11.2. Перепадные кододцы

Перепадные колодцы на водоотводящих сетях устраивают в следующих случаях: в местах бокового присоединения сетей к более глубоко заложенным коллекторам (рис. 11.5, а), Щ на коллекторах, расположенных по крутым склонам местности, когда скорости движения сточных вод близки к максимально допустимым (рис 115,6), Ц при пересечении коллектора неглубокого заложения с подземными сооружениями и коммуникациями (рис. 11.5, в), Щ при затопленных .выпусках в последнем перед водоемом колодце (рис. 11 5, г) Типы перепадных колодцев в зависимости от их конструктивных особенностей и условий применения: линейно-перепадные — на трубопроводах диаметром до 600 мм с высотой перепада до 0,5 и до 1,0 м на сетях дождевой канализации (основной сопрягающий элемент — прямолинейный лоток повышенного уклона), В поворотно-перепадные — в аналогичных условиях (основной сопрягающий элемент — поворотный, лоток повышенного уклона); Ц со стояком из металлических труб и с коленом в нижней части (без водобойного приямка) — в зависимости от диаметра трубопровода; допустимы следующие значения перепадов:

До 150 мм включительно . не более 6 м, 200 мм - 4 м 250 400 мм 400 .600 мм » 2 м

Со стояком из асбестоцементных и железобетонных труб (при наличии водобойного приямка с металлической плитой в основании); для трубопроводов диаметром 300 ..500 мм — при перепаде до 6 м; диаметр стояка принимают не менее диаметра подводящего трубопровода, в колодцах над стояком необходимо предусматривать приемную воронку; ¦ с водобойной стенкой-отражателем и водобойным приямком (колодец шахтного типа малой высоты) —для трубопроводов диаметром 150...500 мм; высота перепада не должна превышать 6 м при диаметре трубопровода 150. .200 мм, 4 м при диаметре 250...300 мм и 2 м при диаметре трубопровода 400...500 мм; ¦ с водобойными решетками — с одной решеткой из водобойных балок (плит) при перепаде 1.. 3 м, с двумя водобойными решетками при перепаде 3...4 м на сетях дождевой канализации; ¦ с водосливом практического профиля и сопряженным экра отводящий трубопровод, перепадный , 1 — препятнированием лотком — для трубопроводов диаметром 500... 1600 мм при величине перепада' до 3 м; ¦ со ступенчатыми перепадами — для трубопроводов и каналов диаметром свыше 1600 мм при перепаде свыше 3 м; шахтного типа с ярусными перегородками-гасителями, спиральными водосливами и т. п. — при перепаде свыше 6 м и стесненных условиях строительства. Типовые проекты перепадных колодцев рассмотренных модификаций рассчитаны на перепад до 4 м при яак.:иьальном заглублении колодца 7 м. Во всех остальных слуiasx инструкции перепадных колодцев подлежат расчету и принимаются по индивидуальным проектам. 'J Колодцы с трубчатыми перепадами устраивают без водоГоГных приямков (рис. 11.6) и с водобойными приямками (рис. J.7.). В колодце над стояком обычно устраивают приемную 3jpoHKy. Диаметр стояка должен быть не менее диаметра подюдящего трубопровода, так как стояки часто засоряются. Поскольку с увеличением расхода обычно больше и диаметр стояка, для гашения кинетической энергии падающей струи при устройстве перепадов с водобойными приямками глубина последних; в зависимости от высоты перепада может быть принята от 0,75 до 2 диаметров стояка. Перепадные колодцы данного типа обычно выполняют из сборного или монолитного железобетона, реже нз бетона и кирпича, круглыми илн прямоугольными в плане. Основные размеры типовых колодцев данного типа (рис. 11.7) представлены в табл. 11.2. •

Колодцы с водобойной стенкой-отражателем наиболее просты по конструкции и при наличии водобойной подушки обеспечивают эффективное гашение избыточной энергии при диаметрах подводящего коллектора не менее 500 мм в широком диапазоне перепадов. Колодцы данного типа обычно прямоугольные в плане Водобойная стенка-отражатель делит объем шахты колодца на две части: водопропускную (мокрую) и эксплуатационную (сухую). Эксплуатационная часть оборудуется подвесными скобами, лестницами; в ней при необходимости могут быть установлены щитовые затворы (шиберы) для проводящего и отводящего трубопроводов. Водобойную стенку-отражатель следует располагать в плане таким образом, чтобы ширина водопропускной шахты (расстояние от выходного сечения подводящего трубопровода) в среднем в 1,5 раза превышала глубину потока в подводящем коллекторе. При этих условиях исключается подпор в трубопроводе и обеспечивается равномерное растекание жидкости по всей ширине водобойной стенки-отражателя, что облегчает условия работы водобойного колодца. При большой высоте перепада (свыше 4 м) и скорости потока в подводящем коллекторе свыше 1,5 м/с ширина потока жидкости, ударяющей в водобойную стенку-отражатель, обычно превышает ширину стенки и равномерность распределения расхода по ширине стекающего потока нарушается. В этом случае часть жидкости в нижней части водобойной стенки будет вытеснена на боковые поверхности шахты и падающий поток вместо плоской подковообразной формы примет пространственную П-образную форму. Учитывая наличие в составе сточных вод механических и химических компонентов, а также гидродинамическое воздействие потока, водобойную стенку-отражатель в мокрой части колодца и водобойный колодец целесообразно облицовывать металлом. Если перепадной колодец данного типа применять с учетом изложенных выше рекомендаций, то глубина водобойного колодца из условия создания затопленного (надвинутого) гидравлического прыжка не превышает 0,3 м. • Колодцы с водобойными решетками (рис. 11.8) обычно устраивают прямоугольной, реже круглой формы в плане. Водобойные решетки располагают ярусами на некотором расстоянии друг от друга. При высоте перепада до 3 м устраивают один ярус решеток, при высоте перепада свыше 3 м — два яруса одинаковой высоты При падении потока и раздроблении его на решетках происходят интенсивное гашение кинетической энергии, гашение остаточной энергии и сопряжение бьефов происходит в водобойном приямке. Типовые проекты перепадных колодцев данного типа из сборного железобетона разработаны для труб диаметром 500... ...1600 мм при высоте перепада до 4 м. Плиту основания водобойного колодца усиленно армируют. Перепадные колодцы данного типа следует применять в основном на дождевых сетях, когда в сточной воде отсутствуют крупные включения, способные засорять решетки. Колодцы с водосливом практического профиля состоят из параболического водослива и водобойного колодца в его основании Основная энергия потока гасится в результате затопления гидравлического прыжка. Криволинейный водослив и водобойный колодец следует выполнять из монолитного железобетона. Применение колодца данного типа практически не ограничено по диаметру сети, но не рекомендуется при перепаде свыше 3 м. При значительных перепадах следует устанавливать два или большее число перепадных колодцев данного типа. Перепадные колодцы с водосливом практического профиля получили широкое распространение. В ряде случаев такой колодец проектируют состоящим из двух параллельных рабочих секций. При выходе на ремонт каждая секция выключается из работы с помощью щитовых затворов, установленных в конце подводящих и начале отводящих трубопроводов. Пример расчета перепадного колодца с водосливом практического профиля (рис 11.9) На пропуск расчетного расхода сточной воды qmax = 850 л/с (0,85 м3/с) принят перепад с водосливом практического профиля. Диаметры и уклоны подводящего и отводящего коллекторов равны d = 1000 мм, i -^ O.OOtST а абсолютные отметки их лотка у перепада соответственно 101,10 м и 98,10 м. Высота перепада Н = 3 м. Требуется определить глубину водобойного колодца Л„, длину водобойной части /к, общую длину L, а также очертания параболической поверхности водослива. По расчетным таблицам (см Приложение 8) находим наполнение, глубину Л и скорость потока в коллекторе на подходе к перепаду и на выходе из него, h/d = 0,8; Л = 0,8 м, v = = 1,26 м/с

Определяем удельную энергию потока иа подходе к перепаду, отнесенную к отметке дна водобойного колодца, задавшись первоначальной глубиной колодца Лк

Колодцы шахтного типа большой высоты устраивают при значительных перепадах (свыше 6 м) и расходах сточной жидкости в стесненных условиях строительства. Конструкция колодца включает следующие основные элементы: приемную часть, стояк (шахта) с многоступенчатыми перепадами и водобойный колодец в основании. Ступени в шахте располагают по высоте в шахматном порядке. Жидкость в шахте может двигаться как в самотечном, так и в напорном режимах На условия движения жидкости и режим работы колодца существенное влияние оказывает воздух, скапливающийся под ступенями. При самотечном режиме движения жидкости под ступенями давление воздуха меньше атмосферного, а при напорном режиме — значительно больше атмосферного. Повышение давления воздуха и его пульсации нарушают режим течения жидкости и являются нежелательными для устойчивой работы всего сооружения. Расстояние между ступенями по высоте z рекомендуется принимать равным (1 ..1,25) В при прямоугольном или (1...1,25)D при круглом сечении шахты (В — ширина прямоугольной шахты, D — диаметр круглой шахты), а площадь ступени — равной половине площади поперечного сечения шахты. Колодцы данного типа, хотя и конструктивно сложны, обеспечивают высокую степень гашения энергии падающей жидкости. Перепадной колодец выполняют из сборного или монолитного железобетона. Так как ступени колодца воспринимают основное силовое и кавитационное воздействие потока воды, к их устройству должны предъявляться повышенные требования. Колодец данного типа проектируют обычно состоящим из трех отделений; эксплуатационного (сухого) и двух водопропускных (мокрых). Гидравлический расчет колодцев данного типа ввиду сложности целесообразно корректировать с учетом результатов экспериментальных исследований на масштабных моделях этих сооружений