Напорный коллектор это


Michel Michel

Как известно, канализационный коллектор — это большая труба под землей, по которой самотеком сплавляются нечистоты. Однако, думаю, немногие из читателей хорошо представляют себе устройство городской канализации и функции ее отдельных элементов. В статье я собираюсь восполнить этот пробел.

Итак, приступим.

Что говорят ученые мужи

Канализационным городским коллектором называется главный канал, собирающий и отводящий стоки к очистным сооружениям. Традиционно он прокладывается под землей, ниже уровня промерзания грунта. С инженерной точки зрения это всего лишь трубопровод большего диаметра, чем другие трубы в системе.

Мы начнем наше описание устройства канализации с другого конца системы — с внутридомовых сетей.

Внутридомовая система

Внутриквартирная разводка

Начнем с определения канализационной гребенки. Если вы думаете, что такое непонятное оборудование у вас в квартире «не прописано», то вы ошибаетесь. Свое название гребенка получила из-за сходства с гребешком или расческой.


В большинстве квартир советской постройки кухня, ванная и туалет расположены на одной линии. Это позволяет упростить сооружение канализационной сети, что было особенно актуальным в прошлом веке, когда традиционным материалом были чугунные трубы.

Сегодня жильцы повсеместно демонтируют их, отдавая предпочтение изделиям из пластика — ПВХ, полипропилену и, несколько реже, полиэтилену.

При демонтаже чугунных труб своими руками вы можете столкнуться с уплотнением стыков расплавом серы.
Такие соединения приходится отжигать паяльной лампой или греть феном.
При этом обязательно используйте респиратор: испарения серы настолько едки, что вполне могут вызвать паралич дыхания.

Движемся вверх

Внутридомовой стояк — это часть внутридомовой системы высотных домов, которая собирает стоки из гребенок квартир, расположенных одна над другой. Для удобства пользования стояк оснащается люками-ревизиями, предназначенными для прочистки возникающих время от времени засоров.

Количество ревизий определяет инструкция, содержащаяся в СНиП 2.04.01-85:

  • На первом и последнем этажах;
  • Если в доме более 5 этажей – ревизия устанавливается через каждые три этажа.

Венчает канализационный стояк фановая труба, выходящая на крышу здания и обеспечивающая вентиляцию всей системы. О ней я подробно писал на страницах нашего сайта.

Опускаемся вниз

Спускаемся в подвал многоэтажного дома и видим канализационную лежневку — горизонтальную трубу, собирающую стоки из всех стояков и передающую их в сливной колодец. Она уложена со строго постоянным уклоном, чтобы исключить возможность засоров.

Величина уклона зависит от диаметра трубы:

Уклон, сантиметры на погонный метр Диаметр
3,5 50 мм
2 100 мм
1 150 мм
0,8 200 мм

Лежневка многоквартирного дома больше подвержена засорам, поэтому также оснащается люками-ревизиями или тройниками для прочистки.

Их устанавливают:

  • Через каждые 15 метров, если диаметр трубы 100-150 мм;
  • Через каждые 20 метров, если диаметр трубы 200 мм;
  • На поворотах, если рядом отсутствует другая ревизия или тройник.

Выходим за пределы дома

Ну и, наконец, сточные воды из лежневки покидают «родимый дом». В наших широтах выпуск располагается ниже уровня промерзания грунта по вполне понятным причинам.

Длина выпуска из лежневки до оси колодца зависит от диаметра:

Максимальная длина Диаметр
8 м 50 мм
12 м 100 мм
15 м 150 мм и более

Здесь «царству» пластика приходит конец – чугунная труба в этой части системы вне конкуренции, хотя ее цена заметно выше.

Но здесь важнее кольцевая жесткость чугуна, ведь труба зачастую проходит под проезжей частью у дома, и создаваемая автомобилями просадка грунта не причинит ей вреда.

Чугун без всякого ущерба выдерживает и сезонные подвижки грунта.

Колодец

Эту часть системы канализации многие видят каждое утро, выходя на улицу из подъезда. Как правило, он сложен из железобетонных колец, внутри есть специальные скобы-ступени, позволяющие опускаться в него. Дно забетонировано, а крышка традиционно изготавливается из чугуна.

Их «прописка» напротив подъездов неслучайна – они расположены в точности напротив выпусков. Сами колодцы между собой соединены чугунной трубой диаметром от 150 мм, уложенной по уровню дна с учетом уклона местности.

Колодцы — вероятное место скопления метана и прочих газов, выделяемых грунтом и сточными водами.
Ежегодно в них гибнет от удушья несколько человек.
Перед спуском в колодец крайне желательно обеспечить его вентиляцию.

Помимо основных колодцев, ветки канализации снабжаются дополнительными смотровыми. Их расположение зависит от диаметра трубы:

Максимальное расстояние между колодцами Диаметр
35 м 150 мм
50 м 200 — 450 мм
75 м 500 — 600 м

Коллектор

Ну и, наконец-то, мы подходим к той части канализационной системы, в которой человек поместится в полный рост. В данном случае речь пойдет про подземный канал, перемещающий стоки целых микрорайонов к городским очистным сооружениям.

Именно здесь стыкуется коллектор и канализация целого микрорайона. Движение сточных вод в большинстве случаев осуществляется самотеком.

Каналы сооружают из:

  • Кирпича – это самый старый материал, который еще служит во многих городах;
  • Железобетона. Прочные сборные конструкции, применявшиеся ранее, уступают место монолитной технологии. Бетон подается прямо в заранее сооружаемую опалубку;
  • Пластиковых труб большого диаметра. Это новая технология, позволяющая упростить и удешевить ремонтно-восстановительные работы городской канализационной сети.

Каждое соединение коллектора и канализации оснащается ревизионным люком — с его помощью можно оперативно осуществить прочистку приточных труб и провести анализ состояния самого коллектора.

Из-за сложного рельефа местности, когда движение стоков самотеком невозможно, в системе устанавливается напорный коллектор канализации. Для его обустройства применяют напорные полиэтиленовые трубы и мощные фекальные насосы.

Капитан Очевидность подсказывает: в этом кроется опасность — вероятная авария на канализационном коллекторе под давлением грозит городским улицам зловонным залитием.
Естественно, что самотечные трубы при разгерметизации к таким последствиям не приведут.


Опасности подземной системы

Пару слов про диггеров и других любителей подземных коммуникаций – почему их так тянет в подземные тоннели? Прямого ответа на это нет, молодых тянет романтика, желание попасть в незнакомое место и испытать адреналин.

Любителей фэнтези тянет на подражание литературным героям, а корыстных людей интересуют более приземленные вещи – возможность разжиться чем-либо ценным.

Не стоит забывать, что из подземного царства очень сложно быстро выбраться на поверхность.

И в связи с этим существует масса опасных ситуаций:

  1. Возможность внезапного залпового сброса стоков приводит к кратковременному заполнению канала, что грозит смертельным исходом для всех людей, которые там окажутся;
  2. Режимные объекты, подключенные к городскому коллектору, привлекают внимание сомнительных и криминальных личностей, встреча с которыми под землей не сулит ничего хорошего;
  3. Высока вероятность отравления метаном (CH4) и ядовитыми испарениями, в результате чего возможен летальный исход;
  4. Существует и вероятность обрушений сводов старых участков коллектора и т.п.

Несведущему человеку, впервые попавшему внутрь, очень легко заблудиться.
И такие случаи нередки, и не все из них заканчиваются счастливым финалом.

Как правило, все трагические случаи происходят при несоблюдении требований безопасности. Все они скомпонованы в документе «Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации водопроводно-канализационного хозяйства» и предназначены в первую очередь для специалистов, занимающихся ремонтом и эксплуатацией канализационных колодцев и резервуаров.

В указанном документе в разделе 5.2 дается обязательный перечень средств и приспособлений (включая измерительную аппаратуру, которая должна быть у членов бригады), задействуемых при спуске в смотровые колодцы, аварийно-регулирующие резервуары, канализационные коллектора и опорожненные напорные водоводы.

Вот некоторые пункты этого перечня:

  • газосигнализаторы или газоанализаторы;
  • страховочный канат, прикрепляемый к предохранительному поясу, длина которого должна допускать возможность поднятия рабочего из наиболее удаленного в колодце рабочего места;
  • противогазы с устройством принудительной подачи воздуха;
  • фонари аккумуляторные;
  • вентиляторы;
  • штанги для проверки скоб в колодцах на прочность;
  • защитные ограждения со знаками безопасности;
  • переносные лестницы;
  • инструменты для открывания в колодцах задвижек.


obustroeno.com

Зачем нужна напорная канализация в частном доме и что это такое

Итак, напорная канализация – что это такое, и зачем она нужна? По сути, устройство напорной канализации представляет собой конструкцию, состоящую из герметичных трубопроводов, обеспечивающих движение стоков в место их сбора или очистки при помощи давления, оказываемого мощным насосом.

Существует ряд случаев, в которых стоки нельзя пускать самотеком, а приходится двигать по системе принудительно:

  1. Если дом находится ниже, чем расположена центральная канализация – в низине или балке. 
  2. Если рельеф участка в месте пролегания трубопровода неровный, и стоки слишком часто застаиваются в пути. 
  3. Если канализационный трубопровод можно проложить только открытым методом, например, над дорожным полотном. 
  4. Если траншея для укладки труб не может обеспечить достаточный уклон для самостоятельного движения канализационных стоков. Так часто происходит на застроенных участках или там, где почва имеет скалистый характер. 
  5. Если канализацию приходится монтировать из труб небольшого диаметра. 

Канализационная напорная станция часто применяется для подъема стоков с нижних этажей здания. Для этих целей обычно устанавливаются комбинированные системы канализации: нижние этажи являются площадкой для установки напорных элементов, а выше устанавливается традиционная самотечная система. В результате все стоки сводятся к одному выходу, откуда и перемещаются в точку сбора.


напорная канализация в частном доме

Конечно, чтобы система работала правильно, нужно выполнить гидравлический расчет напорной канализации. 

Существует масса вариантов монтажа подобной конструкции, и все они обладают одним неоспоримым достоинством: даже в самых неудобных условиях можно смонтировать комбинированную систему, которая будет обеспечивать качественную транспортировку стоков и не будет накладной с финансовой точки зрения. В любом случае, перед обустройством нужно создать проект «напорная канализация», согласно которому будет осуществляться монтаж. 

Устройство напорной канализации из труб

Главный элемент напорной канализации – КНС (канализационная напорная станция).


КНС собираются все стоки, находящиеся во внутренних трубопроводах здания. Усилием мощного насоса осуществляется переправка отходов к месту их утилизации. Насосная станция работает как накопитель, но лишь до определенного уровня (детальнее: “Канализационная насосная станция КНС – принцип работы и виды установки”). Когда количество стоков в резервуаре достигает нужной отметки, запускается насос.

Давление воздействует на стоки и транспортирует их по герметичным трубопроводам (напорный коллектор) в назначенную точку сброса. Напорный канализационный коллектор это автоматическая система, поэтому для ее работы не требуется оператор – достаточно будет реагировать лишь в случае возникновения неполадок. 

Помимо КНС, система также использует несколько ответвлений трубопроводов. В былые годы использовались стальные трубы для напорной канализации, изготовленные специально для таких систем. Сейчас напорная канализация может изготавливаться из чугунных или пластиковых труб. Конечно, трубы пвх для напорной канализации используются чаще, поскольку они имеют ряд преимуществ: они имеют невысокую стоимость, гораздо легче монтируются и дольше служат. 

трубы для напорной канализации

В создании комбинированных систем обычно применяются трубы из различных материалов. Например, герметичные трубы устанавливаются в сети только после канализационной насосной станции, а до нее движение стоков осуществляется обычными пластиковыми трубами. Конечно, в этом правиле тоже есть исключение: для подъема отходов с нижних этажей лучше использовать трубы канализационные напорные пвх, рассчитанные на выполнение подобных задач. 


В подъеме стоков с нижних уровней применяются мини канализационные станции – сололифты. Они устанавливаются прямо за унитазом и выполняют не только функцию переправки отходов, но и измельчают их, поскольку трубы малого диаметра не справляются с крупными фракциями. Кроме того, мини канализационные станции подключатся ко всем сантехническим приборам, находящимся в том же санузле. 

Комбинированная напорная канализация – это довольно сложная конструкция, имеющая множество ответвлений и выходов, поэтому для работы системы требуется качественное оборудование. Кроме того, нужно в обязательном порядке выполнить расчет напорной канализации. Часто при обустройстве напорной канализации используются специальные обратные клапаны, предотвращающие движение стоков самотеком вниз, на нижние уровни, когда насос уже выключен. 

Плюсы и минусы напорной канализации

Использовать напорную канализацию приходится далеко не всегда – круг ее применения весьма ограничен. Но есть некоторые моменты, когда без такой системы попросту не обойтись.

Наружная напорная канализация имеет следующие достоинства:

  1. Невысокая цена. Конечно, оборудование стоит не так уж и дешево, но здесь есть один нюанс: при обустройстве самотечной системы на участке со сложным рельефом приходится обустраивать большое количество переливных колодцев. Кроме того, придется обязательно соблюдать уклон трубопровода, а для этого на больших дистанциях могут потребоваться очень глубокие траншеи. Напорная канализация лишена этого недостатка, поэтому в таких случаях ее использование становится целесообразным. 
  2. Экономия на трубопроводах. В напорной системе используются трубы уменьшенного диаметра. Чтобы в полной мере понять важность этого показателя, достаточно узнать цены на 200-мм трубы, используемые в самотечных конструкциях, и на 80-мм трубы, применяемые для обустройства канализационных систем. 
  3. Простота и быстрота монтажа. Поскольку напорная канализация не использует массу траншей и переливных колодцев, то и скорость возведения такой системы будет гораздо выше. 
  4. Длительный срок службы. Стандартные трубопроводы могут прослужить без особых проблем минимум 50 лет. Насосные станции обычно имеют 30-летнюю гарантию. Конечно, неполадки могут возникнуть, да и возникают, но они редко бывают критичными: как правило, из строя выходят незначительные механизмы, легко поддающиеся ремонту. 

Помимо всего описанного выше, можно добавить, что напорная канализация очень редко засоряется, поскольку давление, оказываемое насосом, является достаточно большим для самостоятельного устранения любых засорений и пробок, возникающих в системе. 

Конструкция также может оборудоваться наружной насосной станцией – здесь все зависит от того, сколько санузлов установлено в здании. Внутренние станции перерабатывают отходы из одного санузла, а вот наружные справляются с большим количеством стоков. Так что для небольшого здания вполне можно использовать внутреннюю станцию, имеющую небольшую мощность. 

Напорная канализация имеет всего один недостаток, причем косвенный, который уже упоминался: такая система нужна далеко не во всех случаях, и если в ней нет необходимости, то монтаж напорной канализации будет бесполезным. 

Заключение

Напорная канализация в частном доме или в многоквартирном здании – это довольно сильное канализационное оборудование, которое позволяет решать определенный круг задач. Использование напорной канализации позволит упростить сбор и транспортировку отходов в сложных условиях.

kanalizaciyadoma.com

Способы обустройства коллектора канализации

Стоит сразу отметить, что это не коллектор отопления, а другое устройство, представляющее собой магистраль из системы труб, уложенных в траншеи. Иногда канализационная конструкция называется каналом, и так станет понятнее, что такое коллектор канализации и зачем он нужен.

Обычная выгребная яма – устройство, принимающее все стоки. При этом яму можно обустроить буквально в считанные часы, просто вырыв котлован на участке, обложив его кирпичом или чем-то еще, как показано на фото. При этом нужно не забывать, что слив подлежит очистке посредством ассенизатора.

Септик – еще один вариант сбора нечистот и сливов. Как показано на фото, это герметичная конструкция, куда подходит система трубопровода, транспортирующая сливы от сантехнических приборов. Такое устройство требует некоторых подготовительных работ, однако общий принцип един: копается котлован, куда монтируется резервуар, к нему подводятся трубопроводы слива и потом коллектор канализации запускается в работу.

Установка канализационного коллектора

Устройство коллектора показано на стадии закладки фундамента. Процесс простой и не занимает много времени:

  1. Ниже точки промерзания грунта копается траншея под трубопровод;
  2. На дно траншеи укладывается песчаная подушка (толщина до 20 см), трамбуется;
  3. Сверху кладутся трубы. Для самотечной системы канализации, трубопровод монтируется с уклоном в сторону резервуара коллектора. Максимальный размер уклона 2 см на 1 м трубы;
  4. Трубопровод утепляется;
  5. Герметичность стыков элементов проверяется наполнением конструкции водой;
  6. Траншея закапывается, выход трубопровода предварительно опускается в яму или соединяется с септиком, как показано на фото.

Система монтируется в напорных конструкциях, обустраиваемых в случае, когда самотечная канализация не возможна к установке по тем или иным причинам. Напорная канализация состоит из резервуара для сбора стоков, трубопровода. Линия труб, уложенных в траншеи, поднимается по мере приближения к резервуару для стоков, а чтобы потоки не застаивались, коллектор канализации оснащен насосом. Такая система обеспечивает простоту прокладки канализации на любых рельефах и помогает увеличить чистоту системы насколько это возможно.

Канализационный коллектор – важная часть системы канализации, без которой невозможно обустройство автономной конструкции. Поэтому обустройство магистрали трубопроводов и резервуара требует тщательности и терпения.

vodakanazer.ru

Обустройство канализационного коллектора

Как сказано выше, в качестве сборника стоков может выступать выгребная яма, септик, аэротенк и др. А для трубопровода используются трубы наружной канализации, они могут быть выполнены из разного материала: ПВХ, чугун, керамика, асбестобетон и т.п, диаметром от 110 мм.

Устройство такой системы можно провести самостоятельно, это довольно простой процесс. Состоит он из нескольких этапов:

  • копается траншея для трубопровода и яма для емкости:
  • дно траншеи засыпается слоем песка (20 см) и утрамбовывается;
  • укладываются трубы, для самотечной системы необходим уклон (2 см на 1 метр) в сторону септика или ямы;
  • производится утепление труб;
  • один конец трубопровода присоединяется к септику, другой к выпуску из дома;
  • после проверки на герметичность стыков, трубопровод закапывается.

Коллектор для напорной канализации делается аналогично, единственная разница в том, что транспортировка стоков до очистного сооружения производится с помощью насоса, который устанавливается в дополнительный, сборный колодец.

Канализационный коллектор

Виды емкостей для коллектора

Емкости служат для сбора и очистки стоков, а так как в частном секторе может использоваться три вида наружной канализации: ливневая, дренажная, бытовая, то для каждой из них необходим свой собственный резервуар. В первых двух случаях, стоки считаются условно чистыми, для них достаточно только отстояться. А вот бытовая канализация требует более качественной очистки.

Бытовой коллектор

Выбор очистного устройства зависит от нескольких факторов: режим использования, количество жильцов и т.д. Существуют станции для обслуживания семьи из 2-х человек и целых поселков. Так же можно приобрести аппараты которым для работы не требуется электроэнергия, они подходят для загородных домов и дач с сезонным проживанием.

Для постоянного проживания лучше использовать станции биологической очистки которые, в отличии от простых септиков очищающих воду максимум на 75 %, производят очистку на 98 %. Это энергозависимые аппараты, которые используют микроорганизмы нуждающиеся в кислороде, поэтому им нужна электроэнергия для нагнетания воздуха компрессорами.

Канализационный коллектор

Коллектор для ливневки

для ливневой канализации подойдет простой пластиковый резервуар, главное, чтобы он был герметичным. В ливневых стоках отсутствуют загрязняющие почву примеси, поэтому после отстаивания такую воду можно использовать для:

  • мытья автомобиля, дорожек;
  • для бани или летнего душа;
  • полива огорода, газона, цветов.

Емкость необходимо заглубить ниже уровня промерзания и утеплить пенопластом, минеральной ватой и т.п. Для откачки используется погружной, поверхностный или полупогружной насос.

Канализационный коллектор

pro-kanalizaciju.ru

Внутридомовая система

Начнем с той части системы утилизации стоков, которая находится в пределах стен дома.

Гребенка

Что такое канализационная гребенка?

Так называется внутриквартирная разводка. Свое название она получила за характерную для квартир со смежным расположением санузла и кухни форму: три отвода на горизонтальной трубе (под кухонную мойку, умывальник и ванну) действительно чем-то напоминают гребень.

В прошлом веке, примерно до 80-х годов, традиционным материалом для гребенки были чугунные трубы и чугунная же фасонина. Раструбные соединения чеканились каболкой (органическим волокном с антисептической пропиткой) и замазывались цементным раствором. Реже для герметизации соединений использовалась заливка расплавом серы.

Обратите внимание: при демонтаже таких соединений своими руками их приходится прогревать феном, горелкой или паяльной лампой.
Работа выполняется только в противогазе или респираторе.
Инструкция связана с тем, что испарения исключительно едки: они могут вызвать паралич дыхания.

В домах, построенных в конце прошлого века, преобладают цельные поливинилхлоридные гребенки. В нынешних новостройках канализация внутри квартир монтируется преимущественно из тех же поливинилхлоридных труб; однако теперь она стала сборной и выполняется на раструбных соединениях с резиновыми кольцевыми уплотнителями. Наряду с ПВХ используется полипропилен и, несколько реже, полиэтилен.

Стояки

Гребенки, расположенных одна над другой квартир, объединяет канализационный стояк. Эволюция применяемых материалов была несколько короче, чем в предыдущем случае: от чугунных стояков строители перешли сразу к сборным пластиковым.

Стояк снабжается ревизиями — люками для прочистки засоров канализации.

Расположение ревизий нормировано; они должны присутствовать:

  • На первом этаже здания;
  • На верхнем этаже;
  • При этажности дома свыше пяти — через каждые три этажа.

Сверху стояки открыты; таким образом обеспечивается вентиляция канализации. Допустимо объединение нескольких стояков с общим фановым (вентиляционным) отводом.

Лежневка

Канализационная лежневка — горизонтальная труба, объединяющая несколько стояков и переходящая в выпуск на колодец. Ее укладка выполняется с постоянным уклоном по всей длине в направлении движения стоков. Контруклоны недопустимы: они станут местами постоянных засоров.

Величина уклона зависит от диаметра трубы:

Диаметр Уклон, сантиметры на погонный метр
50 мм 3,5
100 мм 2
150 мм 1
200 мм 0,8

Как и стояк, лежневка многоквартирного дома периодически нуждается в прочистке.

Ревизии или, что удобнее, косые тройники с отводами, ориентированными против движения стоков, устанавливаются:

  • На поворотах (если нет возможности прочистить изгиб через другую ревизию или тройник);
  • При диаметре лежневки 100-150 мм — через каждые 15 метров;
  • При диаметре 200 мм — через каждые 20 метров.

Выпуск на колодец

Им заканчивается лежневка. Выпуск укладывается в грунт ниже уровня промерзания. Его начало обязательно снабжается тройником или ревизией для прочистки.

Максимальная длина выпуска от ревизии до оси колодца лимитирована его диаметром:

Диаметр Максимальная длина
50 мм 8 м
100 мм 12 м
150 мм и более 15 м

Как правило, для укладки в грунт используется чугунная труба. Ее цена заметно выше, чем у любой разновидности пластика; зато куда выше и кольцевая жесткость: просадка грунта под весом автомобиля не нанесет ей ущерба.

Дворовая канализация, коллектор

Колодец

Стенки канализационного колодца обычно представляют собой железобетонные кольца с заделанными раствором швами и скобами, обеспечивающими возможность спуститься в него без дополнительных приспособлений. Крышка — чугунный люк; дно — бетонный лоток.

Как несложно догадаться, колодцы вдоль многоквартирного дома расположены в точности напротив выпусков. Между собой они соединяются чугунной трубой большого диаметра (200-300 мм), проложенной на уровне дна или чуть выше (в случае перепадных колодцев, компенсирующих уклон местности).

Важно: в глубоких колодцах могут скапливаться метан и другие газы, производимые в процессе гниения органики.
Сами по себе они не считаются высокотоксичными; однако минимальное количество кислорода в воздухе может вызвать удушье и даже потерю сознания.
При прочистке выпуска или лотка обязательна страховка.

Все ветки канализации от дома до коллектора снабжаются смотровыми колодцами. Шаг между ними и в этом случае зависит от диаметра трубы.

Диаметр Максимальное расстояние между колодцами
150 мм 35 м
200 — 450 мм 50 м
500 — 600 м 75 м

Коллектор

Говоря попросту, коллектор — это толстая труба, несущая стоки всего города или его отдельных районов к очистным сооружениям.

Какие материалы могут применяться для его сооружения?

  • Самые старые из функционирующих сейчас коллекторов выстроены из кирпича.
  • Большая часть нынешних сооружений выполнена из железобетона. Помимо сооружения сборных конструкций из колец, в городах-гигантах с их огромными объемами стоков нередко ведется монолитное строительство канализационных коллекторов: опалубка заливается бетоном на месте.
  • Наконец, последнее время делаются популярными пластиковые трубы большого диаметра. Проблема низкой кольцевой жесткости решается их гофрированием. Для того, чтобы гофрированная поверхность не создавала засоров, труба делается двухслойной, с гладкой внутренней поверхностью.

Каким образом соединяются коллектор и канализация отдельных микрорайонов? При посредстве все того же колодца: он позволяет осуществить ревизию самого коллектора и при необходимости прочистить приточные трубы.


В тех редких случаях, когда рельеф местности не позволяет обеспечить движение канализационных стоков самотеком, сооружается напорный коллектор канализации. При строительстве используются производительные фекальные насосы и напорные полиэтиленовые трубы: если разгерметизация самотечной трубы не приведет к каким-либо тяжелым последствиям, то авария на канализационном коллекторе с избыточным давлением, сами понимаете, города вовсе не украсит.

Заключение

Будем считать наше знакомство с устройством канализации, хоть и несколько поверхностное, состоявшимся. Как всегда, видео в этой статье предложит вниманию читателя дополнительную информацию. Успехов!

gidroguru.com

1

  • Авторы
  • Резюме
  • Файлы
  • Ключевые слова
  • Литература

При проектировании самотечной системы водоотведения общепринято принимать структуру сети в виде дерева, в которой вершины – абоненты, корень дерева – приемные резервуары очистных канализационных сооружений. Такая структура сети эффективна при эксплуатации, экономична и не требует дополнительных систем управления потоками. Вместе с тем в ходе развития городских территорий приходится решать задачи по увеличению мощностей и пропускных способностей коллекторов, что требует перекладки трубопроводов, устройства насосных перекачивающих станций и других мероприятий, направленных на нормализацию работы системы водоотведения в целом. Чаще всего для этого применяются кольцующие, разгрузочные коллекторы. Конструкции таких коллекторов разнообразны и представлены на рис. 1.

Отдельные кольцующие трубопроводы могут быть как безнапорные, так и работающие в напорном режиме. Возможны случаи установки насосных станций перекачки стоков, параллельные напорные трубопроводы с каскадом насосных станций и др.

В существующей практике эксплуатации для управления потоками в кольцующих коллекторах применяют «шиберы» – устройства для уменьшения или увеличения сечения того или иного коллектора. Как правило, шиберы имеют ручной или полуавтоматизированный принцип действия, но в современных условиях возможно и дистанционное управление ими. Для эффективного управления такими устройствами необходимо исследовать гидравлические особенности распределения потоков в кольцевых безнапорных и напорно-безнапорных системах водоотведения.

Известно, что в напорных кольцевых сетях потокораспределение подчиняется законам сохранения массы и энергии и интерпретируется в виде аналога законов Кирхгофа [1]. Задачи потокораспределения в напорных сетях исследованы, и имеется множество программных разработок, позволяющих оперативно определять потоки как по системе в целом, так и по ее отдельным фрагментам и элементам [1].

а)pic_55.tif б)pic_56.tif в)pic_57.tif

г)pic_58.tifд)pic_99.tif

Рис. 1. Схемы кольцующих коллекторов систем водоотведения:а, б – вертикальная прокладка кольцующего коллектора; в ‒ горизонтальная прокладка кольцующего коллектора; г, д – переброска стоков из одного бассейна канализования в другой самотечным и напорным коллекторами

Для напорно-безнапорных кольцующих коллекторов потокораспределение также будет подчиняться законам сохранения массы и энергии. В качестве примера рассмотрим систему водоотведения, состоящую из двух участков (рис. 2).

pic_60.tif

pic_59.tif

Рис. 2. Определение расходов в кольцующих напорно-безнапорных коллекторах

Допустим, что в колодец поступает сточная вода в размере Q (м3/с) и растекается по двум коллекторам. Уклоны, длины, диаметры коллекторов известны. Предположим, что на участках 1 и 2 устанавливается такой напорный режим, что в центральном колодце пьезометрический напор будет равен Р, в м водяного столба, далее просто в м (см. рис. 2). При этом стоки после прохождения коллекторов изливаются в атмосферу, и дальнейшее их движение происходит в безнапорном режиме. В этом случае расходы по коллекторам можно вычислить, используя следующую систему уравнений:

Eqn62.wmf (1)

где Zk, Zн – геодезические отметки дна коллектора в конце и в начале расчетного участка длиной l; Sтр– сопротивление трубопровода, вычисляемое по формуле

Eqn63.wmf

λ – коэффициент гидравлического трения трубопровода диаметром d (м), равный λ = 0,11∙(0,0001/d)0,25; μ – коэффициент расхода отверстия диаметром d, обычно μ = 0,62, но в отдельных случаях находится в пределах 0,59–0,64; ω = πd2/4 – площадь поперечного сечения трубопровода.

Для решения системы уравнений (1) относительно неизвестных P; Q1; Q2 добавим уравнение материального баланса:

Q1 + Q2 = Q, (2)

и таким образом определим расходы по коллекторам и напор в центральном колодце.

Такие расчеты можно выполнить и для n коллекторов, отходящих от анализируемого колодца. В общем виде систему уравнений можно записать следующим образом:

Eqn64.wmf (3)

Если P > Z3, где Z3 – отметка земли у колодца, то система водоотведения не пропустит расход Q, и часть стока будет выливаться на поверхность земли. Величину стоков, которые будут выливаться на поверхность земли, можно вычислить согласно методике, изложенной в работах [3–5]. Принимая величину напора равной отметке поверхности земли: P = Zз, систему уравнений (3) можно представить в виде:

Eqn65.wmf (4)

откуда можно определить расход Qn3, который будет истекать на поверхность земли.

Пример 1. Для схемы коллекторов, представленных на рис. 2, система уравнений (3) имеет вид:

Eqn66.wmf

Решая данную систему, имеем:

Eqn67.wmf

Eqn68.wmf,

следовательно,

Eqn69.wmf

Eqn70.wmf

Уровень воды в колодце установится на отметке 446 м. Если отметка земли у колодца будет соответствовать 420 м, то часть стока будет выливаться на поверхность земли. При этом расходы стоков по коллекторам и суммарный расход можно вычислить из (4):

Eqn71.wmf

откуда получим:

Eqn72.wmf

Q = Q1 + Q2 = 0,07 м3/с – это расход, который пропустит система водоотведения. Следовательно, стоки в размере 0,05 м3/с будут изливаться на поверхность земли.

Можно определить P и оценить, какой будет режим в коллекторах. Обозначим Z как геодезическую отметку дна колодца. Тогда при P – Z < d < d режим движения стоков будет безнапорным, в противном случае он может быть либо напорным, либо напорно-безнапорным.

Рассмотрим режимы движения стоков при вертикальной прокладке кольцующего коллектора (рис. 3). Для такого случая возможны следующие режимы течения стоков:

– напорный режим во всех коллекторах;

– напорный режим только в нижнем коллекторе.

pic_61.tif

Рис. 3. Расчет кольцующего вертикального коллектора в напорном режиме

В первом случае расходы по коллекторам можно определить согласно системам уравнений (3), (4). Во втором случае напорный режим установится во втором колодце (Р2), и не будет свободного истечения в атмосферу, тогда распределение потоков между нижним и верхним колодцем будут подчиняться законам Кирхгофа.В этом случае достаточно решить систему уравнений:

Eqn73.wmf (5)

Неизвестными величинами в этих уравнениях являются Q1, Q2, P1. После вычисления P1 можно определить режим течения стоков в верхнем коллекторе.

Если окажется, что P > Z3, т.е. напор будет больше отметки землиу колодца, то в этом случае произойдет излив стоков на поверхность земли, величину которого можно вычислить согласно формулам (4).

В общем случае расчет таких коллекторов необходимо начинать с проверки пропуска стоков по нижнему коллектору в напорном режиме:

Eqn74.wmf

Если ZН1 + d1 < P < ZН2, то весь расход будет транспортироваться по нижнему коллектору в напорном режиме.

Если P < ZН1 + d1 , то движение стоков в нижнем коллекторе будет происходить в безнапорном режиме, и весь сток пройдет по нижнему коллектору.

Если ZН2 < P ≤ ZН2 + d2, то движение стоков будет происходить по двум коллекторам, по нижнему ‒ в напорном, по верхнему – в безнапорном режимах.

Для расчета безнапорного равномерного движения стоков применяется формула Антуана Шези, полученная им в 1775 г.:

Eqn75.wmf

где ω – площадь живого сечения, вычисляемая по формуле:

Eqn76.wmf

(здесь α – центральный угол, равный

Eqn77.wmf;

h – глубина стоков в коллекторе); C – коэффициент Шези, равный Eqn78.wmf здесь

Eqn79.wmf,

по формуле Майнинга Eqn80.wmf; n – коэффициент шероховатости, который назначается в зависимости от материала труб и находится в пределах (0,011–0,017)); R – гидравлический радиус, d, i – диаметр и уклон коллектора.

В случае работы коллектора полным сечением расход в трубопроводе можно определить по формуле:

Eqn81.wmf, i > 0, (6)

где Cn – коэффициент Шези, вычисленный для полного сечения.

Следует отметить, что если Q > Qn, торежим движения стоков будет напорным. Поэтому, после вычисления расходов можно их сопоставить с Qn и определить коллекторы и даже контуры, которые будут работать в напорном режиме.

Для определение нормальной глубины h в коллекторе предлагается формула [2]:

Eqn82.wmf (7)

для Eqn83.wmf

Для более точных расчетов величина h = P – ZН2 будет определять высоту живого сечения трубопровода:

Eqn84.wmf

Следовательно, для напорного и безнапорного коллекторов получим следующую систему уравнений:

Eqn127.wmf (8)

После определения расходов по коллекторам можно вычислить нормальную глубину в верхнем коллекторе и построить кривую свободной поверхности воды. Следует отметить, что уравнение истечения стоков в верхний коллектор будет трансцендентным относительно P, и поэтому система уравнений (8) будет решаться методом последовательных приближений.

Пример 2. Для случая, представленного на рис. 4,

Qn = 0,4d2,5∙i0,5∙Cn = = 0,4∙(0,2)2,5∙(0,005)∙9,6 = 0,005 м3/с,

а уравнение (8) примет следующий вид:

Eqn85.wmf

pic_62.tif

Рис. 4. Безнапорный режим в вертикальном кольцующем коллекторе

Пусть суммарный расход равен 0,0231 м3/с. При пропуске всего расхода по нижнему коллектору получим P1 = 404,1 м. Имеем случай

ZН2 < P ≤ ZН2 + d2 (404 < 404,1 < 404,2).

Уравнение истечения стоков в верхний коллектор будет иметь следующий вид:

Eqn86.wmf

где ω – площадь незатопленного отверстия, рассматриваемая как функция пьезометрического напора в колодце. Очевидно, P лежит в диапазоне от 404,1 до 404. Решаем данную систему уравнений методом простых итераций. Задаваясь значением P для первого уравнения, находим значение Q1. Вычисляем Q2 = Q – Q1 и находим P из второго уравнения и т.д. до выполнения условия того, что P первого и второго уравнения совпадут. В итоге имеем:

Q1 = 0,02308 м3/с; Q2 = 0,000019 м3/с, а P = 404,09 м.

Согласно (7) и при расходе полным сечениям величиной QП = 0,00031 м3/с, нормальная глубина в верхнем коллекторе установится h2 = 0,012 м.

pic_63.tif

Рис. 5. Случай равномерного безнапорного движения стоков по коллекторам

В этом случае режим течения стоков в начале коллектора 2 будет неустановившимся равномерным, и будет наблюдаться кривая подпора с h2 = 0,010 до h2 = 0,012 м. Рассмотрим случай, когда в коллекторах устанавливается равномерное безнапорное течение стоков (рис. 5). Для этого случая имеем систему уравнений:

Eqn87.wmf (9)

Пример 3. Для случая, представленного на рис. 5, решим систему уравнений (9) методом простых итераций. В итоге получим:

P = 415,1 м; Q1 = 0,0097 м3/с; Q2 = 0,014 м3/с.

Согласно уравнению (7) определяем нормальные глубины в коллекторах:

Eqn88.wmf

Eqn89.wmf

При таких глубинах:

P – ZH1 = 0,05 м; h1 = 0,041 м;

P – ZH2 = 0,1 м; h2 = 0,093 м.

Вывод: имеем в первом и втором коллекторах кривые спада.

Таким образом, предлагаемые в работе подходы позволяют определять расходы стоков в кольцующих коллекторах, работающих в напорном, безнапорном и напорно-безнапорном режимах. Используя полученные зависимости, можно моделировать движение стоков в системах водоотведения произвольной конфигурации и решать задачи развития и реконструкции с обоснованием параметров кольцующих трубопроводов.

В условиях автоматизации распределения потоков с помощью данной методики можно заранее рассчитать управляющие воздействия на «шиберные» устройства и вычислить последствия их открытия или прикрытия.

Рецензенты:

Тимофеева С.С., д.т.н., профессор, зав. кафедрой инженерной экологии и охраны окружающей среды ИрГТУ, г. Иркутск;

Кульков В.Н., д.т.н., профессор кафедры инженерных коммуникаций и систем жизнеобеспечения ИрГТУ, г. Иркутск.

Работа поступила в редакцию 30.11.2012.


Библиографическая ссылка

Чупин Р.В., Шишелова Т.И., Бобер А.А. Напорное – безнапорное движение стоков в системах водоотведения кольцевой структуры // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 11-6. – С. 1480-1486;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=30824 (дата обращения: 24.03.2019).

fundamental-research.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.