Гидравлический расчет канализационных сетей
Гидравлический расчет канализации
Эффективная работа канализации возможна только при сбалансированном поступлении и отводе сточных вод, общий объем которых соответствует пропускной способности системы. Кроме пропускной способности труб существует множество других параметров, которые необходимо учесть. В качестве основы для гидравлического расчета канализации чаще всего становится предварительно определенный расход: объем стоков на 1 человека в сутки, около 200 л.
Правильное проведение расчетов важно при создании автономной канализации в загородном доме, так как большинство таких систем являются самотечными. Главная особенность самотечных систем — отсутствие напора потока жидкости, что накладывает ограничения на конфигурацию системы труб из-за необходимости постоянно выдерживать их уклон. Несоблюдение уклона может привести к замедлению потока, засору и нарушению работы всей канализационной сети. Как ни удивительно, но слишком большой уклон также может оказать негативное влияние на работу канализации.
Как производится гидравлический расчет?
При гидравлическом расчете канализации используются специальные формулы, позволяющие подобрать соответствующее оборудование, вычислить углы наклона труб и организовать равномерное движение стоков. Однако известно, что движение стоков в трубах неравномерно. Что же рассчитывается по этим формулам? Ответ простой: расчет неравномерного движения жидкости — слишком сложная математическая задача.
таблица для расчета уклонов канализационных труб
Поэтому для бытовых нужд с учетом некоторых допущений и погрешностей было принято решение рассматривать поток стоков равномерно движущимся в системе труб. Формулы, используемые для гидравлического расчета индивидуальной канализации, являются практичным компромиссным вариантом, который позволяет получить приемлемые результаты без чрезмерных затрат времени и сил на более точные расчеты. Для еще большего упрощения расчетов готовые значения для типовых случаев приведены в различных таблицах, графиках и номограммах.
Как составляется формула?
Для упрощения гидравлических расчетов используется небольшое количество переменных. Какие именно будут выбраны переменные — зависит от поставленной задачи. Чаще всего при гидравлическом расчете канализации учитываются диаметр трубопровода”D”, средняя скорость движения жидкости ”V” и уклон труб ”I”. Степень заполненности трубы стоками обозначается символом ”y”, вычисляется соотношением H/D, где H – высота уровня жидкости в трубе. Соответственно, пустая труба будет характеризоваться значением y=0, если полностью занятая труба y=1.
влияние диаметра трубы на прочие параметры
Интересно, что для наибольшей эффективности автономной канализации трубы не должны быть заполнены стоками на 100%, то есть ”y” не должно быть равно 1. Оптимальное значение заполнения трубы обозначается ”K” и лежит в пределах 0,5-0,6. Диапазон в значении параметра K объясняется различными дополнительными воздействиями, которые влияют на движение стоков. Чаще всего такое воздействие на стоки оказывают свойства материала трубы.
Оптимальный уровень заполнения трубы
Стеклянные или пластиковые трубы имеют очень гладкую внутреннюю поверхность с низким коэффициентом трения, поэтому для таких труб среднее значение K=0,5. Чугунные, керамические и асбестовые трубы имеют повышенную шероховатость, поэтому для преодоления сопротивления масса стоков должна быть больше, K=0,6. Указанные разные значения K для разных типов труб позволяют поддерживать в канализационной сети оптимальную скорость движения стоков V=0,7 м/с.
коэффициенты шероховатости труб
Незанятый стоками свободный объем в трубе выполняет несколько важных задач: возможность выхода скопившихся газов, упрощается движение крупных фрагментов твердого мусора. Логично предположить, что с увеличением диаметра канализационной трубы будет увеличиваться ее уровень заполненности K.
В таблице указаны уровни заполнения труб различного сечения:
| D (диаметр трубы), мм | Уровень заполнения трубы |
| 150-250 | 0,6 |
| 300-400 | 0,7 |
| 450-900 | 0,75 |
| 900 и больше | 0,8 |
монтаж канализационной трубы с уклоном
В идеале максимальный расход воды, то есть пропускная способность трубы, будет при уровне заполненности 0,95. Но в реальности цифра снижена до 0,8. Из-за неравномерного заполнения канализации стоками в одно и то же время некоторые части труб могут быть полны, другие — пусты. В таких условиях заполнение почти на 100% может привести к нерасчетному переполнению и подтоплению трубопроводов. Другими словами, залповый сброс не уйдет в слив, а быстро заполнит трубы, может сорвать гидрозатворы и стоки попадут в жилые помещения.
Угол уклона канализационной трубы
Угол уклона канализационных труб зависит от их диаметра. В крупных проектах при расчете уклонов труб принимается во внимание уклон поверхности земли, необходимость снижать объем и стоимость земляных и строительных работ. В этом случае расчет должен проводиться более точно, так как требуется найти минимальные значения уклонов на каждом из участков канализационной сети. При проектировании бытовых канализационных сетей часто достаточно взять значения из готовых таблиц.
Уклон труб внутренней канализации на 1 м:
| Сантехприбор | Диаметр отводящей трубы, мм | Нормальный уклон | Минимальный уклон |
| Раковина | 40-50 | 0,035 | 0,025 |
| Унитаз | 100 | 0,02 | 0,012 |
| Мойка | 50 | 0,035 | 0,025 |
| Ванна | 40-50 | 0,035 | 0,025 |
сливная труба не должна заполняться на 100%
Важно! При прокладке внутренней сети канализации в доме уклон замеряйте не относительно пола, который может быть негоризонтален, а с помощью строительного пузырькового или лазерного уровня.
Уклон труб наружной канализации на 1 м:
| Диаметр трубы, мм | Нормальный уклон | Уклон при особых условиях (минимальный) |
| 150 | 0,008 | 0,007 |
| 200 | 0,007 | 0,005 |
Особые условия — это объективные природные или технологические помехи, которые не позволяют организовать нормальный уклон. Максимальный уклон равен 0,15, то есть снижение трубы на 15 см на 1 погонный метр. При большем уклоне канализация будет работать неэффективно.
Слишком большой уклон и скорость потока
Не рекомендуется использовать слишком большой уклон отводящих труб. Казалось бы, крутой наклон позволит стокам течь с большой скоростью, в результате чего пропускная способность всей канализационной системы возрастет. Но стоки поступают неравномерно. При слишком быстром перемещении объем стоков будет делиться на фракции разной плотности и вязкости. Быстрее всех по трубе стечет вода, имеющая наименьшую вязкость. Без воды плотные фракции стоков с большой массой прилипнут к стенкам трубы, чем уменьшат ее внутренний диаметр и вызовут засор.
слишком большой уклон снижает эффективность трубы
Слишком быстрый поток, несущий абразивные частицы, будет сильно изнашивать внутреннюю поверхность трубы истирающим воздействием, чем быстро исчерпает ее ресурс. Для металлических канализационных труб максимальная скорость потока составляет 8 м/с, для керамических, бетонных, асбоцементных и т.п. 4 м/с. Для ливневой канализации, где в основном сбрасывается практически чистая вода, соответственно, 10 м/с и 7 м/с.
Минимальная скорость движения стоков называется критической или самоочищающей. Имеется в виду, что это минимальная скорость, при которой стоки будут перемещаться, не оседая на внутреннюю поверхность трубы. При расчете минимальной скорости могут учитываться размеры крупных фрагментов в стоках, гидравлический радиус и степень наполнения трубы. Для осветленных, биологически очищенных стоков минимальная скорость движения составляет 0,4 м/с.
Формулы для более точных расчетов
Готовые инженерные таблицы и графики, используемые при проектировании канализационных сетей, не охватывают всех возможных вариантов. Поэтому для получения более точных результатов в базовые формулы гидравлического расчета могут вводится различные дополнительные переменные и коэффициенты. Это может понадобиться, если система канализации заметно отличается от стандартного варианта какой-нибудь технической особенностью.
Гидравлический расчет канализации по таблицам Лукиных
Гидравлический расчет канализации заключается в определении диаметра канализационной трубы в соответствии с расходом канализационных стоков, уклоном и нормативным наполнением.
Расчет по программе выполняется для минимального уклона трубопровода и нормативного наполнения стоков в трубопроводе.
Минимальный уклон равен:
0.03 - для труб диаметром 50 мм;
0.02 - для труб диаметром 100 мм;
0.008 - для труб диаметром 150 мм;
0.007 - для труб диаметром 200 мм;
1/D - для труб диаметром более 200 мм.
0.5 - для труб диаметром до 100 мм;
0.6 - для труб диаметром до 300 мм;
0.7 - для труб диаметром до 500 мм;
0.75 - для труб диаметром до 900 мм;
0.8 - для труб диаметром более 900 мм.
Смотрите также печатные таблицы Лукиных.
Быстро выполнить расчет минимального диаметра трубы канализации можно с помощью нашей онлайн программы. Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение расхода канализационных стоков и нажать кнопку.
Наши инженеры готовы выполнить гидравлический расчет канализации. На этой странице представлена программа гидравлического расчета канализации по таблицам Лукиных.
Таблицы Лукиных (для гидравлического расчета канализационных сетей)
скачать
Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле академика Н.Н. Павловского. Издание 4-е, дополненное. Стройиздат, 1974.
В справочном пособии изложены принципы гидравлического расчета канализационных сетей. Составленные авторами таблицы служат для подбора наиболее экономичных диаметров, размеров прямоугольных сечений и уклонов канализационных линий.
Справочное пособие предназначено для специалистов, работающих в области водоснабжения.
На этой странице представлена техническая документация для проектирования сетей и сооружений водоснабжения и канализации.
Читайте также: