Расчет ливневой канализации: пример с расчетом диаметра и уклоном труб

Глубина закладки водоотводных каналов

Укладывать лотки или трубы необходимо на глубине, которая подходит данному региону. Для выяснения точного значения можно обратиться в строительную компанию или узнать у местных жителей, недавно обустраивавших ливневую канализацию. Для средней полосы примерное значение глубины равняется 30 см, если диаметр труб или лотков не превышает 50 см. Более крупные конструкции углубляются в землю на 70 см.

При закладке труб и лотков нельзя забывать о необходимости соблюдения уклона, для чего локальные очистные сооружения ливневых стоков должны быть ниже, чем дождеприемники или другие устройства, собирающие ливневые стоки. Для соблюдения всех этих параметров требуется качественный проект, который обязательно должен создаваться до начала работ.

Особенности устройства ливневой канализации

Система отвода осадков с территории участка может содержать различное количество элементов, предназначенных для определенных зон сбора воды. Обычно в состав ливневой канализации входят: дождеприемники, ревизионные и сливные колодцы, трубопроводы. Перечисленные звенья сети смогут справиться с поставленной задачей при условии, что они будут иметь подходящие объемы.

При планировании системы рекомендуется воспользоваться специальным инструментом – калькулятором для вычисления количества ливневых стоков. После проведения расчетов можно легко подобрать размеры элементов, которые будут использоваться для устройства отводной сети.

Расчет гидравлики коллектора формулы и таблицы

Исполнительный проект канализации для дома должен также включать в себя гидравлический расчет канализационных сетей. Эта работа выполняется для того чтобы определить оптимальный диаметр трубопровода, его уклон и скорость стоков в нем. При расчете гидравлики пользуются специальными формулами и таблицами. Полученные данные позволят с максимальной точностью подобрать диаметр труб таким образом, чтобы стоки наполняли его на две трети при постоянной скорости и при этом в системе циркулировал воздух, который обеспечит отвод газов из трубы. Кроме того, гидравлическую способность канализации стоит исполнять и для того, чтобы иметь запас диаметра и уклона коллектора на случай повышения нагрузки на него.

Так, чтобы грамотно заполнить формулу расчета гидравлической способности коллектора, необходимо выяснить такие значения формулы:

• Ду — диаметр отводящей трубы;
• V — средняя скорость стоков в трубопроводе;
• I — гидравлический номинальный уклон коллектора;
• h/Ду — уровень наполнения трубопровода.

Но эти значения чаще всего не всегда необходимо вычислять по формуле в полном объеме

Чаще всего исходные данные принимают во внимание, только выяснив значение i или значение h/Ду. Поскольку все остальные данные можно получить, ознакомившись с таблицами СНиП для расчета и исполнения гидравлики коллектора. Так, значение V и значения h/Ду можно получить из таблицы «Самоочищающей скорости канализационных стоков в зависимости от условного диаметра трубопровода»

Кроме того, минимальный уклон трубы согласно регламенту СНиП может варьироваться от 0,8 до 0,7 мм на каждый метр при условии диаметра трубы в пределах 150-200 мм

Так, значение V и значения h/Ду можно получить из таблицы «Самоочищающей скорости канализационных стоков в зависимости от условного диаметра трубопровода». Кроме того, минимальный уклон трубы согласно регламенту СНиП может варьироваться от 0,8 до 0,7 мм на каждый метр при условии диаметра трубы в пределах 150-200 мм.

Для выведения расчета гидравлической способности канализационной системой рекомендуется использовать таблицы Ф.А и А. Ф. Шевелевых и таблицы Лукиных. Таковые помогают вычислить практически все данные для правильных подсчетов. Так, удобными при проведении расчетов являются:

• Таблица именуемая « Расчет расхода сточных вод, литров в секунду»;
• Таблица «Пропускная способность трубы в зависимости от давления транспортируемой жидкости»;
• Таблицы пропускной способности безнапорных труб для канализационной системы;
• Таблицы пропускной способности для напорной канализации.

Для вычисления объема транспортируемых стоков по коллектору необходимо воспользоваться формулой:

q=a•v.

Значения формулы трактуются так:

• a — сечение потока воды в трубе;
• v — скорость транспортировки стоков, исчисляемая в м/с.

Чтобы подсчитать скорость движения сточной воды, пользуются формулой

v= C√R*i,

значения трактуются таким образом:

• R — гидравлический радиус;
• С — коэффициент намокания внутренней поверхности трубы;
• i — уклон коллектора.

Для выведения значения гидравлического уклона трубы пользуются формулой

i=v2/C2*R.

Сюда достаточно подставить все значения, полученные методом ранних расчетов или взятые из соответствующих таблиц согласно предполагаемому диаметру трубы. Коэффициент же смачивания внутренней поверхности коллектора высчитывают так:

С=(1/n)*R1/6.

Здесь n – это коэффициент шероховатости, варьирующийся в пределах от 0,012 до 0,015 в зависимости от материала изготовления трубопровода.

Конструкции водостоков

При открытой системе водоотвода поперечные разрезы улиц выполняют с учетом намеченного уровня благоустройства городской территории.

Типовой поперечный профиль дороги с обочинами и кюветами показан на рис.8. Поверхностный сток с проезжей части дороги, а также с площади прилегающей территории отводят в кюветы, расположенные вдоль проезжей части улицы. Кюветы устраивают земляные с укреплением их откосов камнем или бетонными плитами, а также из готовых железобетонных блоков с вертикальными стенками.

Рис.8. Типовой поперечный профиль дороги с обочинами и кюветами:

1 — проезжая часть дороги; 2 — обочина; 3 — земляной кювет

Общая ширина улицы между «красными линиями» сокращается (при сохранении общих размеров основных элементов ее членения) за счет полосы, необходимой для устройства откосных кюветов общего профиля (рис.9).

Рис.9. Схема открытого водоотвода на дорогах с лотками:

1 — проезжая часть улицы; 2 — поток дороги; 3 — мощеный кювет; 4 — сборный железобетонный кювет; 5 — перепускной лоток; 6 — бортовой камень

Размеры главного отводящего канала при открытой системе водоотвода определяют расчетом. При усовершенствованных типах дорожных покрытий устраивают закрытую систему водоотвода — кюветы заменяют железобетонными трубами и прокладывают их на глубине, обеспечивающей непромерзание водостоков (рис.10).

Рис.10. Схема закрытого водоотвода на дорогах с усовершенствованными покрытиями:

1 — дождеприемный колодец; 2 — смотровой колодец; 3 — труба водоотвода; 4 — выпуск от дождеприемного колодца; 5 — бортовой камень

Поверхностные воды из лотков дороги поступают в дождеприемные колодцы, сток из которых поступает в основную сеть водостоков. Дождеприемные и смотровые колодцы устраивают из сборных железобетонных блоков. Размеры их назначают исходя из условий эксплуатации сети (рис.11, 12). По конструктивным соображениям сборные смотровые колодцы устраивают трех типов в зависимости от диаметра труб.

Рис.11. Схема дождеприемного колодца:

1 — рабочая камера; 2 — днище; 3 — песчаное основание; 4 — выпуск от дождеприемного колодца; 5 — заделка отверстия бетоном; 6 — чугунная решетка; 7 — бортовой камень

На коллекторах, имеющих большие размеры, устраивают специальные горловины, на которых устанавливают чугунные люки. Для прокладки сети ливневой канализации применяют круглые железобетонные трубы, сборные прямоугольные каналы, а при устройстве коллекторов больших размеров проектируют нетиповые сборные конструкции.

Рис.12. Схемы сборных смотровых колодцев в зависимости от диаметра труб:

а — 300-500 мм; б — 600-700 мм; в — 800-1100 мм;

1 — плита перекрытия; 2 — кольцо горловины; 3 — опорное кольцо; 4 — люк с крышкой; 5 — отверстие для укладки труб; 6 — рабочая камера

При прокладке труб большого диаметра и недостаточной глубине их заложения вместо одной прокладывают две трубы меньшего диаметра, имеющие ту же суммарную отводящую способность (рис.13).

Рис.13. Схема укладки двух труб рядом:

1 — железобетонная труба; 2 — бетонное основание; 3 — подготовка из щебня

Минимальную засыпку над верхом конструкции труб водостока принимают не менее 1 м. Укладка круглых труб с заделкой стыков вчетверть и враструб показана на рис.14.

Рис.14. Схема укладки круглой трубы с заделкой стыка враструб и деталь:

1 — железобетонная труба; 2 — бетонное основание; 3 — подготовка из щебня; 4 — раструб трубы

Способы отвода собранной воды

Серьёзной задачей для собственников загородной недвижимости является отвод дождевой воды, собранной с общей площади участка.

Если поблизости с домом нет централизованных коммуникаций, для решения такой задачи остаются два варианта:

1. Сбор в специальный резервуар с последующим использованием для полива;
2. Отвод воды из накопителя в грунт или в естественные природные зоны.

Первый вариант считается рациональным при условии наличия на территории дома объектов для полива. В этом случае понадобится несложное приспособление (бытовая насосная станция) для откачки воды из накопительного резервуара с последующей её подачей на поливные площади.

Схема отвода собираемой дождевой воды в грунт. Одна из тех возможных к применению схем, которые доступны собственникам загородных домов. Эффективность по скорости отвода низкая, но с учётом применения на малых площадях, эта схема вполне подходит

Второй вариант сопровождается большими трудностями. Вывод в грунт – процесс длительный по времени. Сколько времени потребуется на вывод, зависит от способностей грунта впитывать влагу. На разных рельефных участках коэффициент насыщения грунтов влагой может отличаться существенно.

Чтобы отводить продукт ливневой канализации в естественные природные зоны («на рельеф» или «на ландшафт»), придётся реализовать дополнительную схему. Эта схема включает в себя центральный водосборник и систему грунтовой доочистки, к примеру, поле фильтрации.

Схема вывода «на рельеф» или «на ландшафт» сопровождается сложностями сооружения очистных модулей. Оба варианта требуют согласования с природоохранными ведомствами.

Обычно с предметом согласования владельцу недвижимости (участка) приходится обращаться в следующие организации:

1. Департамент природного надзора.
2. Управление рыболовства.
3. Управление потребительского надзора.
4. Бассейно-водное управление.
5. ЦГМС.

Под предметом согласования подразумевается «Проект нормативов, характеризующих процедуру сброса». На основании такого проекта выдаётся разрешение, допускающее сброс загрязнений «на ландшафт» или «на рельеф», а также выносится решение о предоставлении водного объекта.

Сброс воды из ливневой канализации «на рельеф» или «на ландшафт». Подобные схемы никак не регламентируются документами СНиП.

Реализация таких вариантов незаконным путём сопряжена с риском высоких штрафов, а легальный сброс требует согласования с органами власти.

Проекты частной недвижимости традиционно включают наряду с ливневой канализацией другие коммуникационные сети. Бытовая канализация и дренажная система тоже являются частью бытовых коммуникаций. Принцип их действия мало отличается от функционирования ливневки, в чём владельцы частных домов нередко усматривают возможность использования этих сетей.

Между тем совмещение ливневой канализации с бытовой канализационной схемой отвода стоков запрещается СНиП. Запрет на совмещение разных видов канализации обусловлен факторами очевидными.

Так, при условии вывода дождевой воды в бытовую канализацию и с учётом высокой интенсивности атмосферных осадков, нормальный уровень канализационных стоков завышается в несколько раз.

Подтопление рабочих колодцев приводит к блокировке хозяйственно-фекальных стоков. Грязевые отложения, природный мусор устремляются в систему бытовой канализации. В результате после очередного ливня устроителям сооружения придётся заниматься чисткой системы.

Объединение ливневки с канализационной магистралью грозит обернуться плачевным результатом. Переполнение системы водоотведения по причине нарушения расчётных нагрузок приводит к подтоплению фундамента здания.

Частые подтопления нарушают структуру грунта, что становится причиной смещения фундаментных блоков, подмыва основания под монолитной конструкцией, а в дальнейшем может привести к разрушению здания.

Обустройство дождевой канализации правила и рекомендации

Основная цель расчета канализации – определение диаметра и уклона трубы исходя из количества осадков, выпадающих на конкретном участке. При недостаточной пропускной способности трубопровода значительно снижается эффективность канализационной сети, что увеличивает вероятность затопления территории во время сильных дождей.

Водосточная система – важный элемент любой строительной площадки

Все работы по устройству канализации регламентируются СНиП. Помимо гидравлических расчетов, для правильной работы системы необходимо соблюдать следующие рекомендации:

• Нельзя сбрасывать бытовые сточные воды и промышленные отходы в канализацию.
• Место сброса сточных вод в естественный бассейн необходимо согласовать с санитарно-эпидемиологической службой, а также с органами охраны водных объектов.
• Поверхностные воды с территории личных подсобных хозяйств можно без предварительной очистки направлять в центральную канализацию. Для промышленных предприятий сточные воды обязательно должны проходить дополнительные очистные сооружения.
• Возможность приема атмосферных осадков с территорий частных и промышленных сооружений из городской канализации определяется работоспособностью центральной сети и производительностью очистных сооружений.
• Отвод поверхностных вод по возможности следует организовать в гравитационном режиме.
• Для крупных населенных пунктов и производственных площадок необходимо предусматривать дренажные системы закрытого типа. Для малоэтажных дачных построек допускается использование системы канализации открытого типа.

В частных домах часто совмещают открытые и закрытые системы отвода дождевой воды

Источник – https://mr-build.ru/newsanteh/rascet-kanalizacii.html

Пример расчета ливневых стоков с крыши

Для расчета возьмем дом в Саратове с двускатной кровлей. Площадь кровли составляет 200 кв.м. Уклон крыши равен 1,5%.

Рассчитаем объем дождевых и талых вод, необходимых к отведению.

Используем первую формулу Q=Fq20 / 10000. Эта формула применяется при уклоне кровли до 1,5% включительно.

Для начала определим необходимую площадь F. В примере простая двускатная крыша без примыкающих вертикальных стен и стен, возвышающихся над ней. Показатель будет равняться 200 кв.м.

При определении q20 обратимся к СНиП 2.04.03-85. Значения величин интенсивности дождя.

Интенсивность дождя, л/с на 1 га, для Саратова продолжительностью 20 минут равняется 80.

Отсюда следует расчет:

Q=200*80/10000=1,6 л/с.

Для отведения атмосферных осадков с кровли подходит линейный метод. Расчет показал, что для крыши площадью 200 кв.м., согласно таблице, достаточно одного 85 мм водосточного стояка. С учетом того, что крыша двускатная, необходимо 2 воронки.

Системы водоотведения – это необходимость в инженерном проектировании зданий и сооружений. Вовремя не отведенные ливневые и талые воды разрушают фундамент. Правильный расчет ливневых стоков – это уверенность в том, что вода не хлынет через край крыши, а длинные сосульки не разрушат ее.

Проектирование гидросистемы

Гидропроект – это особый вид документации с указанием важной информации для строителей:

• расчетных показателей в соответствии с индивидуальными параметрами будущего стока;
• общей нагрузки на систему дренажа;
• диаметра трубопровода;
• гидравлического расчета;
• количества водостоков;
• площади поверхности;
• особенностей почвы;
• климата местности;
• рельефа территории;
• пропускной способности водостока.

В документе предусматриваются все возможные факторы влияния на продуктивность водоотводной конструкции. Разработка гидропроекта обязательна по регламенту строительных норм.

Расчет параметров

Бояться того, что вода в трубах ливневки может замерзнуть, не стоит, но это только при условии того, что она не будет застаиваться.

Для этого при монтаже труб обеспечивается их уклон.

Итак, на какой же глубине нужно располагать ливневый трубопровод?

Несмотря на популярность вопроса, четких рекомендаций СНиП не дает.

Это объясняется тем, что в разных регионах страны преобладают несколько отличные климатические условия.

Глубина ливневки

Если отсутствуют данные о том, как эксплуатируются наружные сети в вашем регионе, то можно ориентироваться на диаметр труб.

Например, при использовании элементов с сечением менее 0,5 м, их закладывают как минимум на 30 см.

Если же речь идет о трубах значительно большего диаметра (>0.5 м), то уровня закладки до поверхности должно быть не меньше 70 см.

Существуют определенные технические и статистические расчеты, определяющие минимальную глубину закладки канализации.

При расчёте ливнёвки учитывают количество выпадающих осадков

Если просмотреть какой-либо пример расчета ливневой канализации, то можно обнаружить, что в нем имеется показатель талых вод.

Речь идет о среднестатистическом показателе количества выпавших осадков на определенной территории.

Для определения этого показателя используется упрощенная формула, в которой используются такие значения:

• Q —объем, подлежащий отведению с участка;
• q20 — количество выпадающих осадков в конкретном регионе (актуальную информацию можно получить в метеослужбе или взять в СНиПе 2.04.03-85);
• F — площадь обслуживаемых поверхностей;
• ¥ — коэффициент, учитывающий материал покрытия, которым оборудован участок или покрыт дом (для щебня и гравия это 0,4, для бетона 0,85, для асфальтного покрытия 0,95, для кровельных материалов коэффициент равен 1).

Q=q20 x F x ¥.

Виды уклона труб ливневой канализации

Не стоит также забывать о расчете необходимого уклона труб. Если он будет подобран правильно, то вода будет свободно протекать под воздействием законов физики.

Показатель уклона зависит напрямую от диаметра используемых труб.

Для тех, что имеют сечение 20 см, используется коэффициент 0,007 (это 7 мм/м), а для 15 см труб уклон составляет 8 см на погонный метр.

Если говорить об открытом типе ливневки, то для таких каналов используется коэффициент 0,003-0,005.

В местах соединения труб с ливневыми колодцами и дождеприемниками уклон составляет 2 см/м.

Основные формулы применяемые по СНиП

Как правильно провести расчет регулирующей емкости для ливневой канализации, для этих целей рекомендуем использовать нормативный регламент, где приведена стандартная математическая формула расчёта. Для расчёта используем эту формулу:

Теперь подробно разберёмся со значением каждой позиции формулы для уклона ливневой канализации на 1 метр по СНИП.

• q20- параметр расчётный, определяющий интенсивность дождя в течение 20 минут появления природных осадков.
• Ψ- коэффициентная величина влияния влаги для определённой категории покрытия.
• F- фиксированная площадь поверхности. Измерение производится в квадратных метрах, или га.

В этом расчёте следует учитывать, что величина Ψ имеет непостоянный характер.

• Для любой кровли здания используется коэффициентный показатель К=1,0.
• Для асфальтного покрытия, применяем показатель К=0,95.
• Для материала бетона используем данные К=0,85.
• Для щебня и прочих сыпучих материалов, а также для грунта, используем коэффициент К=0,4.

Далее, в расчётной комбинации обязательно применяется поправка, которая указывает на определённые характеристики.

Коэффициентный параметр β определяется по специальной таблице, которая указана в действующем СНиП.

Данные для продолжительности дождя	n	0,7	0,6	0,5	0,4
Значение, фиксированное коэффициента	β	0,65	0,7	0,75	0,8

Далее в таблице имеется значение n- которое также имеет ряд характерностей. Ниже приведена таблица применения по регионам указанного коэффициента

Район	Коэффициент
Побережье Баренцево моря и прочих море	0,48
Центр и Запад Рф	0,48
Уральский регион (западный склон)	0,59
Для Верхней волги и Дона	0,57
Для нижней волги	0,66
Средняя Сибирь	0,47
Восточная Сибирь	0,52
Западная часть Сибири	0,58
Алтайский регион	0,48
Побережья Охотского моря	0,31

Для того чтобы провести расчет сечения лотка ливневой канализации, местности с уклоном в 1-3см на 1 погонный метр измеряемой длины, тогда коэффициент β, который используется в таблице потребуется незначительно увеличить на 15%. Если имеют все факты большого уклона местности, тогда данный параметр принимается по всем текущим расчётам равным 1.

Вариант расчёта

Попробуем привести конкретный пример расчёта ливневой канализации. Берём для примера, частный дом, который расположен где-нибудь в Московской области, при этом общая площадь кровли будет 100 м 2 (0,01 га). Мы высчитываем параметры водосточной трубы.

• Карта интенсивности осадков для конкретного региона указывает, что q20 составляет примерно 80 лс. Теперь берём для расчёта показатель поглощения влаги кровлей, который равен 1. Имея эти данные, получаем примерное вычисление первичного типа: Qr =80·0,01 = 0,8 л/с.
• Теперь берём расчет уклона кровли в данном доме. Он превышает значения 0,03 (3 см на 1 м), в данном случае общий параметр коэффициента заполнения составит 1, и в этом случае вычисление будет иметь данный вид: Q = Qr = 0,8 л/с
• Далее, мы знаем показатель расхода жидкости для конкретного объекта. Производим вычисление общего диаметра ливнёвки, а также можем произвести расчет требуемого уклона для всей ситочной системы. В данном случае нам потребуется один официальный справочник под авторством Я. Добромыслова «Таблицы для гидравлических расчётов трубопроводов из полимерных материалов. Безнапорные трубопроводы». Ищем в данном справочнике требуемый показатель значения 0,8 л/с.

В итоге мы можем смело утверждать, что нам подойдут следующие технологические элементы для ливнёвки:

• Ведомый диаметр 50мм, уклон составит 0,03.
• Известный диаметр 63мм, используем уклон 0,02.
• Берём диаметр от 75мм и выше — используем параметр уклона 0,01.

Оперируя данными, вы можете точно произвести требуемое вычисление для всей ливневой канализации. Помните, что для каждого региона используется свой показатель расчёта интенсивности осадков, и это важный момент при расчёте действенной ливневой канализационной системы.

Заключение

В процессе расчёта необходимо также учитывать дополнительные факторы, которые влияют на эксплуатационные характеристики всей системы водоотведения. В качестве таковых факторов учитывают — материал системы, глубина, используемая для прокладки системы, монтаж общих стояков, расположение охранной зоны. Все работы должны осуществляться в строгом соответствии с санитарными нормами и требованиями надзорных ведомств.

Установка автономных очистных сооружений ливневых стоков

Первым делом выполняется сборка оборудования в цельную конструкцию, и для этого необходимо знать такие правила:

1. На первом уровне располагается резервуар, в котором будет храниться собранная вода. 
2. Вторым элементом является пескоуловитель, обеспечивающий первичную очистку дождевых стоков. 
3. За пескоуловителем в цепь оборудования монтируется маслоуловитель или другое приспособление, способное отлавливать нефтепродукты, содержащиеся в воде. 
4. Последний элемент конструкции – сорбционный блок, проводящий доочистку стоков. 
5. Пройдя через все элементы очистного сооружения, вода уходит в водоприемник или место утилизации. 

Очистные сооружения ливневых сточных вод устанавливаются по следующему алгоритму:

1. Сначала необходимо подготовить котлован, в котором будет устанавливаться конструкция. Размеры котлована должны превышать габариты оборудования хотя бы на 50 см в каждой плоскости. Кроме того, при рытье траншей необходимо соблюдать небольшой постоянный уклон, обеспечивающий движение жидкости самотеком. Минимальный угол уклона составляет 3 градуса. 
2. Донная часть траншей и ямы должна засыпаться песчаной подушкой. После засыпки песка его нужно пролить водой и утрамбовать. 
3. При установке тяжелого оборудования песчаной прослойки недостаточно, поэтому дно ямы необходимо будет забетонировать. 
4. Когда земельные работы завершены, очистное сооружение необходимо предварительно собрать. 
5. Теперь вся конструкция устанавливается на свое место. Смотровые люки системы должны располагаться немного выше уровня земли. 
6. Смонтированные очистные сооружения ливневых сточных вод в обязательном порядке утепляются. Подойдет любой теплоизоляционный материал, например, минвата. Утепление нужно, чтобы обеспечить функционирование конструкции при низких температурах. 
7. Трубопроводы системы должны изолироваться водонепроницаемыми материалами. С этим пунктом проблем возникнуть не должно, поскольку такие вещества можно найти практически в любом строительном магазине. 
8. После изоляции труб систему нужно собрать полностью. 
9. Соединения трубопроводов и стыки между деталями нужно обработать герметиком, чтобы повысить водонепроницаемость конструкции. 
10. Когда вся конструкция подготовлена к работе, ее необходимо протестировать. 
11. Если испытание пройдено успешно, то система засыпается песком, который после этого необходимо утрамбовать. 
12. Последний этап – засыпка грунта и укладывание слоя дерна, который был предварительно снят с участка.

Заключение