Водосток

Водосток

ВОДОСТОК, искусственное подземное сооружение для отвода фекальных, хозяйственных, промышленных, атмосферных и грунтовых вод из населенных мест. Водостоки представляют собой систему трубопроводов, по которым вода отводится самотеком. У нас в СССР принято классифицировать водостоки по их назначению следующим образом: а) канализация - водосточная сеть для отвода фекальных, хозяйственных и промышленных вод, т. е. таких вод, которые требуют предварительной очистки и обезвреживания до спуска их в естественные водоемы (см. Канализация); б) собственно водостоки  - для отвода атмосферных вод (дождевых и талых), которые по существу м. б. отведены в естественные водоемы без предварительной очистки; в) дренажи - для понижения и отвода грунтовых вод с целью осушки местности.

В зависимости от климатических условий и рельефа местности, системы канализирования населенных мест (системы сетей) могут быть общесплавными и раздельными. В первых все виды городских сточных вод отводятся одной общей системой трубопроводов, во вторых фекальные и хозяйственные воды отводятся одной системой трубопроводов, а атмосферные - другой; в этом случае строятся две независимые сети: канализационная и водосточная (Москва).

Постройка канализации в городах возможна лишь при наличии определенных условий развития города; постройка водосточной сети возможна и необходима независимо от развития города и степени его благоустройства, так как эта сеть служит для отвода атмосферных вод, количество которых зависит исключительно от климатических условий и рельефа местности, и в то же время она необходима для правильной эксплуатации и содержания городских проездов общего пользования.

При расчете водосточной сети данного города необходимо установить максимальное количество дождевых вод, которое она должна пропускать с целью устранения затопления местности. Из всех видов атмосферных осадков (дождь, снег, иней и град) наибольшее значение для расчета каналов водосточной сети имеют дожди, в особенности ливни, дающие большие количества воды в течение очень небольших промежутков времени. Практически, однако, на наибольшие ливни водостоки не рассчитывают как по экономическим соображениям (получались бы значительные размеры каналов), так и вследствие того, что большие ливни - явление сравнительно редкое. Расчетные ливни, принимаемые в основу при определении размеров сечений водосточных каналов, устанавливаются на основании сопоставления целого ряда факторов - метеорологических, экономических и эксплуатационных. Наибольшая обоснованность расчетных ливней м. б. достигнута при условии многолетних, не менее 20 лет, метеорологических наблюдений, полученных от записей самопишущими дождемерами. Для установления самого понятия о ливнях, в отличие от обыкновенных дождей, были сделаны попытки определения низших пределов интенсивностей ливней при различной продолжительности их выпадения. Для московских условий при расчете водостоков раньше принимался в расчет дождь с интенсивностью 1" в час. Однако не вся вода, выпадающая на определенную площадь (бассейн), попадает в водосточную сеть: часть воды испаряется, часть впитывается в грунт и часть стекает по поверхности земли в более пониженные места. Другим фактором, влияющим на количество отводимой воды, является замедление стока, сущность которого заключается в том, что при больших бассейнах и не слишком продолжительных ливнях происходит запаздывание поступления жидкости из отдаленных частей бассейна к некоторым участкам сети. В таких случаях воды из отдаленных частей бассейна начинают поступать к устьевым сечениям уже по окончании дождя, что следует учесть при расчете водостоков. В Москве было принято определять количество воды, подлежащее отводу, для отдельных бассейнов водосточной сети по формуле Бюркли:

Формула Бюркли

где q обозначает количество воды (в фт.3), поступающее в сеть; Q - количество выпавшей дождевой воды в сек. при дожде слоем в 1" в час на 1 десятину; 0,54 - опытный коэффициент стока; i - уклон местности и F - площадь бассейна в десятинах.

Однако такой способ определения количества поступающей в водостоки дождевой воды далеко не точен, т. к. в формулу Бюркли не введены: время протекания воды по бассейну и продолжительность самого дождя. Поэтому при определении размеров каналов было принято считать их пропускную способность при неполном заполнении (для круглых труб - наполовину диаметра, для яйцевидных - на 2/3 их высоты), оставляя, таким образом, значительный запас в трубах на случай более сильных и продолжительных дождей. При расчетах сетей водостоков город делят на две или три зоны, устанавливая для характерных кварталов каждой из них возможную плотность застройки и общее состояние покрытий уличных проездов и дворов. Располагая этими данными, можно легко вывести, на основании опытных коэффициентов стока для отдельных видов покрытий, средние величины коэффициентов для каждой зоны. Для Москвы приняты: для центральной зоны 0,85, для средней 0,70, для окраины 0,50—0,25.

Современные методы определения расчетных расходов следующие: 1) графический метод Хейда и 2) метод предельных интенсивностей. Первый из них с большой точностью учитывает действительную работу системы водосточных труб при условии выпадения дождя, весьма близкого по своему характеру к расчетному. Однако вследствие возможных во многих случаях значительных расхождений средних величин, выведенных для расчетных дождей, особенно же для ливней, с действительностью, большая точность графического способа может оказаться излишней, так как не выявляет самых невыгодных случаев. При допущении падения интенсивности дождей с увеличением их продолжительности самым невыгодным при расчете будет такой переменный дождь, продолжительность которого соответствует времени протекания воды с вышележащих самых отдаленных точек бассейна до расчетного сечения. В этом случае явление замедления стока будет отсутствовать. Такого рода принцип положен в основу метода расчета водостока по предельным интенсивностям. Особенностью этого способа является перенесение центра тяжести в сторону метеорологических обоснований. Самые выводы метеорологических исследований основаны на наиболее невыгодных случаях, всякий раз точно отражая действительно наблюдаемую картину явлений в течение большого периода времени. На основании этих данных м. б. выведены уравнения зависимости интенсивности ливней от их продолжительности применительно к рассматриваемому месту. Имея возможность вычислить переменную интенсивность ливней в зависимости от их продолжительности, задаемся для каждого из рассчитываемых сечений значением последней, соответствующей времени протекания жидкости из самой отдаленной части бассейна до рассматриваемого сечения. Таким образом, расчетный расход в различных сечениях водостока определяется путем умножения площади всей лежащей выше части бассейна на величину соответствующей интенсивности расчетного ливня.

Определив по тому или иному методу количество дождевой воды, поступающей в водосточную сеть в определенных пунктах, определяют т. о. и размеры труб. Широкое распространение для расчета труб в Москве имела раньше сокращенная формула Гангилье и Куттера, имевшая в футовых мерах следующий вид:

Формула Гангилье и Куттера

В этой формуле: v - скорость, n - коэффициент шероховатости, R - гидравлический радиус, i - уклон. Формула эта имеет целый ряд недостатков и дает в некоторых случаях неточные результаты. В противовес этой формуле нужно отметить формулу Манинга:

Формула Манинга

где приняты те же обозначения. При коэффициенте шероховатости, общем как для гончарных, так и для кирпичных каналов, n = 0,013, и формула принимает вид:

Формула Манинга

Формы поперечных сечений труб и каналов чрезвычайно разнообразны.

Формы поперечных сечений труб и каналов

Самые ходовые - круглые и яйцевидные (фиг. 1 и 2);

Формы поперечных сечений труб и каналов

последние обладают тем свойством, что в них образуется большая скорость, необходимая для самоочищения каналов при малых расходах воды; кроме того в этих двух типах каналов выдержано и требование гидравлики, чтобы отношение площади поперечного сечения к смачиваемому периметру было наибольшим (т. н. гидравлический радиус). В случае больших нагрузок на коллектор ему придают форму, выгодную с точки зрения статического расчета (фиг. 3). Нередко, в зависимости от местных условий, когда коллектор приходится прокладывать близко к поверхности улицы, ему придают форму сжатого лоткового сечения (фиг.4).

Для трубоканалов водосточной сети применяются керамические глазурованные трубы, бетон, кирпичная кладка и железобетон; в редких случаях и в исключительных условиях - чугун и железо. Круглые трубы диаметром от 5 до 30" изготовляются заводами в виде гончарных глазурованных труб длиной около 1 м с муфтами. Остальные виды каналов, кроме металлических, выкладываются в траншеях на месте работ, при прокладке.

Для наблюдения за работой сети труб и для возможности их прочистки над ними устраивают кирпичные или бетонные смотровые колодцы (лазы) достаточных размеров для спуска одного рабочего; колодцы выводят на поверхность улицы и закрывают тяжелыми чугунными крышками, выдерживающими давление тяжелых повозок (фиг. 5).

Колодцы выводят на поверхность улицы и закрывают тяжелыми чугунными крышками

Для приема дождевых вод с городских проездов устраивают кирпичные приемные колодцы с железными решетками; решетки должны открываться для возможности прочистки колодцев от накапливающейся в них грязи (фиг. 6).

 

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.