Реконструкция инженерных систем и сооружений

при санации полимерным рукавом и нарушении несущей способности:

Qпр = ωпр Vпр = 0,535460524.3,22 = 1,72 м3/с

7). Значения истинных скоростей  на ремонтном участке Vпр при пропуске расчетного расхода  Qжб = 1,641 м3/с:

при санации полимерным рукавом и ненарушении несущей способности:

Vпр = Qжб /ωпр  = 1,641 / 0,55663415 = 2,95 м/с

при санации полимерным рукавом и нарушении несущей способности:

Vпр = Qжб /ωпр  = 1,641 / 0,535460524 = 3,06 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды  в железобетонном трубопроводе Vжб составляет 2,887 м/с при пропуске расчетного расхода 1,641 м3/с, а на ремонтных участках соответственно 2,95 м/с (при ненарушении несущей способности) и 3,06 м/с (при нарушении несущей способности), то после ремонта на старом участке трубопровода длиной 0,65L 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 железобетонного трубопровода после ремонта составит:

для случая ненарушения несущей способности (2,95– 2,887).100/2,95 = 2,14 %;

для случая нарушения несущей способности (3,06 – 2,887).100/3,06 = 5,65 %;

Таким образом, наибольший дисбаланс, достигающий 5,65 %, будет наблюдаться при санации   для случая нарушения несущей способности.

С учетом полученных в результате расчета величин скоростей на одном поле строятся продольные профили для восстановленного и действующего участков трубопровода (аналогично рис. 3).

Конструкция «железобетон + ПЭ»

Используя исходные данные, рассчитываются:

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

-гидравлические радиусы на действующем  железобетонном трубопроводе Rжб и ремонтном участке  Rпэ;

-коэффициенты Шези железобетонного  трубопровода Сжб  и ремонтного участка из полиэтилена Спр;

-значения скорости на железобетонном  трубопроводе Vжб и предварительной скорости на ремонтном участке из полиэтилена Vпэ  для соответствующего  диаметра;

-живые сечения на железобетонном  трубопроводе ωжб и на ремонтном участке из полиэтилена ωпэ;

-расчетный расход сточных вод  на железобетонном трубопроводе Qжб и  расход на ремонтном участке Qпэ;

-значения истинной скорости  на ремонтном участке Vпэ при пропуске расчетного расхода  Qжб.

 

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

Далее расчет производится по следующему алгоритму.

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

(h/d)пэ . dпэ = (h/d)жб . dац

Откуда наполнение на ремонтном участке из полиэтиленовой трубы внутренним диаметром  dпэ = 1,0 – 0,0385х2 = 0,923 м составит: 

(h/d)пэ = (h/d)жб . dжб / dпэ = (0,5.1,2) / 0,923 = 0,65;

2). Гидравлический радиус Rжб на железобетонном трубопроводе диаметром 1,2 м определяется по формуле:

Rжб = dжб{0,1277 ln(h/d)жб + 0,3362} = 1,2{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,297222126  м

Гидравлический радиус Rпэ на ремонтном участке из полиэтилена  определяется по аналогичным формулам с использованием dпэ :

Rпэ= 0,923{0,1277ln(0,65)+0,3362}=  0,259537467 м;

3). Коэффициент Шези Сжб на железобетонном трубопроводе диаметром 1,2 м определяется по формуле:

Сжб = 72,477Rжб0,1666 = 72,477. 0,297222126 0,1666 = 59,2;

Коэффициент Шези Спэ на ремонтном участке из полиэтилена диаметром dпэ определяются по следующей формуле:

Спэ = 14,245lnRпэ - 14,239ln(1000dпэ) + 179,29             

                       Спэ = 14,245ln 0,259537467 - 14,239ln(1000.0,923) + 179,29 =62,85;

4). Скорость  Vжб на железобетонном трубопроводе диаметром 1,2 м определяется по формуле:

Vжб = Сжб (Rжб i)1/2 = 59,2(0,297222126  .0,008)1/2 = 2,88 м/с;

Предварительная скорость Vпэ на ремонтном участке из полиэтилена   диаметром dпэ определяются по аналогичной формуле:

Vпэ = Спэ (Rпэ i)1/2 = 62,85 (0,259537467.0,008)1/2 = 3,06 м/с;

5). Живые сечения на железобетонном  трубопроводе ωжб и на ремонтном участке из полиэтилена ωпэ определяются по формуле  ω = d2{0,9339(h/d) - 0,0723}:

                  ωжб = d2жб{0,9339(h/d)жб - 0,0723} = 1,62{0,9339.0,5 –0,0723} = 1,010304 м2

        ωпэ = d2пэ{0,9339(h/d)пэ - 0,0723} = 0,9232{0,9339.0,65 –0,0723} = 0,45555625 м2

6). Расчетный расход сточных  вод на асбестоцементном трубопроводе Qжб и соответствующие расходы на ремонтном участке Qпр определяются по формуле  Q = ωV:

Qжб = ωжб Vжб = 1,010304.2,88 = 2,91 м3/с

Таким образом, примем  расход Qжб = 2,91 м3/с за расчетный на трубопроводе.

Qпэ = ωпэ Vпэ =  0,45555625.3,06 = 1,39 м3/с

7). Значение истинной скорости  на ремонтном участке Vпр при пропуске расчетного расхода  Qжб = 2,91 м3/с:

Vпр = Qжб /ωпэ  = 2,91 / 0,45555625 = 6,39 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды  в железобетонном трубопроводе Vжб составляет 2,88 м/с при пропуске расчетного расхода 2,91 м3/с, а на ремонтном участке 6,39 м/с, то после ремонта на старом участке трубопровода длиной 0,65L 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:

                                                   (6,39 – 2,91).100 / 6,39 = 54,46 %;

С учетом полученных в результате расчета величин скоростей на одном поле строятся продольные профили для восстановленного и действующего участков трубопровода (аналогично рис. 3).

в). чугунный трубопровод;

Конструкция «чугун + ПР»

Используя исходные данные, рассчитываются:

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

-гидравлические радиусы на действующем  чугунном трубопроводе Rч и ремонтном участке  Rпр;

-коэффициенты Шези чугунного  трубопровода Сч  и ремонтного участка из полимерного рукава Спр;

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

-живые сечения на чугунном  трубопроводе ωч и на ремонтном участке из полимерного рукава ωпр;

-расчетный расход сточных вод на чугунном трубопроводе Qч и соответствующие расходы на ремонтном участке Qпр;

-значения истинных скоростей  на ремонтном участке Vпр при пропуске расчетного расхода  Qч.

 

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 . dпр = (h/d)ч . dч

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

(h/d)пр = (h/d)ч . dч / dпр = (0,5.0,15) / 0,1116 = 0,672;

а при нарушении несущей способности:

(h/d)пр = (h/d)ч . dч / dпр = (0,5.0,15) / 0,09298 = 0,807;

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

Rч = dч{0,1277 ln(h/d)ч + 0,3362} = 0,15{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,037 м

Гидравлические радиусы Rпр на ремонтном участке из полимерного рукава  определяется по аналогичным формулам с использованием dпр при ненарушении и нарушении несущей способности:

при ненарушении несущей способности: Rпр=0,1116{0,1277ln(0,672)+0,3362}=0,0318 м;

при нарушении несущей способности: Rпр=0,09298{0,1277ln(0,807)+0,3362}= 0,0287 м;

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

Сч = 77,442Rч 0,1685 = 77,442.0,037 0,1685 = 44,434;

Коэффициенты Шези Спр на ремонтном участке из полимерного рукава  соответствующих диаметров dпр определяются по следующей формуле:

Спр = 17,043lnRпр - 17,038ln(1000dпр) + 208,2

при ненарушении несущей способности:

                       Спр = 17,043ln 0,0318 - 17,038ln(1000. 0,1116) + 208,2 = 69,1;

при нарушении несущей способности:

                                   Спр = 17,043ln 0,0287 - 17,038ln(1000. 0,09298 ) + 208,2 = 70,46;

4). Скорость  Vч на чугунном трубопроводе диаметром 0,15 м определяется по формуле:

Vч = Сч (Rч i)1/2 = 44,434(0,037.0,008)1/2 = 0,763 м/с;

Предварительные скорости Vпр на ремонтном участке из полимерного рукава  соответствующих диаметров dпр определяются по аналогичным формулам:

при ненарушении несущей способности:

Vпр = Спр (Rпр i)1/2 = 66,1 (0,0318.0,008)1/2 = 1,102 м/с;

при нарушении несущей способности:

Vпр = Спр (Rпр i)1/2 = 70,46(0,0287.0,008)1/2 = 1,067 м/с;

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

ω = d2{0,9339(h/d) - 0,0723}

                  ωч = d2ч{0,9339(h/d)ч - 0,0723} = 0,152{0,9339.0,5 –0,0723} = 0,0089 м2

при санации полимерным рукавом и ненарушении несущей способности:

                  ωпр = d2пр{0,9339(h/d)пр - 0,0723}=0,11162{0,9339.0,672–0,0723}= 0,0069 м2

при санации полимерным рукавом и нарушении несущей способности:

        ωпр = d2пр{0,9339(h/d)пр - 0,0723} = 0,092982{0,9339.0,807–0,0723} = 0,00589 м2

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

Q = ωV

Qч = ωч Vч = 0,0089. 0,763 = 0,00679 или 0,0068 м3/с

Таким образом, примем  расход Qч = 0,0068 м3/с за расчетный на трубопроводе:

при санации полимерным рукавом и ненарушении несущей способности:

Qпр = ωпр Vпр =0,0069. 1,102 = 0,0076 м3/с

при санации полимерным рукавом и нарушении несущей способности:

Qпр = ωпр Vпр = 0,00589.1,067 =  0,0063 м3/с

7). Значения истинных скоростей на ремонтном участке Vпр при пропуске расчетного расхода  Qч = 0,0068 м3/с:

при санации полимерным рукавом и ненарушении несущей способности:

Vпр = Qч /ωпр  = 0,0068 / 0,0069 = 0,986 м/с

при санации полимерным рукавом и нарушении несущей способности:

Vпр = Qч /ωпр  = 0,0068 / 0,00589 = 1,154 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды  в чугунном трубопроводе Vч составляет 0,763 м/с при пропуске расчетного расхода 0,0068 м3/с, а на ремонтных участках соответственно 0,986 м/с (при ненарушении несущей способности) и 1,154 м/с (при нарушении несущей способности), то после ремонта на старом участке трубопровода длиной 0,65L 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 ненарушения несущей способности (0,986 – 0,763).100 / 0,986 = 22,6%;

для случая нарушения несущей способности (1,154 – 0,763).100 / 1,154 = 33,9 %;

Таким образом, наибольший дисбаланс, достигающий 33,9 %, 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 Rч и ремонтном участке  Rпэ;

-коэффициенты Шези чугунного  трубопровода Сч  и ремонтного участка из полиэтилена Спр;

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

-живые сечения на чугунном  трубопроводе ωч и на ремонтном участке из полиэтилена ωпэ;

-расчетный расход сточных вод  на чугунном трубопроводе Qч и  расход на ремонтном участке Qпэ;

-значения истинной скорости  на ремонтном участке Vпэ при пропуске расчетного расхода  Qч.

 

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 . dпэ = (h/d)ч . dч

Откуда наполнение на ремонтном участке из полиэтиленовой трубы внутренним диаметром  dпэ = 0,125 – 0,0049х2 = 0,1152  м составит: 

(h/d)пэ = (h/d)ч . dч / dпэ = (0,5. 0,15) / 0,1152 = 0,651;

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

Rч = dч{0,1277 ln(h/d)ч + 0,3362} = 0,15{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,037  м

Гидравлический радиус Rпэ на ремонтном участке из полиэтилена  определяется по аналогичным формулам с использованием dпэ :

Rпэ= 0,1152{0,1277ln(0,651)+0,3362}=  0,0324 м;

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

Сч = 77,442Rч 0,1685 = 77,442.0,037 0,1685 = 44,434;

Коэффициент Шези Спэ на ремонтном участке из полиэтилена диаметром dпэ определяются по следующей формуле:

Спэ = 14,245lnRпэ - 14,239ln(1000dпэ) + 179,29             

                       Спэ = 14,245ln 0,0324 - 14,239ln(1000.0,1152) + 179,29 = 62,84;

4). Скорость  Vч на чугунном трубопроводе диаметром 0,15 м определяется по формуле:

Vч = Сч (Rч i)1/2 = 44,434 (0,037.0,008)1/2 = 0,764 м/с;

Предварительная скорость Vпэ на ремонтном участке из полиэтилена   диаметром dпэ определяются по аналогичной формуле: