Ćwiczenie projektowe

Wodociągi i Kanalizacja

Temat ćwiczenia projektowego nr 9

Część: Kanalizacja

Prowadząca:
mgr inż. Dagmara Dżugaj

Spis treści

1. Wstęp 5

2. Dane wyjściowe 5

3.Obliczenie maksymalnego godzinowego odpływu ścieków bytowo-gospodarczych 5

3.1. Maksymalny odpływ ścieków bytowo-gospodarczych 5

3.2. Strumień objętości wód przypadkowych 5

3.3. Miarodajny strumień objętości ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych oraz wód przypadkowych (do wymiarowania kanałów grawitacyjnych) 6

4. Obliczenie ilości ścieków dopływających do odcinków i węzłów sieci 6

4. Obliczenia hydrauliczne sieci kanalizacyjnej 7

4.1 Obliczenie przepływów miarodajnych do wymiarowania kanałów 7

4.1.1.Spadek terenu 7

4.2.Obliczenie spadków i zagłębień dna kanałów 7

4.3.Łączenie kanałów 8

4.4. Obliczenia parametrów sieci kanalizacyjnej 8

5. Opis techniczny 10

1. Wstęp

Celem ćwiczenia projektowego jest opracowanie projektu koncepcyjnego kanalizacji bytowo-gospodarczej w systemie rozdzielczym dla rejonu według zadanej mapki nr 12.

2. Dane wyjściowe

Dane z tematu:

• α- odpływ ścieków w stosunku do zapotrzebowania na wodę, %

α=0,89

• H_min-minimalne zagłębienie dna kanału, m

H_min=2,6

Dane z części A:Wodociągi:

• Plan sytuacyjno-wysokościowy w skali 1:5000

• Q_maxh, dm³/s

3.Obliczenie maksymalnego godzinowego odpływu ścieków bytowo-gospodarczych

3.1. Maksymalny odpływ ścieków bytowo-gospodarczych

$$Q_{\operatorname{max\ }{sc}} = Q_{\text{maxh}} \bullet \alpha\ ,\ \ \ \ \frac{\text{dm}^{3}}{s}$$

gdzie:

Q_maxśc- maksymalny godzinowy odpływ ścieków bytowo-gospodarczych, dm³/s

Q_maxh –maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę, dm³/s

α- odpływ ścieków w stosunku do zapotrzebowania na wodę, %

$$Q_{\operatorname{max\ }{sc}} = 335,4\ \ \bullet 0,89 = 298,51\ \ \ \ \frac{\text{dm}^{3}}{s}$$

3.2. Strumień objętości wód przypadkowych

$$Q_{\text{przyp}} = q_{\text{przyp}}*F\ \ ,\ \ \ \frac{\text{dm}^{3}}{s}$$

gdzie:

Wg aktualnych wytycznych DWA-A 118:2006 (z uwzględnieniem wód deszczowych)

• q_inf [0,05; 0,15] dm³/s∙ha - dla wód infiltracyjnych,

• q_dwd [0,2; 0,7] dm³/s∙ha - dla dopływu wód

• q_przyp [0,25; 0,85] dm³/s∙ha - sumarycznie dla wód przypadkowych

W projekcie przyjęto q_przyp = 0,85 dm³/s∙ha.

Powierzchnia terenu zabudowanego F=55,7 ha

$$Q_{\text{przyp}} = 0,85*55,7 = 47,35\ \ \ \frac{\text{dm}^{3}}{s}$$

3.3. Miarodajny strumień objętości ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych oraz wód przypadkowych (do wymiarowania kanałów grawitacyjnych)

$$Q = Q_{maxhsc} + Q_{\text{przyp}},\ \ \frac{\text{dm}^{3}}{s}$$

$$Q = 298,51 + 47,35 = 345,86\ \ \frac{\text{dm}^{3}}{s}$$

4. Obliczenie ilości ścieków dopływających do odcinków i węzłów sieci

W tabeli nr 1 przedstawiono ilość ścieków dopływających do poszczególnych odcinków oraz węzłów sieci, obliczonych na podstawie mapki nr 12.

Tab. 1. Dopływ ścieków do poszczególnych węzłów sieci oraz odcinków.

Węzeł lub odcinek	Dopływ ścieków
	%
1	3
1-2	4
2	5
3	4
3-4	6
4	10
11-5	7
5	8
5-6	6
6	7
6-7	9
7	6
7-2	4
6-8	4
8	3
8-9	5
9	4
6-10	3
10	2
RAZEM	100

Na podstawie danych z tabeli 1 wykonano rysunek 1.

Rys.1. Schemat obliczeniowy sieci kanalizacyjnej.

4. Obliczenia hydrauliczne sieci kanalizacyjnej

4.1 Obliczenie przepływów miarodajnych do wymiarowania kanałów

Przepływ ścieków bytowo-gospodarczych, miarodajny do wymiarowania kanałów na poszczególnych odcinkach sieci kanalizacyjnej, przyjęto równy obliczonemu natężeniu przepływu ścieków na końcu każdego odcinka.

Założono, że zwierciadło ścieków w kanale jest równoległe do dna kanału, czyli spadek zwierciadła ścieków jest równy spadkowi dna kanału.

Ponadto przyjęto:

• minimalną średnicę kanału: d = 0,2 m;

• minimalne przykrycie kanału: 1,4 m;

• minimalne zagłębienie kanału Hmin: 2,6 m ppt

4.1.1.Spadek terenu

$$i_{t}\ = \ 1000\ \bullet \frac{R_{\text{tp}}\ - \ R_{\text{tk}}}{L},\ \% 0$$

gdzie:

R_tp -rzędna terenu w węźle początkowym, m n.p.m.

R_tk -rzędna terenu w węźle końcowym, m n.p.m.

L -długość odcinka, m

Przyjmowane średnice: 0,20 m 0,25 m 0,30 m 0,40 m 0,50 m 0,60 m 0,80 m 1,00 m 1,20 m 1,40 m

4.2.Obliczenie spadków i zagłębień dna kanałów

Minimalny spadek dna kanału:

$$i_{\text{kmin}} = \frac{1}{D},\ \% 0$$

gdzie:

D-średnica kanału, m

Na początkowych odcinkach kanalizacji (zgodnie z kierunkiem przepływu ścieków) założono, że w górnym węźle odcinka zagłębienie kanalizacji będzie minimalne (H_min).

Spadki dna kanałów dla początkowych odcinków:

• jeżeli i t ≤ i kmin, kanał projektuje się ze spadkiem minimalnym:

i k = i kmin

• i kmin < i t , kanał projektuje się ze spadkiem równym spadkowi terenu:

i k = i t

Odcinki następne -spadki kanałów dobiera się tak, aby kanalizacja była jak najpłytsza, z zachowaniem minimalnych zagłębień i przykryć kanałów:

i kobl = 1000·(Rdp – Rdk)/L, ‰

Rdp – rzędna dna kanału w węźle początkowym, m npm

Rdk – rzędna dna kanału w węźle końcowym, m npm

L – długość odcinka, m

Rzędną dna kanału w węźle końcowym obliczono, zakładając zagłębienie minimalne (Hmin), czyli

Rdk = Rtk – Hmin, m npm

Rtk – rzędna terenu w węźle końcowym, m npm

• jeżeli spadek obliczeniowy wzdłuż odcinka był równy lub większy od minimalnego spadku kanału (i kobl ≥ i kmin), kanał projektuje się ze spadkiem obliczeniowym:

i k = i kobl

• jeżeli spadek obliczeniowy wzdłuż odcinka był mniejszy od minimalnego spadku kanału (i kobl < i kmin), kanał projektuje się ze spadkiem minimalnym:

i k = i kmin

4.3.Łączenie kanałów

Kanały łączy się dnami, z wyjątkiem przypadków, kiedy wypełnienie ściekami w kanale odpływowym było większe o więcej niż 5 cm od wypełnienia w kanale dopływowym.

Wówczas, aby nie dopuścić do powstania cofki w kanale dopływowym, kanały łączono zwierciadłami ścieków.

i kobl’ = 1000·(Rdp’ – Rdk)/L, ‰

Rdp’ – rzędna dna kanału w węźle początkowym pomniejszona o różnicę (ε) zwierciadeł ścieków między kanałem odpływowym a dopływowym, m npm

Rdk – rzędna dna kanału w węźle końcowym, m npm

L – długość odcinka, m

Rdp’ = Rdp – ε, m npm

• jeżeli spadek obliczeniowy i kobl’ wzdłuż odcinka był równy lub większy od minimalnego spadku kanału (i kobl’ ≥ i kmin), kanał zaprojektowano ze spadkiem:

i k = i kobl’

• jeżeli spadek obliczeniowy i kobl’ wzdłuż odcinka był mniejszy od minimalnego spadku kanału (i kobl’ < i kmin), kanał zaprojektowano ze spadkiem minimalnym:

i k = i kmin

4.4. Obliczenia parametrów sieci kanalizacyjnej

Przekrój kanałów dobrać tak, by wypełnienie ściekami wynosiło maksymalnie 60% średnicy. Dobrać kanały kamionkowe. Nomogram dla kanałów kołowych do wzoru Manninga.

$$\upsilon = \frac{1}{n}R_{h}^{2/3}*\sqrt{i},\ $$

gdzie:

n – współczynnik szorstkości, n=0,013

Rh – promień hydrauliczny (stosunek powierzchni czynnego przekroju do obwodu zwilżonego) i – spadek zwierciadła ścieków

5. Opis techniczny

Praca zawiera projekt koncepcyjny kanalizacji ściekowej wg mapki dołączonej do tematu projektu, nr 12. Zaprojektowano sieć o spływie grawitacyjnym. Wg projektu na końcu sieci kanalizacyjnej znajdować się będzie oczyszczalnia ścieków.

Maksymalny odpływ ścieków bytowo-gospodarczych $\ 298,51\ \frac{\text{dm}^{3}}{s}$.

Obliczenia sieci przeprowadzono dla natężenia przepływu ścieków na końcu każdego odcinka. Ponadto założono, że zwierciadło ścieków w kanale jest równoległe do dna kanału, czyli spadek zwierciadła ścieków jest równy spadkowi dna kanału.

Przewody kanalizacyjne tworzące kanalizację bytowo – gospodarczą składać się będą z elementów:

• kolektora głównego z kanałów prostych z betonu,

• kanałów bocznych z kanałów prostych z betonu,

• studzienek rewizyjnych, których schemat rozmieszczenia znajduje się na rysunku nr 3

Do budowy sieci kanalizacyjnej należy użyć kanałów o średnicach przedstawionych w tabeli nr 2.

Kanały należy łączyć dnami, z wyjątkiem przypadków, kiedy wypełnienie ściekami w kanale odpływowym będzie większe o więcej niż 5 cm od wypełnienia w kanale dopływowym. Wówczas, aby nie dopuścić do powstania cofki w kanale dopływowym, kanały łączono zwierciadłami ścieków.

Minimalne zagłębienie dna kanału pod terenem dobrano z tematu i wynosi ono 2,60 m. Na całym odcinku sieci umieszczono studzienki rewizyjne, w odległościach nie większych niż 60 m.