Menu

Zasady projektowania sieci rozdzielczej

   Zasady projektowania sieci rozdzielczej

 

Sieć kanalizacji rozdzielczej projektuje się z zachowaniem następujących założeń:

- sieć obejmuje cały obszar miasta istniejącego jak i perspektywicznego

- kanały pracują grawitacyjnie przy jednoczesnym zachowaniu minimalnych zagłębień

- kanały poprowadzone są w osiach ulic, przy czym należy dążyć do zachowania spadków kanału zgodnych ze spadkiem ulicy

- zaleca sie układ zamknięty sieci,

 

Zagłębienie kanału

 

Projektując zagłębienie kanału sieci rozdzielczej należy uwzględnić następujące elementy:

- minimalne przykrycie kanału gwarantujące  nie zamarzanie ścieków oraz nie wpływające na trwałość kanału z uwagi na obciążenie dynamiczne terenu

- grawitacyjny spływ ścieków na całej długości kanału

- unikanie kolizji z uzbrojeniem terenu i obiektami budowlanymi

- ekonomika budowli

Z punktu widzenia konkretnego kanalizowanego obiektu  zagłębienie kanału będzie zależeć od:

- odległości obiektu od kolektora ściekowego

- zagłębienia kanalizowanych pomieszczeń

- spadku terenu (różnicy rzędnych terenu)

- długości kanału

 

Zagłębienie kanału można obliczyć ze wzoru:

 gdzie:

g- zagłębienie poniżej terenu pomieszczenia kanalizowanego

p - zagłębienie w ziemi głównego przewodu odpływowego, zwykle dla przykanalików jest to suma średnicy przewodu 0,15m + minimalne przykrycie wynoszące dla przewodów z tworzyw sztucznych lub kamionki 0,5m, dla żeliwa 0,3m

i - spadek kanału

L- długość przykanalika

h - wysokość przyłącza nad dnem kolektora

Zul, Zb - rzędne terenu w miejscu posadowienia kolektora i budynku kanalizowanego

siecka15.jpg

 

Kolektor główny

Siec kanalizacji rozdzielczej zaczynamy projektować od wytyczenia trasy głównego kolektora, który będzie prowadzić ścieki z miasta do oczyszczalni oraz od wytrasowania głównych odgałęzień bocznych. Kolektor zaleca sie prowadzić z najmniejszym wymaganym spadkiem. Jeżeli teren posiada własny spadek równy co najmniej spadkowi minimalnemu kanału, to najkorzystniej jest prowadzić kolektor równolegle do nachylenia terenu.

Rys. kanał równoległy do terenu, tj.: ik = it, wówczas zagłębienie kanału na jego trasie jest niezmienne i wynosi np. Zmin

Jeśli teren jest płaski lub ma spadek mniejszy od minimalnego, prowadzimy kolektor ze stałym spadkiem równym minimalnemu dla danej średnicy rury aż do osiągnięcia zagłębienia maksymalnego (zwykle 6m). Po czym należy zastosować przepompownię ścieków.

Rys. gdy spadek terenu it jest mniejszy od minimalnego spadku dna kanału ik min, wówczas na trasie kanału występuje systematyczny wzrost wartości zagłębienia kanału od np. Zmin do Zmax

  Przy terenie silnie nachylonym kanały prowadzi się z maksymalnym dopuszczalnym spadkiem, aby niepotrzebnie nie wypłycać kolektora. jeśli jednak spadek terenu jest większy niż maksymalne dopuszczalne nachylenie kanału, kanał prowadzimy ze spadkiem imax do momentu osiągnięcia dopuszczalnego wypłycenia, po czym w miejscu tym należy zastosować studzienkę przepadową (kaskadę kanałową).

 

Prędkości przepływu

Minimalna prędkość przepływu w kanałach ściekowych systemu rozdzielczego przy całkowicie wypełnionym przekroju nie powinna być mniejsza niż 0,8 m/sek. Przy mniejszych prędkościach przepływu należy przewidzieć możliwość płukania sieci. Największe prędkości przepływu w kanałach ściekowych mogą wynosić przy ciągłym przepływie:

a) dla rur betonowych i ceramicznych — 3, 0 m/sek.

b) dla rur żelbetowych wykonywanych metodą odśrodkową oraz żeliwnych — 5, 0 m/sek.

c) w kanałach deszczowych i ogólnospławnych można dopuścić prędkości do 7, 0 m/sek.

 

Średnice kanałów

Najmniejsze średnice przewodów należy przyjmować:

a) dla kanałów ściekowych — 200 mm,

b) dla kanałów deszczowych — 250 mm,

c) dla kanałów ogólnospławnych zasadniczo — 300 mm, a przy spadkach kanałów powyżej 0,01 — 250 mm.

 

Spadki kanałów

Najmniejsze spadki kanałów powinny w zasadzie zabezpieczać dopuszczalne minimalne prędkości przepływu (prędkości samooczyszczenia się kanału). Spadki kanałów nie mogą być jednak mniejsze od następujących:

a) w kanalizacji ściekowej przy średnicy przewodu 200 mm — 0,005, czyli 0,5%

 b) w kanalizacji deszczowej i ogólnospławnej: - przy średnicy przewodu 250 mm — 0,004,  - przy średnicy przewodu 300 mm — 0,003,

 c) w kolektorach i kanałach przełazowych — 0, 001 (w wyjątkowych przypadkach 0,0005).

Największe dopuszczalne spadki: Wynikają z ograniczenia maksymalnych prędkości przepływu.

 

 Zagłębienie kanałów powinno zapewnić grubość warstwy przykrywającej 1, 4 m i w zasadzie nie powinno przekraczać 6 do 8 m. Zagłębienie przewodów sieci kanalizacyjnej w gruncie powinno
uwzględniać: - strefę przemarzania gruntu dla określonego regionu kraju zgodnie z normą PN-81/B-03020 z tym, że przykrycie mierzone od powierzchni przewodu powinno być nie mniejsze niż głębokość przemarzania gruntu. Terenów położone na pograniczu stref należy zaliczać do strefy o większej głębokości przemarzania gruntu. - zabezpieczenie przed możliwością uszkodzenia od obciążeń zewnętrznych. W uzasadnionych przypadkach dopuszcza się mniejsze zagłębienia kanałów pod warunkiem odpowiedniego ich zabezpieczenia przed zamarzaniem.

 

Inne przepisy

Kanały nieprzełazowe (o wysokości mniejszej niż 1, 0 m) powinny być wykonane w odcinkach prostych między studzienkami rewizyjnymi. Kanały przełazowe (o wysokości równej 1, 0 m lub większej) można wykonywać w łukach. Promień krzywizny osi kanałów powinien wynosić nie mniej niż pięciokrotna szerokość kanału, minimum jednak 5 m. W pobliżu łuku wskazane jest umieszczenie studzienki rewizyjnej.   W ulicach o szerokości w liniach rozgraniczających większej niż 30 m przy 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. . Przewody sieci kanalizacyjnej należy projektować z elementów kamionkowych, betonowych, żelbetowych, z tworzyw sztucznych lub murowanych z cegły kanalizacyjnej. W zależności od warunków miejscowych oraz własności materiałów przy uwzględnieniu właściwości chemicznych gruntu i ścieków oraz stopnia odporności materiałów na działanie korozyjne substancji chemicznych zawartych w gruncie i ściekach. Rury betonowe o średnicy 600 mm i większej wymagają z reguły sprawdzenia statycznego. Przewody o przepływach pod ciśnieniem zaleca się wykonywać z rur żelbetowych, żeliwnych, stalowych lub z tworzyw sztucznych.

 

Obiekty na sieci i ich rozmieszczenie

 

Studzienki kanalizacyjne dzielą się na: włazowe i niewłazowe. Minimalna średnica wewnętrzna studzienek niewłazowych, przeznaczonych do obsługi kanału z poziomu terenu przy pomocy odpowiedniego sprzętu, powinna wynosić 315 mm, minimalna średnica studzienek włazowych, powinna wynosić 1000 mm. Największe odległości rozstawu studzienek rewizyjnych na prostych odcinkach kanałów powinny wynosić: a) przy kanałach nieprzełazowych (o średnicy <1,0 m) - 50 do 75 m,

b) przy kanałach przełazowych o wysokości - DN 1000÷1400 – w odległości 60 ÷ 80 m - DN 1400 i wyższych – w odległości 80 ÷ 120 m.

- Dla kanałów o średnicy do 400 mm należy stosować studzienki kaskadowe z pionową, rurą na zewnątrz studzienki. Różnica poziomów przy tej konstrukcji nie powinna być - większa niż 4 m. Dla kanałów o średnicach większych niż 400 mm należy stosować komory kaskadowe o kształcie i wymiarach uzasadnionych obliczeniami.

 - Przewody przebiegające poprzecznie pod drogą, nie powinny zmniejszać stateczności i nośności podłoża oraz nawierzchni drogi a także naruszać skrajni drogi, przy przestrzeganiu wymagań obowiązujących rozporządzeń.

 - Skrzyżowanie przewodów kanalizacyjnych z innymi przewodami podziemnymi uzbrojenia terenu, nie powinno naruszać bezpieczeństwa posadowienia tych przewodów.

 

Bilansowanie przepływu ścieków

 

Grawitacyjne kanały ściekowe („sanitarne”) wymiarowane są na maksymalny godzinowy strumień objętości ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych, przy uwzględnieniu dodatkowo strumienia wód przypadkowych, w tym infiltracyjnych.

Bilans odpływu ścieków bytowo-gospodarczych oraz przemysłowych opracowuje się analogicznie – tj. wg podobnej metody - jak bilans zapotrzebowania na wodę (pomija się tutaj zużycie wody na podlewanie zieleni oraz na cele własne zakładu uzdatniania wody (ZUW), a także straty wody w sieci wodociągowej wraz z jej płukaniem. Obecnie nie sporządza się już bardzo szczegółowych bilansów wodnych.  Ogólnie, średnie dobowe w roku (Qdśr) zużycie wody/odpływ ścieków (w m3/d) wynosi:

Współczynnik nierównomierności dobowej (Nd) i odpływ maksymalny dobowy (Qdmax):

Współczynnik nierównomierności godzinowej (Nh) i odpływ maksymalny godzinowy (Qhmax) w dobie Qdmax:


Stąd ogólnie maksymalny godzinowy strumień objętości ścieków (w dm3/s) wyniesie:
 

 
 


 Wielkość zużycia wody w danej jednostce osadniczej określić można najdokładniej na podstawie zarejestrowanego poboru wody (z wodomierzy), jednak co do ilości odpływu ścieków bytowo-gospodarczych czy przemysłowych są to wartości mniejsze od 100% rejestrowanego poboru wody i o mniejszej nierównomierności godzinowej odpływu ścieków (retencja sieci) w stosunku do poboru wody, w tym przesunięte w czasie.

 

Obliczenie Qdśr  przeprowadza się obecnie według   Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z 2002 roku w sprawie przeciętnych norm zużycia wody  (zob. tabela)

 

Tabela1 Przeciętne normy zapotrzebowania na wodę w miastach

 

I klasa - pełne wyposażenie instalacyjne mieszkań z dostawą ciepłej wody użytkowej z zewnątrz;
II klasa - pełne wyposażenie instalacyjne mieszkań z lokalnym źródłem ciepłej wody użytkowej;
III klasa - niepełne wyposażenie instalacyjne mieszkań z lokalnym źródłem ciepłej wody użytkowej;
IV klasa - wodociąg, ubikacja bez łazienki;
V klasa - wodociąg bez ubikacji i łazienki, brak kanalizacji;
 

Najpierw bilansuje się średnie dobowe (w m3/d) zapotrzebowanie na wodę w poszczególnych elementach zagospodarowania przestrzennego (wg tab.1), posługując się liczbą mieszkańców (M) miasta/osiedla i wskaźnikiem średniego dobowego zapotrzebowania na wodę (qj):

gdzie:
qj - wskaźnik przeciętnego dobowego zużycia wody przypadającego na mieszkańca, w dm3/d (wg tab. 1),
a następnie oblicza się maksymalny dobowy strumień odpływu ścieków (w m3/d):


gdzie:
Nd – współczynnik nierównomierności dobowej (wg tab.1),
η – współczynnik zmniejszający - określający strumień odpływu ścieków.
Przyjmuje się, że zwykle wielkość odpływu ścieków jest mniejsza od poboru wody wodociągowej o wartość mnożnika:
• η = 0,95 dla mieszkalnictwa i usług ogólno miejskich (urzędów, szkół, szpitali, itd.),
• η = 1,0 dla komunikacji zbiorowej,
• η = 0,25÷0,50 dla mycia ulic i placów - w kanalizacji ogólnospławnej oraz η = 0 - w kanalizacji rozdzielczej (kanały ściekowe),
• η = 0 dla podlewania zieleni miejskiej (woda nie trafia do kanalizacji),
• η = 0,85 dla terenów przemysłowo-składowych.


Przyjmując za podstawę obliczony, maksymalny dobowy odpływ ścieków Qd max śc = 100% w poszczególnych elementach zagospodarowania przestrzennego (poz. 1÷4 i 6 - tab.1), sporządza się histogramy odpływów godzinowych ścieków - wykorzystując modele symulacyjne zapotrzebowania na wodę, tj. % rozbiorów w poszczególnych godzinach doby - (wg tab.  2) . Zsumowanie odpływów godzinowych ścieków z wszystkich elementów zagospodarowania (w danej godzinie, w dobie maksymalnej), prowadzi do określenia największej wartości Qh max śc (najczęściej występującej w godzinach rannych 6.00 ÷ 8.00 lub wieczornych - 19.00 ÷ 22.00), która jest podstawą doboru średnic kanałów ściekowych.

 

TABELA2 Histogram do wyznaczania godziny maksymalnego rozbioru wody w ciągu doby.

* - przy założonej przeciętnej zmianowości: I zmiana - 70%, II zmiana - 26%, III zmiana - 4%;
( ) - w nawiasach wartości dla miast o przewadze funkcji przemysłowych.
 

Wody przypadkowe i infiltracyjne

 

Szczegółowe ustalenie strumieni ścieków miarodajnych do wymiarowania kanałów powinno uwzględniać dodatkowy dopływ - wód przypadkowych, w tym infiltracyjnych.
Głównie, wskutek niestarannego wykonania kanałów oraz starzenia się materiałów dochodzi do braku szczelności kanałów, co powoduje:
- infiltrację wód podziemnych do wnętrza kanałów, bądź też
- eksfiltrację ścieków do gruntu i skażenie wód podziemnych.


Wg dotychczasowych wytycznych (WTP) z 1965 roku w przypadku gdy dno kanału zagłębione jest pod zwierciadłem wody podziemnej: H ≤ 4 m (rys.):

- infiltracja wynosi:

• sieć osiedlowa: qinf  = 10 m3/d km lub odpowiednio 0,5 ÷ 2,0 m3/d ha;
• sieć miejska:
qinf  = 10 m3/d km lub 0,5÷2,0 m3/d ha - kanały murowane i tworzywowe,
qinf  = 30 m3/d km lub 1,5÷6,0 m3/d ha - kamionkowe,
qinf  = 40 m3/d km lub 2,0÷8,0 m3/d ha - betonowe.

Przy zagłębieniu kanałów H > 4 m należy zwiększyć qinf o 20% co 1 m, powyżej 4 m. Dla przykładu: dla H = 6 m i kanału miejskiego z kamionki:  

Wody przypadkowe, to obok infiltracyjnych, głównie wody deszczowe, dopływające do kanałów ściekowych (podczas pogody deszczowej) przez:
• otwory wentylacyjne we włazach studzienek kanalizacyjnych,
• błędne podłączenia np. rynien dachowych, wpustów podwórzowych, itp.

Wielkość dopływu wód przypadkowych, w tym infiltracyjnych, zależy od charakterystyki miasta/osiedla (rodzaju materiału kanałów, jakości wykonania i wieku kanałów, a także zagłębienia pod zwierciadłem wody podziemnej, spadków powierzchni terenu, rodzaju nawierzchni dróg, itp.) Można ją oszacować przez pomiar strumienia przepływu ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych w godzinach nocnych (przy odciętym dopływie wody wodociągowej), podczas pogody deszczowej i bezdeszczowej.
Wg wytycznych niemieckich (ATV A-118 z 1999 r.) można przyjmować następujące wartości wskaźników:
 

qinf = 0,05÷0,15 dm3/s ha dla infiltracji 
qdwd = 0,2÷0,7 dm3/s ha- dla dopływu wód deszczowych (nie uwzględniany w dotychczasowych polskich wytycznych).
qprzyp = 0,25÷0,85 dm3/s ha - do szczegółowego wymiarowania kanałów ściekowych.


Obliczanie kanałów ściekowych

Przytoczone powyżej metody bilansowania ścieków odnoszą się do całej jednostki osadniczej lub jej części (np. osiedla). W praktyce wyznaczenie średnic kanałów wymaga określenia przepływu obliczeniowego dla danego odcinka sieci obsługującego wybrany fragment miasta. Stosujemy tutaj bardzo często graficzne metody obliczeniowe, dzielące obszar obsługiwany przez sieć kanalizacyjną na działki (zlewnie) przyporządkowane określonym odcinkom sieci. Podział zlewni dokonujemy metodą dwusiecznych kątów. Dla każdego obszaru należy następnie obliczyć wskaźnik zużycia wody, biorąc pod uwagę jego zagospodarowanie przestrzenne (np. teren zabudowy niskiej, przemysłowy, itp). Na rysunku obok mamy fragment miasta z odcinkiem sieci kanalizacyjnej pomiędzy punktami A-B-C. Obliczenie kanału na odcinku AB wymaga znalezienia wielkości zużycia wody na zlewniach przyległych do odcinka Fbg. Wymiar kanału na odcinku AB dobieramy na strumień miarodajny - maksymalny godzinowy QB (w dm3/s) - bezpośrednio przed węzłem B:


a wymiar kanału na odcinku BC na łączny strumień QC (na odcinkach AB + BC) - bezpośrednio przed węzłem C:

Wskaźniki qbg i qp (w dm3/s ha) powinny uwzględniać wody przypadkowe i infiltracyjne.

 

 siecka17.jpg

Rys. Schemat obliczeniowy fragmentu sieci kanalizacyjnej wraz z rysunkiem profilu podłużnego. Strzałki pokazują kierunek przepływu ścieków. Ozn. 1-ulica, 2-kolektor główny, 3- kanał dopływowy (zbieracz), 4-studzienka połączeniowa, 5- granica strefy, 6- rzędne (P- pokrywy włazu, D-dna kanału), 7-kierunek przepływu ścieków.

 

 

 

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});