Расчет ливневой канализации: пример с расчетом диаметра и уклоном труб

Основные аспекты расчетов, пример

Первый этап сооружения канализации для оттока дождевых вод с территории предприятия, участков включает определение наибольшего объема вод, с которыми конструкции придется справляться.

Для облегчения расчетов, стоит воспользоваться приведенной таблицей, где указаны виды материалов и показатели водопоглощения:

• кровля – 1.0;
• асфальтобетон – 0,95;
• цементобетон – 0,85;
• щебень – 0,4;
• щебень с битумом – 0,6.

Прочие показатели интенсивности впитывания дождевых вод можно найти в СНиП, но стоит принимать во внимание значения для определенной местности. После того, как пример расчета покажет точные характеристики, обязательные для системы, предстоит просмотреть и выбрать сечение труб

Снова все зависит от объема потоков дождевых вод, однако, за пример можно взять следующие таблицы:

После того, как пример расчета покажет точные характеристики, обязательные для системы, предстоит просмотреть и выбрать сечение труб. Снова все зависит от объема потоков дождевых вод, однако, за пример можно взять следующие таблицы:

Расчет ливневых стоков требует внимания к расположению уклона. Если трубы берутся с сечением до 0,2 м, показатель примерно эквивалентен 0,007 м. Диаметр труб для системы отвода дождевых, талых вод с территории предприятия или загородного дома, показателем не более 0,15 м требует уклона не менее 0,008 м.

Как показывает пример формулы расчета, уклон не будет слишком неровным, а на коротких участках трубопровода можно не делать уклон, если рельеф местности не позволяет выполнить даже минимального снижения уровня.

Анализ данных требований подсказывает, что на уклон оказывает воздействие шероховатость, поэтому при серьезном уровне данного показателя, придется обустраивать достаточный угол. Также влияет размер сечения труб (их нужно выбирать по показателю объема выпадающих дождевых вод): чем больше сечение, тем меньший уклон нужно делать.

А чтобы все формулы были как можно более понятны, просмотрите пример расчетов. За параметры по умолчанию принимаются:

• участок в 15 соток (1500 м2);
• расположение на участке газонов и клумб, занимающих 300 м2.

Итак, газон и клумбы уже будут впитывать потоки дождевых вод, только если участок не имеет серьезного наклона

Расчеты водоотводящей конструкции берет во внимание коэффициент водопоглощения: кровля обладает более внушительным показателем чем земля, поэтому 300 м2 не включаются в расчеты

Определение объема воды, поступающей на 1200 м2 также будет по стандартным показателям – максимально 25л/1м2 час. Получается, что на 1200 м2 выпадает примерно 30м3. Цифра в примере определяет величину объема дождевых вод, которые придется отводить, поэтому труба с сечением 110 мм и уклоном в 10 мм на 100 см не совсем подходит. Пропускная способность трубы составит не более 6,19 л/сек или 22200 л/час, а вот труба диаметром в 160 мм при том же расчете уклона, будет идеальной.

Простой пример расчетов отвода дождевых потоков с территории, кровли показывает, что все можно сделать самостоятельно. Но не стоит забывать про некоторое количество лотков для ливневки. Также для обустройства дренажного трубопровода на ровных площадях иногда требуется гидравлический насос, обеспечивающий быстрое отведение потоков из лотков, а также транспортировку воды по трубопроводу.

https://youtube.com/watch?v=YGnNGMJSi5o

Классификация системы по методу сбора стоков

Отталкиваясь от принципа сбора ливневых стоков, можно выделить два вида ливневой канализации:

1. Точечная. Данный тип системы работает следующим образом: все установленные водостоки передают воду дождеприемникам, установленным внизу. Каждое из этих устройств подключено к общему, магистральному трубопроводу. Все дождеприемники оснащаются защитными решетками и пескоуловителями, в результате установки которых система сбора дождевой воды не засоряется, поскольку в нее не попадают различные отходы, вроде листьев, песка, земли и другого мусора. 
2. Линейная. Такая конструкция представляет собой разветвленную сеть водоотводов, установленных под землей или почти на одном уровне с ней в оборудованных траншеях. Сбор воды в данном случае выполняют лотки, установленные открытым методом. Их верхняя часть полностью накрывается решетками. Преимущество такой системы перед предыдущим типом заключается в возможности сбора жидкости не только с крыши, но и с других поверхностей, имеющихся на участке: дорожек, автомобильных площадок или отмостки. Такая конструкция способна работать практически в любых условиях и хорошо заменяет точечную ливневку там, где ее было бы невозможно установить. Линейная канализация является лучшим вариантом для удаления атмосферных осадков с больших территорий. 

Расчет гидравлики коллектора формулы и таблицы

Исполнительный проект канализации для дома должен также включать в себя гидравлический расчет канализационных сетей. Эта работа выполняется для того чтобы определить оптимальный диаметр трубопровода, его уклон и скорость стоков в нем. При расчете гидравлики пользуются специальными формулами и таблицами. Полученные данные позволят с максимальной точностью подобрать диаметр труб таким образом, чтобы стоки наполняли его на две трети при постоянной скорости и при этом в системе циркулировал воздух, который обеспечит отвод газов из трубы. Кроме того, гидравлическую способность канализации стоит исполнять и для того, чтобы иметь запас диаметра и уклона коллектора на случай повышения нагрузки на него.

Так, чтобы грамотно заполнить формулу расчета гидравлической способности коллектора, необходимо выяснить такие значения формулы:

• Ду — диаметр отводящей трубы;
• V — средняя скорость стоков в трубопроводе;
• I — гидравлический номинальный уклон коллектора;
• h/Ду — уровень наполнения трубопровода.

Но эти значения чаще всего не всегда необходимо вычислять по формуле в полном объеме

Чаще всего исходные данные принимают во внимание, только выяснив значение i или значение h/Ду. Поскольку все остальные данные можно получить, ознакомившись с таблицами СНиП для расчета и исполнения гидравлики коллектора. Так, значение V и значения h/Ду можно получить из таблицы «Самоочищающей скорости канализационных стоков в зависимости от условного диаметра трубопровода»

Кроме того, минимальный уклон трубы согласно регламенту СНиП может варьироваться от 0,8 до 0,7 мм на каждый метр при условии диаметра трубы в пределах 150-200 мм

Так, значение V и значения h/Ду можно получить из таблицы «Самоочищающей скорости канализационных стоков в зависимости от условного диаметра трубопровода». Кроме того, минимальный уклон трубы согласно регламенту СНиП может варьироваться от 0,8 до 0,7 мм на каждый метр при условии диаметра трубы в пределах 150-200 мм.

Для выведения расчета гидравлической способности канализационной системой рекомендуется использовать таблицы Ф.А и А. Ф. Шевелевых и таблицы Лукиных. Таковые помогают вычислить практически все данные для правильных подсчетов. Так, удобными при проведении расчетов являются:

• Таблица именуемая « Расчет расхода сточных вод, литров в секунду»;
• Таблица «Пропускная способность трубы в зависимости от давления транспортируемой жидкости»;
• Таблицы пропускной способности безнапорных труб для канализационной системы;
• Таблицы пропускной способности для напорной канализации.

Для вычисления объема транспортируемых стоков по коллектору необходимо воспользоваться формулой:

q=a•v.

Значения формулы трактуются так:

• a — сечение потока воды в трубе;
• v — скорость транспортировки стоков, исчисляемая в м/с.

Чтобы подсчитать скорость движения сточной воды, пользуются формулой

v= C√R*i,

значения трактуются таким образом:

• R — гидравлический радиус;
• С — коэффициент намокания внутренней поверхности трубы;
• i — уклон коллектора.

Для выведения значения гидравлического уклона трубы пользуются формулой

i=v2/C2*R.

Сюда достаточно подставить все значения, полученные методом ранних расчетов или взятые из соответствующих таблиц согласно предполагаемому диаметру трубы. Коэффициент же смачивания внутренней поверхности коллектора высчитывают так:

С=(1/n)*R1/6.

Здесь n – это коэффициент шероховатости, варьирующийся в пределах от 0,012 до 0,015 в зависимости от материала изготовления трубопровода.

Гидравлический расчёт систем водоотведения

Данная методика базируется на СНиП 2.04.03-85

Поверхностный сток образуется дождевыми и талыми водами, а также водой от поливки и мойки улиц. При этом осадки дождевых и талых вод в городах дают сток при слое более 2 мм ввиду наличия значительных по площади водонепроницаемых покрытий (покрытий дворов, проезжей части улиц, крыши домов).

Гидравлический расчет водоотводной системы должен производиться для каждого участка и площади индивидуально, такие расчеты лучше всего доверить специалистам проектирующим системы водоотведения и канализаций. Системы поверхностного водоотвода Gidrolica предназначены для сбора и отведения вод с поверхности дорожных покрытий, а также от фундаментов зданий и сооружений. Специалисты нашей компании могут дать Вам рекомендации по подбору систем водоотведения Gidrolica.

Рассмотрим один из упрощенных вариантов расчета. Для того чтобы правильно выбрать водоотводной лоток, необходимо рассчитать количество осадков, выпавших на расчетной площади. Рассчитывается расход воды Q л/с c площади по формуле:

Q = q20 × F × ϕ

где: q20

– интенсивность осадков (л/сек) на Га (Га = 10 000 м2);F – расчетная площадь стока в м2;ϕ – коэффициент, водопоглащения поверхности покрытия;

Пример:

Необходимо подобрать водоотводной лоток Gidrolica Тип покрытия (ϕ ): асфальт – 0,95 (см. таблицу коэффициент поверхности стока). Интенсивность осадков (q20 ) – регион Москва – 80 (л/сек) на Га (см. таблицу интенсивность осадков).

• Площадь – F = 20×30/10000 = 0,06 (Га)
• Класс нагрузки согласно EN1433 – C250

Общие характеристики лотков

Для эффективного выпуска воды в канализационные сети необходимо учитывать пропускную способность труб (см. пропускную способность труб при различных уклонах, л/сек).

Тип основания под трубы необходимо принимать в зависимости от несущей способности грунтов и нагрузок (см. СНиП 2.04.03-85)

Пропускная способность труб при различных уклонах, л/сек

Обустройство дождевой канализации правила и рекомендации

Основная цель расчета канализации – определение диаметра и уклона трубы исходя из количества осадков, выпадающих на конкретном участке. При недостаточной пропускной способности трубопровода значительно снижается эффективность канализационной сети, что увеличивает вероятность затопления территории во время сильных дождей.

Водосточная система – важный элемент любой строительной площадки

Все работы по устройству канализации регламентируются СНиП. Помимо гидравлических расчетов, для правильной работы системы необходимо соблюдать следующие рекомендации:

• Нельзя сбрасывать бытовые сточные воды и промышленные отходы в канализацию.
• Место сброса сточных вод в естественный бассейн необходимо согласовать с санитарно-эпидемиологической службой, а также с органами охраны водных объектов.
• Поверхностные воды с территории личных подсобных хозяйств можно без предварительной очистки направлять в центральную канализацию. Для промышленных предприятий сточные воды обязательно должны проходить дополнительные очистные сооружения.
• Возможность приема атмосферных осадков с территорий частных и промышленных сооружений из городской канализации определяется работоспособностью центральной сети и производительностью очистных сооружений.
• Отвод поверхностных вод по возможности следует организовать в гравитационном режиме.
• Для крупных населенных пунктов и производственных площадок необходимо предусматривать дренажные системы закрытого типа. Для малоэтажных дачных построек допускается использование системы канализации открытого типа.

В частных домах часто совмещают открытые и закрытые системы отвода дождевой воды

Источник – https://mr-build.ru/newsanteh/rascet-kanalizacii.html

Определение стоков ливневой канализации

Чтобы избежать неприятных последствий затопления участка осадковыми водами, необходимо проложить ливневку с достаточной пропускной способностью. Для этого нужно рассчитать объем дождевых стоков.

Нахождение среднегодового стока

Рассчитывается объем среднегодовых осадков, суммированием объёмов дождевых, поливо-моечных (актуально для города) и талых вод:

W = WД + WТ + WМ

Для каждого участка сбора дождевой воды объем подсчитывается с учетом вида поверхности отдельных участков (кровли, асфальта, газона…), для чего применяются коэффициенты стока, учитывающие особенности сбора, например, впитывание некоторого количества воды газоном (см. таблицу 1).

При подсчете талых вод учитывается, что поверхности способны частично впитывать подтаявшую воду при оттепелях, для чего вводится стоковый коэффициент ΨТ, принимаемый равным 0.5-0.7. Также может применяться КУ — коэффициент, учитывающий удаление убранного снега с территорий.

Для каждого участка сбор воды подсчитывается отдельно, объемы сборов суммируются

Кроме того, во внимание принимается месторасположение участка, поскольку для различных регионов количество выпадающих осадков различно, что учитывается при подсчетах умножением на высоту осадкового слоя HД или НТ (в мм). Данные берутся из СП 131.13330

Формула для вычисления объема дождевых вод:

WД = 10 HД * F * ΨД

Объем годового сбора талой воды рассчитывается по формуле:

WТ = 10 НТ * ΨТ * КУ * F

Цифра среднегодового сбора пригодится для определения необходимой емкости коллекторного пруда (который может быть использован в качестве пожарного водоема или для полива).

Расчет дождевых осадков для участка ливневой системы

Водный поток складывается из поступления осадков, собираемых с кровли здания и территории участка через:

• водостоки,
• линейные водоотводы,
• дождеприемники.

Перечисленные участки (звенья сбора воды) имеют свои особенности, поэтому каждый из них собирает воду со своей территории по-своему. Это отображается введением коэффициентов, учитывающих существование различных условий местности, например, большее или меньшее впитывание поверхностью выпадающей влаги. Вода с нескольких участков может собираться в отдельный ближайший колодец. Из отдельных колодцев вода перетекает в единый пункт сбора — в коллектор или главный накопительный колодец.

Для каждого участка количество дождевых осадков подсчитывается по формуле:

Q = q20 ∙ F ∙ φ

• q20 — коэффициент, учитывающий среднюю величину интенсивности осадков, выпадающих в том или ином регионе, рассчитан по данным многолетних наблюдений (берется из СП или у метеорологов),
• F принимается равной площади участка, для которого рассчитывается объем дождевого стока (для кровли водосборная площадь считается с 30% добавкой суммарной площади стен.);
• φ — коэффициент, зависящий от преобладающего типа покрытия поверхности на участке (значения приведены в таблице 2).

Гидравлический расчет ливневки проводится и для случая возникновения напорного режима. Для этого используется коэффициент b, учитывающий наполненность водотока и зависящий от продолжительности дождя (см. таблицу 3). Величина n зависит от географического нахождения объекта.

Qн = Q * b

Расчет расхода дождевых вод методом предельных интенсивностей

Для определения расходов отводимых водных масс в коллекторах дождевой канализации расчет стоков производится с учётом зависимости между продолжительностью дождя и расчетной интенсивностью осадков.

Суть метода заключается в следующем — расход ливневых масс в коллекторе достигает максимального значения в случае, когда длительность расчетного выпадения осадков равна времени протекания осадочных вод к избранному для расчета сечению коллектора. Для каждого из сечений коллектора сначала определяется продолжительность протекания вод. Соответственно этой продолжительности ведется расчет удельной интенсивности дождя. Так как при этом расчетном методе диаметры труб неизвестны (а также неизвестными являются скорости течения воды в сечении), расчет имеет итерационный характер.

Данный расчет ведется по формуле, учитывающей поверхностную характеристику стокового бассейна, результаты обработки записей дождемеров за многие годы, продолжительность протекания дождевых вод до расчетного участка, расчетную стоковую площадь, климатические условия местности:

Для максимально нагруженного участка коллектора делается гидравлический расчет. Напорный режим учитывается умножением Qрасч на коэффициент ß.

Qрасч = ß * Q

Этот расчет, как и проектирование систем водоотведения, правильнее доверить специалистам. Тогда канализация гарантированно будет рассчитана и спроектирована оптимальной и надежной в эксплуатации.

Принцип расчета ливневой канализации

                Расчет ливневой канализации
производится поэтапно:

• определяется площадь обслуживаемого участка;
• подсчитывается объем стоков, приходящихся на эту
  площадь;
• выбирается диаметр трубопроводов и количество
  коллекторов.

Для участков большей величины
порядок расчета существенно усложняется, поскольку возникает несколько площадок
с поверхностью разного типа и специфики. Они обладают собственными качествами и
по-разному взаимодействуют с дождевыми стоками. Открытый грунт практически
полностью их впитывает, асфальт для них почти непроницаем. Это определяется
специальным коэффициентом поглощения влаги (Ψ). Кроме этого, учитывается
интенсивность дождя за 20 минут (q20), определяющая объем воды на единицу поверхности.

Проще всего рассчитать ливневку для
участка частного дома. Для него допускается сооружение открытых систем, не нуждающихся в рытье траншей и прочих работах.
Единственной задачей становится определение пропускной способности лотков. Понадобится также гидравлический расчет ливневой
канализации с учетом свойств всех поверхностей. Чаще всего в расчете
участвует только наружная
поверхность кровли, но, если есть открытые площадки с непроницаемым покрытием,
их также включают в расчет. Основные формулы:

1. Расход дождевой влаги: Qr = q20·Ψ·F где F — площадь участка в гектарах.
2. То же при напорном режиме: Q = Qr·β, где β — табличное значение заполнения коллекторов.

Исходя из объемов воды,
производится определение
размеров и пропускной способности системы обычным порядком.

Необходимо учесть, что в
некоторых случаях может потребоваться расчет очистных сооружений ливневой канализации, пример
которого можно найти на специализированных ресурсах в сети. Это крайне сложная
инженерная задача, решение
которой доступно только подготовленным специалистам.  Если обратиться к ним нет возможности, можно
использовать онлайн-калькулятор,
которые есть в сети. Точность их результатов достаточна для использования на
практике.

Конструкции водостоков

При открытой системе водоотвода поперечные разрезы улиц выполняют с учетом намеченного уровня благоустройства городской территории.

Типовой поперечный профиль дороги с обочинами и кюветами показан на рис.8. Поверхностный сток с проезжей части дороги, а также с площади прилегающей территории отводят в кюветы, расположенные вдоль проезжей части улицы. Кюветы устраивают земляные с укреплением их откосов камнем или бетонными плитами, а также из готовых железобетонных блоков с вертикальными стенками.

Рис.8. Типовой поперечный профиль дороги с обочинами и кюветами:

1 — проезжая часть дороги; 2 — обочина; 3 — земляной кювет

Общая ширина улицы между «красными линиями» сокращается (при сохранении общих размеров основных элементов ее членения) за счет полосы, необходимой для устройства откосных кюветов общего профиля (рис.9).

Рис.9. Схема открытого водоотвода на дорогах с лотками:

1 — проезжая часть улицы; 2 — поток дороги; 3 — мощеный кювет; 4 — сборный железобетонный кювет; 5 — перепускной лоток; 6 — бортовой камень

Размеры главного отводящего канала при открытой системе водоотвода определяют расчетом. При усовершенствованных типах дорожных покрытий устраивают закрытую систему водоотвода — кюветы заменяют железобетонными трубами и прокладывают их на глубине, обеспечивающей непромерзание водостоков (рис.10).

Рис.10. Схема закрытого водоотвода на дорогах с усовершенствованными покрытиями:

1 — дождеприемный колодец; 2 — смотровой колодец; 3 — труба водоотвода; 4 — выпуск от дождеприемного колодца; 5 — бортовой камень

Поверхностные воды из лотков дороги поступают в дождеприемные колодцы, сток из которых поступает в основную сеть водостоков. Дождеприемные и смотровые колодцы устраивают из сборных железобетонных блоков. Размеры их назначают исходя из условий эксплуатации сети (рис.11, 12). По конструктивным соображениям сборные смотровые колодцы устраивают трех типов в зависимости от диаметра труб.

Рис.11. Схема дождеприемного колодца:

1 — рабочая камера; 2 — днище; 3 — песчаное основание; 4 — выпуск от дождеприемного колодца; 5 — заделка отверстия бетоном; 6 — чугунная решетка; 7 — бортовой камень

На коллекторах, имеющих большие размеры, устраивают специальные горловины, на которых устанавливают чугунные люки. Для прокладки сети ливневой канализации применяют круглые железобетонные трубы, сборные прямоугольные каналы, а при устройстве коллекторов больших размеров проектируют нетиповые сборные конструкции.

Рис.12. Схемы сборных смотровых колодцев в зависимости от диаметра труб:

а — 300-500 мм; б — 600-700 мм; в — 800-1100 мм;

1 — плита перекрытия; 2 — кольцо горловины; 3 — опорное кольцо; 4 — люк с крышкой; 5 — отверстие для укладки труб; 6 — рабочая камера

При прокладке труб большого диаметра и недостаточной глубине их заложения вместо одной прокладывают две трубы меньшего диаметра, имеющие ту же суммарную отводящую способность (рис.13).

Рис.13. Схема укладки двух труб рядом:

1 — железобетонная труба; 2 — бетонное основание; 3 — подготовка из щебня

Минимальную засыпку над верхом конструкции труб водостока принимают не менее 1 м. Укладка круглых труб с заделкой стыков вчетверть и враструб показана на рис.14.

Рис.14. Схема укладки круглой трубы с заделкой стыка враструб и деталь:

1 — железобетонная труба; 2 — бетонное основание; 3 — подготовка из щебня; 4 — раструб трубы