Wykład 13 (Nieudolnie pisany przeze mnie. Brakuje jakichś wzorów i kawałka tekstu. Gdyby ktoś miał je w swoich notatkach, proszony jest o uzupełnienie i odesłanie na mój adres [e-mail] Dziękuję ;-) )

Wymagania konstrukcyjno-budowlane.

Ulica o szerokości w liniach rozgraniczających większej jak 30 m o obustronnej zabudowie zaleca się stosować dwa kanały ogólnospławne lub ściekowe kanalizacji rozdzielczej, nie dotyczy to kanałów deszczowych, których liczbę i układ należy dostosować do warunków lokalnych. Kanały nieprzełazowe (o wys. < 1 m) powinny być wykonane w odcinkach prostych między studzienkami rewizyjnymi. Kanały przełazowe o wys. > 1m można wykonywać w łukach; promień krzywizny osi kanału powinien wynosić nie mniej niż pięciokrotna szerokość kanału, minimum 5 m. w pobliżu łuku wskazane jest umieszczenie studzienki rewizyjnej. Zagłębienie kanałów powinno zapewnić grawitacyjny odpływ ścieków z obiektów kanalizowanych. Miejscowe przepompownie ścieków można stosować tylko w uzasadnionych przypadkach. Zagłębienie kanałów powinno zapewnić grubość warstwy przykrywającej 1,4 m i w zasadzie nie powinno przekraczać 6- 8 m. W uzasadnionych przypadkach dopuszcza się mniejsze zagłębienie kanałów pod warunkiem odpowiedniego ich zabezpieczenia przed zamarzaniem. Przewody sieci kanalizacyjnej należy projektować z elementów kamionkowych, betonowych, żelbetowych, murowanych z cegły kanalizacyjnej, w zależności od war miejscowych oraz własności materiałów przy uwzględnieniu własności chemicznej gruntów i ścieków. Rury betonowe o średnicy 600 mm i większej wymagają z reguły sprawdzenia statycznego. Przewody o przepływach pod ciśnieniem zaleca się wykonywać z rur żelbetowych lub żeliwnych.

Obiekty na sieci. Zasady ich rozmieszczania - obiekty specjalne na sieci.

1. Studzienki rewizyjne (rys. 3, 4, 6, 17, 18). Podstawowym uzbrojeniem kanałów są studzienki rewizyjne, umożliwiają one kontrole kanałów nieprzełazowych (o wymiarach < 0,6 do 1 m) buduje się studzienki rewizyjne tzw. przelotowe. Studzienki należy stosować:

- na zmianie kierunku osi kanału w planie

- na zmianie spadku kanału

- na dłuższych odcinkach prostych

- na zmianie średnicy

Role studzienek rewizyjnych spełniają również studzienki połączeniowe i rozgałęzieniowe - w węzłach kanałów. Największe odległości rozstawu studzienek rewizyjnych na prostych odcinkach kanałów powinny wynosić:

- przy kanałach nieprzełazowych 50 - 75 m

- na kanałach przełazowych o wymiarach 0,6 - 1,0 m, przez które można przejść w pozycji mocno pochylonej, studzienki włazowe (rewizyjne) służące do wchodzenia do kanału z poziomu terenu mogą być ustawione w większych odległościach w zależności od wymiaru kanału i swobody poruszania się w nim. Podstawowa rolę odgrywa tu bezpieczeństwo pracy, a przede wszystkim konieczność zapewnienia obsłudze możliwości szybkiego wydostania się z kanału

- przy kanałach przełazowych o wys. do 1600 mm rozstaw studzienek do 100 m, a powyżej 1600 mm do 120 m

2. Połączenia i rozgałęzienia kanałów - wykonuje się z reguły w obudowie (studzienki kołowe o średnicy do 2m lub komory o kształcie nieregularnym; kąt między kanałem dopływowym a odpływowym musi być ≥ 90°). Łączenie kanałów o różnych napełnieniach należy projektować w ten sposób, aby przy maksymalnych przepływach poziomy napełnienia były wyrównane. Poziomy dna kanałów odgałęziających się powinny być zakładane powyżej poziomu ścieków w studniach i komorach rozgałęzieniowych.

3. Wpusty uliczne - służą w kanalizacji ogólnospławnej lub rozdzielczej do przechwytywania wód deszczowych. Rozmieszczenie wpustów ulicznych powinno być określone w oparciu o ich zdolność przepustową. Przyjmuje się, że jeden wpust uliczny może odprowadzić wodę opadową z powierzchni nieprzepuszczalnej, szczelnej 800 - 1200 m². Jest to uzależnione od pochylenia podłużnego niwelety jezdni i chodnika, rodzaju nawierzchni oraz strefy opadowej. Przy prędkościach przepływu w kanałach nie zapewniających ich samooczyszczenia należy stosować wpusty z osadnikami. Przy ogólnospławnym systemie kanalizacji wskazane jest w ruchliwych ulicach, szczególnie w pobliżu skrzyżowań ulic i przystanków komunikacji miejskiej, stosować wpusty z zamknięciem wodnym (syfon; rys, 19 - 22). Wpusty mogą być zaopatrzone dodatkowo w kraty o prześwicie 25 mm i zazwyczaj o wymiarach 0,3 x 0,4 do 0,45 m. Połączone są z kanałami przewodami o średnicy 150 - 200 mm. Wpusty buduje się z osadnikami i syfonami lub bez syfonów. Najczęściej spotykane są bezsyfonowe, co ułatwia odpowietrzenie sieci kanalizacyjnej oraz zmniejsza koszty obsługi. Przy prędkościach przepływu w kanałach nie zapewniających samooczyszczenia stosuje się wpusty z osadnikami.

4. Wentylacja sieci (rys. 5). Wentylacja sieci ściekowej i ogólnospławnej odbywa się przez piony i rury wpustowe, które nie powinny mieć zamknięć wodnych. Osobnych przewietrzników wymagają odcinki kanałów przełazowych o długości > 50m. przewietrzniki należy stosować również w komorach połączeniowych, rozgałęzieniowych oraz w szczytowych punktach sieci nie posiadających włazów. Ponadto należy je projektować w komorach kaskadowych przy przepływach > 50 dm³/s i spadach > 1 m. Przewietrzenie sieci kanalizacyjnej konieczne jest ze względów na gazy gromadzące się w kanałach, odbywa się poprzez studzienki kanalizacyjne z włazami, mającymi otwory wentylacyjne (rys. 19 - 22). Między studzienkami kanalizacyjnymi stosuje się w celu przewietrzania przewietrzniki ustawione w odstępach do 40 m. Mogą to być przewietrzniki ślepe, służące tylko do wentylacji kanałów lub świetlne. Te ostatnie zakończone są skrzynkami z wyjmowaną pokrywą umieszczoną nad pionowym przewodem wentylacyjnym kanału. Umożliwia to operowanie od góry zastawkami kanałowymi.

5. Przelewy burzowe i separatory. Przelewy burzowe stosuje się na kanałach ogólnospławnych o średnicy > 500 mm. Stopień rozcieńczenia ścieków na przelewach burzowych należy uzgodnić z właściwymi władzami sanitarnymi i ochrony środowiska. Przelewy burzowe odciążają oczyszczalnię ścieków od nadmiaru ścieków podczas odpływów deszczowych. Niezależnie od ustalonego stopnia rozcieńczenia ścieków bytowo-gospodarczych (1 - 3 lub 1 - 4) dopływ do oczyszczalni ścieków w czasie trwania deszczów powoduje konieczność uwzględniania przy projektowania oczyszczalni jej zwiększonego obciążenia hydraulicznego. Wody opadowe odprowadzane kanalizacją deszczową niosą ze sobą zanieczyszczenia rosnące wraźże wzrostem ilości ścieków opadowych. Ochrona wód odbiornika (jezioro, rzeka, morze) wymaga często kierowania również ścieków opadowych poprzez kanalizację bytowo-gospodarczą do oczyszczalni ścieków.

Odpływ części ścieków opadowych do oczyszczalni regulowany jest przez obiekty sieciowe w postaci separatorów (schemat działania rys. 23). Występowanie separatorów przekształca sieć rozdzielczą w sieć półrozdzielczą. Podział przelewów

1. Przelewy czołowe - krawędzie przelewowe ustawione prostopadle do osi kolektora (rys. 24a).

2. Przelewy skośne - krawędzie przelewowe ustawione pod pewnym kątem (rys. 24b).

3. Przelewy boczne - o krawędzi przelewowej równoległej do osi kolektora (rys. 24c) można podzielić na jednostronne i dwustronne.

4. Lewarowe (rys. 25, 26).

Rozcieńczenie ścieków sieci ogólnospławnej jest to stosunek ilościowy wód deszczowych do ilości ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych. Wartość liczbowa tego stosunku nazywana jest współczynnikiem rozcieńczenia. Współczynnik ten zmienia się w czasie trwania deszczu, zależy od ilości ścieków wprowadzonych przez kolektory w czasie trwania deszczu.

W początkowym okresie wzrasta w miarę napływu wód deszczowych do sieci. Spośród wielu współczynników rozcieńczenia możemy wyróżnić:

- współczynnik początkowego rozcieńczenia przy wypełnieniu kolektora w czasie deszczu do wysokości równej wzniesieniu krawędzi przelewowej nad dnem kanału, czyli w chwili rozpoczęcia pracy przelewu. Według przyjętej wartości n_rp projektuje się poziom założenia krawędzi przelewowej, wartość współczynnika zależy od wielkości odbiornika, od stosunku minimalnych przepływów w odbiorniku do maksymalnych zrzutów wód burzowych sieci kanalizacyjnej, od sposoby wykorzystania odbiornika i od zdolności odbiornika do samooczyszczenia się. Współczynnik początkowego rozcieńczenia ścieków w kanale burzowym wacha się w granicach 1 - 6. Im odbiornik ścieków jest większy, tym współczynnik może być mniejszy (dla dużych n_rp=1, a dla małych należy zwiększyć do 6 lub więcej).

5. Przepusty i syfony. Przy przekraczaniu rowów, rzek, wąwozów, dróg oraz przy skrzyżowaniu z innymi przewodami stosuje się często przepusty lub syfony (rys. 27 - 29). Przejście kanałów pod przeszkodą bez mianu poziomu dna kanału można wykonać w postaci przepustu. Przejście kanału pod przeszkodą ze zmianą jego poziomu ma postać syfonu. Syfon (rys. 27) składa się z trzech części obniżającej się środkowej poziomej lub nieco nachylonej oraz części wznoszącej się i obniżającej. Części obniżające i wznoszące o łagodnym nachyleniu 1:3. Wlot i wylot syfonu zaopatruje się w studzienkę włazowe (o wielkości umożliwiającej wymianę elementów syfonu). Niekiedy w części środkowej zakłada się czyszczak umożliwiających usunięcie osadów trudnych do wypłukania. W celu uzyskania lepszych warunków samooczyszczania syfonów wieloprzewodowych stosowane są zmodyfikowane rozwiązania głowicy wlotowej, polegające na umieszczeniu wlotów poszczególnych syfonów na różnych wysokościach, albo na wielokomorowym konstruowaniu głowicy, uwzględniającym między komorami przelewy, regulujące odrębnie zasilenie każdego syfonu. Tą drogą umożliwia się włączanie do pracy kolejnych syfonów w miarę wzrostu natężenia przepływu ścieków. Syfon powinien być umieszczony na głębokości 0,6 - 1,0 m pod dnem koryta rzeki. W studzienkach montażowych i rewizyjnych znajdują się zamknięcia w postaci zasuw płaskich lub szandorów pozwalających na odcięcie dostępu wody (ścieków) do syfonu i opróżnienie go w przypadku naprawy lub gruntownego czyszczenia. Do budowy syfonów używa się przewodów żeliwnych, stalowych lub żelbetowych. Wylot syfonu powinien być umieszczony odpowiednio poniżej wlotów, aby prędkość przepływu w syfonie wynosiła co najmniej 0,9 m/s przy kanalizacji rozdzielczej i 1,2 m/s przy kanalizacji ogólnospławnej. Przy przepływach minimalnych prędkość przepływu powinna być większa od 0,7 m/s. prędkości w rurach syfonowych, nawet przymil przepływach, powinny być większe od prędkości samooczyszczenia. Z drugiej strony prędkości nie mogą być za duże, Gdynie należy dopuszczać do zbytniego zwiększania strat wysokości na pokonanie oporów i to zbyt dużych różnic między zwierciadłami ścieków przed i za syfonem. Osiąga się to jak już wspomniano poprzez zastosowanie kilku przewodów syfonowych równoległych, do których ścieki doprowadza się za pomocą rozdziału ścieków w specjalnych komorach wlotowych. W zasadzie należy stosować co najmniej 2 przewody syfonowe o średnicy co najmniej 150 mm. Przekrój syfonu obliczamy ze wzoru:

Spadek jednostkowy może być wyznaczony na podstawie wzoru Maninga:

Dla syfonów z żeliwa lub stalowych n=0,013.

Strata na długości syfonu h = i · L.

Strata całkowita równa się stracie na długości i stratom miejscowym na wylocie i zmianie kierunku:

Straty wlotowe, wylotowe oraz wskutek zmiany kierunku wynoszą zazwyczaj dla syfonów o długości > 60 m około 5% strat na długości syfonu. Dla krótszych syfonów suma strat około 10%. Wlot do syfonu zabezpiecza się zazwyczaj kratą o prześwicie 5 cm. Przy kanalizacji ogólnospławnej wskazane jest wykonanie przelewu awaryjnego lub burzowego powyżej wloty do syfonu.

6. Skrzyżowania kanałów z innymi obiektami inżynierskimi. Do obiektów inżynierskich, z którymi mogą wystąpić kolizje należą: tunele drogowe i kolejowe, arterie komunikacyjne, kanały …., magistrale….. a nawet budynki i inne przeszkody naturalne jak: cieki wodne, wąwozy. W zależności od różnic w niweletach kanały mogą przechodzić nad trasami obiektów lub pod nimi. Wzajemne wysokościowe położenie kanałów i obiektów przedstawia rys. 31. prowadzenie kanału nad przeszkodą może być wykonane na akwedukcie lub w sklepieniu przekraczanej konstrukcji inż. Przy prowadzeniu kanału pod konstrukcją inżynierską mogą wystąpić sytuacje:

1. Kanał prowadzony pod przeszkodą bez zmiany kształtu i wymiary przekroju ze spodem konstrukcji inżynierskiej przecina się tylko sklepienie kanału. W tym przypadku wystarcza za[projektować przykrycie kanału, najlepiej nie związane konstrukcyjne ze spodem obiektu inżynierskiego. Należy zwrócić uwagę, aby nie przenosić obciążeń od obiektu na kanał oraz na przystosowanie kanału do przeniesienia ciśnienia wewnętrznego. Cały przekrój kanału może być zabezpieczony płaszczem żelbetowym.

2. Przekrój kanału tylko swoją górną częścią wchodzi w konstrukcję obiektu. W tym przypadku konieczna jest zmiana przekroju kanału na obniżony, przy zachowaniu spadku dna kanału oraz prędkości w kanale możliwie bez zmiany.

---