Российская  Федерация

Дальневосточный государственный  университет

путей сообщения 
 
 
 

                                                            Кафедра "Гидравлика  и 

                                                                  водоснабжение" 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВОДООТВЕДЕНИЕ 
 
 
 
 
 

                                  Руководитель                                       М. И. Коробко 

                                   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Данные  к курсовому проекту 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

    Под водоотведением понимается комплекс оборудования, сетей и сооружений, предназначенных для организованного приема и удаления по трубопроводам за пределы населенных пунктов или промышленных предприятий загрязненных сточных вод, а также для их очистки и обезвреживания перед утилизацией или сбросом в водоем.

    В курсовом проекте разработана полная раздельная сеть водоотведения города Благовещенска со средней плотностью населения 520 чел/га.

    Сточные воды с территории жилой застройки  и промышленного предприятия  отводятся по бытовой сети водоотведения, выполненной из чугунных труб, на очистные сооружения.

    Поверхностные сточные воды отводятся по дождевой сети водоотведения.

    В проекте производится гидравлический расчет бытовой и дождевой сетей водоотведения, строится их продольный профиль. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЫТОВОЙ  СЕТИ 

    ВОДООТВЕДЕНИЯ 

    В курсовом проекте проектируется  полная раздельная система водоотведения, имеющая сеть бытовых и производственных сточных вод.

    Полная  раздельная система водоотведения  проектируется из двух линий трубопроводов. По одной линии отводятся бытовые  и очищенные на локальных очистных сооружениях производственные сточные  воды, по другой дождевые сточные воды.

    Полная  раздельная система водоотведения  в санитарном отношении является удовлетворительной и имеет ряд  технико-экономических преимуществ: все сточные воды перед выпуском в водоем проходят полную очистку; транспортировка  сточных  вод имеет хороший гидравлический режим; строительство сетей производится по очередям, причем в первую очередь строится бытовая сеть и только по мере развития города и его благоустройства строится дождевая сеть. 
 

    

1. ТРАССИРОВКА БЫТОВОЙ СЕТИ ВОДООТВЕДЕНИЯ

 

    Населенный  пункт расположен на территории с ярко выраженным рельефом местности. Запроектированная полная раздельная сеть представляет собой два бассейна водоотведения, расположенных по обе стороны от реки.

    Уличные сети трассируются по полуобъемлющей схеме. Трассировка выполнена для пересеченной схемы водоотведения. Боковые коллекторы сети водоотведения проходят перпендикулярно горизонталям. Главный коллектор проложен параллельно красной линии застройки в самом пониженном месте по направлению к очистным сооружениям, которые располагаются ниже города по течению реки на расстоянии 300 метров от населенного пункта.

      В точке 77 расположена районная канализационная насосная станция РКНС, которая осуществляет передачу воды с одного берега поймы на другой. Также для транспортировки сточных вод на противоположный берег применяется дюкер.

    Очистные  сооружения О. С. обеспечивают очистку сточных вод, затем воду обеззараживают и сбрасывают в водоем для повторного использования.

    На  схеме трассировки имеются диктующие  точки, то есть наиболее удаленные от очистных сооружений или РКНС. Такими являются точки: 1, 6, 13, 20, 27, 36, 39, 40, 47, 60, 67, 72, 75, 76. Наиболее неблагоприятными являются точки 40, 47,60, 67, 39, так как они сильно удалены от О. С. и РКНС.

    Схема трассировки системы водоотведения приведена в приложении А, рисунок 1.

    1. 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ  РАСХОДОВ 

    В курсовом проекте расчетные расходы  сточных вод, поступающие от населения и промышленного предприятия мы определяем с помощью компьютерной программы «Канал», в которой расчетные расходы бытовых сточных вод вычисляем по числу лиц, пользующихся канализацией, нормам водоотведения и коэффициентам неравномерности.

    Максимальный  секундный расход сточных вод, л/с, от жилой застройки населенного пункта определяем по формуле:  

    q_max =q_{mid s} *K^gen_max ,                                           (1.2.1) 

                                                         

      

    где  - максимальный секундный расход  сточных вод, л/с;

     - средний секундный расход сточных вод на участке, л/с;

     - общий коэффициент неравномерности,  определяемый по [1]

    Среднесекундный расход сточных вод на любом участке  сети определяем по формуле:

     ,                                                         (1.4.2) 

    где  - удельный расход сточных вод (модуль стока), ;

     - площадь территории, прилегающей  к участку, га. 

    Удельный  расход сточных вод  определяем по формуле:

 

     ,                                                            (1.4.3) 

    где  - плотность населения, равная 520 чел/га по заданию;

     - удельное водоотведение бытовых  сточных вод,  л/с чел. 

    q_уд = (520*280)/86400=1,69

 

    Сосредоточенный расход от промпредприятия  дан в задании и равен 2,2 л/с. 

1. 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАЧАЛЬНОЙ  ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ

 

    Начальную глубину заложения уличной сети определяем по формуле: 

    H_ул = h_дв + i_тр (L₁ + L₂) – (Z_дв – Z_ул) +∆, м                             (1.3.1) 

    где  h_дв – глубина дворового колодца, м, определяемая по формуле: 

    h_дв = h_пром – 0,3,  м                                                 (1.3.2) 

    где h_пром – глубина промерзания равная 2,4 м по заданию;

      i_тр – уклон трубопровода, принимаемый равным 0,005; (L₁ + L₂) – длина квартала; Z_дв – отметка земли первого дворового колодца; Z_ул – отметка земли уличного колодца; ∆ - перепад между уровнем заложения квартальной и уличной сети, принимаемый равным 0,2м. 

    h_дв = 2,4 – 0,3 = 2,1м

    H_ул = 2,1 + 0,005*240 – (45,4 – 44,3) + 0,2 = 2,4м 

1. 4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ БЫТОВОЙ СЕТИ ВОДООТВЕДЕНИЯ

 

    Гидравлический  расчет бытовой сети водоотведения  осуществляется на основании данных плана населенного пункта, геологических, климатических и гидрогеологических условий, материалов трубопроводов, расчетных расходов сточных вод, уклона поверхности земли.

    Гидравлический  расчет сводится к выбору диаметра и уклона трубопровода, обеспечивающих пропуск расчетного расхода при скорости движения воды, равной самоочищающей или больше ее, и наполнением не более рекомендуемого данными [1].

    Диаметр трубопровода и его уклон перед  началом расчета неизвестен, поэтому  расчет ведется методом подбора  на компьютере с помощью программы «Канал», в которой трубопроводы соединяются по уровню воды.

    Расход  жидкости при ее равномерном движении определяется по формуле:

      , м³/с                                                             (1.4.1) 

    где  w – площадь живого сечения потока, м²; V – средняя скорость движения жидкости, м/с.

    Средняя скорость движения жидкости определяется по формуле: 

     , м/с                                                             (1.4.2) 

    где C – коэффициент Шези; R – гидравлический радиус, м; i – гидравлический уклон.

    Коэффициент Шези, зависящий от гидравлического  радиуса и шероховатости смоченной  поверхности, определяется по формуле:

       ,                                                             (1.4.3)

    где n₁ – коэффициент шероховатости, для самотечных трубопроводов круглого сечения принимается равным 0,014; y – показатель степени, определяемый по формуле Павловского: 

      ,                                            (1.4.4) 

    Гидравлический  уклон для самотечных трубопроводов  определяется по формуле:

     _{,                                                                     (1.4.5)} 

    где g - ускорение силы тяжести, м/с²;

    l-коэффициент сопротивления трению по длине,  определяется из

    выражения:

     _{,                                            (1.4.6)} 

    где D_э - эквивалентная шероховатость, см;

    a₂ - коэффициент, учитывающий характер шероховатости труб;

    Re - число Рейнольдса.            

    При малых расходах в начальных участках сети ее самоочищение достигнуть возможно если этим участкам сети придать очень  большие уклоны, что при маловыраженном рельефе местности приводит к  большим заглублениям и удорожанию сети. Во избежание большого заглубления сети водоотведения на некоторых участках принимается минимальный уклон, который определяется как i=1/d. Также целесообразно проектировать трубопровод с уклоном, равным уклону поверхности земли.

    Гидравлический  расчет четырех ветвей сети водоотведения (точки 27-35; 1-35; 40-77; 47-32) приведен в таблице 1. 2.

    Для перекачки канализационных вод  через дюкер, в точке 77 проектируется районная канализационная насосная станция со шнековыми насосами и устанавливается перепадной колодец.

      При присоединении боковой ветви 1 – 35 к главному коллектору мы также нуждаемся в устройстве перепадного колодца, поскольку глубина заложения главного коллектора в точке 35 равна 5,556 м (таблица 1.2),  а глубина заложения боковой ветви в этой точке 4,296 м (таблица 1.2), и разница отметок составляет 1,26м.  

    Гидравлический  расчет дюкера 

    Дюкер применяется в случае, если необходима перекачка сточных вод с одного берега на другой (в местах пересечения  канализационных сетей с рекой).

    На  одном берегу устраивается входная камера, где устанавливают насосную станцию перекачки, на другом берегу расположена выходная камера, от которой идет камера гашения, а затем колодец, из которого вода самотеком направляется в главный коллектор. В выходной камере ставят только задвижки. Также устанавливают два колодца на расстоянии 10м, первый колодец смотровой и второй перепадной.

    Средний участок трубопровода укладывают с  небольшим уклоном, а боковые  наклонные участки (нисходящий и  восходящий) – с углом наклона  восходящей части дюкерных труб не более 20^о к горизонту. Прокладывают не менее двух рабочих линий дюкеров.

    Входную камеру дюкера разделяют бетонной стенкой  на две части: мокрую и сухую. В  мокрой размещают открытые лотки, в  сухой – трубы, задвижки, с помощью  которых можно выключать любой из трубопроводов дюкера.

    Заканчивается дюкер выходной камерой, где напорные трубы переходят в самотечный коллектор.

    В проекте дюкер должен пропустить расход сточной воды q = 104,75 л/с. Длина дюкера L = 280м, скорость в коллекторе за дюкером V₀ = 1,12м/с. Дюкер укладывается из двух линий чугунных труб, каждая из которых должна пропустить расход 104,75/2 = 52,38л/с. Указанный расход проходит по трубе диаметром d = 450мм со скоростью 1,21м/с при единичном сопротивлении i = 0,0014, принятым по […,таблица 42].

    Сопротивление по всей длине дюкера определяем по формуле:

    h_j = i L = 0,0014 * 280 = 0,392м;

    Сопротивление при входе в дюкер при скорости V = 1,21м/с определяем по […, таблица 43]:

    h₁ = 0,0419м;

    Сопротивление при выходе из дюкера при V-V₀ = 1,21 - 1,12 = 0,09м/с определяем по […., таблица 44]:

    h₂ = 0,00042м;

    Сопротивление в закруглениях при четырех отводах  по 10⁰ при скорости движения сточной воды в дюкере V = 1,21 м/с определяем по […, таблица 45]:

    h₃ = 0,0011*4 = 0,0044м;

    Полное  сопротивление в дюкере:

    H = h_j + h₁ + h₂ + h₃ = 0,392 + 0,0149 + 0,00042 + 0,0044 = 0,412м

    При аварии на одной из линий дюкера весь расход сточной воды пройдет  по линии, скорость при пропуске удвоенного расхода увеличится в два раза и составит V_а = 2,42м/с. Сопротивления по длине, при входе в дюкер и на закруглениях, возрастут в четыре раза, а при выходе в:

    ((V_а - V₀)/(V - V₀))² = ((2,42-1,12)/(1,21-1,12))² = 208,6 раз

    Следовательно, при пропуске всего расхода по одной линии диаметром 450мм полное сопротивление в дюкере составит:

    H_а = 4 (0,392+0,0419+0,0044) + 208,6 *0,00042 = 1,84м

    Следовательно, расчетная высота подпора сточной  воды по входной камере дюкера должна быть равна:

    H_а – H = 1,84 – 0,412 = 1,428м.  

       

ПОСТРОЕНИЕ  ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ  

    По  итогам гидравлического расчета строится продольный профиль трубопроводов.

    В основании профиля заполняется  таблица, в которой указываются отметки лотков труб, проектные и натурные отметки земли, данные о материале оснований, указывается длина и уклон расчетных участков, номера колодцев.

    Продольный  профиль бытовой сети показан в приложении В. 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

Таблица 1.2 – Гидравлический расчет бытовой сети водоотведения 

 
 
 
 
 
 

    Продолжение таблицы 1.2 – Гидравлический расчет бытовой сети водоотведения 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

    

1. 5 ХАРАКТЕРИСТИКА ТРУБОПРОВОДОВ И

КОЛОДЦЕВ  СЕТИ 

    В курсовом проекте для нашей канализационной  сети выбираем чугунные трубы, изготавливаемые  из серого чугуна методом центробежного  литья с раструбными соединениями по ГОСТ 9583-75. Этот материал трубопроводов  выбираем в силу его свойств, обеспечивающих длительный срок службы, надежность в эксплуатации, экономичность и простоту строительства, сопротивляемость механическому воздействию сточных вод, водонепроницаемость в сеть грунтовых вод и сопротивляемость разрушению  от химического воздействия сточных вод, содержащих кислоты и щелочи. Чугунные трубы отличаются высокой прочностью, противокоррозионной сопротивляемостью, простотой соединения, долговечностью. Трубы  изготовляются  большой длины, что обеспечивает минимальное количество соединений. Главный  недостаток выбранных труб – большая металлоемкость.

    Для соединения труб сети водоотведения  применяется стыковое соединение на резиновых накатных прокладках с кольцами.

    При соединении на резиновых прокладках и кольцах на заводе, изготовляющем трубы, в раструб плотно вставляют резиновую прокладку, а на конец трубы надевают резиновое кольцо. В результате горизонтального нажатия гладкий конец с кольцом вводят в раструб.

    Такой вид соединения труб показан на рисунке 1.5. 

    

    Рисунок 1.5 – Гибкий стык для раструбных чугунных труб

    На  проектируемой канализационной  сети предусматриваются колодцы  различного назначения: для наблюдения за работой сети, для прочистки, промывки и ликвидации возможных засоров  на ней.

    По форме и в плане колодцы устраиваются прямоугольными.

    Прямоугольные колодцы, устраиваемые на трубопроводах  диаметром более 500 мм, имеют внутренние размеры в плане: по длине –  на 100 см, по ширине – на 40 см больше диаметра трубы или ширины коллектора.

    Смотровые колодцы на системах водоотведения устраиваем в местах присоединений, изменений уклонов и диаметров трубопроводов. В курсовом проекте мы устанавливаем смотровые колодцы через каждые 50м.

    Схема смотрового колодца приведена на рисунке 2.5.

    Поворотные  колодцы устраиваем при изменении направления трассы трубопровода, так как при повороте потока на некоторый угол возникают дополнительные гидравлические сопротивления, которые тем больше, чем меньше радиус поворота и больше угол поворота. Учитывая это, угол поворота проектируется не менее 90˚, а радиус кривизны – от 2 до 5 диаметров трубы. Поворот лотка в колодце начинается на расстоянии половины диаметра трубы от стенок колодца.

    В точках соединения двух линий устраиваем узловые колодцы. Конструкция смотровых прямоугольных колодцев зависит от диаметра трубопровода и от глубины заложения коллектора, от наличия грунтовых вод и геологических условий на трассе коллектора.

    Перепадные  колодцы устраиваем непосредственно на трубопроводах и коллекторе. По [1] рекомендуется перепадные колодцы на трубопроводах диаметром до 600 мм включительно осуществлять по типовым проектам с применением сборных элементов. Перепад в этих колодцах устраиваем в виде стояка из железобетонного канала. Диаметр стояка равен диаметру подводящего трубопровода. Колодцы имеют под перепадным стояком (каналом) водобойный приямок. В курсовом проекте приняты перепадные колодцы шахтного типа малой высоты. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1-круглый  люк с крышкой; 2-регулировочные  камни или кирпичная кладка  не более четырех рядов; 3-опорное кольцо; 4-кольцо диаметром 700мм и высотой 300-600мм; 5-плита; 6-кольцо диаметром 1000мм; 7-регулировочные камни или кирпичная кладка; 8-плита; 9-щебеночная подготовка; 10-скобы 

    Рисунок 2.5 – Типовой круглый колодец  из стандартных железобетонных колец для уличной сети диаметром 150 – 600мм.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОЖДЕВОЙ СЕТИ ВОДООТВЕДЕНИЯ

 

1. ТРАССИРОВКА ДОЖДЕВОЙ СЕТИ ВОДООТВЕДЕНИЯ

 

    Согласно  санитарным нормам сброс атмосферных  сточных вод в пределах городской  застройки запрещен, поэтому необходимо дождевые сточные воды направлять на очистные сооружения.

    В данном проекте предусматриваем дождевую канализацию закрытого типа, при которой дождевые воды, стекающие в лотки уличных и внутриквартальных проездов, далее поступают в специальные водоприемные колодцы, называемые дождеприемниками, расположенными вдоль дорог, и затем в сеть.