Гидравлический расчет диаметров и уклонов труб

Диаметр трубчатой дрены или коллектора определяется по формуле:

, м;

где: - коэффициент шероховатости, для асбестоцементных труб равен 0,013 [2]:

- уклон трубы.

Уклоны дрен увязывают с рельефом местности, от правильно принятого уклона зависит работа дренажной сети.

Уклоны труб с учетом рельефа местности наиболее целесообразны для дрен i=0,003÷0,006, для коллекторов i=0,001÷0,003.

Используя эти рекомендации, выполним расчеты для всех значений уклонов в приведенных выше диапазонах, и затем правильность выбранных уклонов проверим по условию незаиляемости и неразмываемости скорости течения воды в трубах. Для выполнения условия неразмываемости используются максимальные значения расходов и скорости, по ним же определяются диаметры труб. Для проверки условия незаиляемости используются минимальные значения расходов и скоростей в трубах.

Диаметр дрен и коллекторов определим по выше приведенной формуле для максимальных расходов, а затем в соответствии с ГОСТ 1839-80 приведем полученные размеры к ближайшему стандарту:

d =50, 75,100, 125,150, 200, 250, 300, 400 мм.

Для дрен расчет проводится в табл.1.2, для коллекторов – в табл.1.3.

Таблица 1.2

Определение размеров дрен (d/d_расч), мм/мм

iдр Qдр , м3/сек	0,003	0,004	0,005	0,006
Qmax др=0,0019	100 / 86	100 / 81	100 / 78	75 / 74

где d – диаметр трубы, принятой по стандарту, мм; d_расч – диаметр дрены, определяемой по формуле.

Таблица 1.3

Определение размеров коллекторов (d/d_расч), мм/мм

iкол Qкол , м3/сек	0,001		0,002		0,003
Сечение I-I
Qmax кол I-I=0,0076	200 / 177	200/ 156		150 / 144
Сечение II-II
Qmax кол II-II=0,0152	250 / 230	200 / 200		200 / 188

где d – диаметр трубы, принятой по стандарту, мм; d_расч – диаметр дрены, определяемой по формуле, мм.

Определение расходов в трубах при разной степени их заполнения водой

При расчётах диаметров дренажных труб исходят из условия непол­ного заполнения их водой для безнапорного движения, которое определяется следующей зависимо­стью предельных значений:

h = (0,7 -0,9)d;

где: h – глубина воды в дрене или коллекторе;

d – диаметр дрены или коллектора.

Рассчитанные выше фактические расходы Q_{max др}, Q_{max кол} должны соответствовать расходам в трубах в условиях неполного их заполнения, т. е. можно их обозначить Q^НП_{max др}, Q^НП_{max кол.}

Проверку выбранных диаметров и принятых уклонов проводят по формулам безнапорного движении воды в следующем порядке.

1. Определение расхода воды в трубе (дрене, коллекторе) при полном ее заполнении водой по формуле Шези:

Q_полн=ωС ; м³/с

где ω - площадь живого сечения трубы;

С – коэффициент Шези;

К - модуль расхода:

, м³/с.

Для асбоцементных труб коэффициент шероховатости n = 0,013 [2],

К = 24 ∙ 10³ ∙ d^8/3 л/с = 24 ∙ d^8/3 м³/с.

Модуль расхода К для труб можно рассчитать по приведенной формуле или подобрать по табл.7 Приложения 2.

2. Определение коэффициентов неполноты расхода и скорости.

Коэффициент неполноты расхода А и коэффициент неполноты скорости В определяем по формулам:

;

.

Так как ранее мы определили Q_{max min нп} для дрен и коллекторов, то мы сможем определить значения А при разных уклонах. Все вычисления могут быть сведены в таблицы 1.4, 1.5 и 1.6.

Таблица 1.4

Определение коэффициента неполноты расхода "А" для дрен

i	dдр мм	К л/с	Qдр п м3/сек	Qдр нп м3/сек		А
				Max	Min	Max	Min
0,003	100	51	0,0027	0,0019	0,00096	0,70	0,35
0,004	100	51	0,0032			0,59	0,30
0,005	100	51	0,0036			0,53	0,27
0,006	75	24	0,0018			1,05	0,53

Таблица 1.5

Определение коэффициента неполноты расхода "А" для коллектора для сечения I-I

i	dкол мм	К л/с	Qкол п м3/сек	Qкол нп м3/сек		А
				Max	Min	Max	Min
0,001	200	328	0,0103	0,0076	0,0038	0,73	0,37
0,002	200	328	0,0146			0,52	0,26
0,003	150	152	0,0083			0,92	0,46

Таблица 1.6

Определение коэффициента неполноты расхода "А" для коллектора для сечения II-II

i	dкол мм	К л/с	Qкол п м3/сек	Qкол нп м3/сек		А
				Max	Min	Max	Min
0,001	250	600	0,0190	0,0152	0,0077	0,80	0,40
0,002	200	328	0,0150			1,01	0,51
0,003	200	328	0,0180			0,84	0,43

Зная значения "А", можно получить значения коэффициентов неполноты скоростей "В" и отношения h/d по табл.8 и графику на рис.1 Приложения 2.