Вывод:

Так как скорость течения сточной воды в железобетонном трубопроводе V_жб составляет 2,88 м/с при пропуске расчетного расхода 1,64 м³/с, а на ремонтном участке 3,60 м/с, то после ремонта на старом участке трубопровода длиной 0,6L будет наблюдаться гидравлический дисбаланс, приводящий к подтоплению и возможному выпадению взвешенных веществ на участке старого трубопровода вблизи границы с восстановленным.

Процент увеличения скорости от расчетного значения для железобетонного трубопровода после ремонта составит:

(3,60 - 2,88).100 / 3,60 = 19,83%;

в). чугунный трубопровод;

Конструкция «чугун + ПР»

Используя исходные данные, рассчитываются:

-наполнение на ремонтном участке (h/d)_пр ;

-гидравлические радиусы на действующем чугунном трубопроводе R_ч и ремонтном участке R_пр;

-коэффициенты Шези чугунного трубопровода С_ч и ремонтного участка из полимерного рукава С_пр;

-значения скорости на чугунном трубопроводе V_ч и предварительных скоростей на ремонтном участке из полимерного рукава V_пр для соответствующих диаметров;

-живые сечения на чугунном трубопроводе щ_ч и на ремонтном участке из полимерного рукава щ_пр;

-расчетный расход сточных вод на чугунном трубопроводе Q_ч и соответствующие расходы на ремонтном участке Q_пр;

-значения истинных скоростей на ремонтном участке V_пр при пропуске расчетного расхода Q_ч.

Исходное наполнение железобетонного трубопровода (h/d)_ч = 0,5.

Далее расчет производится по следующему алгоритму.

1). Для определения наполнения на ремонтном участке используется равенство:

(h/d)_пр . d_пр = (h/d)_ч . d_ч

Откуда наполнение на ремонтном участке из полимерного рукава при не нарушении несущей способности трубопровода составит:

(h/d)_пр = (h/d)_ч . d_ч / d_пр = (0,5.0,1) / 0,0974 = 0,513347;

а при нарушении несущей способности:

(h/d)_пр = (h/d)_ч . d_ч / d_пр = (0,5.0,1) / 0,096192 = 0,519794;

2). Гидравлический радиус R_ч на чугунном трубопроводе диаметром 0,1 м определяется по формуле:

R_ч = d_ч{0,1277 ln(h/d)_ч + 0,3362} = 0,1{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,024769 м

Гидравлические радиусы R_пр на ремонтном участке из полимерного рукава определяется по аналогичным формулам с использованием d_пр при не нарушении и нарушении несущей способности:

- при не нарушении несущей способности:

R_пр=0,0974{0,1277ln(0,513347)+0,3362}=0,024452 м;

- при нарушении несущей способности:

R_пр=0,096192{0,1277ln(0,519794)+0,3362}= 0,024302 м;

3). Коэффициент Шези С_ч на чугунном трубопроводе диаметром 0,1 м определяется по формуле:

С_ч = 77,442R_ч ^0,1685 = 77,442.0,024769 ^0,1685 = 41,52887;

Коэффициенты Шези С_пр на ремонтном участке из полимерного рукава соответствующих диаметров d_пр определяются по следующей формуле:

С_пр = 17,043lnR_пр - 17,038ln(1000d_пр) + 208,2

- при не нарушении несущей способности:

С_пр = 17,043ln (0,024452) - 17,038ln(1000* 0,0974) + 208,2 = 66,94;

- при нарушении несущей способности:

С_пр = 17,043ln (0,024302) - 17,038ln(1000*0,096192) + 208,2 = 67,05;

4). Скорость V_ч на чугунном трубопроводе диаметром 0,1 м определяется по формуле:

V_ч = С_ч (R_ч i)^1/2 = 41,52873(0,024769*0,0075)^1/2 = 0,566 м/с;

Предварительные скорости V_пр на ремонтном участке из полимерного рукава соответствующих диаметров d_пр определяются по аналогичным формулам:

- при не нарушении несущей способности:

V_пр = С_пр (R_пр i)^1/2 = 66,94 (0,024452*0,0075)^1/2 = 0,907 м/с;

- при нарушении несущей способности:

V_пр = С_пр (R_пр i)^1/2 = 67,05(0,024302*0,0075)^1/2 = 0,905 м/с;

5). Живые сечения на чугунном трубопроводе щ_ч и на ремонтном участке из полимерного рукава щ_пр определяются по формуле:

щ = d²{0,9339(h/d) - 0,0723}

щ_ч = d²_ч{0,9339(h/d)_ч - 0,0723} = 0,1²{0,9339.0,5 -0,0723} = 0,003947 м²

- при санации полимерным рукавом и не нарушении несущей способности:

щ_пр = d²_пр{0,9339(h/d)_пр - 0,0723}=0,0974²{0,9339*0,513347-0,0723}= 0,003862 м²

- при санации полимерным рукавом и нарушении несущей способности:

щ_пр = d²_пр{0,9339(h/d)_пр - 0,0723} = 0,096192²{0,9339.0,519794-0,0723} = 0,003823 м²

6). Расчетный расход сточных вод на чугунном трубопроводе Q_ч и соответствующие расходы на ремонтном участке Q_пр определяются по формуле:

Q = щV

Q_ч = щ_ч V_ч = 0,003947* 0,566 = 0,002234или 0,0022 м³/с

Таким образом, примем расход Q_ч = 0,0022 м³/с за расчетный на трубопроводе:

- при санации полимерным рукавом и не нарушении несущей способности:

Q_пр = щ_пр V_пр =0,003862*0,907 = 0,003503 м³/с

- при санации полимерным рукавом и нарушении несущей способности:

Q_пр = щ_пр V_пр = 0,905*0,003823 = 0,003460 м³/с

7). Значения истинных скоростей на ремонтном участке V_пр при пропуске расчетного расхода Q_ч = 0,0022 м³/с:

- при санации полимерным рукавом и не нарушении несущей способности:

V_пр = Q_ч /щ_пр = 0,0022/ 0,003862 = 0,570 м/с

- при санации полимерным рукавом и нарушении несущей способности:

V_пр = Q_ч /щ_пр = 0,0022 / 0,003823 = 0,575 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды в чугунном трубопроводе V_ч составляет 0,566 м/с при пропуске расчетного расхода 0,0022 м³/с, а на ремонтных участках соответственно 0,570 м/с (при не нарушении несущей способности) и 0,575 м/с (при нарушении несущей способности), то после ремонта на старом участке трубопровода длиной 0,6L в случае нарушения несущей способностей будет наблюдаться гидравлический дисбаланс, приводящий к подтоплению и возможному выпадению взвешенных веществ на участке старого трубопровода вблизи границы с восстановленным полимерным рукавом.

Процент увеличения скорости от расчетного значения для чугунного трубопровода после ремонта составит:

- для случая не нарушения несущей способности (0,570 - 0,566)*100 / 0,570 = 0,7 %;

- для случая нарушения несущей способности (0,575 - 0,566).100 / 0,575 = 1,57 %;

Таким образом, наибольший дисбаланс, достигающий 1,57 %, будет наблюдаться при санации для случая нарушения несущей способности.

Конструкция «чугун + ПЭ»

Используя исходные данные, рассчитываются:

-наполнение на ремонтном участке (h/d)_пэ ;

-гидравлические радиусы на действующем чугунном трубопроводе R_ч и ремонтном участке R_пэ;

-коэффициенты Шези чугунного трубопровода С_ч и ремонтного участка из полиэтилена С_пр;

-значения скорости на чугунном трубопроводе V_ч и предварительной скорости на ремонтном участке из полиэтилена V_пэ для соответствующего диаметра;

-живые сечения на чугунном трубопроводе щ_ч и на ремонтном участке из полиэтилена щ_пэ;

-расчетный расход сточных вод на чугунном трубопроводе Q_ч и расход на ремонтном участке Q_пэ;

-значения истинной скорости на ремонтном участке V_пэ при пропуске расчетного расхода Q_ч.

Исходное наполнение чугунного трубопровода (h/d)_ч = 0,5.

Далее расчет производится по следующему алгоритму.

1). Для определения наполнения на ремонтном участке используется равенство:

(h/d)_пэ . d_пэ = (h/d)_ч . d_ч

Откуда наполнение на ремонтном участке из полиэтиленовой трубы внутренним диаметром d_пэ = 0,09 - 0,0043х2 = 0,0814 м составит:

(h/d)_пэ = (h/d)_ч . d_ч / d_пэ = (0,5* 0,1) / 0,0814 = 0,615;

2). Гидравлический радиус R_ч на чугунном трубопроводе диаметром 0,1 м определяется по формуле:

R_ч = d_ч{0,1277 ln(h/d)_ч + 0,3362} = 0,1{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,024 м

Гидравлический радиус R_пэ на ремонтном участке из полиэтилена определяется по аналогичным формулам с использованием d_пэ:

R_пэ= 0,0814{0,1277ln(0,615)+0,3362}= 0,0223 м;

3). Коэффициент Шези С_ч на чугунном трубопроводе диаметром 0,15 м определяется по формуле:

С_ч = 77,442R_ч ^0,1685 = 77,442.0,024 ^0,1685 = 41,529;

Коэффициент Шези С_пэ на ремонтном участке из полиэтилена диаметром d_пэ определяются по следующей формуле:

С_пэ = 14,245lnR_пэ - 14,239ln(1000d_пэ) + 179,29

С_пэ = 14,245ln (0,024) - 14,239ln(1000*0,0814) + 179,29 = 62,47;

4). Скорость V_ч на чугунном трубопроводе диаметром 0,1 м определяется по формуле:

V_ч = С_ч (R_ч i)^1/2 = 41,529(0,024*0,0075)^1/2 = 0,557 м/с;

Предварительная скорость V_пэ на ремонтном участке из полиэтилена диаметром d_пэ определяются по аналогичной формуле:

V_пэ = С_пэ (R_пэ i)^1/2 = 62,47 (0,0223.0,0075)^1/2 = 0,808 м/с;

5). Живые сечения на чугунном трубопроводе щ_ч и на ремонтном участке из полиэтилена щ_пэ определяются по формуле щ = d²{0,9339(h/d) - 0,0723}:

щ_ч = d²_ч{0,9339(h/d)_ч - 0,0723} = 0,1²{0,9339.0,5 -0,0723} = 0,00394 м²

щ_пэ = d²_пэ{0,9339(h/d)_пэ - 0,0723} = 0,0814²{0,9339.0,615 -0,0723} = 0,00332 м²

6). Расчетный расход сточных вод на асбестоцементном трубопроводе Q_ч и соответствующие расходы на ремонтном участке Q_пр определяются по формуле Q = щV:

Q_ч = щ_ч V_ч = 0,00394*0,557 = 0,0022 м³/с

Таким образом, примем расход Q_ч = 0,0022 м³/с за расчетный на трубопроводе.

Q_пэ = щ_пэ V_пэ = 0,00332*0,808 = 0,00268 м³/с

7). Значение истинной скорости на ремонтном участке V_пр при пропуске расчетного расхода Q_ч = 0,0023 м³/с:

V_пр = Q_ч /щ_пэ = 0,0022 / 0,00332 = 0,663 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды в железобетонном трубопроводе V_ч составляет 0,557 м/с при пропуске расчетного расхода 0,0022 м³/с, а на ремонтном участке 0,663 м/с, то после ремонта на старом участке трубопровода длиной 0,6L будет наблюдаться гидравлический дисбаланс, приводящий к подтоплению и возможному выпадению взвешенных веществ на участке старого трубопровода вблизи границы с восстановленным.

Процент увеличения скорости от расчетного значения для чугунного трубопровода после ремонта составит:

(0,663 - 0,557).100 / 0,663 = 15,99 %;

Конструкция «чугун + ЦПП»

Используя исходные данные, рассчитываются:

-наполнение на ремонтном участке (h/d)_цпп ;

-гидравлические радиусы на действующем чугунном трубопроводе R_ч и ремонтном участке R_цпп;

-коэффициенты Шези чугунного трубопровода С_ч и ремонтного участка из ЦПП С_цпп;

-значения скорости на чугунном трубопроводе V_ч и предварительной скорости на ремонтном участке из ЦПП V_цпп для соответствующего диаметра;

-живые сечения на чугунном трубопроводе щ_ч и на ремонтном участке из ЦПП щ_цпп;

-расчетный расход сточных вод на чугунном трубопроводе Q_ч и расход на ремонтном участке Q_цпп;

-значения истинной скорости на ремонтном участке V_цпп при пропуске расчетного расхода Q_ч.

Исходное наполнение чугунного трубопровода (h/d)_ч = 0,5.

Далее расчет производится по следующему алгоритму.

1). Для определения наполнения на ремонтном участке используется равенство:

(h/d)_цпп . d_цпп = (h/d)_ч . d_ч

Откуда наполнение на ремонтном участке из ЦПП внутренним диаметром d_цпп = 0,1 - 0,004х2 = 0,092 м составит:

(h/d)_цпп = (h/d)_ч . d_ч / d_цпп = (0,5. 0,1) / 0,092 = 0,543;

2). Гидравлический радиус R_ч на чугунном трубопроводе диаметром 0,15 м определяется по формуле:

R_ч = d_ч{0,1277 ln(h/d)_ч + 0,3362} = 0,1{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,024 м

Гидравлический радиус R_цпп на ремонтном участке из ЦПП определяется по аналогичным формулам с использованием d_цпп :

R_цпп= 0,092{0,1277ln(0,543) + 0,3362}= 0,026 м;

3). Коэффициент Шези С_ч на чугунном трубопроводе диаметром 0,15 м определяется по формуле:

С_ч = 77,442R_ч ^0,1685 = 77,442.0,024 ^0,1685 = 41,52;

Коэффициент Шези С_цпп на ремонтном участке из ЦПП диаметром d_цпп определяются по следующей формуле:

С_цпп = 20,713lnR_цпп - 19,898ln(1000d_цпп) + 233,84

С_цпп = 20,713ln0,026 - 19,898ln(1000*0,092) + 233,84 = 68,27;

4). Скорость V_ч на чугунном трубопроводе диаметром 0,1 м определяется по формуле:

V_ч = С_ч (R_ч i)^1/2 = 41,52 (0,024*0,0075)^1/2 = 0,557 м/с;

Предварительная скорость V_цпп на ремонтном участке из ЦПП диаметром d_цпп определяются по аналогичной формуле:

V_цпп = С_цпп (R_цпп i)^1/2 = 68,27 (0,026*0,0075)^1/2 = 0,953 м/с;

5). Живые сечения на чугунном трубопроводе щ_ч и на ремонтном участке из полиэтилена щ_цпп определяются по формуле щ = d²{0,9339(h/d) - 0,0723}:

щ_ч = d²_ч{0,9339(h/d)_ч - 0,0723} = 0,1²{0,9339.0,5 -0,0723} = 0,003947 м²

щ_цпп = d²_цпп{0,9339(h/d)_цпп - 0,0723} = 0,092²{0,9339.0,543 -0,0723} = 0,00368 м²

6). Расчетный расход сточных вод на асбестоцементном трубопроводе Q_ч и соответствующий расход на ремонтном участке Q_цпп определяются по формуле Q = щV:

Q_ч = щ_ч V_ч = 0,003947*0,557 = 0,0022 м³/с

Таким образом, примем расход Q_ч = 0,0022 м³/с за расчетный на трубопроводе.

Q_цпп = щ_цпп V_цпп = 0,00368*0,953= 0,0035 м³/с

7). Значение истинной скорости на ремонтном участке V_цпп при пропуске расчетного расхода Q_ч = 0,0023 м³/с:

V_цпп = Q_ч /щ_цпп = 0,0022 / 0,00368 = 0,6 м/с

Вывод: Так как скорость течения сточной воды в железобетонном трубопроводе V_ч составляет 0,557 м/с при пропуске расчетного расхода 0,0022 м³/с, а на ремонтном участке 0,6 м/с, то после ремонта на старом участке трубопровода длиной 0,6L будет наблюдаться гидравлический дисбаланс, приводящий к подтоплению и возможному выпадению взвешенных веществ на участке старого трубопровода вблизи границы с восстановленным.

Процент увеличения скорости от расчетного значения после наложения ЦПП составит:

(0,6 - 0,557)*100 / 0,6 = 7,17 %;

г). керамический трубопровод;

Конструкция «керамика + ПР»

Используя исходные данные, рассчитываются:

-наполнение на ремонтном участке (h/d)_пр ;

-гидравлические радиусы на действующем керамическом трубопроводе R_кер и ремонтном участке R_пр;

-коэффициенты Шези керамического трубопровода С_кер и ремонтного участка из полимерного рукава С_пр;

-значения скорости на керамическом трубопроводе V_кер и предварительных скоростей на ремонтном участке из полимерного рукава V_пр для соответствующих диаметров;

-живые сечения на керамическом трубопроводе щ_кер и на ремонтном участке из полимерного рукава щ_пр;

-расчетный расход сточных вод на керамическом трубопроводе Q_кер и соответствующие расходы на ремонтном участке Q_пр;

-значения истинных скоростей на ремонтном участке V_пр при пропуске расчетного расхода Q_кер.

Исходное наполнение керамического трубопровода (h/d)_кер = 0,5.

Далее расчет производится по следующему алгоритму.

1). Для определения наполнения на ремонтном участке используется равенство:

(h/d)_пр . d_пр = (h/d)_кер . d_кер

Откуда наполнение на ремонтном участке из полимерного рукава составит:

(h/d)_пр = (h/d)_кер . d_кер / d_пр = (0,5*0,6) / 0,5367 = 0,559;

2). Гидравлический радиус R_кер на трубопроводе диаметром 0,5 м определяется по формуле:

R_кер = d_кер{0,1277 ln(h/d)_кер + 0,3362} = 0,6{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,148 м

Гидравлические радиусы R_пр на ремонтном участке из полимерного рукава определяется по аналогичным формулам с использованием d_пр:

R_пр= 0,5367{0,1277ln(0,559)+0,3362}= 0,141 м;

3). Коэффициент Шези С_кер на керамическом трубопроводе диаметром 0,6 м определяется по формуле:

С_кер = 73,509R_кер^0,1601 = 73,509.0,148^0,1667 = 54,17;

Коэффициенты Шези С_пр на ремонтном участке из полимерного рукава соответствующих диаметров d_пр определяются по следующей формуле:

С_пр = 17,043lnR_пр - 17,038ln(1000d_пр) + 208,2

С_пр = 17,043ln 0,141 - 17,038ln(1000*0,5367) + 208,2 = 67,72;

4). Скорость V_кер на керамическом трубопроводе диаметром 0,6 м определяется по формуле:

V_кер = С_кер (R_кер i)^1/2 = 54,17(0,148*0,0075)^1/2 = 1,8 м/с;

Предварительные скорости V_пр на ремонтном участке из полимерного рукава соответствующих диаметров d_пр определяются по аналогичным формулам:

V_пр = С_пр (R_пр i)^1/2 = 67,72(0,141*0,0075)^1/2 = 2,2 м/с;

5). Живые сечения на керамическом трубопроводе щ_кер и на ремонтном участке из полимерного рукава щ_пр определяются по формуле:

щ = d²{0,9339(h/d) - 0,0723}

щ_кер = d²_кер{0,9339(h/d)_кер - 0,0723} = 0,6²{0,9339.0,5 -0,0723} = 0,142 м²

щ_пр = d²_пр{0,9339(h/d)_пр - 0,0723} = 0,5367²{0,9339.0,559 -0,0723} = 0,130 м²

6). Расчетный расход сточных вод на керамическом трубопроводе Q_кер и соответствующие расходы на ремонтном участке Q_пр определяются по формуле:

Q = щV

Q_кер = щ_кер V_кер = 0,142.1,8 = 0,256 м³/с

Таким образом, примем расход Q_ац = 0,256 м³/с за расчетный на трубопроводе.

Q_пр = щ_пр V_пр = 0,130.2,2 = 0,286 м³/с

7). Значения истинных скоростей на ремонтном участке V_пр при пропуске расчетного расхода Q_кер = 0,256 м³/с:

при санации полимерным рукавом:

V_пр = Q_кер /щ_пр = 0,256 / 0,130 = 1,97 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды в керамическом трубопроводе V_кер составляет 1,8 м/с при пропуске расчетного расхода 0,256 м³/с, а на ремонтном участке 1,97 м/с, то после ремонта на старом участке трубопровода длиной 0,6L будет наблюдаться гидравлический дисбаланс, приводящий к подтоплению и возможному выпадению взвешенных веществ на участке старого трубопровода вблизи границы с восстановленным полимерным рукавом.

Процент увеличения скорости от расчетного значения для керамического трубопровода после ремонта составит:

- для случая нарушения несущей способности (1,97 - 1,8)*100/1,97 = 8,63 %;

Конструкция «керамика + ПЭ»

Используя исходные данные, рассчитываются:

-наполнение на ремонтном участке (h/d)_пэ ;

-гидравлические радиусы на действующем керамическом трубопроводе R_кер и ремонтном участке R_пэ;

-коэффициенты Шези керамического трубопровода С_кер и ремонтного участка из полиэтилена С_пр;

-значения скорости на керамическом трубопроводе V_кер и предварительной скорости на ремонтном участке из полиэтилена V_пэ для соответствующего диаметра;

-живые сечения на керамическом трубопроводе щ_кер и на ремонтном участке из полиэтилена щ_пэ;

-расчетный расход сточных вод на керамическом трубопроводе Q_кер и расход на ремонтном участке Q_пэ;

-значения истинной скорости на ремонтном участке V_пэ при пропуске расчетного расхода Q_кер.

Исходное наполнение керамического трубопровода (h/d)_кер = 0,5.

Далее расчет производится по следующему алгоритму.

1). Для определения наполнения на ремонтном участке используется равенство:

(h/d)_пэ . d_пэ = (h/d)_кер . d_кер

Откуда наполнение на ремонтном участке из полиэтиленовой трубы внутренним диаметром d_пэ = 0,56- 0,0216х2 = 0,5168=0,517 м составит:

(h/d)_пэ = (h/d)_кер . d_кер / d_пэ = (0,6.0,5) / 0,517 = 0,58;

2). Гидравлический радиус R_кер на керамическом трубопроводе диаметром 0,6 м определяется по формуле:

R_кер = d_кер{0,1277 ln(h/d)_кер + 0,3362} = 0,6{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,148 м

Гидравлический радиус R_пэ на ремонтном участке из полиэтилена определяется по аналогичным формулам с использованием d_пэ :

R_пэ= 0,517{0,1277ln(0,580)+0,3362}= 0,138 м;

3). Коэффициент Шези С_кер на керамическом трубопроводе диаметром 0,6 м определяется по формуле:

С_кер = 73,509R_кер^0,1601 = 73,509.0,148^0,1667 = 54,17;

Коэффициент Шези С_пэ на ремонтном участке из полиэтилена диаметром d_пэ определяются по следующей формуле:

С_пэ = 14,245lnR_пэ - 14,239ln(1000d_пэ) + 179,29

С_пэ = 14,245ln 0,138 - 14,239ln(1000*0,517) + 179,29 = 62,10;

4). Скорость V_кер на керамическом трубопроводе диаметром 0,6 м определяется по формуле:

V_кер = С_кер (R_кер i)^1/2 = 54,17(0,148*0,0075)^1/2 = 1,8 м/с;

Предварительная скорость V_пэ на ремонтном участке из полиэтилена диаметром d_пэ определяются по аналогичной формуле:

V_пэ = С_пэ (R_пэ i)^1/2 = 62,1(0,138*0,0075)^1/2 = 2,0 м/с;

5). Живые сечения на керамическом трубопроводе щ_кер и на ремонтном участке из полиэтилена щ_пэ определяются по формуле щ = d²{0,9339(h/d) - 0,0723}:

щ_кер = d²_кер{0,9339(h/d)_кер - 0,0723} = 0,6²{0,9339.0,5 -0,0723} = 0,142 м²

щ_пэ = d²_пэ{0,9339(h/d)_пэ - 0,0723} = 0,517²{0,9339*0,58 -0,0723} = 0,125 м²

6). Расчетный расход сточных вод на керамическом трубопроводе Q_кер и соответствующие расходы на ремонтном участке Q_пр определяются по формуле Q = щV:

Q_кер = щ_кер V_кер = 0,142*1,8 = 0,256 м³/с

Таким образом, примем расход Q_кер = 0,256 м³/с за расчетный на трубопроводе.

Q_пэ = щ_пэ V_пэ = 0,125*2,0 = 0,250 м³/с

7). Значение истинной скорости на ремонтном участке V_пр при пропуске расчетного расхода Q_кер = 0,256 м³/с:

V_пр = Q_кер /щ_пэ = 0,256 / 0,125 = 2,05 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды в керамическом трубопроводе V_кер составляет 1,8 м/с при пропуске расчетного расхода 0,256 м³/с, а на ремонтном участке 2,05 м/с, то после ремонта на старом участке трубопровода длиной 0,6L будет наблюдаться гидравлический дисбаланс, приводящий к подтоплению и возможному выпадению взвешенных веществ на участке старого трубопровода вблизи границы с восстановленным.

Процент увеличения скорости от расчетного значения для керамического трубопровода после ремонта составит:

(2,05 - 1,8)*100 / 2,05 = 12,3 %;

д). кирпичный трубопровод;

Конструкция «кирпич + ПР»

Используя исходные данные, рассчитываются:

-наполнение на ремонтном участке (h/d)_пр ;

-гидравлические радиусы на действующем кирпичном трубопроводе R_кир и ремонтном участке R_пр;

-коэффициенты Шези кирпичного трубопровода С_кир и ремонтного участка из полимерного рукава С_пр;

-значения скорости на кирпичном трубопроводе V_кир и предварительных скоростей на ремонтном участке из полимерного рукава V_пр для соответствующих диаметров;

-живые сечения на кирпичном трубопроводе щ_кир и на ремонтном участке из полимерного рукава щ_пр;

-расчетный расход сточных вод на кирпичном трубопроводе Q_кир и соответствующие расходы на ремонтном участке Q_пр;

-значения истинных скоростей на ремонтном участке V_пр при пропуске расчетного расхода Q_кир.

Исходное наполнение керамического трубопровода (h/d)_кир = 0,5.

Далее расчет производится по следующему алгоритму.

1). Для определения наполнения на ремонтном участке используется равенство:

(h/d)_пр . d_пр = (h/d)_кир . d_кир

Откуда наполнение на ремонтном участке из полимерного рукава составит:

(h/d)_пр = (h/d)_кир . d_кир / d_пр = (0,5.1,6) / 1,5071 = 0,53;

2). Гидравлический радиус R_кер на трубопроводе диаметром 1,6 м определяется по формуле:

R_кир = d_кир{0,1277 ln(h/d)_кир + 0,3362} = 1,6{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,396 м

Гидравлические радиусы R_пр на ремонтном участке из полимерного рукава определяется по аналогичным формулам с использованием d_пр:

R_пр= 1,5071{0,1277ln(0,53)+0,3362}= 0,384 м;

3). Коэффициент Шези С_кир на кирпичном трубопроводе диаметром 1,6 м определяется по формуле:

С_кир = 69,393R_кир^0,1663 = 69,393.0,396^0,1663 = 59,5;

Коэффициенты Шези С_пр на ремонтном участке из полимерного рукава соответствующих диаметров d_пр определяются по следующей формуле:

С_пр = 17,043lnR_пр - 17,038ln(1000d_пр) + 208,2

С_пр = 17,043ln 0,384 - 17,038ln(1000* 1,5071) + 208,2 = 67,2;

4). Скорость V_кер на кирпичном трубопроводе диаметром 1,4 м определяется по формуле:

V_кир = С_кир (R_кир i)^1/2 = 59,5(0,396*0,0075)^1/2 = 3,24 м/с;

Предварительные скорости V_пр на ремонтном участке из полимерного рукава соответствующих диаметров d_пр определяются по аналогичным формулам:

V_пр = С_пр (R_пр i)^1/2 = 67,2 (0,384*0,0075)^1/2 = 3,61 м/с;

5). Живые сечения на кирпичном трубопроводе щ_кир и на ремонтном участке из полимерного рукава щ_пр определяются по формуле:

щ = d²{0,9339(h/d) - 0,0723}

щ_кир = d²_кир{0,9339(h/d)_кир - 0,0723} = 1,6²{0,9339.0,5 - 0,0723} = 1,01 м²

щ_пр = d²_пр{0,9339(h/d)_пр - 0,0723} = 1,5071²{0,9339.0,530 - 0,0723} = 0,960 м²

6). Расчетный расход сточных вод на кирпичном трубопроводе Q_кир и соответствующие расходы на ремонтном участке Q_пр определяются по формуле:

Q = щV

Q_кир = щ_кир V_кир = 1,01*3,24 = 3,27 м³/с

Таким образом, примем расход Q_ац = 3,27 м³/с за расчетный на трубопроводе.

Q_пр = щ_пр V_пр = 0,96*3,61 = 3,47 м³/с

7). Значения истинных скоростей на ремонтном участке V_пр при пропуске расчетного расхода Q_кир = 3,27 м³/с:

- при санации полимерным рукавом:

V_пр = Q_кир /щ_пр = 3,27 / 0,96 = 3,41 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды в кирпичном трубопроводе V_кир составляет 3,24 м/с при пропуске расчетного расхода 3,27 м³/с, а на ремонтном участке 3,41 м/с, то после ремонта на старом участке трубопровода длиной 0,6L будет наблюдаться гидравлический дисбаланс, приводящий к подтоплению и возможному выпадению взвешенных веществ на участке старого трубопровода вблизи границы с восстановленным полимерным рукавом.

Процент увеличения скорости от расчетного значения для кирпичного трубопровода после ремонта составит:

для случая нарушения несущей способности (3,41 - 3,27).100 / 3,41 = 4,11 %;

Конструкция «кирпич + ПЭ»

Используя исходные данные, рассчитываются:

-наполнение на ремонтном участке (h/d)_пэ ;

-гидравлические радиусы на действующем кирпичном трубопроводе R_кир и ремонтном участке R_пэ;

-коэффициенты Шези кирпичного трубопровода С_кер и ремонтного участка из полиэтилена С_пр;

-значения скорости на кирпичном трубопроводе V_кир и предварительной скорости на ремонтном участке из полиэтилена V_пэ для соответствующего диаметра;

-живые сечения на кирпичном трубопроводе щ_кир и на ремонтном участке из полиэтилена щ_пэ;

-расчетный расход сточных вод на кирпичном трубопроводе Q_кир и расход на ремонтном участке Q_пэ;

-значения истинной скорости на ремонтном участке V_пэ при пропуске расчетного расхода Q_кир.

Исходное наполнение керамического трубопровода (h/d)_кир = 0,5.

Далее расчет производится по следующему алгоритму.

1). Для определения наполнения на ремонтном участке используется равенство:

(h/d)_пэ . d_пэ = (h/d)_кир . d_кир

Откуда наполнение на ремонтном участке из полиэтиленовой трубы внутренним диаметром

d_пэ = 1,4 - 0,0667х2 = 1,266м составит:

(h/d)_пэ = (h/d)_кир . d_кир / d_пэ = (0,5.1,6) / 1,266 = 0,632;

2). Гидравлический радиус R_кир на кирпичном трубопроводе диаметром 1,6 м определяется по формуле:

R_кир = d_кир{0,1277 ln(h/d)_кир + 0,3362} = 1,6{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,396 м

Гидравлический радиус R_пэ на ремонтном участке из полиэтилена определяется по аналогичным формулам с использованием d_пэ :

R_пэ= 1,266{0,1277ln(0,632)+0,3362}= 0,351 м;

3). Коэффициент Шези С_кир на кирпичном трубопроводе диаметром 1,6 м определяется по формуле:

С_кир = 69,393R_кир^0,1663 = 69,393.0,396^0,1663 = 59,5;

Коэффициент Шези С_пэ на ремонтном участке из полиэтилена диаметром d_пэ определяются по следующей формуле:

С_пэ = 14,245lnR_пэ - 14,239ln(1000d_пэ) + 179,29

С_пэ = 14,245ln 0,351 - 14,239ln(1000*1,266) + 179,29 = 62,67;

4). Скорость V_кир на кирпичном трубопроводе диаметром 1,6 м определяется по формуле:

V_кир = С_кир (R_кир i)^1/2 = 59,5(0,396*0,0075)^1/2 = 3,24 м/с;

Предварительная скорость V_пэ на ремонтном участке из полиэтилена диаметром d_пэ определяются по аналогичной формуле:

V_пэ = С_пэ (R_пэ i)^1/2 = 62,67(0,351*0,0075)^1/2 = 3,22 м/с;

5). Живые сечения на кирпичном трубопроводе щ_кир и на ремонтном участке из полиэтилена щ_пэ определяются по формуле щ = d²{0,9339(h/d) - 0,0723}:

щ_кир = d²_кир{0,9339(h/d)_кир - 0,0723} = 1,6²{0,9339.0,5 -0,0723} = 1,01 м²

щ_пэ = d²_пэ{0,9339(h/d)_пэ - 0,0723} = 1,266²{0,9339.0,632 -0,0723} = 0,830 м²

6). Расчетный расход сточных вод на кирпичном трубопроводе Q_кир и соответствующие расходы на ремонтном участке Q_пр определяются по формуле Q = щV:

Q_кир = щ_кир V_кир = 1,01*3,24 = 3,27 м³/с

Таким образом, примем расход Q_кир = 3,27 м³/с за расчетный на трубопроводе.

Q_пэ = щ_пэ V_пэ = 0,83*3,22 = 2,67 м³/с

7). Значение истинной скорости на ремонтном участке V_пр при пропуске расчетного расхода Q_кир = 3,27 м³/с:

V_пр = Q_кир /щ_пэ = 3,27 / 0,83 = 3,94 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды в кирпичном трубопроводе V_кир составляет 3,24 м/с при пропуске расчетного расхода 3,27 м³/с, а на ремонтном участке 3,94 м/с, то после ремонта на старом участке трубопровода длиной 0,6L будет наблюдаться гидравлический дисбаланс, приводящий к подтоплению и возможному выпадению взвешенных веществ на участке старого трубопровода вблизи границы с восстановленным.

Процент увеличения скорости от расчетного значения для кирпичного трубопровода после ремонта составит:

(3,94 - 3,27)*100 / 3,94 = 17,01 %;

Общие выводы по санации безнапорных трубопроводов из различных материалов

В качестве вариантов сравнения гидравлических показателей рассмотрены все расчетные случаи санации трубопроводов из различных материалов.

1). При санации полимерным рукавом, а также при использовании для ремонта полиэтиленовых труб или цементно-песчаного покрытия во всех случаях наблюдаются гидравлический дисбаланс, т.е. превышение скоростей течения сточной жидкости на ремонтном участке по сравнению с действующим трубопроводом за счет сужения его проходного сечения; данные обстоятельства могут привести к подтоплению и выпадению взвешенных веществ (песка) за пределами ремонтного участка по направлению течения;

2). Учитывая допустимую погрешность в инженерных расчетах (как правило, до 10 %), значения скоростей течения сточных вод при наихудших условиях составят следующие величины для рассмотренных вариантов реновации:

-для асбестоцементного трубопровода при санации полимерным рукавом скорость возрастет на 20,63 % (случай нарушения несущей способности), а при санации путем протягивания полиэтиленового трубопровода - на 15,38 %;

-для железобетонного трубопровода при санации путем протягивания полиэтиленового трубопровода - на 5,78 %, а при санации полимерным рукавом ( случай нарушения несущей способности - 19,83%;

-для чугунного трубопровода при санации полимерным рукавом скорость возрастет на 1,57 % (случай нарушения несущей способности), а при санации путем протягивания полиэтиленового трубопровода - на 15,99 %; в случае применения цементно-песчаного покрытия скорость увеличится на 7,17 %;

-для керамического трубопровода при санации полимерным рукавом скорость возрастет на 8,63 % (случай нарушения несущей способности), а при санации путем протягивания полиэтиленового трубопровода - на 12,3 %;

-для кирпичного трубопровода при санации полимерным рукавом скорость возрастет на 4,11 % (случай нарушения несущей способности), а при санации путем протягивания полиэтиленового трубопровода - на 17,01 %;

Таким образом, практически во всех случаях за исключением железобетонного трубопровода при санации полимерным рукавом и чугунного при санации цементно-песчаным покрытием будет наблюдаться дисбаланс более 10 %. Отсюда следует, что наиболее целесообразным вариантом реновации является тот, при котором наблюдаются наименьший гидравлический дисбаланс.

Литература

1. Таблицы для гидравлического расчета труб ( Шевелев Ф.А.) - М - Стройиздат, 1973

2. http://www.prombase.ru/water/truby-pe-80/sdr-21

3. Орлов В.А., Орлов Е.В. «Строительство, реконструкция и ремонт водопроводных и водоотводящих сетей бестраншейными методами» - М - ИНФРАМ-М, 2011

Приложения



Размещено на Allbest.ru