Раздельная канализационная сеть для отвода бытовых сточных вод

Вычисление удельного расхода

Чтобы определить удельные расходы зоны застройки, первым делом нужно вычислить суммарную длину сети её канализации. Для этого сеть и коллектор разбиваются на расчетные участки. Длины участков и общая вычисляются по плану сети.

Подробнее

Для того чтобы сеть канализации функционировала нормально, нужно исключить её засорение выпадающими в трубах осадками. Обеспечивается это проведением правильного гидравлического расчёта сети и соответствующего конструирования.

Подробнее

Результатом гидравлического расчёта напорных трубопроводов для сточных вод является определение минимального диаметра трубопроводов, потерь напора и местных сопротивлений. В отличие от трубопроводов для самотечной канализации, в напорных сточные воды транспортируются полным сечением ω.

Для расчёта диаметра трубопровода используется формула равномерного движения жидкости (уравнение неразрывности)

q = vω.

Здесь q – расчётный расход, а v – экономическая скорость течения. Эти величины берутся из значений, применяемых для расчёта водопроводных сетей.

Площадь поперечного сечения круглой трубы с диаметром d равна ω = πd² / 4. Тогда минимально необходимый диаметр будет

На основании накопленного проектировщиками обширного практического опыта для осветлённых сточных вод рекомендуются следующие усреднённые значения скоростей движения по трубам:

• для диаметров до 300 мм – 0,6 - 0,9 м/с;
• от 400 до 900 мм – 1,0 - 1,4 м/с;
• выше 900 мм – 1,5 - 1,7 м/с.

Сколько напора будет потеряно на трение в напорном трубопроводе длиной l, можно найти из формулы Дарси

коэффициент же λ сопротивления трению по длине – из формулы

Дюкеры напорных трубопроводов для перекачки сточной жидкости неосветлённой обычно гидравлически рассчитываются по таблицам, имеющимся для расчёта самотечной сети канализации при полном заполнении труб. Для напорных трубопроводов, проектируемых для осветлённых и чистых сточных вод, используются таблицы Ф. А. Шевелева, которые предназначены для расчёта водопроводной системы.

Местные сопротивления вычисляются по формуле

hм = ζv²/(2g).

Значения коэффициента местного сопротивления зависят от степени турбулентности потока. Если режим турбулентности квадратичный, то величина ζ будет определяться локальной конфигурацией трубопровода и арматуры на ней: углом изгиба колена (плавного), степенью открытия задвижки, наличием обратного клапана и т. п. ζ для выхода из трубы принимается за 1.

Так как точный расчёт является сложным, то часто делают приближённый. В этом случае для длинных трубопроводов местные сопротивления считают равными 10 - 15% потерь на трение h_тр. То есть полные потери напора Н будут

Н = h_тр + Σh_тр ≈ 1,15h_тр.

В сети канализации имеются повороты и соединительные лотки для смотровых колодцев. Когда жидкость движется в ней без напора, то в таких местах создаются так называемые подпоры, где она теряет скорость. Происходит осаждение взвешенных в сточной воде частиц. Эти частицы со временем образуют засоры, перекрывающие трубопровод. Участки, тормозящие поток или образующие завихрения, характеризуются таким параметром как местное сопротивление. Эту величину рекомендуется учитывать при проведении гидравлического расчёта коллекторов с диаметром выше 500 мм для участков слияния потоков в тех случаях, когда:

• диаметр присоединения более 350 мм;
• на основном коллекторе имеются перепады.

В трубопроводах напорных от КНС и самотечных, а также в дюкерах местные сопротивления hм определяются по формуле

hм = ζv²/(2g) м,

где

• ζ — коэффициент местного сопротивления;
• v — средняя скорость потока в м/сек;
• g = 9,8 м/сек² — это ускорение силы тяжести.

Величина ζ зависит от характеристики сопротивления и его вида. Существует методика его определения при безнапорном режиме течения для поворотных лотков и соединительных колодцев.

Равномерность режима течения или приближение к ней при существовании местного сопротивления нужно обеспечивать дополнительным в этом месте понижением лотка трубопровода. Необходимую величину понижения h_M как раз и даёт вышеприведённая формула.

Независимо от того, присоединяются к основному коллектору притоки в отсутствие или при наличии перепадов, его лоток необходимо понизить. В качестве размера понижения принимается сумма двух величин. Эти величины – увеличение глубины потока из-за прибавления расхода и местное сопротивление, возникшее вследствие слияния потоков. Чтобы вычислить местное сопротивление, нужно будет учитывать соотношения таких параметров как расходы, скорости и углы между направлениями основного коллектора и его боковых притоков.

Сточные воды в канализационной сети должны двигаться с такой скоростью, чтобы из них на трассе не осаждалось твёрдое содержимое. В противном случае оно со временем неизбежно приведёт к заиливанию элементов транспортирования – трубопроводов или лотков.

Но существует и верхний предел скорости потока. Твёрдые частицы в воде, движущейся с большой скоростью, повышают механическое истирание поверхности коллекторов.

Расчётные скорости

Максимальная расчётная скорость – это предельная скорость течения сточных вод в каналах и трубах, при которой материалу коллекторов не наносятся механические повреждения.

Минимальная расчётная скорость (критическая) – наименьшая скорость течения, потребная для предотвращения заиливания труб и коллекторов.

Средняя скорость сточных вод – отношение расхода Q сточных вод в линии к величине её живого сечения ω:

v = Q/ω м/сек.

Скорости течения в различных местах поперечного сечения потока на самом деле неодинаковы. Чем ближе к середине (ядру) потока, тем они больше, чем у дна и стенок. Донная и пристеночная скорости минимальны. Рассчитывать канализационную сеть на донные и пристеночные скорости невозможно из-за высокой сложности таких расчётов. Поэтому базовой величиной, из которой исходят при проектировании, является транспортирующая способность потока. Она определяется через расчётную скорость течения. Главный критерий определения этой скорости – обеспечение самоочищения коллекторов и труб.

Для линий с самотёком нужная скорость обеспечивается правильной величиной уклона. Там, где уклон невозможен, используются канализационные насосы соответствующей мощности.

Расчётная скорость – это скорость протекания сточных вод при расчётных (максимальных) величинах расхода и, соответственно, наполнения. Расчётные скорости должны находиться между предельно допустимыми её величинами в канале – максимальной и минимальной.

За максимальную расчётную скорость движения сточных вод по нормам следует принимать для

• металлических труб – не более 8 м/сек;
• неметаллических (железобетонных, бетонных, асбестоцементных, керамических и прочих) – до 4 м/сек.

На величину расчётных самоочищающих каналы и трубы скоростей движения стоков влияют такие параметры как гидравлический радиус или степень наполнения и крупность взвешенных веществ, имеющихся в сточных водах.

Минимальная расчётная скорость течения в трубопроводах не прошедших очистки бытовых и дождевых сточных вод при расчётной величине наполнения указана в соответствующих СНиП.

Если наполнение труб канализационной сети не является расчётным, то скорость их самоочищения vн (индекс «н» означает «незаиливающая») вычисляется по формуле, предложенной профессором Н. Ф. Федоровым:

Здесь:

• R — гидравлический радиус в м;
• n – показатель степени корня (3,5 + 0,5R).

Наименьшая расчётная скорость в лотках и трубах для сточных вод осветлённых или очищенных биологическими способами может приниматься равной 0,4 м/сек.

В дюкерах с диаметрами до 800 мм в качестве нижнего предела расчётных скоростей для неосветлённых сточных вод принимается величина 1 м/сек. Для диаметров больше 80 см vн определяется также по формуле Фёдорова.

Сточные воды должны подходить к дюкеру со скоростью не выше расчётной скорости в самом дюкере. При этом нужно соблюдать минимальные величины, которые были указаны выше или вычислены по формуле Фёдорова.

Уклоны

Для того, чтобы коллекторы самоочищались, скорость по пути потока должна постоянно увеличиваться. Необходимые величины скорости задаются уклонами трубопроводов. Минимальные значения уклонов для любых систем канализации при расчётном их наполнении труб с диаметрами:

• 150 мм – 0,007;
• 200 мм – 0,005;
• 1250 мм и выше – 0,0005.

Нагрузка начальных отрезков сети канализации с трубопроводами 200 мм и менее практически никогда не достигает расчётной. Поэтому скорость в них не вычисляется, и они называются безрасчётными.

Для канализационных же трубопроводов с диаметром больше 200 мм нужные минимальные уклоны необходимо рассчитывать с учётом обеспечения скорости течения, гарантирующей самоочищение коллектора. Вполне удовлетворительные результаты даёт для этого простейшая эмпирическая формула:

J_min = 1/d.

Здесь диаметр трубы d берётся в мм.

Трубы канализационной подвержены повышенному риску засорения. Поэтому в СНиП указываются диаметры труб, меньше которых использовать не разрешается:

• Для бытовой сети: уличной – 200 мм, внутриквартальной – 150 мм. Для первого случая допускается снижение до 150 мм только при малых расходах – менее 500 м³ в сутки. Однако настоятельно рекомендуется этого уменьшения избегать, поскольку из опыта известны значительные проблемы при эксплуатации таких сетей.
• Для общесплавной и дождевой сети: уличной – 250 мм, внутриквартальной – 200 мм.

Наполнение труб, отводящих сточные воды бытового и технологического происхождения, подлежит нормированию. Наполнение, необходимое для пропускания трубопроводами расчётного расхода, аналогично называется также расчётным. Оно предусматривается на весь расчётный срок службы канализационной сети.

В трубах круглого сечения расчётное наполнение изменяется от 0,6d до 0,8d. Величина эта повышается с увеличением диаметра: первая указана для 150-300 мм, вторая – для превышающих 900 мм. Норма 0,8d распространяется на каналы с любой формой сечения, если их высота не менее 0,9 м.

Почему при расчёте нужно брать запас по наполнению? Это требование обусловлено следующими моментами:

• Необходимостью закладывания на отдельных участках сети канализации некоторого резерва по пропускной способности.
• Изменением свойств сточных вод за время их продвижения внутри канализационной сети. В них часто происходят процессы разложения и гниения. В результате этого образуется большое количество газов: метана, сероводорода, углекислого и др. Эти газы могут свободно выходить в пространство над жидкостью и удаляться системой вентиляции естественным или принудительным путём. Насыщенность газами стоков, особенно пожаро- или взрывоопасными, отрицательно сказывается на эффективности и работоспособности КНС.
• Возможным попаданием в сточные воды плавающих предметов. Свободное пространство способствует увеличению пропускной способности каналов для стоков с такими включениями.

Для трубопроводов схем канализации дождевой и общесплавной, а также предназначенных для отвода условно чистых вод, расчётное наполнение принимается полным.

Сечения трубопроводов и коллекторов

Выбор профиля транспортирующих сточные воды элементов (труб и коллекторов) определяется типом участка канализации. Для коллекторов закрытого типа, подземных и надземных, предпочтительны трубопроводы с круглым сечением. Прямоугольное и трапецеидальное сечения больше подходят для каналов с большой пропускной способностью, как закрытых, так и открытых. Они характерны для канализаций общесплавной и дождевой систем, участков с КНС и для территорий очистных сооружений.

Трубы круглого сечения имеют равное применение при обоих режимах транспортирования стоков: напорном и самотечном. Объясняется это следующими выгодами в их использовании:

• экономичностью в количестве материала;
• равной прочностью в любом направлении нагрузки;
• удобством укладки и эксплуатации.

Кроме указанных, на практике встречаются также иные сечения:

• полукруглое;
• полуэллиптическое;
• яйцевидное;
• обратнояйцевидное;
• лотковое.

Гидравлическая характеристика

Это важнейший параметр транспортных линий канализационной системы. Определяющей для коллекторов его величиной является максимальная пропускная способность, на которую влияют заданный уклон и площадь живого сечения. Самое выгодное в этом плане сечение – круглое: у него гидравлический радиус максимально возможный.

Гидравлический радиус R –это отнесённая к смоченному периметру χ площадь живого сечения потока ω:

R = ω / χ.

Измеряется в единицах длины.

Для расчёта сетей канализации основными гидравлическими элементами являются те же величины, что используются и при расчёте водопроводов: I, v, q и d. Кроме них, необходим также такой параметр как наполнение.

Наполнение выражается отношением высоты слоя жидкости h, протекающего в трубе, к d – внутреннему диаметру коллектора круглого сечения (h/d), или к H – высоте коллектора другой формы сечения (h/H).

Гидравлические элементы трубопровода

С круглым сечением

Наполнение

h/d = (1 – cosβ) / 2;

площадь живого сечения

ω = (π/4) · (β/180 – sinβ/2)/d²;

смоченный периметр

χ = π · β / 180 · d;

гидравлический радиус

R = ω / χ.

Гидравлический радиус наполненной полностью или наполовину круглой трубы

R = π · d²/(4 π · d) = d/4 = 0,25 d.

Его максимальное значение R = 0,304 d достигается тогда, когда наполнение составляет h = 0,813d. Значит и скорость потока будет наибольшей при этом значении. Наивысшему расходу же будет способствовать наполнение h = 0,95d. Полностью заполненная труба пропускает стоков ровно вдвое больше, чем наполненная наполовину.

С прямоугольным сечением

Наполнение

h/b = α;

площадь живого сечения

ω = h · b;

смоченный периметр

χ = b · 2h;

гидравлический радиус

R = ω / χ = α / (1 + 2α) · b.

Численные значения гидравлических элементов для труб с сечениями прямоугольным и круглым приводятся в специальных таблицах для проектировщиков.

Гидравлический расчёт сети канализации сложнее, чем водопроводной. Чем же это обусловлено?

Сточные воды – это жидкость со сложной структурой. Она представляет собой полидисперсную субстанцию, в которой значительную долю занимают суспензии и коллоиды. К тому же концентрация и состав загрязнений в сточных водах величина переменная, причём на одном и том же участке канализационной сети.

Основной режим течения сточной жидкости по канализационной сети – неравномерный и неустановившийся. Она движется в основном самотёком. Под напором жидкость перемещается на ограниченных участках.

Неравномерным называется движение с разной средней скоростью потока v в разных живых сечениях потока ω.

Режим течения стоков в сети канализации жидкости неравномерен вследствие:

• Наличия местных сопротивления на неоднородностях трассы: поворотах и изгибах; изменениях диаметра трубопровода; в местах притоков; в лотках смотровых колодцев; перепадах высоты на коллекторах; изменения в уклонах труб; дефектах, возникших при строительстве (невыдерживание проектных решений по поворотам, сечениям и уклонам, просадка труб со временем). В результате на линии появляются подпоры, снижается скорость потока. На таких участках происходит выпадение осадков. Местные сопротивления должны учитываться в расчетах, обнаруженные строительные дефекты – устраняться.
• Неустановившегося характера движения стоков. Он обусловлен неравномерностью поступления в сеть канализационных стоков по времени. Особенно большими перепадами в расходе отличаются канализации дождевая и общесплавная. Скачки в объёме сточных вод менее заметны для канализационных сетей технологической и бытовой. К неустановившемуся режиму более чувствительны трубы меньшего диаметра.
• Турбулентностью течения сточной жидкости по трубам и коллекторам. С учётом этого, при выборе степени шероховатости внутренних стенок трубопроводов нужно исходить от расчётной скорости потока.

Таким образом, неоднородность структуры сточных вод и неравномерность их поступления существенно усложняют гидравлический расчёт канализационной сети по известным формулам для неравномерного движения жидкости. Поэтому используется вычислительная методика для движения равномерного. В ней применяются формулы турбулентного режима жидкости в гладкой, шероховатой и переходной областях. При этом учитывается зависимость степени турбулентности потока от скорости его движения. Также предполагается поступление всего расчётного расхода сточных вод в начало рассчитываемого участка. Игнорирование распределённого по длине поступления стоков, имеющего место в реальности, делается для упрощения расчёта.

При гидравлическом расчёте канализационной сети вычисляются следующие параметры: диаметры труб, площади поперечных сечений каналов, потери напора, средние скорости течения стоков в каналах и трубах и степени их наполнения.

Вся приводимая здесь информация относится к расчёту самотечных трубопроводов. Напорные, для которых используются фекальные насосы, рассчитываются несколько иначе.

Расчёт проводится на основе таких исходных данных: расчётных расходов сточных вод, уклонов канализационных каналов и труб, допустимых предельных (максимальных и минимальных) скоростей течения жидкости в трубах и каналах. Уклоны зависят от локального рельефа и ограничены также нормативными величинами.

Гидравлический расчёт канализационной сети основывается на двух формулах, описывающих равномерный турбулентный режим течения жидкой среды:

постоянства расхода

q = ωv

скорости (формула Шези)

v = c√R̅J̅

Здесь:

• q – расчётный расход в м³/сек;
• ω – живое сечение потока в м²;
• v – скорость потока в м/сек (средняя);
• R – радиус гидравлический;
• c – коэффициент Шези (сопротивления движению жидкости);
• J – гидравлический уклон потока.

Гидравлический радиус представляет собой отнесённую к смоченному периметру площадь живого сечения и выражается в м. Гидравлический уклон потока, называемый также гидродинамическим напором на единицу длины, – это уклон i, который должно иметь дно русла при самотечном движении жидкости.

Вместо формулы Шези, как показал практический опыт, в ряде случаев может быть применена эмпирическая формула Дарси:

где

• λ – коэффициент Дарси (сопротивления трению по длине);
• g — ускорение силы тяжести в м/сек²;
• d – диаметр труб в м.

Коэффициент Шези имеет размерность м^1/2/с, коэффициент Дарси – величина безразмерная. На основании формулы Дарси составлены графики и таблицы, из которых необходимые параметры могут быть найдены без вычислений.

Основная задача состоит в нахождении одного из этих коэффициентов. Как известно из гидравлики, они определяются двумя величинами – числом Рейнольдса Re и относительной шероховатостью Δэ/R (Δэ – эквивалентная абсолютная шероховатость).

Феноменологически турбулентное течение жидкости внутри трубы можно описать как движение ядра с турбулентностью, окружённого ламинарной плёнкой.

При движении с малой скоростью (малые Re) ламинарная плёнка толще, чем выступы шероховатости, зона течения в этом случае называется гладкой. То есть шероховатость стенок труб влияния на турбулентных характер течения не оказывает, и коэффициенты λ или с будут функциями только от числа Рейнольдса. Сопротивления же станут пропорциональны примерно самой величине скорости.

При больших Re (большой скорости движения среды) ламинарная плёнка уже не может компенсировать воздействие шероховатости. Сопротивление стенок пропорциональны уже квадрату скорости. Зона движения оказывается квадратичной. Аргументом, определяющим коэффициенты сопротивления; является уже относительная шероховатость Δэ/R, а не число Re.

Когда толщина ламинарной пленки и высота выступов шероховатости стенок трубо­провода сравнимы по величине, движение происходит в переходной зоне, расположенной между квадратичной и гладкой. Здесь на коэффициенты λ и с оказывают влияние вязкость жидкости и относительная шероховатость труб. Сопротивления будут пропорциональными скорости потока в промежутке степени от 1,75 до 2.

Коэффициенты сопротивления трению по длине λ определяются по формуле профессора Н. Ф. Федорова

где

• R – гидравлический радиус в см;
• Δэ – эквивалентная шероховатость в см (табличная величина);
• а₂ —коэффициент, зависящий от характера шероховатости стенок труб (табличная величина, безразмерная).

В правой части формулы находятся два члена, отражающие фазы турбулентного режима движения жидкости: первый – шероховатую, второй – гладкую.

Неудобство формулы при гидравлическом расчёте заключается в присутствии числа Рейнольдса во втором члене, которое неизвестно при постановке задачи.

При течении сточных вод со скоростью выше 1,5 м/сек турбулентное движение будет происходить в режиме квадратичном. Вести расчёт в этом случае можно по формуле Шези с определением его коэффициента с из формулы Н. Н. Павловского:

c = R^y/n.

Здесь

• п – коэффициент шероховатости ;
• R – гидравлический радиус в м;
• у – показатель степени.

На величину последнего параметра влияют гидравлический радиус R и коэффициент шероховатости п. Для его вычисления существуют формулы развёрнутая

y = 2,5 √n̅͞͞ - 0,13 – 0,75 √R̅ (√n̅͞͞ - 0,10),

и сокращенные:

при R менее 1 м y ≈ 1,5 √n̅͞͞;

при R больше 1 м y ≈ 1,3 √n͞͞.

В формуле Павловского этот показатель при п = 0,013 примерно равен 1/6. В этом случае формула предельно упрощается:

c = R^1/6/n

В некоторых странах она известна как формула Маннинга. В практическом плане результаты вычислений по обеим формулам почти совпадают, особенно при п = 0,014. Практикам полезно использовать табличные данные, составленные по формулам Павловского и Федорова и приведённые для труб и каналов из различных широко применяемых материалов.

Расчёт расхода сточных вод необходим для проведения расчёта гидравлики сетей и сооружений канализации.

Расчётный расход – это максимальный расход стоков, пропускать который должны все установленные в сети сооружения в течение всего своего расчётного периода действия.

В зависимости от специфики различных сооружений расчётный расход сточных вод для них определяется относительно суток, часа и секунды. Для удобства суточный и часовой расходы Q определяются в кубических метрах, а расход секундный q – в литрах. Чтобы определить расчётные расходы нужно знать величины средних Q_cp.

Базовыми показателями для расчета и проектирования сетей и сооружений канализации являются 2 величины расхода сточных вод: расчётный часовой, а чаще его производная – расчётный секундный. Часто используется также суточный расход Q_{макс.сут} . По этому параметру характеризуется объект канализации и её производственная мощность, например КНС (канализационной насосной станции). Он также в обязательном порядке отражается в отчётных данных о работе системы.

Расчётные формулы

Для бытовых сточных вод

Жилые помещения

Для средних расходов:

Q_cp.сут = п · N_р / 1000 м³/сутки;

Q_cp.час = п · N_р / (24 · 1000) м³/час;

q_ср.сек = п · N_р / (24 · 3600) л/сек.

Здесь:

• п — средние нормы водоотведения на 1 жителя (в литрах);

• N_р – расчётное количество жителей.

Для максимальных расходов:

Q_{макс.сут} = Q_cp.сут · k_сут = п · N_р · k_сут / 1000 м³/сутки;

Q_{макс.час} = п₁ · N_р · k_общ / (24 · 1000) м³/час;

q_{макс.сек} = п₁ · N_р · k_общ / (24 · 3600) л/сек.

Здесь k – коэффициенты неравномерности: k_сут – суточной, k_общ – общей.

Предприятия

Для бытовых стоков:

Q_cp.сут = п₂ · N₂ / 1000 м³/сутки;

Q_{макс.час} = п₂ · N₃ · k_час / (Т · 1000) м³/час;

q_{макс.сек} = п₂ · N₃ · k_час / (Т · 3600) л/сек.

Здесь:

• п₂ – норма водоотведения на 1 работника в смену: 45 л в горячих цехах, 25 л – в остальных;
• N₂ – количество работающих в сутки;
• N₃ – количество работников в смену с максимальным их числом;
• k_час – коэффициент неравномерности водоотведения часовой: 3 при норме водоотведения 25 л/чел, 2,5 – при 45 л/чел;
• Т – длительность смены в часах.

Для душевых сточных вод:

Q_сут = п₃ · N₄ / 1000 м³/сутки;

q_{макс.сек} = п₃ · N₅ / (t · 60) л/сек.

Здесь:

• п₃ – норма водоотведения на разовое принятие душа: 40 л/чел для производств с особым санитарным режимом или приводящим к загрязнению тела; 60 л/чел – при повышенном содержании на производстве пыли и влаги с загрязняющими свойствами, а также при обработке зараженных материалов или ядовитых веществ;
• N₄ – ежесуточное количество душевых процедур;
• N₅ – наибольшее число посещений душевых в смену;
• t – продолжительность работы душевых сеток (в расчётах принимается 45 мин).

Для технологических сточных вод

В этом случае исходными данными для расчёта расхода являются норма водоотведения на один агрегат (механизм, машину) п4 и количество единиц оборудования М:

Q_{технол.сут} = п₄ · М м³/сутки.

Расчёт расхода для посёлков специального назначения

Вахтовые посёлки или посёлки строителей крупных народнохозяйственных объектов имеют свою специфику. По опыту проектирования канализации для таких населённых пунктов для определения расчётных расходов сточных вод были выработаны такие рекомендации.

Расход стоков от постоянного населения можно определять из удельных расходов qyд. Это величина, отнесённая к единице длины сети канализации в жилом секторе. Объёмы расходуемой воды будут невелики, и колебания по объектам застройки будут также небольшими. Поэтому допустимо за расчётный показатель сети общей длиной L принять удельный расход общий:

q_yд = q_{макс.сек} / L л/сек.

Это величина, приходящаяся на 1 погонный метр канализационной сети.

Из неё, при известной протяжённости участка, можно найти путевой расход:

q_пут = q_уд · l_уч л/сек

Но нужно учесть также расходы воды на участке, лежащего выше рассчитываемого, а также поступление от боковых присоединений (qтранз), – транзитных для него. Тогда полный расчётный расход для конкретного линейного участка

q_расч = q_пут + q_транз.

Если на участке присутствуют здания общественного или производственного назначения, расходующие относительно много воды (прачечные, мойки, бани и т. д.), их расходы нужно рассчитывать по отдельности. Они принимаются как сосредоточенные объекты. Такой подход целесообразен и к редкой застройке.

Для каждого сооружения или здания определяется так называемый сосредоточенный расход qсоср. Это максимальная величина для данного объекта. Расчётный на линейном участке расход будет равен сумме всех сосредоточенных на этом отрезке сети.

И в том и в другом случае считается, что весь расход будет поступать в верхнюю часть расчётного участка сети (в самое его начало). Принятое постоянство расхода стоков на данном участке сети делает проще его расчёт.

Наружная канализационная сеть проектируется на основании суммарного расхода сточной воды. Для его расчёта используются нормы водоотведения.

Норма водоотведения бытовых сточных вод – это средний за сутки условный объём таких вод, который приходится на одного жителя подлежащего канализованию объекта. Измеряется норма в литрах.

Для технологических сточных вод таковое количество рассчитывается относительного одного агрегата, использующего воду по технологической карте процесса.

Для жилых объектов нормы водоотведения обычно приравнивают к нормам водопотребления. Это обусловлено тем, что бытовые стоки, по сути, являются использованной водопроводной водой, загрязненную в процессе её использования на бытовые нужды. Не вся вода, подаваемая в потребительскую водопроводную сеть, может поступить в бытовую канализационную сеть. Это тот объём, который используется для мытья технических средств и их охлаждения, дорожного покрытия, поливки зелёных насаждений, питания фонтанов и т. п. При его учёте норму водоотведения на эту долю следует снизить.

Нормы водоотведения регламентируются СНиП П-Г.1-70. Их величины зависят от условий местного климата и других: наличия или отсутствия внутреннего водопровода, канализации, централизованного горячего водоснабжения, водонагревателей для ванн и т. д.

Водопотребление изменяется в соответствии не только с сезоном года, но и со временем суток. В таком же режиме должно меняться и водоотведение. Часовая неравномерность поступления стоков в канализацию зависит от общего их объёма. Чем общий расход больше, тем меньше эта неравномерность ощущается.

Коэффициенты неравномерности водоотведения

При проектировании канализационной системы нужно исходить не только от нормативных и общих объёмов стоков, которые могут сбрасываться. Немаловажным является учёт колебаний в суточном режиме водоотведения. Система должна справиться с отведением сточных вод в пиковые часы. Это касается также всех её параметров, например мощности фекальных насосов. Для расчёта максимальных расходов используются соответствующие поправки – коэффициенты неравномерности водоотведения.

Дробность расчёта неравномерности водоотведения до одного часа требуется только для объектов с высокой её вероятностью. В иных случаях возможная почасовая неравномерность учитывается в принятом предварительно запасе в объёме труб. При гидравлических расчётах сечений трубопроводов их заполнение закладывается заранее частичным.

Коэффициент суточной неравномерности kcyт водоотведения – это отношение суточного максимального расхода стоков Q_{макс.сут} к суточному среднему расходу Q_ср.сут за год:

k_сут = Q_{макс.сут} / Q_ср.сут

Аналогично определяется и коэффициент часовой неравномерности kчас водоотведения:

k_час = Q_{макс.час} / Q_ср.час

Здесь Q_{макс.час} и Q_ср.час – максимальный и средний часовые расходы. Q_ср.час вычисляется по расходу за сутки (делением его на 24).

Перемножением этих коэффициентов рассчитывается коэффициент общей неравномерности k_общ: водоотведения

k_общ = k_сут · k_час

Общие коэффициенты зависят от величины средних расходов и приводятся в соответствующих таблицах для проектировщиков.

Для расчёта этого коэффициента для значений величины среднего расхода, отсутствующих в таблицах, применяется интерполяция по их ближайшим данным. Используется формула, предложенная профессором Н. Ф. Федоровым:

k_общ = 2,69 / (q_ср)0,121.

Величина qср – расход сточных вод за 1 секунду (среднесекундный) в литрах.

Формула справедлива для среднесекундных расходов до 1250 л. За единицу принят коэффициент суточной неравномерности водоотведения для зданий общественного пользования.

Коэффициент часовой неравномерности для сточных вод технологических сильно зависит от условий производства и отличается очень большим разнообразием.