровід (від стінок каналу)		3,2		1,5				1,5
Газопровід низького тиску (до 0,005 МПа середнього тиску (0,005-0,3 МПа) високого тиску (0,3-0,6 МПа) високого тиску (0,6-1,2 МПа)				0,5			1,5	1,5
			0,5			1,5
			0,5			1,5
			0,5			1,5	-
Трубопровід горючої рідини		3,2		1,5		2,5	1,5	1,5
Дренаж		3,2		1,5			1,5	1,5
Силові кабелі	0,6	2,2		0,5	0,5			1,5