Расчет дренажа: Пособие к СНиП 2.06.15-85 Прогнозы подтопления и расчет дренажных систем на застраиваемых и застроенных территориях

Дренажная система на загородном участке — ТЕХНОНИКОЛЬ

Дренажная система на приусадебном участке – один из необходимых элементов его жизнеобеспечения, о котором домовладельцу желательно позаботиться еще на этапе планирования. Продумывая, где будут размещены дом и подсобные помещения, разбиты клумбы, проложены дорожки и обустроены площадки, нужно сразу же предусмотреть и систему водоотвода с этих участков. Иначе в случае осадков и весеннего таяния снежного покрова на лужайках, грядках, площадках и дорожках образуются лужи. При этом на земельных участках размывается почва, возникают трудности с уходом за растениями, а дорожки и площадки деформируются и разрушаются.

И, конечно же, вода несет угрозу дому. На дачных и строительных форумах нередки жалобы посетителей на то, что в дождливый период сыреют стены, заливаются водой подвалы, разрушается фундамент, на стенах появляются трещины и приходится вести постоянную борьбу с плесенью. При этом даже правильно устроенные бетонные отмостки не решают проблему.

 

Основной ошибкой строителей на сегодняшний день является то, что они ограничиваются установкой водосточной системы. Тогда как мало увести воду с кровли. Необходимо обеспечить ее отведение подальше от фундамента здания. 

Поэтому дренажная система является столь же обязательным элементом в обустройстве приусадебного участка, как и водосточная. В идеале они должны быть спроектированы и установлены в комплексе.

Что нужно знать перед тем, как устанавливать дренажную систему?

Чтобы определить, какой вид дренажной системы будет наиболее эффективным, необходимо:

  • знать уровень грунтовых вод, тип грунта, особенности ландшафта и другие особенности вашего земельного участка. Поэтому перед её планированием желательно обратиться за консультацией к гидротехникам и гидрогеологам. Также ответ на этот вопрос вам могут дать специалисты, которые бурили скважину на вашем участке;
  • определить, где будет находиться точка сброса воды, куда будут сбрасываться как поверхностные, так и грунтовые воды. Если ваш участок имеет наклонный рельеф, то это будет самая нижняя точка участка. Для участка, который находится на склоне, необходимо предусмотреть систему перпендикулярных склону дренажных траншей, чтобы предотвратить стекание воды с верхнего участка на расположенный ниже. Если территория не имеет уклонов, то нужно предусмотреть дренажные колодцы и насосы для откачивания воды из дренажной системы;
  • рассчитать пропускную способность дренажных систем. Пропускная способность систем водосбора  зависит от площади поверхности участка, с которой будет собираться вода. Для расчета можно воспользоваться программой гидравлического расчета;
  • определить нагрузку, которую будут выдерживать дренажные системы. Поверхностное давление на сооружения для отвода воды зависит от мест их эксплуатации.

Виды дренажных систем

В зависимости от назначения, на приусадебных участках применяются открытые, засыпные и закрытые дренажные системы. 

Открытые имеют вид канавы размером примерно полметра шириной и такой же глубины, выкопанной по периметру объекта. Это самое простое решение, которое легко самостоятельно реализовать на объекте, эстетическая привлекательность которого не имеет значения (возможно, какая-нибудь подсобная постройка). При этом канавы периодически засыпаются, и их нужно обновлять либо укреплять распорками.

Засыпные – такой вид дренажной системы также можно установить самостоятельно, но для этого нужно приложить гораздо больше усилий. В вырытую траншею укладывается геотекстиль, затем помещаются щебенка, битый кирпич, бут. Края геотекстиля заворачиваются, и сверху канава засыпается дерном. Такие дрены можно использовать по периметру сооружений и непосредственно на земельном участке. Они долговечны в эксплуатации, однако их недостатком является низкая пропускная способность.

Закрытые – это наиболее трудный для самостоятельной укладки тип дренажной системы. Он состоит из перфорированных труб, укладываемых в вырытые траншеи, а также смотровых и водосборного колодцев. При этом  на дно траншеи сначала укладывается геотекстильная ткань, затем насыпается слой щебенки, укладываются трубы, которые засыпаются щебенкой, а уже затем края геотекстильной ткани заворачиваются. Образуется своеобразный рулон, который сверху засыпается землёй.

Поверхностный водоотвод – это самое простое и вместе с тем самое эффективное комплексное решение, предлагаемое современными производителями систем водоотводов. Систему можно установить на участке даже без привлечения специалистов.

Эти дренажные системы состоят из углубленных лотков, которые образуют желоба (водосборные каналы), и корзин-пескоуловителей. Лотки и корзины защищены сверху решетками, чтобы исключить попадание в систему листьев и крупного мусора. Лотки изготовлены из бетона, полимербетона либо пластика. Корзины – из пластика. 

Важно! Чтобы отведение воды осуществлялось самотеком, линейные системы поверхностного водоотвода устанавливаются с уклоном минимум 5 мм на метр длины.

К корзинам подсоединены трубы, по которым вода выводится в систему ливневой канализации. 

Благодаря надежности и эстетической привлекательности конструкций, простоте в обустройстве и эксплуатации, такие дренажные системы с успехом применяются в частном строительстве. Они быстро уводят избыток влаги от фундамента строения, с пешеходных дорожек, автомобильной парковки. Обустроенные по периметру клумб и газонов, обеспечивают оптимальные влажность грунта и условия для растений. 

Для чистки системы достаточно снять верхнюю решетку и удалить из лотков и пескоуловителя скопившийся мусор и песок.

Системы поверхностного водоотвода могут быть линейными и точечными.

Линейные системы водоотвода

При выборе линейной системы водоотвода нужно учесть класс нагрузки её лотков. Так, лотки поверхностного водоотвода ТЕХНОНИКОЛЬ, используемого на тротуарах, пешеходных и велосипедных дорожках, у стен коттеджей, имеют гидравлическое сечение 70 мм (70DN).  

Для зон автомобильных парковок, бордюров и обочин автомобильных дорог, не предназначенных для движения, используются лотки с гидравлическим сечением 100 мм (100DN).

Лотки соединяются либо напрямую, либо с помощью переходников с дождесборниками S’park ТЕХНОНИКОЛЬ. 

Дождесборники S’park ТЕХНОНИКОЛЬ пластиковые квадратной и круглой формы с решеткой являются универсальным решением в системе водоотвода. Они могут выполнять функции дождесборника, пескоуловителя, ревизионного и дренажного колодцев. Глубина заложения колодца может варьироваться путем наращивания секций. Приемники выполнены из морозостойкого пластика, который не трескается при замерзании воды в резервуаре. Внутрь колодцев устанавливается улавливатель песка, а сверху они накрываются изящной полимерной решеткой, защищающей его от попадания крупного мусора.

Колодец из ДП-25.

25-пп  Технониколь квадратной формы очень удобен в устройстве дренажной системы. Его высоту можно также регулировать, наращивая секции одна на другую с использованием штырей и защелок. При необходимости комплект можно снова разобрать в исходное положение. 

Дренажные лотки ТЕХНОНИКОЛЬ могут подсоединяться к нему как напрямую, так и с помощью переходников.  

Из всех видов решений по созданию дренажных систем комбинация поверхностных линейной и точечной систем водоотвода является самым эффективным, долговечным и эстетически привлекательным. Дренажная система S’park в сочетании с водосточной системой ТЕХНОНИКОЛЬ обеспечат эффективное отведение воды  с вашего участка – начиная от кровли постройки и заканчивая площадками, дорожками, клумбами и грядками.

Однажды установив такую систему водоотведения на участке, вы на долгие годы надёжно защитите постройки, сооружения и земельный участок от избыточного увлажнения. Фасад дома всегда будет красивым, дорожки сухими и ровными, а участок – ухоженным.

Дренаж фундамента: целесообразность, разновидности, расчеты

Дренаж фундамента — отведение избыточной грунтовой или поверхностной влаги из окружающего слоя почвы с помощью специальных систем каналов, труб, скважин и коллекторов. Особенно востребован он при высоком уровне подземных вод, дождливом климате и в регионах с частыми подтоплениями.

Дренаж фундамента для частного домаИсточник lipetsk.tiu.ru

Для чего нужен дренаж

Осушение прилегающего к фундаменту участка поможет устранить или уменьшить негативное влияние грунтовых вод, паводков, сезонных осадков.

В результате морозного пучения зимой происходят подвижки грунта и выталкивание частей фундамента на поверхность. Этому способствует промерзание насыщенного влагой верхнего слоя земли. Своевременный отвод влаги с помощью дренажной системы устраняет основную причину — избыточное увлажнение прилегающей к конструкции почвы.

Грунт насыщается водой в дождливую осень и при таянии снега даже при низком УГВ. Самая качественная гидроизоляция фундамента не защищает на 100% конструкцию от увлажнения. Стены подвалов и цокольных этажей покрываются пятнами грибка и плесени. В зимние морозы превратившаяся в лед влага увеличивается в объеме, разрывая поры бетона. Появляются трещины, которые распространяются с каждым циклом замерзания-оттаивания.

Схема прифундаментного дренажаИсточник gydromax.ru

Отсутствие дренажа негативно сказывается на несущей способности грунтов. Затяжные дожди и паводковые воды размывают плотные слои почвы, делают их рыхлыми, неустойчивыми. Это приводит к деформациям фундамента, грозит разрушением всего дома.

Особенно опасно переувлажнение глинистых, суглинистых, торфяных и илистых почв, сапропелей. На таких грунтах при любом УГВ рекомендуется в обязательном порядке устраивать дренаж вокруг фундамента. Это поможет избежать отсыревания стен подвалов, промерзания конструкций, морозного пучения, продлит срок службы основания.

Виды дренажных систем

По глубине заложения дренажные системы делятся на два основных типа – поверхностные и подземные.

Поверхностный дренаж

При низком УГВ и слабопроницаемых почвах применяют поверхностный дренаж. Его назначение — сбор и отведение верховодки с прилегающей к дому территории. Представляет собой систему каналов с глубиной заложения не более 1 м, которые могут быть открытыми и декоративными или закрытыми, спрятанными под решетками.

Поверхностный дренаж фундаментаИсточник hydromoskva.ru

Поверхностный дренаж прокладывают вдоль стен по периметру здания в виде:

  • линейной системы — земляных желобов, отводящих паводковые или дождевые воды от фундамента, дорожек, подсобных помещений в канализацию, септик или за пределы участка;
  • точечных водосборных открытых или закрытых колодцев, расположенных в самых низких местах рядом с коммуникациями, подпорными стенками, цокольными помещениями.

Подземный дренаж

Подземное водоотведение имеет более сложное и часто многоуровневое устройство. Применяют для осушения участков с близкими грунтовыми водами, глинистыми почвами, в низменностях, вблизи природных водоемов.

В частном строительстве применяют три системы подземного дренажа:

  1. Вертикальную — из колодцев или понизительных скважин глубиной до 20-50 м, из которых вода откачивается насосом или проникает в нижележащий водопоглощающий слой.
  2. Горизонтальную — из уложенных в траншеи с дренирующим материалом малоуклонных перфорированных труб, проводящих воду в водосборный колодец,
  3. Комбинированную — сочетающую горизонтальное и вертикальное водоотведение.
Проект подземного дренажаИсточник blog-potolok.ru

Подземные системы дренажа имеют три конструктивные формы:

  1. Кольцевую. Замкнутый контур из дрен применяют для понижения общего уровня грунтовых вод, защиты подвалов одного или группы зданий от подтопления. Перфорированные трубы заглубляют ниже подошвы фундамента и точки промерзания грунта, отступив от стены на 5-8 метров. Такой дренаж используют на песчаных почвах, склонах рельефа, при УГВ выше подошвы.
  2. Пристенную. Применяют при уровне грунтовых вод ближе 0,5 м от низа фундамента, глинистых почвах, возможности подтопления верховодкой. Дрены прокладывают по периметру стен под подошвой с уклоном 2°. Жидкость поступает самотеком или с помощью насоса в водосборные коллекторы, используется на орошение или удаляется в канализацию.
  3. Пластовую. Самая сложная в возведении система. Предназначена для вывода межпластовых вод, залегающих между водоупорными породами, при подпоре грунтовых вод или неэффективности других видов осушения. Представляет собой искусственно созданный водоем под фундаментной плитой. До начала монтажа пространство заполняют щебнем, гравием, камнем. Глубина котлована для пластового дренажа — не менее 0,3 м.

Элементы систем можно совмещать или комбинировать.

Онлайн калькулятор фундамента

Если дренажная система проектируется еще вначале строительства дома, то ее обустройство будет зависеть от параметров будущего фундамента.

Чтобы узнать примерную стоимость фундаментов различных типов, воспользуйтесь следующим калькулятором:

Расчет дренажа

Перед началом работ по осушению рассчитывают глубину заложения, уклон дрен, количество колодцев, уточняют места их размещения. Это поможет избежать ошибок, при которых работа дренажной системы становится малоэффективной или приводит к обратному результату.

Поверхностный дренаж закладывают на небольшую глубину. Уклон желобов не должен быть менее 2 см на 100 см длины в глинистых, 3 см — в песчаных грунтах. Располагают их в местах, где вода стекает по твердым поверхностям — дорожкам, площадкам и рядом с водосточными трубами. Не рекомендуется совмещать с глубинным водоотведением, так как в случае аварийной ситуации объем удаляемой жидкости может превысить во много раз возможности системы.

Схема устройства дренажа фундаментаИсточник bankfs.ru

При расчете подземного дренажа фундамента дома учитывают две величины:

  1. Глубину промерзания почвы. Укладывать дрены нужно ниже точки, где вода в грунте превращается в лед. Замерзшая в полости трубы влага непроницаема, может разорвать стенки водовода. Показатель определяют согласно региону по СНиП «Строительная климатология», СП 131.13330.2012 или по таблице в Интернете с учетом типа грунта. Например, в Москве нулевая точка в суглинке находится на глубине 120 см. К величине нужно добавить высоту гравийной подушки 20-40 см, т.е. 120+40=160 см.
  2. Глубину подошвы фундамента. Дренаж размещают ниже на 30-50 см. Если основание, например, мелкозаглубленная плита, заложено выше уровня промерзания почвы, то трубу нужно уложить согласно первой расчетной величины, т.е. на глубине не менее 160 см.

После исследования рельефа участка проектируют расположение дрен, смотровых колодцев, приемников воды, соединительных узлов (СНиП 2. 06.15-85, 2.04.03-85), зарисовывают схему дренажа фундамента. Учитывают возможность слива воды в канализацию, овраг или откачку насосом в ассенизаторскую машину.

Дренажные колодцы размещают на поворотах и не далее 20 м от них, водосборные — в нижних точках участка. Уклон — 2 см на 100 см водопроводов. Диаметр труб — 110-160 мм. Рассчитывают общую длину дрен, количество соединительных элементов, расход геотекстиля, объем отсыпки для подушки.

Строительство кольцевого дренажа

Чтобы понизить общий уровень грунтовых вод в песчаном грунте, на расстоянии 5-8 метров от стен дома устраивают кольцевой дренаж.

Кольцевой дренажИсточник ecoterem-spb.ru
Особенности и характеристики дренажных труб

Устройство кольцевой осушительной системы включает:

  1. Прокладку траншей. В наиболее сухой период года, например, в конце лета, размечают трассу колышками со шнуром или леской. Выкапывают на расчетную глубину каналы с вертикальными стенками. Контролируют величину уклона строительным уровнем или нивелиром. Диаметр расширений под колодцы должен быть шире на 20-30 см.
  2. Подсыпку на дно траншеи песка толщиной 15-20 см.
  3. Укладку геотекстиля. Совмещают середину полотна с осью канала. Края закрепляют на стенках.
  4. Засыпку щебневой подушки. Толщина слоя — 30 см. В центре устраивают продольное углубление под дрены.
  5. Укладку дренажной трубы. Стыки соединяют фитингами, хомутами.
  6. Подсыпку щебня. Он должен равномерно окружать водовод.
  7. Укладку геотекстиля по верху щебеночной засыпки. Полотнища заворачивают внахлест.
  8. Установку в расширения ревизионных колодцев. Соединяют с трубами дренажа муфтами, заглушают незадействованные отверстия.
  9. Утепление пространства между стенками колодца и землей керамзитом, пенопластом или щебнем.
  10. Вывод трубы в общую ливневую канализацию, дренажный колодец. Если расположить приемный резервуар в самой низкой точке участка, вода будет попадать туда по естественному уклону без задействования насоса.

Один раз в 2-3 года систему промывают водой под напором через смотровые колодцы. Кольцевой дренаж эффективен при правильном расчете и выборе схемы прокладки линий.

Устройство пристенного фундаментного дренажа

Такой вид осушения применяется на глинистых грунтах для защиты подвалов и цокольных этажей от подтопления. Перед началом работ нужно подготовиться — проанализировать особенности рельефа участка, составить схему, рассчитать и завезти материалы.

Пристенный дренажИсточник stroy-dom-pravilno.ru

Устройство пристенного дренажа фундамента проводят, соблюдая последовательность:

  1. Отрывают фундамент построенного здания до обнажения подошвы. Ширина рва от 25 до 80 см в зависимости от глубины заложения строения.
  2. Устанавливают накопительные колодцы из бетонных колец или готовые пластиковые резервуары с отводами и перфорацией.
  3. Проводят гидроизоляцию основания обмазочными или рулонными материалами.
  4. Утепляют поверхность фундамента плитным теплоизолятором, например, пеноплексом.
  5. Устанавливают ревизионные колодцы по углам здания, на пересечениях коммуникаций и не менее, чем через 20 м от поворотов. Заглубляют дно относительно уровня труб на 10-30 см. Это помогает уловить песок из дренажных вод.
  6. Застилают геотекстиль.
  7. Сверху на подушку из щебня или песка укладывают перфорированные трубы, соблюдая уклон 2 см на 1 метр. Соединяют между собой и колодцами фитингами, хомутами.
  8. Накрывают систему геотекстилем.
  9. Проводят обратную засыпку гравием на толщину 30 см с уплотнением. Возвращают родной грунт на место.

При строительстве нового дома дренаж прокладывают во время земляных работ или при возведении фундамента.

Отчет о строительстве пристенного дренажа — в этом видеоролике:

Современные материалы для дренажа

В настоящее время строительный рынок предлагает улучшенный вариант дрен — перфорированные гофрированные трубы с геотекстилем или фильтрационным слоем из кокосового волокна. Их продают на метраж в бухтах. Диаметр — 110, 160, 200 мм. Они легкие, хорошо гнутся и соединяются. На строительной площадке отсутствуют операции с геотканью.

Трубы для дренажаИсточник kanalizaciyasam.ru
Дренаж участка – нужен или нет, какой и где лучше обустроить, и что для этого надо

Заключение

Для устройства поверхностного дренажа применяют готовые системы из труб, окруженных наполнителем из пенопласта и геотекстильной сеткой. Это предохраняет дрены от промерзания. Не требуется применять щебень в качестве дренирующего материала. Его функции выполняют полимерные шарики. Достаточно выкопать траншеи, заложить готовые элементы, соединить и вывести в накопитель воды.

Гидравлический расчет дренажа. Расчет дренажа-© ООО «ЭКОГИДРОПРОЕКТ»

При проектировании подземных дренажей производят гидрогеологические и гидравлические расчеты. Гидрогеологические или фильтрационные расчеты выполняют по аналитическим зависимостям на основе расчетных схем работы дренажа. С этой целью реальные границы дренируемого водоносного пласта, снятого с геологического разреза, приводят к условным типовым.

Граничные условия дренируемого водоносного пласта определен расстоянием до области его питания и естественного дренирования, также положением водоупорных слоев.

В плане граничные условия водоносного пласта при значительной удаленности областей питания и естественного дренирования от проектируемого дренажа заменяют условной границей – радиусом депрессии дренажа. Его величину определяют опытным путем и только при полном отсутствии таких данных прибегают к расчетным формулам. В ряде случаев расстояние до удаленной области питания не определяют, а ограничиваются установлением расхода, притекающего к дренируемому участку из этой области. Областью питания могут служить не только водные объекты. В этом качестве могут выступать массивы обводненных пород с более высокой водопроницаемостью, чем осушаемая порода и гидравлически связанные с ней.

В разрезе граничные условия водоносного пласта предопределены положением водоупорных слоев. Обычно глубину водоупора принимают по средней отметке, через которую проводят горизонтальную линию. В типовых расчетных схемах все пересекающиеся криволинейные и условно параллельные границы реального контура показывают прямыми перпендикулярными и строго параллельными линиями.

При выборе расчетных схем учитывают ряд гидрогеологических факторов. К их числу следует отнести гидравлическое состояние водосодержащих пород, которое определяет работу дренажа в условиях напорных и безнапорных вод. В первом случае дренаж обеспечивает полное или частичное снятие пьезометрического напора в водонапорном пласте. Во втором случае дренаж работает еще и на непосредственное осушение водоносных пластов. В подавляющем большинстве случаев горизонтальные дренажи работают в безнапорных условиях. Характер и степень неоднородности грунтов также влияют на условия работы.

В фильтрационных расчетах горизонтальных дренажей водопроницаемую неоднородную толщу слоистых грунтов приводят к условиям однородной среды. Это делают через средневзвешенный коэффициент фильтрации при условии соотношения коэффициента фильтрации различных слоев менее 20. Коэффициент фильтрации определяют по эмпирическим формулам на основании лабораторного анализа фунтов или на месте строительства путем откачки. Для предварительных расчетов величина коэффициента фильтрации может быть принята по справочным данным.

Подземные дренажи в городском и промышленном строительстве, как правило, имеют длительные сроки действия, поэтому для расчета используют уравнение установившегося во времени движения подземных вод. Для дренажей, применяемых на оползневых склонах, используют уравнение неустановившегося во времени движения подземных вод. Здесь всегда возникает необходимость в определении времени осушения.

При выборе расчетных схем учитывают и положение дренажа (совершенного или несовершенного) относительно водоупора.

Таким образом, в каждом конкретном случае расчет дренажных систем ведут на основе предварительной расчетной схемы понижения уровня грунтовых вод, отражающей условия работы системы. Из-за многообразия этих условий фильтрационный расчет дренажа является довольно сложной задачей. Ниже даются расчетные схемы, которые типизируют часто встречающиеся при проектировании условия работы для относительно простых систем горизонтального дренажа.

Расчет пластового дренажа | Планета Решений

Расчет расхода пластового дренажа
Площадь контура стен, м2
Высота уровня воды в пласте,м
Понижение уровня подземных вод S, м=
Толщина водоносного слоя от водоупора до плаcтового дренажа, м=

44. 7

Расчет усредненного коэффициента фильтрации грунта
k1= m1=
k2= m2=
k3= m3=
k4= m4=
k5= m5=
k6= m6=
k7= m7=
k8= m8=
k9= m9=
Kср= k1*m1+k2*m2+k3*m3+k4*m4+k5*m5+k6*m6+k7*m7+k8*m8+k9*m9
m1+m2+m3+m4+m5+m6+m7+m8+m9
Kср=

1. 5

1.5

Выбрать размер выработки
малая выработка ( колодец, скважина)средняя выработка ( коттедж)большая выработка
Приведенный радиус дренажа, м
r= (F/Пи)^(1/2)=

21. 108

21.10785164989288

Радиус депрессии дренажа, м
Rd=

(r^2+30*H*S*k*(1+0,00015*r^2))^(1/2)=

114. 75

114.7497432798982

Приток воды к дренажу для несовершенного дренажа, м3/сут,
в безнапорных условиях и при

r/m

Q=

3,14*k*S*(s/Ln(rd/r)+2*r/(3. (1/2)))+0.515*r/m*ln(rd/(4*m))))=

628.602

628.6020471548404

Q=

628.602

м3/сут =

26.19175

м3/ч =

7.27548611111111

л/сек
Пропускная способность дренажной постели
Площадь участка дренажной постели с наиболее лительным ходом воды, м2
Длина участка дрены, в который втекает вода с участка дренажной постели выбранного выше, м
Среднее значение толщины дренажной постели, м
Выбрать размер минимальной фракции щебня 35. 810
Выбрать уклон дренажной постели 0.0050.010.020.030.040.05
Расчетное поперечное сечение пластового дренажа, м2

2

Скорость фильтрации дренажной постели, м3/сут

0. 144

Пропускная способность всей дренажной постели м3/сут

40.2912

r/m>0,5 3,14*k*S*(s/Ln(rd/r)+2*m/(ln(rd/r)+044*m/r))=
r/m 3,14*k*S*(s/Ln(rd/r)+2*r/(3. (1/2)=
Фракция щебня 0. 005 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
3 0.144 0.288 0.575 0.865 1.15 1.44
5.8 0.595 1.19 2. 33 3.57 4.75 5.95
10 0.9 1.87 3.6 5.4 7.2 9

Расчет дренажа «

Инфильтрация (просачивание) осадков и талых вод в грунт создает накопления жидкости в пустотах, складках и расщелинах земли, это и есть грунтовые воды, которые создают немало проблем для владельцев домов, коттеджей, дачных участков. Инфильтрацию осложняют залежи глины, поэтому уровень грунтовых вод может быть разным: они могут залегать в безопасном для ведения хозяйства расстоянии, а могут располагаться близко. И вот такие залежи представляют некоторую опасность для домовладельцев.
В чем заключается опасность? Дело в том, что глубинные воды практически никуда не уходят, а бесконечно накапливаться они не могут, значит инфильтрация будет проходить натужно, талые воды будут все чаще оставаться на поверхности в виде луж и мокрой почвы. А это потянет по цепочке неприятности, а затем родит проблемы. Выручает засушливое лето, оно высушит часть влаги из почвы и приостановит инфильтрацию. Поэтому на какое-то время все нормализуется. Но засушливое лето бывает редко, чаще бывает лето обыкновенное или дождливое. И вот тогда проблемы могут обостриться. Чтобы избежать злоключения, устанавливают дренаж для дома и на участок.
Дренировать можно самостоятельно, а можно обратиться к специалистам. В этом вопросе нельзя полагаться на опыт соседнего участка, у которого нет дренажа, а воды не мешают. Грунтовые воды могут иметь необычные границы залежей: здесь нет, а здесь, через пару метров, есть. Возможно они какое-то время ведут себя смирно, но это до поры до времени. Для пущей уверенности следует определить, есть или нет ГВ именно на вашем участке, каков их уровень, каковы запасы внутренних вод. Этим занимаются геодезические конторы, у которых есть специальное оборудование.

Геодезические исследования и расчет

Специалисты пробурят территорию в нескольких местах, определят наличие, уровень и запасы залежей грунтовых вод, дадут рекомендации. Выполнить их можно самостоятельно. Первым делом нужно составить план, который поможет понять, сколько нужно магистральных и вспомогательных труб, колодцев, лотков, а затем следует провести расчет дренажа.
Для начала надлежит определить, какой дренаж вам рекомендован, он бывает поверхностным и глубинным, кольцевым и пластовым, пристенным и локальным. Иногда используют сочетание поверхностного и глубинного, это чаще бывает в том случае, когда на вашей территории находится не весь водный пласт, а небольшой кусок в виде или хвоста, или головы, или шлейфа.
Обычно глубинный дренаж кладут по периметру участка, посчитать длину периметра несложно, сложить длину всех сторон, тогда получится вся длина, вот столько метров магистральных труб нужно для кольцевого дренажа. Затем ведется расчет по колодцам. Они также бывают нескольких видов:
Смотровой (ревизионный, поворотный) колодец.
Водоприёмный колодец (коллектор).
Водоотводный колодец.
Первый устанавливается по углам участка в том случае, если уровень грунтовых вод высокий. Он нужен для очистки и контроля за полноценным функционированием всей дренажной системы. Второй и третий ставятся в том случае, если отводить воду невозможно ни в ливневую канализацию, ни в естественный водоём. В коллекторе вода собирается, она здесь отстаивается, её можно использовать.
Колодезные кольца, горловина бывают из бетона и пластика, они укладываются в шахту, закрепляются, затем устанавливается крышка люка, она либо пластиковая, либо металлическая. С помощью муфт создаётся соединение колодца с магистральными дренами. 2. Где П – постоянная величина (3,14), R – радиус круга. Он вам известен, указывается диаметр колодезного круга на этикетке или в ценнике. С полученными данными можно приобрести насос для откачки воды.

Пример расчета дренажной системы

Допустим, что участок в 8 соток имеет длину 40 метров, ширину – 20. Необходимо установить кольцевое дренирование по периметру. Периметр состоит из четырех сторон, которые надо сложить, получается простой пример: (402)+(202), он составит 120 метров.
Участок расположен на ровной местности, поэтому нужно создать искусственные условия для утечки воды, это наклон. Обычно он равен одному проценту от всей длины водосборного сооружения. В нашем примере это составит 120 см, значит разница от начала и конца траншеи составит 1 метр и 20 сантиметров. Но начальная точка находится не на поверхности земли, а гораздо ниже, она соотносится с подошвой фундамента.
На участке имеется дом, у которого фундамент заложен на углублении 1,3 метра. Фундамент закладывается с учетом высоты промерзания, значит и дренажная система будет вне зоны замерзания. Это важно, поскольку могут быть сбои в работе при их замерзании. А они как раз нужны в период таяния снегов. Значит необходимо начать закладку труб не выше уровня подошвы фундамента, а ниже, стоит добавить ещё 10 см, иногда больше, потому что радиус некоторых дренов очень большой. Таким образом верхняя точка кювета имеет глубину 1 метр 40 сантиметров, к концу, перед входом в колодец, она должна иметь глубину 2 метра 60 см. Расчет дренажной системы говорит о том, что это почти неподъёмные цифры. Что делать? Выход есть. Можно поставить 2 колодца. И тогда будет совсем другой расчет. Весь периметр делим на 2, получаем 60 метров. От него 1 % составит 60 см, следовательно, пример будет такой: 1,3 м + 10см + 60 см = 2 м. Это будет уровень перепада между начальной и финишной точкой всей дренажной системы кольцевого типа. При таком наклоне вода будет идти к колодцу без перебоев.
Монтировка колодцев также связана с этими расчетами. Колодец донный соединяется муфтой из пластика с водоотводной трубой на уровне 10 см от дна, следовательно, шахту для колодца надо копать на 10 см ниже от магистральной трубы. У водоприёмного колодца дно может быть установлено ещё ниже. Если воды много и направить её невозможно ни в водоём, ни в ливневку, то водосборный колодец нужен глубокий. В нашем примере его нужно ставить на глубину 2 метра 20 сантиметров. Правильно установленный дренаж участка повторного расчета не потребует.

Дренаж для дома

Для защиты дома от ненужной влаги используют несколько видов дренирования:
Пристенный.
Пластовый.
Локальный.
Если кольцевой дренаж ставят по периметру участка для защиты от избытка влаги на всей территории, то для защиты жилища имеется несколько типов дренажа. Каждый из них используется, имея свои плюсы и минусы. Однако при многоводной основе для домостроения можно установить все виды.
Пристенный дренаж ставится у выстроенного и даже функционирующего несколько лет дома. Этот дренаж хорош тем, что даёт возможность исправить ошибки, сделанные во время постройки дома. Траншея выкапывается вдоль стен, но необходимо соблюдать некоторые правила, чтобы не повредить фундамент. Копать не ближе метра от фундамента. Глубина рва должна быть на 30-40 см ниже подошвы фундамента. Существует неписанное правило: чем больше дом, тем дальше от него траншея для дренов. Трубы в геотекстильной упаковке ставятся с уклоном 1 – 2 процента на слой щебеня, укрываются тоже слоем щебня в 30 см. затем засыпают песком, ставится отмостка.

Пластовый дренаж и его расчет

Пластовый дренаж – это осушительная конструкция в подошве строения, защищает фундамент, цокольный этаж от негативного воздействия грунтовых вод. Такое дренирование уместно в нескольких случаях:
В местностях, где находится мощный по размерам водоносный слой, а также высокий уровень грунтовых вод.
Напорные подземные воды (объём пустот переполнен), слоистое строение водоносных пластов – также являются причиной установки пластового дренажа.
Монтируется и в том случае, если имеются пласты большой мощноти и уровень воды в них не снижается или снижается недостаточно уже установленным кольцевым дренажом.
Для защиты подвальных помещений, где не должно быть сырости.
Пластовый дренаж иногда рекомендуется в профилактических целях на участках, где преобладают глины и суглинки, которые могут выдать неожиданный сюрприз.
Это эффективный способ для продления срока службы фундамента в условиях постоянной сырости, единственный недостаток – его нельзя соорудить после возведения дома.
Расчет пластового дренажа прост: он должен быть на полметра больше во все стороны подошвы фундамента. А также на полметра ниже подошвы фундамента.
Устройство пластового дренажа
Выкапывается котлован на глубину большую, чем укладка фундамента ровно на столько, какой будет высота дренажа. Это около полуметра, но зависит от конкретных данных места. Дренаж будет являться воздушной подушкой, через который будет просачиваться грунтовая вода. Перфорированные дрены её будут собирать и направлять в нужное русло, в сторону коллектора или водосборного колодца.
Насыпается слой гравия, стелется геотекстиль, насыпается песок, получается воздушная подушка, которая выполняет функции искусственного фильтрующего слоя. Если место многоводное, то дренаж ставится в 2 слоя. Один слой должен быть не менее 300 мм.
Лайфхак: вместо гравия, щебня можно использовать геокомпозит. Он состоит из геофильтра и полимерных плит.
Если предполагается подвал, приямок, то заглубление пластового дренажа устраивается ниже, для большей прочности. Вывод жидкости можно устроить в нескольких местах или обустроить локальный кольцевой дренаж вокруг подвала с колодцем, откуда вода выкачивается насосом.
По периметру котлована ставится дрены в геотекстильной обертке. Они засыпаются щебнем, затем песком.
Чтобы не испортить установленный дренаж во время установки фундамента сооружения, он закрывается пергамином или другим изолирующим материалом.
Вся выбираемая вода отводится в ливневую канализацию. А если нет такой возможности, то собирается водосборный колодец. А оттуда либо выкачивается насосом, либо используется на хозяйственные нужды.

Видео по теме

Программа расчета дренажа | Водоотлив из котлована | Расчет водопритока в карьер

Пример расчета водоотлива в строительный котлован


На конкретном примере продемонстрируем возможности   на программе ANSDIMAT.

Предположим, что на расстоянии 300 м от реки запроектирован строительный котлован размером 200х50 м (см. рис. 1а). Котлован вскрывает первый от поверхности безнапорный водоносный горизонт общей мощностью 10 м. Коэффициент фильтрации водоносного горизонта по данным откачек составляет 3,5 м/сут.



Рис.1. Системы осушения строительного котлована: а – открытый водоотлив, b – организация скважинного дренажа.

Для проведения строительных работ необходимо понизить уровень грунтовых вод в котловане на 5 м. Проектировщиками рассматриваются два варианта осушения котлована: 1) открытый водоотлив (рис. 1а) или 2) организация системы скважинного дренажа – осушение иглофильтрами (рис. 1б). Гидрогеологу требуется рассчитать водоотлив из открытого котлована (оценить объем водопритоков) для первого варианта, а также рассчитать систему дренажа для второго варианта.

1. Открытый водоотлив из котлована

Для расчета водопритоков в открытый котлован в программе ANSDIMAT можно воспользоваться модулем “Приток в карьер” . Окно вызывается через главное меню «Модель > Быстрый расчет > Приток в карьер». Расчет производится в 3 этапа:

Этап 1: В открывшемся окне (см. рис.2) мы должны указать гидрогеологические условия, в которых происходит осушение котлована (указать тип водоносного горизонта и границы, если они имеются). Расчетный модуль сам устанавливает решение в зависимости от тех условий, которые мы выбрали в программе. Для нашего случая мы выбрали безнапорный водоносный горизонт и указали, что у нас имеется по близости река (Граница: Полуограниченный I)/

Этап 2: Оценка водопритоков в карьер производится по формулам «большого колодца», поэтому необходимо рассчитать приведенный радиус карьера. Это можно сделать в программе различными способами в зависимости от формы карьера. Сейчас мы выбрали опцию “Вытянутый Ш/Д<=0.5” (рис. 2), поскольку отношение ширины нашего котлована к его длине составляет 50/200 = 0,25.


Рис.2. Модуль для расчета водоотлива из открытого котлована

Этап 3: На последнем этапе мы задаем величину проектируемого понижения уровня воды в котловане, фильтрационные свойства и обводненную мощность безнапорного пласта, а также расстояние от центра котлована до реки, в нашем случае, 300 м. После этого программа автоматически рассчитала объем водопритоков в котлован, который составил 385,9 м3/сут.

2. Расчет системы скважинного дренажа

Программа ANSDIMAT позволяет пользователю моделировать работу систем скважинного дренажа и оценивать их эффективность. Технические подробности создания модели подробно рассмотрены в нашем видеоуроке.

Принцип работы основывается на том, что пользователь задает вокруг проектируемого котлована серию скважин, указывает понижение, которое необходимо поддерживать в котловане, а программа рассчитывает расходы для каждой скважины таким образом, чтобы на всем протяжении времени поддерживалось заданное понижение в котловане. Изменяя положение скважин и их количество можно найти наиболее оптимальный вариант скважинного дренажа.

Пример расчета дренажной системы, состоящей из 6 скважин приведен на рис.3. Подобранные расходы на период стационара для скважин 1w-6w составили 93, 63, 60, 92, 57, 67 м3/сут, соответственно.


Рис.3. Расчет системы скважинного дренажа

Сравнение результатов по расчету величины суммарного водоотлива из открытого котлована (386 м3/сут) и суммарному расходу дренажных скважин (432 м3/сут) показывает небольшое увеличение расходов при втором варианте осушения котлована.
Наряду с этим известно, что открытый водоотлив, как правило, сопровождается наличием в збрасываемой воде большого количества взвеси, в то время как дренажные скважины позволяют сбрасывать чистую пластовую воду без взвеси и, как следствие, без применения дополнительных методов водоочистки. Такие гидродинамические расчеты дают возможность проектировщикам оценить затраты на сооружение того или иного вида дренажа и выбрать оптимальный способ осушения котлована.

Дренажная система участка: схема, расчет и монтаж

Что такое дренажная система? Дренажем называется сеть подземных трубопроводов или каналов (дрен), которые используются для отведения излишков влаги. Собранная вода выводится за пределы осушаемой территории или аккумулируется в накопителях. Таким образом, дренажная система участка – это искусственно созданный водоток в почве, необходимый для обустройства большинства участков.

Чтобы появилась возможность полноценно использовать участок возле загородного дома, на первом этапе обустройства придется потрудиться. Так, современные дренажные системы избавят от таких проблем, как переувлажнение почвы. Разберемся, как работает дренажная система, и как можно отвести лишнюю воду от дома и сада.

Обязательно ли выполнять на участке дренаж?

О возможном наличии проблемы с грунтовыми водами могут свидетельствовать следующие факты:

  • Дома на соседних участках построены без подвалов.
  • Хозяева тех домов, которые имеют подвалы или погреба на участках, жалуются на то, что вода проникает в постройки или они используют устройства для отвода грунтовых вод.
  • На участке произрастают, в основном, влаголюбивые растения, например, рогоз.

Чтобы составить проект дренажной системы, необходимо выяснить геологические особенности участка. Расчет дренажной системы можно провести, зная следующие характеристики:

  • Структура грунта и характеристики почвы.
  • Уровень, на котором располагаются грунтовые воды в зависимости от сезона.
  • Объем воды, которая выпадает в этом районе в виде осадков, а также вод, которые образуются в результате поводка.

Способы строительства дренажа на участке

Прежде чем начать проектирование дренажных систем, стоит разобраться, какие виды дренажных систем существуют. Практически все схемы, по которым сооружаются системы дренажа, схожи между собой. Основное отличие в применяемых при строительстве материалах. Возможны следующие типы дренажных систем:

  • Открытый дренаж.
  • Устройство траншей, которые засыпаются смесью песка и щебня.
  • Установка в подготовленные траншеи лотков из железобетона или пластика.
  • Укладка в траншеи труб с перфорацией.

Открытый дренаж

Открытая дренажная система на даче – наиболее дешевый вариант. Проводят монтаж дренажных систем так:

  • По периметру участка копают канавы глубиной 60-70 см и шириной полметра.
  • Борта канавы делают скошенными, угол скоса – 30 градусов.
  • Вывод воды организуют в общую для нескольких участков сточную канаву.

Совет! Открытую осушительную систему рекомендуется строить на участках, расположенных на склонах. Канавы нужно прокапывать поперек склона, так удастся «перехватить» воду, текущую сверху.

Дренаж с засыпкой траншей щебнем

Открытая схема дренажной системы может быть довольно эффективной, но вот привлекательности ландшафту он не добавляет. Поэтому чаще отдают предпочтение установке закрытых систем отведения воды.

Для этого выкопанные траншеи заполняют сначала крупным щебнем, затем песком. Траншеи могут быть проложены в виде елочки, при этом, центральная дрена выполняется с уклоном к точке сброса воды.

Выполняя проектирование дачной дренажной системы, необходимо учитывать состав почвы. Так, если почвы преимущественно глинистые, то наибольшее расстояние между дренами не должно превышать 10 метров, а на суглинках – 20 метров. Если почвы песчаные, то размещать соседние дрены рекомендуется на расстоянии 50 метров.

Совет! Существующие мнение, что слишком частое расположение дрен может привести к пересушиванию почвы, не является верным. В этом случае, осушение будет происходить быстрее, но не интенсивнее, так как почва обладает определенными показателями влагоемкости.

Дренаж с использованием лотков

Поверхностный дренаж, используемый для отведения воды, выпадающей в виде осадков, могут быть построены с использованием лотков – пластиковых или изготовленных из модифицированного бетона.

Лотки устанавливают в неглубокие канавы, их бортики должны быть на уровне почвы. Сверху лотки прикрывают декоративными решетками. Траншеи прокапываются от мест расположения водоприемников до места сброса воды с небольшим (2-3%) уклоном.

Дренаж с использованием перфорированных труб

Для отведения высоко расположенных грунтовых вод используется глубинная дренажно-распределительная система. В этом случае, монтаж дренажной системы осуществляется с использованием пластиковых труб с перфорацией. Работа производится так:

  • Выкапываются траншеи. При выполнении земельных работ нельзя забывать о выдержке определенного уклона.
  • Глубина траншей зависит от того, насколько глубоко залегают грунтовые воды. Как правило, рекомендуется размещать трубы ниже уровня промерзания почвы. В этом случае, система не будет замерзать ранней весной, а будет в полную силу работать над отведением талых вод.
  • На дне траншеи сооружают подушку из песка и щебня. Сначала насыпают песок слоем 10 см и хорошо его уплотняют. Затем насыпают двадцатисантиметровый слой щебня.
  • На подготовленную подушку укладывают обвернутые геотекстилем трубы (использование нетканого материала предупредит заиливание труб).
  • Затем производят обратную засыпку, сначала насыпают щебень, затем песок, а сверху грунт, который был извлечен при копке траншей.

Современные способы решения проблемы

Современные производители дренажных систем предлагают удобные варианты устройства, позволяющие значительно сократить объемы необходимых работ и их трудоемкость. К примеру, дренажные системы Softrock – это материал для сооружения водоотведения на участке без использования щебня и лишних трудозатрат.

Что представляет собой дренаж Softrock?

Для сооружения систем Софтрок используются дренажные блоки, которые собираются производителем из гофрированной полимерной трубы, геосинтетического наполнителя, окружающего трубу, и полиэтиленовой сетки, которая надевается на трубу, как чехол и служит для удерживания наполнителя. Трубы для блоков используют диаметром 50 и 110 мм, в готовом виде блок имеет диаметр 150 и 300 мм соответственно. Длина готовой секции – 3 метра.

Преимущества Softrock

Эта система распределения влаги имеет большие преимущества по сравнению с традиционными способами строительства дренажа:

  • Небольшой вес. Геосинтетический наполнитель весит в десятки раз легче, чем щебень. Следовательно, монтаж проходит с меньшими трудозатратами.
  • Гибкость. Трубы системы Softrock отличаются большой степенью гибкости, поэтому при прокладке можно будет легко выполнить поворот, например, если требуется обогнуть дерево.
  • Быстрота и простота сборки трубы имеют внутренние соединения, монтаж может выполнить даже один человек.

Как осуществляется монтаж?

При сборке стандартных систем следует придерживаться правил:

  • При использовании блоков диаметром 300 мм, следует подготовить траншеи шириной не менее 50 см и глубиной не менее 45 см.
  • Траншеи должны иметь уклон к месту сбора воды. Минимальное значение уклона 2,5 см на три метра трубы.
  • Поверх блоков Softrock рекомендуется укладывать барьер, укрывающий не более трех четвертей их поверхности. В качестве материала для барьера можно использовать геотекстиль, облицовочный картон, солома или даже газеты. Выбор материала осуществляется в зависимости от характеристик грунта. Задача барьера – не допустить попадания частиц грунта в наполнитель, окружающий трубы.
  • Для организации дренирования больших поверхностей трубы Softrock укладывают «елочкой».
  • Систему Softrock можно укладывать в местах, где планируется легкая или умеренная нагрузка на поверхность. Если нужно установить систему дренажа на участке с высокой нагрузкой (например, на участке под парковкой), то прокладка труб возможна только на глубине, превышающей 60 см.

Итак, для обеспечения эффективного отведения влаги на участке должна быть построена дренажная система – фото различных вариантов, как и описание порядка выполнения работ, можно найти на сайтах строительной тематики.

Калькулятор уклона дренажной трубы (в соответствии с Международными сантехническими нормами)

Этот калькулятор уклона дренажной трубы рассчитает уклон и общий уклон (падение) дренажной трубы на заданной длине трубы.

Внимание, эта страница содержит партнерские ссылки. Если вы покупаете через них, я получаю небольшую комиссию. Если вы решили купить по этим ссылкам, я искренне благодарю вас за вашу поддержку! – Джейк

КАЛЬКУЛЯТОР УКЛОНА ДРЕНАЖНОЙ ТРУБЫ
 

Анатомия дренажной трубы

На следующей диаграмме показаны различные термины, используемые в калькуляторе:

Как пользоваться калькулятором

Сначала определите диаметр трубы, с которой вы работаете.Для бытовых раковин диаметр сливной трубы часто составляет 1,5 или 2 дюйма. Трубы для слива туалета часто имеют диаметр 3 или 4 дюйма. Все светильники в вашем доме будут подключаться к основной дренажной линии, диаметр которой обычно составляет 4 дюйма.

Если вам нужно узнать толщину, наружный диаметр или внутренний диаметр трубы из ПВХ, воспользуйтесь этим калькулятором.

Затем измерьте длину трубы, с которой вы работаете. Это позволит рассчитать общее падение трубы (или падение). Если вы просто хотите увидеть требуемый уклон на фут, пропустите этот шаг.

Нажмите «Вычислить», чтобы увидеть результаты.

Если вы хотите, чтобы вам было действительно легко получить правильную высоту звука, купите себе цифровой уровень, подобный этому:


Он автоматически рассчитает угол любой трубы, на которую вы его поместите.

Международный кодекс сантехники

Уклоны, указанные в калькуляторе, зависят от диаметра трубы. В Международном сантехническом кодексе указано, какими должны быть эти уклоны.

По данным Совета по международным правилам, 35 ​​государств следуют Международному кодексу сантехники.Если вы живете в одном из следующих штатов, который не соблюдает IPC, уточните в местном коде штата требуемые уклоны дренажа:

.

Аляска—Калифорния—Гавайи—Айдахо—Кентукки—Луизиана—Мейн—Массачусетс—Миннесота—Монтана—Нью-Джерси—Северная Дакота—Орегон—Южная Дакота—Висконсин

Советы по расчету уклона дренажной трубы

    • Используйте самый длинный уровень, возможный для вашего приложения, для максимальной точности
    • Когда пузырек на уровне находится примерно на 1/4 пути за линией, это примерно 1/4″ наклона.Та же логика с уклоном 1/8″, уклоном 1/16″ и т. д.

Внутренняя сантехника

    • Сначала установите компоненты из ПВХ/АБС всухую, чтобы обеспечить достаточно места для правильного наклона всей трубы
    • Ознакомьтесь с плюсами и минусами труб из АБС и ПВХ здесь
    • Небольшой поворот концевого фитинга (колено или тройник) может потребоваться для размещения наклонной трубы

Французские водостоки

    • Чтобы рассчитать гравий для французского дренажа, воспользуйтесь калькулятором французского дренажа
    • .
    • После расчета общего перепада трубы убедитесь, что конец французского водостока будет стекать на дневной свет, а не заканчиваться под землей
    • Сделайте траншею достаточно глубокой, чтобы закопать всю трубу (кроме конца)
    • Взвесьте трубу перед обратной засыпкой, чтобы предотвратить поднятие трубы

При установке дренажной трубы всегда следите за тем, чтобы она имела надлежащий уклон по всей длине трубы, чтобы предотвратить образование перекрытий и переливов.Это сохранит вашу водопроводную систему в исправном состоянии и сделает вас счастливыми.

Гидрологическое и гидравлическое проектирование | Melbourne Water

Справочник по землеустройству 5.3.2

Гидрологические и гидравлические требования к проектированию дренажных систем описаны ниже. Эта информация дополняет политику, цели и соображения по проектированию схем услуг по разработке и их компонентов, включая аспекты, влияющие на эстетику и программную инженерию.

Этот раздел включает детали проектирования дренажных систем с акцентом на гидрологические и гидравлические аспекты.

Гидрология

Как правило, мы можем обеспечить максимальную скорость потока при проектировании наших основных стоков. Поэтому консультанты должны запросить у нас эту информацию до начала проектирования наших главных дренажей.

В тех случаях, когда мы не можем указать пиковые скорости потока, консультант должен будет рассчитать их, используя методы, описанные ниже.

Метод 1 — Рациональный метод

Рациональный метод обычно используется для расчета расчетных пиковых расходов по всей дренажной системе трубопровода при условии, что водосборная площадь составляет менее 400 га.Метод не допускает эффектов накопления наводнения. Поэтому, когда в системе есть или будут задерживающие бассейны, необходимо внести соответствующие коррективы в стоки бассейнов или использовать альтернативный метод , учитывающий эффекты накопления паводка.

Пиковый расход в результате шторма со средним интервалом повторения (ARI) Y лет рассчитывается по следующей формуле:

Q = CyIyA / 360 (м3/с)

где

Q = пиковый расход в результате штормового ARI за Y лет

Cy = коэффициент стока для расчетного события с ARI, равным Y лет (безразмерный)

A = площадь водосбора (га)

Iy = интенсивность осадков (мм/ч), соответствующая определенной продолжительности шторма и ARI.Продолжительность устанавливается равной времени концентрации подбассейна.

Ниже приведены рекомендации по использованию рационального метода, включая значения, которые мы требуем использовать:

  1. Расчетный пиковый расход ниже по потоку не должен быть меньше, чем расход выше по потоку для трубопроводной системы
  2. При проектировании следует учитывать эффекты частичной площади
  3. Применимый средний интервал повторяемости, коэффициент стока, площадь водосбора и расчетная средняя интенсивность осадков будут определяться, как показано ниже
Расчетный средний интервал повторяемости

Гидравлический проект общей дренажной системы (подземный трубопровод плюс поверхностная дренажная система) должен быть рассчитан на 100-летний паводок ARI.

В обычной дренажной системе компонент подземного трубопровода обычно рассчитан на пять лет ARI, но в некоторых случаях он может отличаться (например, если местный муниципальный совет требует альтернативный стандарт). Если есть какие-либо сомнения относительно того, следует ли принять больший или меньший стандарт для этого компонента дренажной системы, с нами следует проконсультироваться.

Коэффициент стока

Коэффициенты стока определяют соотношение между объемами стока и осадков и учитывают перемешивание водопроницаемых и непроницаемых поверхностей.

В таблице 1 ниже представлен ряд коэффициентов, применяемых к различным типам землепользования.

Землепользование C (5 лет ОРИ) C (100 лет АРИ)​
Большое открытое пространство 0,20​ 0,30​
Жилая недвижимость (средний размер участка):​ ​ ​
4000 м2​ 0,30​ 0,40​
750 м2​ 0,40​ 0,50​
500 м2​ 0. 50​ 0,65​
350 м2​ 0,60​ 0,75​
< 350 м2​ от 0,70 до 0,90​ 0,9​
Основные запасы дорог​ от 0,50 до 0,80​ от 0,65 до 0,9​
Коммерческий/промышленный от 0,70 до 0,90​ 0,9​

Таблица 1 — Коэффициенты стока

Если требуются другие значения ARI, а также в ситуациях, когда в таблице есть диапазон значений или когда предлагаемое землепользование отличается от предписанного, необходимо оценить и принять во внимание долю водонепроницаемости.

Площадь водосбора

Это общая площадь водосбора, стекающая в конкретную яму или трубу.

Время концентрации (Tc)

Время концентрации в конкретном месте, как правило, представляет собой время, необходимое стоку для перемещения по самому длинному доступному пути к этому месту.

Однако во многих случаях воздействие «частичной площади» происходит через нижнюю часть водосбора, где потоки выше расчетных для всего водосбора, поскольку время концентрации меньше, а расчетная интенсивность осадков выше.

Расчет времени концентрации
Трубопроводные системы

Время, необходимое стоку для поступления в систему трубопроводов (начальное время), принимается равным семи минутам для жилого участка и пяти минутам для боковой ямы. К этому следует добавить время прохождения каждого участка трубы, которое определяется ее длиной и средней скоростью.

Время прохождения трубы рассчитывается путем определения размера, длины и скорости каждой секции трубы.Начальное время добавляется ко времени прохождения трубы для определения общего времени концентрации. Интенсивность дождя, соответствующая времени концентрации, получается из отношения IFD и используется для расчета расчетного расхода для каждого водосбора и, следовательно, расхода через каждую секцию трубы. Затем можно определить скорость и сравнить ее с начальной оценкой. При необходимости процесс повторяется.

Возможно, также потребуется учитывать эффекты частичной площади (описанные в разделе «Время концентрации»), когда более короткая ветвь дренажной системы может создавать больший поток, чем самый длинный путь движения.

Водочувствительный городской дизайн (WSUD), включенный в застройку, может повлиять на время концентрации и, следовательно, на применимую расчетную интенсивность осадков для небольших штормовых явлений (например, трехмесячных событий ARI). Это, в свою очередь, повлияет на потоки в трубах. Однако потоки во время сильных штормов (поток ARI более одного года) обычно обходят меры по очистке, что не влияет на время концентрации, используемое при проектировании системы подземных трубопроводов.

Пример:

Пятилетний ARI

Время концентрации требуется для водосбора, имеющего следующие стоки на самом длинном пути потока:

  • 300, длина = 240 м, скорость трубы = 2 м/с
  • 450, длина = 300 м, скорость трубы = 2. 5 м/с
  • 750, длина = 420 м, скорость трубы = 2 м/с
  • tc = начальное время + время прохождения трубы
  • начальное время = семь минут для жилого участка
  • время прохождения трубы = (240/2) + (300/2,5) + (420/2) = 450 секунд = 7,5 минут
  • тс = 14,5 минут
Общая дренажная система

Расчеты расхода для общей дренажной системы должны учитывать различные пути потока, используемые второстепенной и основной системами, любые переливы из других дренажных систем и взаимодействие между второстепенными и основными потоками системы.

Для расчета времени концентрации для наземной системы (основной поток) наклон земли и коэффициент шероховатости поверхности будут варьироваться в зависимости от времени потока.

Интенсивность осадков

Интенсивность осадков, соответствующая проектному ARI шторма в данной местности, должна быть рассчитана или считана из диаграмм или таблиц интенсивности, частоты, продолжительности (IFD).

Бюро метеорологии может создавать карты IFD, используя самую свежую информацию. Некоторые муниципалитеты используют эти диаграммы для проектирования дренажа, и их использование разрешено для наших основных дренажей при условии, что копия диаграммы IFD включена в проектные расчеты.

Метод 2. Гидрологические компьютерные модели

Для водосборных бассейнов площадью более 400 га или при значительных эффектах накопления паводков следует использовать маршрутизацию стока с использованием подходящей гидрологической модели (например, RORB или RAFTS). У нас следует получить консультацию относительно методологий и параметров для использования с компьютерными моделями.

Гидравлика

Гидравлические расчеты необходимы для проектирования наших водостоков и каналов. В этом разделе рассматриваются методы, необходимые для гидравлического проектирования.

Анализ гидравлической линии уровня (HGL) требуется для всех конструкций, чтобы обеспечить потоки воды по подземным трубам и наземным системам потока в соответствии с назначением. Уровень готовой поверхности застроенной земли является основным фактором при определении требований к гидравлическому уровню.

Общие требования к надводному борту

Надводный борт — это высота над определенным уровнем затопления, обычно используемая для обеспечения запаса прочности, например, при установке уровней пола и уровней гребня дамбы (т.е. проектное наводнение). Надводный борт компенсирует такие эффекты, как воздействие волн, локальная гидравлическая осадка дамб и отложения на водотоках, которые повышают уровень паводков или снижают уровень защиты, обеспечиваемой дамбами. Надводный борт также обеспечивает защиту от наводнений, которые незначительно превышают определенный уровень наводнения. Однако не следует полагаться на надводный борт для обеспечения защиты от наводнений, превышающих установленное значение наводнения.

Источник: Управление поймами в Австралии, Принципы и рекомендации передовой практики, Отчет SCARM 73, CSIRO Publishing, 200).

Надводный борт требуется для установки минимального уровня насыпи и/или пола в новых застройках, которые находятся вблизи сухопутных путей течения, открытых водных путей (рек, ручьев, каналов) и пойм.

Для новостроек и крупномасштабной городской реконструкции наше требование состоит в том, чтобы новые здания и городские участки располагались за пределами активных зон водотока и были заполнены в соответствии со следующими минимальными требованиями к надводному борту:

Засыпка земли не всегда уместна, и мы можем установить требования (такие как сбалансированная выемка и засыпка), чтобы гарантировать, что хранилище не пострадает от затопления, или могут быть установлены альтернативы засыпке.Если применяется последнее, то полы новых конструкций должны будут иметь те же минимальные надводные борта, что и указанные выше.

Более высокие надводные борта могут потребоваться там, где гарантированы дополнительные пределы безопасности, например. подъезды и здания, занятые Государственной службой по чрезвычайным ситуациям, больницами или домами престарелых.

Там, где предполагается застройка участков с плохим уклоном поверхности, может быть трудно обеспечить эффективный дренаж. Для небольших застроек хорошей практикой проектирования является создание уровня пола не менее чем на 450 мм выше естественного уровня поверхности.Тем не менее, для новостроек потребуется специально спроектированный дренаж.

Более подробную информацию можно найти в Руководстве по благоустройству территорий, подверженных наводнениям.

Дренажные трубы

Для всех конструкций требуется полный анализ HGL. Дренажная труба должна быть способна отводить расчетный расход, при этом HGL не должен выходить за верхнюю часть трубы, за исключением случаев, когда существуют особые обстоятельства, требующие использования напорной трубы, например, водопропускная труба через насыпь.Общая цель конструкции дренажной трубы состоит в том, чтобы эффективно достичь этого за счет минимизации потерь.

Расчет HGL для дренажной трубы включает оценку всех потерь напора, связанных с потоком. Эти потери напора можно сгруппировать следующим образом:

Общая потеря напора = потери на трение

  • + Ямные потери
  • + Потери на изгибе
  • + Переходные потери

Также применяются некоторые конструктивные ограничения:

  1. Минимальный размер трубы (кроме входных патрубков) должен составлять 300 миллиметров.

  2. Чтобы труба могла самоочищаться в сухую погоду, скорость потока должна быть не менее 1.0 м/с для полной трубы и не менее 0,8 м/с для трубы на 1/3 полной

  3. Максимальная скорость полного потока должна быть не более 6,0 м/с, чтобы свести к минимуму износ обратной стороны трубы

  4. Для стоков на равнинных участках, где может быть трудно достичь скорости самоочистки, должны быть предусмотрены дополнительные ямы для облегчения удаления ила и мусора

  5. Минимальная ширина покрытия в целом должна составлять 750 миллиметров (600 миллиметров для коротких отрезков) или в соответствии со спецификацией производителя, согласованной с нами

  6. Минимальные вертикальные и горизонтальные зазоры между ливневой трубой и любой другой трубой или коммуникационным каналом должны составлять 150 миллиметров при условии утверждения соответствующим сервисным органом

  7. В районах с высоким уровнем грунтовых вод и песчаных почвах или там, где трубопровод предназначен для работы под давлением, должны использоваться трубы с резиновым кольцевым соединением

  8. Железобетонные трубы являются предпочтительным типом, когда они расположены достаточно далеко от линий электропередач. Альтернативный конструкционный материал, такой как трубы из полиэтилена высокой плотности, должен быть одобрен нами

    .

Минимизация потерь

Одной из основных целей проектирования труб является минимизация потерь напора, связанных с ямками, изгибами и переходами. Это поможет сохранить диаметр трубопровода (и, следовательно, его стоимость) на минимальном уровне, необходимом для достижения проектной пропускной способности, а также уменьшит случаи перетоков из трубопроводной системы.

Минимизация питтерий может быть достигнута за счет:

  • выравнивание трубы через приямок

  • избегание смены направления в ямах

  • формовочные ямки под сечение трубы

  • угловые соединения труб вниз по течению.

Минимизация потерь на изгибе достигается за счет:

  • использование ряда бандажных соединений для изменения направления, а не одного соединения в виде ямки или под углом

  • с использованием патрубков вместо ряда угловых соединений или бандажных соединений

  • увеличение радиуса раструба (радиус больше чем в 8 раз, потери диаметра трубы пренебрежимо малы)

Минимизация переходных потерь может быть достигнута путем:

Оценка потерь на трение

Потери на трение в дренажных трубах рассчитываются по формуле Коулбрука-Уайта или по формуле Мэннинга. Как правило, с учетом ранее указанных конструктивных ограничений выбирается диаметр трубы, при котором HGL может поддерживаться в приемлемых пределах.

Формула Коулбрука-Уайта

Упрощенная форма формулы Коулбрука-Уайта, применимая к трубам:

В = (32gRS)0,5 log10(14,8R/k)

где

V = средняя скорость потока (м/с)

г = ускорение свободного падения (9,8 м/с2)

k = шероховатость стенки трубы (м) (0,0015 м для бетонных труб)

R = гидравлический радиус (м) = D/4 для полных труб

D = фактический внутренний диаметр трубы (м)

S = гидравлический класс

Расчет расхода (Q) из канализации:

Q = В x А

где

Q = расход (м3/с)

A = площадь поперечного сечения слива (м2)

V = скорость в направлении потока (м/с)

Использование формулы Коулбрука-Уайта дополнительно упрощается с помощью графических средств.Эта схема нагнетания предназначена для круглых труб с полным потоком. Диаграмма относится к круглым бетонным трубам класса 2, которые обычно используются в дренажных конструкциях. Для больших классов нагрузки (например, класса 3) необходимо использовать диаграмму, применимую к более высокой нагрузке, или формулу.

Формула Мэннинга

Формула Мэннинга:

В = 1/n x R2/3 x S1/2

где

V = средняя скорость потока (м/с)

г = ускорение свободного падения (9.8 м/с2)

R = гидравлический радиус (м)

    = D/4 для полных труб

D = фактический внутренний диаметр трубы (м)

S = гидравлический класс

n = коэффициент шероховатости = 0,013 для бетонных труб

Оценка карьерных потерь

Потери в карьере обычно выражаются как функция скоростного напора:

hL = k (Vo2/2g)

где

hL = потеря напора (м)

k = коэффициент потери напора

Vo = полная скорость выпускного трубопровода (м/с) = Q/A

г = 9.8 м/с2

Определите значения k, используя:

  1. Коэффициент потерь для ям и соединений

  2. Изменения давления в узлах ливневой канализации, Инженерный бюллетень № 41, Университет Миссури (Сангстер, Вуд, Смердон и Босси, 1958 г. )

Значения k в этих ссылках были определены для ямок, которые не имели формы в основании ямки. Значения k следует применять к скоростному напору в выпускной трубе i.е. Во2/2г.

Наши стандартные соединительные колодцы (см., например, наши чертежи 7251/8/315 и 7215/8/316) имеют формованные основания, которые повышают гидравлическую эффективность и снижают потери в колодце. Это показано на рисунке 1 ниже.

 

 

Рисунок 1. Скамья

Потери в ямах могут быть уменьшены за счет включения уступов в полы соединительных ям. Уступ половинной высоты является более распространенным подходом к минимизации потерь в яме, однако может потребоваться уступка на полную высоту, если необходимость минимизировать потери имеет решающее значение при проектировании системы.

Как указано в Таблице 2 ниже, коэффициенты потерь в яме, определенные с помощью коэффициента потерь для ямок и соединений, можно уменьшить до 40 % за счет придания формы основанию ямы. Результаты основаны на исследованиях Джонсона и др., 1989 г., Дика и Марасалек, 1985 г., и Линдвалла, 1984 г., и применимы к квадратным карьерам.

Приямок Потенциальное снижение коэффициента потерь (%) в положении лежа на половинной высоте Потенциальное снижение коэффициента потерь (%) при скамье в полный рост
Проходной 30​ 40​
Колено 90°​ 20 ​40
Тройник с боковым притоком менее 50%​ нет нет
Тройник с боковым притоком примерно 50% нет 10
Тройник с боковым притоком, приближающимся к 100%​ ​20 40

Таблица 2 – Коэффициенты поглощения карьера

Примечание. Таблица 2 основана на испытаниях квадратных ям.

Источник: Руководство по городскому дренажу Квинсленда, издание 1-1, апрель 1993 г.

Оценка потерь на изгибе

Гидравлические потери для кривых и углов рассчитываются с использованием диаграммы «Потери на кривых в круглых трубопроводах» в разделе «Потери на кривых в круглых трубопроводах».

Предположим, что минимальный радиус центральной линии кривой равен 8D. Обычно потери на изгибе добавляются к потерям в сорте трубы, а физический градус увеличивается, чтобы включить потери в изгибе.Например, 100-метровый трубопровод с двумя кривыми имеет первоначальный физический уклон один из 100. По длине он имеет потерю качества на один метр и общие потери на кривых для двух кривых 0,06 м. Эти две потери добавляются к длине и составляют 1,06 м. Новый физический класс 100-метрового трубопровода будет один из 94, чтобы обеспечить ту же пропускную способность.

На практике патрубки обычно не используются, если их диаметр не превышает 750 мм.

Оценка переходных потерь

Переход — это место, где кабелепровод (труба) меняет размер. Как правило, переходов следует избегать, а изменения размера трубы должны происходить в колодцах или смотровых колодцах.

Количество энергии, теряемой при переходах между трубами разного диаметра, должно быть сведено к минимуму за счет плавного перехода с продольным изменением не более чем на одну четверть (см. рис. 2). В большинстве случаев для переходов, построенных таким образом, потери не предполагаются. Однако будут случаи, когда оценка потерь при переходе станет критической, и потери должны быть рассчитаны.

Расширения

Это когда площадь водного пути увеличивается, как показано на рисунке 4. Чтобы рассчитать потери энергии при переходе расширения:

Потери (м) = k (V12 — V22)/2 г

где

k = коэффициент расширения

V1 = скорость перед переходом (м/с)

V2 = скорость после перехода (м/с)

Значение k зависит от конструктивных параметров. Для ситуаций безнапорного потока k обычно варьируется примерно от 0. 3 для постепенных переходов от 15 градусов до 1,0 для резких прямоугольных расширений.

Значения k для переходов (и сокращений) можно найти в:

  • «Циркуляр по гидротехнике № 22 — Руководство по проектированию городского дренажа», Федеральное управление автомобильных дорог, август 2001 г .:

    .
  • «Системы внутреннего потока» (Миллер, 1978 г.)

Рис. 2. Переход расширения

Схватки

Это когда происходит уменьшение площади водного пути.Для расчета энергии, теряемой при переходе сжатия:

Потери (м) = k (V12 — V22)/2 г

где

k = коэффициент сжатия

V1 = скорость перед переходом (м/с)

V2 = скорость после перехода (м/с)

Для постепенного сжатия значения k обычно равны половине значений коэффициентов расширения.

Гидравлическая нивелирная линия (HGL)

HGL следует определять, начиная с нижнего конца проектируемого дренажа. Возможно, мы сможем дать совет относительно уровня нижестоящего HGL. В тех случаях, когда мы не можем обеспечить уровень HGL ниже по течению (и не ожидается эффекта обратного подпора), тогда в качестве уровня HGL следует использовать обратную сторону трубы вниз по течению.

Дренажная труба должна быть спроектирована таким образом, чтобы HGL, как правило, находился не более чем на 300 мм выше лицевой стороны дренажной трубы или водопропускной трубы и предпочтительно ближе к уровню лицевой стороны. HGL также должен находиться не менее чем на 300 мм ниже уровня готовой поверхности.

Пример расчета HGL

На приведенной ниже диаграмме показан пример хорошей практики проектирования с точки зрения минимизации потерь напора, размеров труб и затрат. Ямки расположены в узлах 1, 2 и 3. Труба растянута между узлами 2А и 2В.

Для этого упражнения были определены пиковые значения расхода ARI за пять лет, а также измерен уровень существующего нисходящего трубопровода (относительно исходной точки Австралии). Требуется гидравлический расчет трубы.

Потери напора рассчитываются для каждого вылета и каждой ямы.Потери напора добавляются к HGL в продольном сечении, начиная с нижнего конца (см. рис. 3).

Затем труба располагается ниже HGL.


Рисунок 3 – План с характеристиками трубы


Рисунок 4 – Продольный разрез трубопровода, показанного на рисунке 5

Гидравлические расчеты

Досягаемость Существующий
0-1​
1-2​ 2-2А​ 2А-2В​ 2Б-3​
Q (м3/с)​ 6.3​ 6.0 4,2​ 4,2​ 4,2​
Г (мм)​ 1500​ 1500​ 1350​ 1350​ 1350​
В (м/с)​ 3,5​ 3,3​ 2,9​ 2,9​ 2,9​
Д (м)​ ​нет данных 125​ 49​ 24​ 33​
Sf (1 дюйм…)​ ​нет данных ​142 ​165 ​165 165​
Hf (м)​ н/д​ 0. 88 ​0,30​ 0,15​ 0,20
Hb (м)​ н/д ​0 ​0 ​0,04* ​0

 

Таблица 3 – Потери в трубах

 

*Примечание: использование изогнутых труб для минимизации потерь на изгибах.

Q = пиковый расход (5-летний ARI) (м3/с)

D = диаметр трубы (мм)

V = полная скорость трубы (м/с)

L = длина трубы (м)

Sf = уклон гидравлической нивелирной линии (1 дюйм)

Hf = потеря напора из-за трения трубы (м)

Hb = потеря напора на изгибе (м)

HT = потеря напора при переходе (м)

Яма​ 1​ ​2 ​3
Vo (м/с)​ 3.5​ ​3,3 ​2,9
кп 0,12*2​ ​0,6*2 ​0*3
Мощность (м)​ ​0,07 ​0,26 ​0

Таблица 4 – Потери карьера

Примечания:

*1: Из Приложения C коэффициент потерь на точечные участки равен 0,2. Уменьшить на 40% за счет формирования дна котлована (табл. 4).

*2: Qu/Q0 = 0,7. Из Приложения C для Qu /Q0 = 0,9 kpit = 0.5. Для Qu /Q0 = 0,5 кпит = 1,5.

      Где Qu = пиковый расход на входе (м3/с), Q0 = пиковый расход на выходе (м3/с)

      По интерполяции kpit = 1,0. Уменьшить на 40% за счет формирования дна ямы.

*3: Утечек в яме 3 не будет до тех пор, пока не будет построен верхний дренаж.

Конструкции

В дренажной системе могут использоваться различные физические конструкции. Они влияют на гидравлическую конструкцию и включают:

Капельные конструкции

Капельная конструкция представляет собой физическую конструкцию, предназначенную для быстрого снижения уровня воды, и ее следует использовать всякий раз, когда предлагаемый дренаж должен опускаться более чем на 600 мм.

Ситуации, в которых следует рассматривать откидные конструкции, включают:

  • там, где резкое падение высоты

  • , когда необходимо уменьшить скорость потока от выхода к открытому водному пути (в этом случае также следует использовать изменение направления)

Рисунок 5. Капельная конструкция

Длина (L) капельной конструкции должна быть рассчитана таким образом, чтобы потоки не ударялись о противоположную стенку конструкции.Используя рис. 5 в качестве примера и предполагая, что H = 2 м.

На выходе

He + Hv = 0,5V22/2g + V22/2g = 0,31 м

S = H + D1 — (0,31 + 2,25) = 1,09 м

S = ut = 0,5(gt2) ==> 1,09 = 0,5(9,8*r2) ==> t = 0,47 секунды

 

L = V1 * t = 4,5 * 0,47 = 2,1 метра

где

He = потеря напора на входе (м)

Hv = скоростной напор (м)

г = ускорение свободного падения (9,8 м/с2)

L = длина опускаемой конструкции (м)

S = верхний уровень запруды в каплевидной конструкции (м)

u = начальная вертикальная скорость (= 0)

Если длина каплеуловителя, необходимая для предотвращения удара потоков о противоположную стенку сооружения, чрезмерна, ее можно уменьшить при условии, что нижняя поверхность водозабора спроектирована так, чтобы выдерживать ударные нагрузки.

Жертвенный бетон толщиной 25 мм также следует использовать в основании конструкции, чтобы обеспечить размыв ямы, вызванный низким потоком.

Дакандеры

Поддон — это специальный переход, который позволяет стокам проходить под подземными препятствиями, которые нельзя изменить. Он отличается от сифона тем, что обратная сторона трубы не изменяется.

Использование сифона не считается желательным проектным решением, и его следует избегать. Точно так же следует по возможности избегать использования утиного поддона.

Если в проект необходимо включить утиную подушку, нам должно быть предоставлено письменное представление, включающее доказательства рассмотренных альтернатив и копии переписки с владельцем препятствия (препятствий).

Поддон обычно проектируется с постоянной площадью поперечного сечения для поддержания постоянной скорости. Потери напора в этом случае будут минимальными при плавной скорости изменения формы поперечного сечения. Продольные скорости изменения одного из четырех считаются подходящими.

Могут быть некоторые обстоятельства, при которых постоянная площадь поперечного сечения не может быть достигнута из-за ограничений площадки. Если есть какое-либо уменьшение площади через утиный поддон, что приводит к увеличению скорости, то необходимо рассчитать переходные потери.

На Рисунке 6 и Рисунке 7 показаны примеры поддона с уменьшенной площадью поперечного сечения.

Рис. 6. От круглого до прямоугольного Duckunder

Рис. 7. Duckunder с обратным заполнением трубы

Поверхностные входные и выходные приямки

Поверхностные входные колодцы, расположенные через равные промежутки, используются для улавливания поверхностных потоков, чтобы их можно было отводить через дренажные трубы.Они также могут потребоваться для транспортировки потоков, где скапливается поверхностная вода.

Пример последнего показан на рис. 8, где водосток пересекает дорогу. Водосточная труба под дорогой должна пропускать как потоки из трубы выше по течению, так и потоки, проходящие вдоль обочины дороги, чтобы избежать затопления дорожного покрытия.

Если невозможно установить отдельный водопропускной водовод под дорогой, между ямами в точках A и B можно использовать дренаж большего размера для пропуска дополнительного потока.

Рис. 8. Впускная яма в точке A и переливная яма в точке B

HGL поднимется до уровня поверхности в точке B, и поток будет сбрасываться на поверхность, как только будет превышена пропускная способность дренажа ниже по течению от B, при условии, что поток направлен в паводок, а сливная яма имеет достаточную пропускную способность.Нижняя стенка сливной ямы должна быть низкой, чтобы направлять воду из ямы вниз по течению.

Особое внимание следует уделить проектированию выпускного колодца, так как потеря напора может быть больше, чем общий доступный напор, если проект выполнен неправильно.

Необходимо учитывать переходы (см. Оценка потерь при переходе) в двух колодцах при проектировании входных и выходных колодцев, чтобы свести к минимуму потери энергии в системе.

Для расчета напора, необходимого для преодоления общих потерь энергии:

Напор = He + HpA+Hf + HpB+Ho (м)

где

He = потеря напора на входе (м)

HpA = амбарная потеря на карьере A (м)

Hf = потеря напора на трение (м)

HpB = потери в карьере B (м)

Ho = потеря напора на выходе (м)

Решетки на входе и выходе

Решетки над ямами необходимы из соображений безопасности.При проектировании предусмотреть 50% засорение верхней решетки и 25% закрытие нижней решетки. Возможно, будет более экономично построить обе решетки с отверстиями одинакового размера.

Чтобы определить размер решетчатого отверстия, можно использовать следующее уравнение для потока, поступающего в горизонтальную решетку (см. Гидравлика открытого канала — Чоу, ур. 12.23).

Q = eCLB (2gE)0,5

где

Q = Требуемый расход через решетку (м3/с)

e = часть площади, не занятая стержнями (общая площадь — площадь стержней)/общая площадь

C = коэффициент расхода (=0,45)

L = длина решетки (м)

B = ширина решетки (м)

г = 9,8 м/с2

E = удельная энергия = высота над решеткой + V2/2g (но V=0) (м)

каналов

Большинство дренажных каналов в нашей дренажной системе относятся к одной или нескольким из следующих категорий:

  • естественный канал

  • канал с каменной облицовкой

  • бетонный канал

  • травяной канал

Расчет пропускной способности канала

Гидравлический расчет каналов может быть основан на уравнении Мэннинга:

где

Q = расход канала (м3/с)

A = площадь проходного сечения (м2)

R = площадь гидравлического радиуса/смачиваемый периметр (м)

S = уклон гидравлической линии уровня

n = коэффициент шероховатости Мэннинга

Мэннинга n — это коэффициент шероховатости, который следует оценивать/выводить из осторожного и консервативного (т. е. используйте более высокое значение, если вы не уверены) с учетом поверхности, с которой соприкасается поток воды (например, бетонная труба, заросший травой канал — в хорошем состоянии и т. д.). Общее руководство:

  • Дорожные резервы (поток в дороге и на обочинах) n = 0,025

  • покрытых травой заповедников/водоемов (регулярно скашиваемых) n = 0,035

  • бетонные трубы n = 0,013

  • бетонных канала n = 0,015

  • сельские поймы в расчищенных загонах n = 0.05

  • сухопутный сток —

  • отдельные ручьи, водные пути: см. «Гидравлика открытого канала» Вен Те Чоу

    .

Значения Mannings n для других материалов можно получить из Open Channel Hydraulics (Chow 1959). В качестве альтернативы к нам можно обратиться за советом относительно соответствующего значения Мэннингса (n), которое будет использоваться в конкретных ситуациях.

Предельная скорость для каналов с бетонной облицовкой составляет 6 м/с, чтобы предотвратить повреждение бетонной поверхности. Вопросы безопасности и гидравлической конструкции обычно требуют более низкой скорости. Гидравлическая конструкция канала должна обеспечивать подкритический поток (хотя возможны исключения на специально спроектированных сооружениях рассеивания энергии).

Предельная скорость для каналов с травяным покрытием будет варьироваться в зависимости от ряда параметров, включая качество растительного покрова и продолжительность потока. Установленные каналы с травяным покрытием должны иметь предельную скорость 2 м/с там, где есть труба с низким расходом или стабилизированный канал с низким расходом.При скоростях более 1,5 м/с может потребоваться каменная крепь или другая стабилизация канала.

Расчеты расхода в русле можно выполнять «вручную», как подробно описано ниже, или с использованием гидравлической компьютерной модели, такой как HEC-RAS или MIKE 11. HEC-RAS — это версия HEC-2 для Windows, которая является отраслевым стандартом для расчета стационарного состояния русла. гидравлические расчеты расхода.

Каналы с переменным n

Если каналы должны быть построены из композита различных материалов, таких как камень, трава и бетон, должен использоваться метод составного канала или метод композитного Мэннинга.

Метод составного канала

Этот метод подходит только для каналов небольшой длины с однородным поперечным сечением.

На рис. 9 показано поперечное сечение потока в канале. Используйте этот метод для расчета расхода отдельно в каждой из трех областей (1, 2 и 3), а затем сложите их вместе для получения общего расхода. Сдвиг на границах между областями следует принимать равным нулю. Смоченные периметры для площадей 1, 2 и 3 будут соответственно равны ab, bc и cd.

Рисунок 9 – Типовое поперечное сечение канала

Общая мощность (QT) определяется:

QT = Q1 + Q2 + Q3 (м3/с)

, где Q1 = Q2 = Q3 = (A1R12/3S11/2) / n1

Примечание. Разработчикам следует рассмотреть возможность использования компьютерного моделирования, альтернативного методу составного канала. Компьютерные программы, такие как HEC-RAS, работают быстрее и точнее.

Если у дизайнеров нет доступа к системам компьютерного моделирования, они могут обратиться за помощью к консультанту с соответствующим опытом (или к нам).

Композитный метод

Используйте составной метод n для всей секции канала, как показано на рис. 9, используя:

Q = (AR2/3S1/2 (м3/с)) / nкомп

где

Работы по защите от эрозии

В тех случаях, когда ручьи подвержены эрозии или могут подвергаться эрозии из-за изменений в дренажной системе (например, строительство дренажных выпусков, увеличение расхода или скорости стока, углубление или спрямление русел), могут потребоваться работы по защите от эрозии.

Как правило, цель состоит в том, чтобы сохранить речную систему в форме, максимально приближенной к естественному ручью (с учетом ограничений существующих условий, доступной земли и режима стока).

Для получения рекомендаций по проектированию работ по защите от эрозии, пожалуйста, свяжитесь с нами или обратитесь к Earth Tech, 2006. Техническое руководство по управлению водными путями — проект. Неопубликованный отчет в Департамент устойчивого развития и окружающей среды штата Виктория.

Мосты

Конструкция моста во многом зависит от характеристик водного пути.Мост предпочтительнее водопропускных труб для пересечения водного пути.

Проектные задачи моста

Цели проектирования мостов:

  • для прохождения расчетного потока под мостом

  • предпочтителен мост с чистым пролетом без опор и устоев в пределах прибрежного коридора или поймы

  • для обеспечения отсутствия притока в связи со строительством моста

  • для защиты водного пути от размыва и эрозии

Особенности конструкции моста

Для пересечения дорог требуется зазор в 600 миллиметров между пиковым уровнем паводка за 100 лет и нижней частью моста.

В тех случаях, когда невозможно обеспечить очистку от наводнения, которое случается раз в 100 лет, при условии нашего утверждения верхняя поверхность моста должна быть выше уровня наводнения, которое случается раз в 10 лет, а перелив потоков через тротуар должен соответствовать требованиям нашей безопасности. Критерии, при которых произведение скорости на глубину не должно превышать 0,35 м2/с.

Устои должны быть отодвинуты назад, чтобы не оказывать неблагоприятного воздействия на наш доступ для обслуживания и структурную нагрузку на насыпь водного пути.

Строительные работы должны минимизировать нарушение дна, берегов и прибрежной растительности водотока.Любое повреждение водного пути должно быть устранено, восстановлено первоначальное состояние и восстановлена ​​растительность. Метод построения должен быть представлен нам.

Водопропускные трубы

Термин «водопропускная труба» может применяться к любой большой подземной трубе, однако в контексте данного раздела он относится к относительно короткой трубе для отвода паводковых вод под насыпь. Водопропускные трубы часто используются под насыпями дорог, железнодорожных насыпей и в качестве выпусков в отстойных бассейнах.

Проектные цели водопропускной трубы

Цели проектирования водопропускных труб:

  • для прохождения расчетного расхода под насыпью (или для ограничения расхода над насыпью)

  • для ограничения уровня затопления выше водопропускной трубы

  • для защиты нижнего водного пути от размыва

  • для учета гидравлического воздействия засорения водопропускной трубы

  • для облегчения прохода рыбы

Как правило, водопропускные трубы на наших водостоках или водотоках рассчитаны на то, чтобы пропускать 100-летний пиковый сток ARI, не выходя за насыпь. Например, водопропускные трубы со 100-летней пиковой пропускной способностью ARI обычно устанавливаются для водопропускных труб автострад и для замедления стоков бассейнов.

В некоторых ситуациях это вряд ли будет экономически эффективным, и некоторый поток будет разрешен через насыпь в случае 100-летнего наводнения ARI. Стандарт проектирования водопропускной трубы может быть установлен другой организацией (например, VicRoads или местным советом), однако, как правило, мы требуем , чтобы любое превышение соответствовало требованиям безопасности, указанным в критериях безопасности Floodway.

Гидравлика водопропускной трубы

Гидравлическая работа водопропускных труб сложна и часто трудно предсказуема. Первым аспектом гидравлического проектирования является определение гидравлической точки управления водопропускной трубой, либо на входе, либо на выходе.

Чтобы решить, регулируется ли пропускная способность водопропускной трубы на входе или выходе, необходимо проанализировать оба типа режимов потока. Результатом, который дает меньшую пропускную способность водопропускной трубы (или более высокий уровень воды вверх по течению), является тип потока, который контролирует работу водопропускной трубы.

Водопропускные трубы, заполненные водой по всей длине, всегда находятся под контролем выпуска. Проточная часть водопропускных труб, заполненная на выходе, может работать с управлением на входе или выходе.

Схемы расчета см. в документе «Гидравлика сборных и бетонных трубопроводов» Австралийской ассоциации производителей бетонных труб.

Регулятор выхода

При анализе потока регулирования на выходе необходимо учитывать все потери напора между входом и выходом водопропускной трубы. Эти потери напора добавляются к уровню нижнего бьефа, чтобы определить уровень паводка вверх по течению.

Потери напора = потери на входе + потери на трение + потери на выходе

где

Потери на входе = ke*V2/2g

Потери на трение = (определяются из уравнений или графиков течения в трубе)

Потери на выходе = kex*V2/2g

Типичные коэффициенты потерь при входе приведены в Таблице 5 и Таблице 6.

Коэффициенты потерь на выходе (kex) обычно варьируются от 0,3 до 1,0. В стандартной водопропускной трубе, где расширение потока происходит внезапно, коэффициент потерь на выходе обычно устанавливается равным 1.0. Для получения дополнительной информации обратитесь к Федеральному управлению автомобильных дорог (FHWA 1985).

Тип конструкции и конструкция входа​ Коэффициент входных потерь ke
Выступ из наполнителя, раструбный конец​ 0,2​
Выступ из насыпи, прямоугольный конец​ 0,5​
Оголовок или оголовок и боковые стенки​
Раструбный конец трубы или закругленный​ 0.2​
Квадратный край ​ 0,5​
Со скосом, чтобы соответствовать уклону насыпи​ 0,7​
Скошенные кромки, скосы под углом 33,7° или 45° 0,2​
Конический вход сбоку или под наклоном​ 0,2​
Выступ металлической трубы из насыпи, без оголовка​ 0,9​

Таблица 5 – Водопропускные трубы

Тип конструкции и конструкция входа​ Коэффициент входных потерь ke
Головная стена параллельна насыпи, без боковых стенок, квадратная по трем граням​ 0. 5​
Закруглить 3 края до радиуса 1/12 высоты водопропускной трубы или скосить с 3 сторон​ 0,2​
Крылья от 30° до 75° к водопропускной трубе. Квадратный край на заводной головке​ 0,4​
Крылья от 30° до 75° к водопропускной трубе. Край короны закруглен до 1/12 высоты водопропускной трубы​ 0,2​
Крылья от 10° до 30° к водопропускной трубе. Квадратный край на заводной головке​ 0,5​
Крылья параллельны (продолжение сторон водопропускной трубы).Квадратный край на заводной головке​ 0,7​
Конический вход сбоку или под наклоном​ 0,2​

Таблица 6 — Коробчатые водопропускные трубы

Впускной регулятор

Управление входом может осуществляться для двух типов потока:

  1. Частично полный поток по всей длине водопропускной трубы, включая вход

  2. Частично полный поток на части длины водопропускной трубы

Управление впускным отверстием означает, что впускное отверстие эффективно действует как отверстие, и поэтому применяется уравнение потока через отверстие. В ряде публикаций представлены номограммы для определения пропускной способности водопропускных труб при входном контроле, в том числе «Гидравлика сборных и бетонных трубопроводов», Ассоциация бетонных труб Австралии.

Предотвращение поноса на выходе

Возможно, потребуется проверить скорость на выходе из водовыпускного сооружения для диапазона расходов, чтобы убедиться, что не будет размыва водного пути ниже по течению. Если скорость на выходе превышает 1,5 м/с, потребуются работы по защите от размыва.

Там, где водопропускные трубы работают под управлением водовода, отток обычно является сверхкритическим, и поэтому скорости могут быть высокими, и гидравлический скачок может произойти ниже по течению от водопропускной трубы. Поэтому водовыпускное сооружение необходимо спроектировать таким образом, чтобы струя воды из водовыпуска не выходила за пределы бетонного фартука водовыпускного сооружения, а в зоне, где можно ожидать гидравлический скачок, должны быть предусмотрены работы по защите от размыва.

Бассейны-замедлители

Проект дренажной системы для 100-летних паводков АРИ может предусматривать устройство сдерживающих бассейнов.Некоторые задерживающие бассейны могут включать в себя постоянные или временные водоемы и другие сооружения для очистки ливневых вод.

В рамках первоначального сбора данных и проектирования необходимо учитывать следующие ключевые критерии.

Общие требования

Необходимо четко определить причину возникновения бассейна и установить соответствующие оттоки. Бассейны могут потребоваться для смягчения последствий наводнений там, где существуют проблемы с наводнениями, для контроля стока, чтобы не превысить пропускную способность существующей инфраструктуры по мере развития, или для защиты естественных водотоков.

Должны быть установлены общие знаки, предупреждающие о возможном затоплении территории.

Использование двойного назначения для отдыха поощряется при условии, что это можно сделать безопасно, если есть безопасные точки выхода.

Посадка на насыпи должна быть ограничена растениями (например, кустарниками), которые не имеют глубокой корневой системы, влияющей на структурную устойчивость земляной насыпи

Землепользование

Вопросы землепользования включают:

  • бассейны замедления должны быть построены на государственной земле или, если земля является частью подразделения, она должна быть передана государственному органу (например, нам/совету)

  • существующее зонирование и наложения должны быть проверены и, при необходимости, получены разрешения на планировку.Может потребоваться повторное зонирование предлагаемого участка для обеспечения защиты задерживающего бассейна в случае будущего освоения территории

    .
  • следует учитывать предыдущее использование территории/участка (например, старые свалки должны иметь глиняную облицовку)

Ограничения площадки

Для определения ограничений сайта необходимо выполнить следующие задачи:

  • Топографические и геотехнические изыскания должны быть проведены на предлагаемом участке до проектирования и строительства отстойного бассейна

  • все услуги должны быть подтверждены в рамках проекта бассейна замедления (до строительства)

Стандарты проектирования

Мы разработали руководство для формализации наших требований к общему проектированию, строительству, эксплуатации и техническому обслуживанию бассейнов замедления. Если дизайнеры считают обоснованным отклонение от обычных требований, изложенных в этом руководстве, мы будем оценивать каждое предложение по существу.

Расчеты дренажа

Расчеты дренажа

Значения единиц дренажной арматуры (DFU)
DFU – это мера вероятного сброса в дренажную систему различных типов сантехнических устройств. Удельная стоимость дренажной арматуры для конкретной арматуры зависит от ее объемного расхода дренажного стока, от продолжительности одной операции дренажа и от среднего времени между последовательными операциями.Drain Fixture Unit, или DFU, представляет собой конструктивный фактор сантехники или относительную меру потока или нагрузки дренажных сточных вод для различных сантехнических приборов.

1 DFU = 1 кубический фут воды, отводимой через трубу диаметром 1 1/4 дюйма за одну минуту.

1 DFU ≈ (приблизительно) 7,48 галлонов США в минуту или ≈ 0,47 литра в секунду.

См. следующие таблицы для устройства дренажного приспособления (DFU) Значение:

Таблица 11. 4.1 (Значения устройства дренажной арматуры (DFU) — NSPC 2006

Таблица 7-3 (Значение устройства дренажной арматуры (DFU) — UPC 2006

Обратите внимание, что в приведенной выше таблице коэффициент DFU для сантехнического прибора зависит от размера или диаметра слива и сифона.

Некоторые стандартные значения DFU из таблицы 11.4.1 NSPC для единиц, отличных от жилых:
a) Кухонная раковина, домашняя, с одним сифоном 1-1/2″ = 2 DFU
b) Унитаз, 1-1/4″ Слив 1 DFU
c) Душ, групповой, на голову (непрерывный поток) = 5 DFU
d) Писсуар, 1.0 GPF (галлонов на смыв)                                                               

Из таблицы 11.4.1 (NSPC) и таблицы 7-3 (UPC),

мы можем рассчитать общую DFU для горизонтальных и вертикальных дренажных труб в каждом туалете.

ТАБЛИЦА 7-3 (УНИВЕРСАЛЬНЫЙ КОД САНТЕХНИКИ)

Эквиваленты креплений

Удельный эквивалент сантехнических приборов, показанных в таблице 7-3 (UPC), должен основываться на размере требуемого сифона, а удельный эквивалент приспособлений и устройств, не указанных в таблице 7-3, должен основываться на номинальной пропускной способности в галлонов в минуту в соответствии с таблицей 7-4.

Размер дренажного трубопровода

Минимальные размеры трубопроводов вертикального и горизонтального водоотвода определяются по сумме всех присоединяемых блоков арматуры и дополнительно, в случае трубопроводов вертикального дренажа, в соответствии с их длиной. В Таблице 7-5 (UPC) и Таблице 11.5.1B (NSPC) показано максимальное количество единиц крепления, разрешенное на любой вертикальной или горизонтальной дренажной трубе, строительном водостоке или строительной канализации заданного размера; максимальное количество единиц крепления, разрешенное на любом интервале ответвления заданного размера.

Например, в Таблице 7-5 (UPC) указано, что труба диаметром 2 дюйма (50 мм) может нести до 16 DFU в вертикальном и 8 DFU в горизонтальном положении. Максимальная длина может составлять 26 м в вертикальном положении и неограничена в горизонтальном положении. Аналогичная труба диаметром 4 дюйма (100 мм) может нести до 256 DFU в вертикальном положении и 216 DFU в горизонтальном положении. Максимальная длина может составлять 91 м в вертикальном положении и не ограничена в горизонтальном положении.

Аналогично, в таблице 11.5.1B (NSPC) указано, что 2 в трубе могут нести до 6 DFU в горизонтальном положении и 10 DFU в вертикальном положении (штаб).4-дюймовая труба может нести до 160 DFU в горизонтальном положении и 240 DFU в вертикальной трубе.

Минимальный размер ловушки (трубы)

Используя таблицу 5.2 (NSPC), мы получаем минимальный размер трубы, который будет использоваться для каждого сантехнического прибора. Например, один унитаз (туалет) = 4 DFU. Из таблицы 11.5.1B размер трубы до 6 DFU должен быть 2”. Но для унитаза минимальный размер трубы должен быть 3 дюйма. Таким образом, даже один WC DFU равен 4, труба будет 3 дюйма, а не 2 дюйма.

РАЗМЕР СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ТРУБ

Используйте Таблицу 12.16 (NSPC) и Таблица 7-5 (UPC) для определения размера вентиляционной трубы.

​Таблица 12.16 (проиллюстрирован национальный стандарт сантехники) мы видим, что вентиляционная труба 1-1/2” может соединять до 8 дренажных устройств. А 2-дюймовая вентиляционная труба может подключать до 20 DFU. К каждому туалету подключена 1-1/2-дюймовая вентиляционная труба, так как каждый туалет имеет значение 4 DFU. Поскольку вентиляционные трубы соединены вместе, как показано на рисунке 1.1, значение DFU превышает 8 DFU, что означает, что необходимо использовать 2-дюймовую трубу.

РАЗМЕРЫ КРОВЕЛЬНЫХ СЛИВОВ И ТРУБОПРОВОДОВ ДОЖДЕВОЙ ВОДЫ

Интенсивность осадков: количество и интенсивность осадков, ожидаемых в данном районе, являются наиболее важным фактором.Обычно данные об осадках можно получить из местной кодовой книги или онлайн-бюро погоды.

После того, как вы нашли максимальное ожидаемое количество осадков и площадь крыши в квадратных футах, вы можете рассчитать диаметр трубы для дождевой воды из Таблицы 11-1 (Размер водостока и вертикальной трубы для дождевой воды).

Расстояние между водосточными желобами : Распределение водосточных желобов требуется для устранения образования луж на поверхности крыши после дождя, т. е. ни в коем случае поверхность вблизи водостока не должна быть углублена для создания резервуара.


На приведенном ниже рисунке предлагается один из способов устройства водостока и размер труб для дождевой воды для типичной крыши.

ЭДЖ

Рассчитать расход воды через дренажную решетку.

Калькулятор расхода через диафрагму

Используйте расчет отверстия для определения расхода через клапан

.

решетка, если глубина воды 4 дюйма или более.

 

Запустить калькулятор

Калькулятор водослива

Используйте расчет плотины, чтобы определить, сколько воды

стекает на решетку, если глубина воды меньше 4 дюймов.

 

Запустить калькулятор

×

Калькулятор водослива

Что нужно для расчета?
Выберите тип решетки

Вход в водосборный бассейн

Бордюрный вход

Не уверен?

L = длина | Ш = ширина

Впускные отверстия водосборника включают прямоугольные, квадратные или круглые решетки, НЕ расположенные у бордюра.
Бордюрные воздухозаборники включают прямоугольные или квадратные решетки, расположенные у бордюра.

Прямоугольная решетка у бордюра

БОРДЮР

л

Закрывать

×

Калькулятор расхода через диафрагму

Что нужно для расчета?

Введите глубину воды (дюймы)

Введите открытую площадь решетки (in2  )

Закрывать

О наших расчетах

Калькуляторы водосливов и отверстий

используются для определения пропускной способности на входе в условиях провисания (водоема), чтобы помочь выбрать подходящую решетку для вашего проекта. Ниже приведены уравнения EJ, используемые в наших расчетах.

Q = Расход (CFS, кубические футы в секунду)

A = Открытое пространство в решетке (дюйм2  )

d = глубина воды над решеткой (дюймы)

Q = Расход (CFS, кубические футы в секунду)

L = Периметр решетки, где присутствует поток (в футах)

H = Глубина воды (в футах)

Q = Расход (CFS, кубические футы в секунду)

A = Открытое пространство в решетке (дюйм2  )

d = глубина воды над решеткой (дюймы)

Q = Расход (CFS, кубические футы в секунду)

L = Периметр решетки, где присутствует поток (в футах)

H = Глубина воды (в футах)

Подробнее о нашем уравнении отверстия Наше уравнение отверстия изначально получено из следующего уравнения:

Q = пропускная способность (в кубических футах в секунду)
C = коэффициент отверстия
A = открытая площадь решетки (фут2)
g = ускорение под действием силы тяжести (32. 2 фута/сек2)
d = глубина воды над решеткой (в футах)
 
Используя коэффициент отверстия 0,67 и корректируя открытую площадь из квадратных футов в квадратные дюймы и глубину воды из футов в дюймы, это уравнение упрощается до: ОТВЕРСТИЕ УРАВНЕНИЕ.

Предоставленные калькуляторы пропускной способности являются теоретическими расчетами и предназначены для вашего руководства. Калькуляторы не учитывают множество переменных, которые возникают в поле.По любым вопросам, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Уравнение Мэннинга связывает скорость потока ливневых стоков в ливневой канализации с шероховатостью трубы и гидравлическим радиусом

Введение

Гидравлический расчет ливневой канализации требует расчетов, включающих скорость потока ливневых вод, диаметр и уклон ливневой канализации, коэффициент шероховатости трубы и ливневую воду расход стока. Уравнение Мэннинга обычно используется для таких расчетов, потому что ливневая вода течет под действием силы тяжести и, таким образом, представляет собой поток в открытом канале. Гидравлический радиус, который появляется в уравнении Мэннинга, становится равным D/4 для круглой ливневой канализации с полным потоком.

Уравнение Мэннинга для полной трубы круглого сечения

Уравнение Мэннинга для равномерного течения в открытом канале в целом имеет вид: V = (1,49/n)(Rh3/3)(S1/2), где

V = скорость потока , фут/сек

S = уклон трубы, фут/фут или безразмерный

n = коэффициент шероховатости Маннинга (эмпирическая безразмерная константа)

Rh = гидравлический радиус = поперечное сечение.площадь/смоченный периметр

Для круглой трубы с полным потоком гидравлический радиус равен: Rh = (πD2/4)/(πD) = D/4

Таким образом, уравнение Мэннинга для круглой трубы с полным потоком принимает вид: V = ( 1.49/n)[(D/4)2/3](S1/2)

Это очень полезное уравнение, связывающее скорость ливневого потока V; диаметр ливневой канализации D; уклон ливневой канализации, S; коэффициент шероховатости трубы n.

Соотношение между расходом, скоростью потока и площадью поперечного сечения (Q = AV) можно использовать для введения расхода ливневых стоков в уравнение Мэннинга. Для круглой ливневой канализации с полным потоком:

Q = (πD2/4)V = (1,49/n)(πD2/4)[(D/4)2/3](S1/2).

Гидравлические расчеты ливневой канализации

Для гидравлического проектирования ливневой канализации расчетный расход ливневого стока Qдес обычно рассчитывается рациональным методом, исходя из расчетной интенсивности осадков.

Кроме того, минимальная скорость потока, Vmin, обычно указывается для случая, когда ливневая канализация заполнена. При известных значениях расчетного расхода ливневого стока Qdes, минимальной полной скорости потока в трубе Vmin и коэффициента шероховатости трубы n можно использовать уравнение Мэннинга и уравнение Q = VA для расчета расчетных значений ливневой канализации. диаметр трубы D и уклон S между соседними люками.Параметры для этого типа расчета показаны на диаграмме слева.

Пример расчета по уравнению Мэннинга

Постановка задачи: Расчетный расход для участка ливневой канализации между двумя люками составляет: Qдес = 8,3 фут3/с. Требуемая минимальная скорость ливневого стока составляет: Vmin = 3 фут/сек. Труба будет бетонной с коэффициентом шероховатости трубы: n = 0,012. Найдите комбинацию стандартного диаметра трубы и уклона трубы, используемую для данного участка ливневой канализации, чтобы она удовлетворяла двум критериям: Qfull > Qdes и Vfull > Vmin.

Решение: В качестве первого шага рассчитайте диаметр трубы, необходимый для получения полной скорости потока в трубе Vfull = 3 фута/сек, когда ливневая канализация несет проектный расход ливневых вод, 8,3 куб. футов в секунду. Уравнение Q = VA позволяет нам это сделать. Для этой ситуации уравнение принимает вид: Qfull = Vfull(πD2/4). Подставляя указанные значения, уравнение принимает вид: 8,3 = 3(πD2/4). Решение для D: D = 1,877 фута = 22,5 дюйма. Стандартные размеры труб для большинства типов труб, используемых для ливневой канализации, перечислены в следующем разделе.Следующий стандартный размер больше 22,5 дюймов — 24 дюйма, поэтому он будет выбран в качестве диаметра.

Теперь используйте уравнение Мэннинга для расчета уклона для D = 24 дюйма = 2 фута и V = 3 фута/сек. Уравнение Мэннинга: V = (1,49/n)[(D/4)2/3](S1/2). С подставленными значениями V, D и n получается: 3 = (1,49/0,012)[(2/4)2/3](S1/2). решение этого уравнения для S дает: S = 0,0015.

Решение: D = 24 дюйма, S = 0,0015 . Эти значения D и S дадут Qfull > 8.3 фута в секунду, поскольку Qfull = 8,3 фута в секунду для Vfull = 3 фута в секунду и D = 22,5 дюйма. При D = 24 дюйма и V = 3 фута в секунду Qfull должно быть больше 8,3 фута в секунду. Для проверки этого можно использовать последнее уравнение во втором разделе этой статьи.

Статью с загружаемым шаблоном электронной таблицы Excel для расчетов конструкции ливневой канализации см. в разделе «Проектирование ливневой канализации с использованием формул Excel в шаблоне электронной таблицы».

Стандартные диаметры труб

Стандартные диаметры труб (все в дюймах) для большинства типов ливневых канализаций:

4, 6, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 42, 48, 54, 60, продолжая с шагом 6 дюймов до 180 дюймов.

Ссылки и изображения

Ссылки для получения дополнительной информации:

1. Бенгтсон, Харлан Х., Гидравлическое проектирование ливневой канализации, включая использование Excel, онлайновый курс повышения квалификации для получения кредита PDH.

2. МакКуэн, Ричард Х., Гидрологический анализ и проектирование, 2-е изд. , Аппер-Сэдл-Ривер, Нью-Джерси, Прентис-Холл, 1998.

Нью-Йорк, Нью-Йорк, McGraw-Hill Book Co, 1979.

Авторы изображений:

1. Ливневая канализация и санитарная канализация — город Шейкер-Хайтс, штат Огайо

2. Продольный разрез ливневой канализации — из ссылки № 1

Этот пост является частью серии: Гидравлический проект ливневой канализации

Статьи этой серии по гидропроектированию ливневой канализации посвящены нахождению расчетного расхода ливневых стоков рациональным методом; расчет диаметра и уклона каждого участка ливневой канализации по уравнению Мэннинга; глубина у каждого люка; и шаблон Excel для выполнения расчетов.

  1. Расчеты конструкции ливневой канализации
  2. Обзор конструкции системы ливневой канализации
  3. Использование уравнения Мэннинга для расчета ливневой канализации

Руководство по расчету уклонов и уклонов в дренаже

Все горизонтальные дренажные трубы, как над землей, так и под землей, должны быть проложены с соответствующим уклоном.

Градиенты

Градиенты от 1 к 40 до 1 к 110 обычно обеспечивают адекватную скорость потока. Если уклон больше 1 к 40, жидкость может течь быстрее, чем твердые частицы в наклонной трубе для грязной воды, в результате чего твердые частицы остаются на мели, что может затем заблокировать трубу.

Градиент 1 к 80 подходит для начала расчетов схем трубопроводов. Если градиент меньше 1 на 110, то труба все равно может засориться, если твердые частицы замедлятся и застрянут.

Градиент может быть определен как падение, деленное на расстояние. ГРАДИЕНТ = ПАДЕНИЕ / РАССТОЯНИЕ

Если 48-метровый участок дренажной трубы имеет уклон 0,60 м, уклон будет рассчитываться следующим образом.

Градиент = 0,60/48 — Градиент = 0,0125

Можно преобразовать в градиент, записанный в виде соотношения.
Градиент = 1 / 0,0125 = 80.
Градиент = 1 из 80

Водопад

Падение трубы может быть определено как вертикальная величина, на которую труба падает с определенного расстояния. Расстояние может быть между секциями трубы или между люками. На приведенной ниже диаграмме показано падение трубы и расстояние.

ПАДЕНИЕ = ГРАДИЕНТ X РАССТОЯНИЕ

Например, рассчитайте падение на 50-метровом участке трубы с загрязненной водой, если уклон должен составлять 1 к 80.

Градиент 1 из 80 преобразуется в число вместо пропорции — 1/80 = 0.0125
Падение = 0,0125 x 50
Падение = 0,625 метра или 625 мм.

Предыдущую диаграмму можно дополнить, добавив градиент трубы.

Инвертировать уровни

Обратный уровень трубы — это уровень, взятый от нижней части внутренней части трубы, как показано ниже.

Уровень в верхней части трубы = обратный уровень + внутренний диаметр трубы + толщина стенки трубы. Это может быть необходимо использовать в расчетах, когда измерения уровня проводятся от венца трубы

.

Люки

Люк или смотровая камера необходимы для получения доступа к дренажной системе для разблокировки, очистки, прокалывания или осмотра.

Люки могут быть изготовлены из кирпичной кладки или сборного железобетона. Иногда для формирования люка используется несколько сборных железобетонных колец, что ускоряет процесс строительства на месте. Для облегчения доступа рабочих могут потребоваться ступени, если люк глубиной менее 1,0 метра.

Люки и смотровые колодцы также изготавливаются из ПВХ. Камера доступа обычно недостаточно велика, чтобы в нее мог попасть человек, но подходит для доступа с помощью чистящих стержней или шланга и используется для бытовых целей.Обычный размер пластиковой камеры доступа составляет 450 мм в диаметре.

Для внутреннего рынка можно использовать крышки из пластика, стекловолокна или оцинкованной стали, но в местах пересечения дорог требуются крышки из чугуна.

Люк с задним отводом используется в местах с уклоном уровня поверхности, как показано ниже. Если подземная канализационная труба должна оставаться под землей, она должна следовать среднему уклону уклона. Это неизменно означает, что уклон трубы становится слишком крутым, что приводит к тому, что твердые частицы остаются в трубе, вызывая закупорку.Для решения этой проблемы был разработан задний люк.

Внутренние вертикальные отрезки трубы могут быть использованы как более простой способ сооружения обратного люка.

Для получения дополнительной информации и рекомендаций см. следующий документ.

Нажмите здесь, чтобы открыть PDF-файл Строительных норм и правил 1991 года. Утвержденный документ по дренажу и удалению отходов

лабораторных испытаний гравитационного дренажа, расчет относительной проницаемости и моделирование в полевых условиях | Journal of Canadian Petroleum Technology

Abstract

Для того, чтобы подтвердить ожидаемую высокую нефтеотдачу, полученную при проведении работ по самотечному дренажу месторождения, мы провели серию лабораторных испытаний, разработали расчет относительной проницаемости нефти и использовали эти данные для моделирования резервуара для Бразильское морское нефтяное месторождение. Лабораторные испытания проводились при температуре окружающей среды и низком давлении на длинных кернах (длиной 90-252 см) с мертвой нефтью и традиционной добычей, когда нефть добывалась на нижнем конце вертикально ориентированного керна, а воздух поступал в верхний. конец. В одном испытании мы провели испытание противоточного дренирования с использованием свежей нефти, при котором добыча собиралась в нижнем конце керна, а выделяющийся растворенный газ удалялся противотоком из верхнего конца. Эволюция насыщения внутри активной зоны отслеживалась с помощью рентгеновской системы.Используя ту же породу и флюиды, были проведены центрифужные испытания с пробками длиной 3-4 см для сравнения с результатами испытаний по вытеснению керна. Когда результаты не совпадали, постулировалось объяснение дисперсии с использованием модели пучков капиллярных трубок. Проведена проверка по принципу минимума энергии. Была внедрена компьютерная программа для расчета относительной проницаемости нефти по лабораторным данным, результаты которой были сопоставлены с литературными данными.

Расчетная относительная проницаемость была использована для моделирования поведения морского нефтяного месторождения в Бразилии, которое первоначально эксплуатировалось с закачкой воды, а затем, в связи с появлением вторичной газовой шапки, впоследствии подверглось закачке газа в свод структуры .

Введение

В многочисленных статьях описаны результаты лабораторных испытаний гравитационного дренажа (2–4, 7, 8, 10, 12, 14, 16, 19, 23, 24, 26, 27) . Мы представляем результаты испытаний длинного керна гравитационным дренированием и центрифужных испытаний с использованием образцов с идентичными свойствами пород и флюидов. В тех ситуациях, когда результаты двух методов не совпадали, мы рассчитывали результаты, рассматривая пучок капиллярных трубок, чтобы понять разницу. Испытания длинного керна показали, согласно литературным данным, очень низкую остаточную нефтенасыщенность в верхней части керна.Результаты этих испытаний были использованы для расчета относительной проницаемости нефти, которая будет использоваться для моделирования работы морского нефтяного месторождения в Бразилии с 110,6 млн.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.