Гидравлический расчет канализационных сетей

Устройство внутренней и наружной канализации должно соответствовать установленным стандартам. В противном случае стоки не смогут отправляться в центральную магистраль или приемник самотеком. Чтобы обеспечить безнапорную работу коллектора, при его монтаже учитывают пропускную способность канализационных труб, их сечение, уклон, наполненность.

Важность проведения правильных расчетов при проектировании канализации

Сточные воды — это не просто текучая жидкость однородной структуры. Нечистоты включают в себя примеси различной фракции и веса. Полидисперсная субстанция, коей являются сточные воды, к тому же содержит коллоиды  и суспензии. Скорость движения нечистот может периодически меняться. Если жидкие включения движутся быстрее, то тяжелые примеси в виде песка, шлаков и др. чаще оседают на стенках труб, образуя наросты и засоры. В результате коллектор забивается. Чтобы этого не произошло, на этапе проектирования системы проводят гидравлический расчет канализационных сетей.

Для вычисления всех параметров в качестве исходных данных берется предполагаемый объем стоков.

Основные виды расчетов

При выполнении расчетов чаще используют данные СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения», а также рекомендации из СП 40-102-2000 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования».

Уклон трубопровода канализации

Уклон отвечает за безнапорную работу системы и беспрепятственный сброс стоков в приемник. В таблицах СНиП приведены рекомендуемые для каждого диаметра труб минимальные уклоны:

• сечение 110 мм — 1 см на каждый погонный метр коллектора;
• диаметр 160 мм — 0,8 см на метр;
• сечение 220 мм — 0,7 см на один метр протяженности коллектора.

Для внутренней части коммуникации придерживаются 1,5-2 см уклона на каждый погонный метр.

Если есть необходимость высчитать уклон коллектора через формулу, пользуются такой: d х коэффициент, где d — это сечение трубопровода, а коэффициент соответствует таким значениям:

• 160 — 0,6;
• 220 — 0,7;
• 500 мм — 1;
• 600-800 — 1,1;
• 1000-1200 мм — 1,3.

Уклон делают в сторону центральной магистрали или дворового септика/выгребной ямы.

Расчет сечения труб

Чтобы уложить трубы нужного диаметра, можно воспользоваться данными СНиП. Выглядят рекомендуемые значения следующим образом:

• внутренняя часть канализации от всех сантехнических приборов — 50 мм;
• труба от унитаза — 110 мм;
• общественный стояк — 110-160 мм;
• наружная часть канализации — 160-220 мм (для частного сектора и многоквартирного жилого дома);
• центральная магистраль и промышленные предприятия — от 500 мм.

При правильном сечении коллектора наполненность трубы будет составлять примерно 0,3-0,5 от общего её диаметра.

Расчет наполнения коллектора

Высчитывают наполненность трубы по формуле: Y= h/d. Здесь значение h — это максимальный уровень жидкости в системе, d — внутреннее сечение коллектора. В норме результат должен колебаться в пределах от 0,3 до 0,6.

Пример расчета уровня наполненности трубы канализации в частном секторе: за исходные данные берут уровень наполненности коллектора в пределах 60 мм, в то время как сечение тубы составляет 110 мм. Согласно приведенной формуле, 60/110 и получается 0,55. Значение соответствует норме.

Вычисление пропускной способности труб

На момент проектирования системы обязательно высчитывают пропускную способность трубопровода — определяют расчетные расходы сточных вод. Этот параметр вычисляют относительно суток, часов и секунд в зависимости от назначения здания (жилое, предприятие и пр.). Секундный расход стоков исчисляют в литрах, для суточного и часового данные исчисляют в м3.

Данные для средних расходов:

• Qcp.сут= п · Nр / 1000 м³/сутки;
• Qcp.час= п · Nр / (24 · 1000) м³/час;
• qср.сек= п · Nр / (24 · 3600) л/сек.

Где:

• п — средние нормы водоотведения на 1 жителя (в литрах);
• Nр– расчётное количество жителей.

Для максимальных расходов:

• Qмакс.сут= Qcp.сут · kсут = п · Nр · kсут / 1000 м³/сутки;
• Qмакс.час= п1 · Nр · kобщ / (24 · 1000) м³/час;
• qмакс.сек= п1 · Nр · kобщ / (24 · 3600) л/сек.

Где  k – коэффициенты неравномерности: kсут – суточной, kобщ – общей.

Чтобы определить максимальную пропускную способность коллектора, пользуются формулой: q = aХv, где значение а – площадь живого сечения потока, а v – скорость транспортировки стоков.

За норму максимальных скоростей для каждого вида труб (материал изготовления) принято считать 8 м/с (металл) и до 4 м/с (бетон, пластик). Если скорость по факту получается больше, её нужно гасить с помощью поворотов системы или монтажа перепадных колодцев.

Все гидравлические вычисления нужно проводить последовательно. Однако чаще мастера используют для проведения расчетов не формулы, а приведенные в СНиП данные (в виде таблиц), либо пользуются онлайн-калькулятором.

Определение эффективных параметров ливневой канализации

Если параллельно с фекально-бытовой системой монтируется ливневка, для правильных расчетов нужно учесть такие данные:

• норма годовых осадков по региону;
• площадь обслуживаемого объекта;
• тип покрытия (бетон, грунт, плитка);
• свойства грунта на участке;
• масса отводимой дождевой воды.

Все данные, кроме последнего пункта, берутся в местной геодезической службе. С помощью полученной информации подбирают желоба по их пропускной способности. Для примера рассчитаем данные по лоткам для ливневки с помощью формулы: Q=q20∙P∙φ

Значения:

• Q — средний годовой объем ливневой воды в регионе;
• q20 — коэффициент по региону;
• P — площадь объекта, с которого будет отводиться вода;
• φ — коэффициент водопоглощения для разных видов материалов.

Определив по этой формуле пропускную способность лотка, выбирают желоба в соответствии с их техническими характеристиками. Как правило, на товаре указан этот параметр.

Расчет наружной канализации

Чтобы спроектировать наружную часть коллектора вычисляют такие данные:

• Протяженность коммуникации от выпуска из дома до подключения к септику или центральной магистрали.
• Диаметр труб (для частного строительства используют тубы сечением 110, 160 или 220 мм).
• Объем стоков. За норму принимается 2 куба на одного человека в месяц.
• Наличие поворотов и перепадных колодцев на протяженности коммуникации.

Для устройства безнапорной системы соблюдают уклон. Если ввиду особенностей рельефа монтируют напорный участок канализации, для фекального насоса монтируют специальный кессон и устраивают дюкер. Он будет защищать отрезок системы от воздействия минусовых температур и застаивания фекальных масс.

Расчет внутренней канализации

Для внутренней системы водоотведения рассчитывают количество необходимого метража труб. На схеме фиксируют отрезки канализации от каждого из видов сантехнического оборудования. Данные суммируют и получают итоговый метраж трубопровода. Для точной сборки системы важно закупить фитинги, хомуты, переходники, тройники.

Трубопровод устраивают с уклоном в сторону стояка из расчета 1,5-2 см на каждый погонный метр.