Obliczenia hydrauliczne przepływów ścieków w bezciśnieniowych kanałach grawitacyjnych:

Równanie ciągłości przepływu:

Q=f⋅v

gdzie:

Q - natężenie przepływu ścieków, m³/s

f=f(h) - powierzchnia przekroju poprzecznego strumienia ścieków, m²

v - średnia prędkość przepływu ścieków, m/s

A. Równanie Chezy'ego

albo

gdzie:

c - współczynnik prędkości do wzoru Chezy'ego

Rh - promień hydrauliczny przekroju poprzecznego strumienia ścieków (Rh=f/o), m

o=f(h) - obwód ścianki kanału zwilżony ściekami, m

i - jednostkowy spadek linii energii (zwierciadła ścieków, dna kanału) (i=Δh/l)

Współczynnik prędkości c można określić za pomocą wielu wzorów:

wg Kuttera

gdzie:

m - współczynnik szorstkości wg Kuttera, najczęściej m=0,35

wg Manninga

gdzie:

n - współczynnik szorstkości wg Manninga, np. n=0,0125÷0,013 - rury kamionkowe

n=0,014 - rury betonowe

n=0,011÷0,012 - rury betonowe gładkie i żeliwne nowe

wg Colebrooka-Whitea

wg Colebrooka-Whitea dla różnych faz przepływu

jak w kanałach otwartych (h=0÷h_R)

pośrednia faza przepływu (h=h_R÷H)

jak w przewodach ciśnieniowych (h=H)

gdzie:

Re - liczba Reynoldsa,

RH - promień hydrauliczny przekroju poprzecznego kanału, m

k - chropowatość bezwzględna ścian wewnętrznych kanału, m

np. k=0,6 mm - rury azbestowo-cementowe

k=0,8 mm - rury kamionkowe i stalowe

k=1,0 mm - rury żeliwne

k=1,1 mm - kanały betonowe i żelbetowe

k=2,0 mm - rury betonowe i kanały murowane

Liczba Reynoldsa została określona przez jej twórcę dla rur kołowych, całkowicie wypełnionych:

gdzie:

d - wewnętrzna średnica kanału, m

ν - współczynnik lepkości kinematycznej ścieków, m²/s

Dla kanałów niekołowych lub dla kanałów o dowolnym kształcie niecałkowicie wypełnionych:

d=4⋅Rh

B. Równanie Darcy-Weisbacha

albo

gdzie:

g - przyspieszenie ziemskie, m/s²

λ - współczynnik liniowych oporów tarcia, wyznaczany z równania Colebrooka-Whitea:

dla kanałów kanalizacyjnych używa się również innej postaci równania Colebrooka-Whitea:

Materiał kanału	az	Δe
Elementy prefabrykowane
kamionka	90	1,35
beton, żelbet	100	2,00
azbesto-cement	73	0,60
żeliwo	83	1,00
stal	79	0,80
Kanały wykonywane w wykopie
murowane	określić (badania, porównanie z innymi formułami)	3,15
beton, żelbet - gładko zatarte	50	0,80

Połączenie formuł Darcy-Weisbacha, Colebrooka-Whitea, Reynoldsa i równania ciągłości przepływu, otrzymamy równanie:

Definicja krzywych sprawności:

Krzywa sprawności ηQ przekroju kołowego wg Brettinga:

---