Реконструкция инженерных систем и сооружений

Vпэ = Спэ (Rпэ i)1/2 = 62,84 (0,0324.0,008)1/2 = 1,01 м/с;

5). Живые сечения на чугунном  трубопроводе ωч и на ремонтном участке из полиэтилена ωпэ 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

        ωпэ = d2пэ{0,9339(h/d)пэ - 0,0723} = 0,11522{0,9339.0,651 –0,0723} = 0,0071 м2

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

Qч = ωч Vч = 0,0089.0,764 = 0,0068 м3/с

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

Qпэ = ωпэ Vпэ = 0,0071.1,01 = 0,0072 м3/с

7). Значение истинной скорости  на ремонтном участке Vпр при пропуске расчетного расхода  Qч = 0,0068 м3/с:

Vпр = Qч /ωпэ  = 0,0068 / 0,0071 = 0,96 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды  в железобетонном трубопроводе Vч составляет 0,764 м/с при пропуске расчетного расхода 0,0068 м3/с, а на ремонтном участке 0,96 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 чугунного трубопровода после ремонта составит:

                                                   (0,96 – 0,764).100 / 0,96 = 20,42 %;

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

 

Конструкция «чугун + ЦПП»

Используя исходные данные, рассчитываются:

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

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

-коэффициенты Шези чугунного  трубопровода Сч  и ремонтного участка из ЦПП Сцпп;

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

-живые сечения на чугунном  трубопроводе ωч и на ремонтном участке из ЦПП ωцпп;

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

-значения истинной скорости  на ремонтном участке Vцпп 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)цпп . dцпп = (h/d)ч . dч

Откуда наполнение на ремонтном участке из ЦПП внутренним диаметром  dцпп = 0,15 – 0,005х2 = 0,14 м составит: 

(h/d)цпп = (h/d)ч . dч / dцпп = (0,5. 0,15) / 0,14 = 0,536;

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 Rцпп на ремонтном участке из ЦПП  определяется по аналогичным формулам с использованием dцпп :

Rцпп= 0,14{0,1277ln(0,536) + 0,3362}=  0,0359 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 Сцпп на ремонтном участке из ЦПП диаметром dцпп определяются по следующей формуле:

Сцпп = 20,713lnRцпп - 19,898ln(1000dцпп) + 233,84             

                       Сцпп = 20,713ln0,0359 - 19,898ln(1000.0,14) + 233,84 = 66,59;

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 Vцпп на ремонтном участке из ЦПП   диаметром dцпп определяются по аналогичной формуле:

Vцпп = Сцпп (Rцпп i)1/2 = 66,59 (0,0359.0,008)1/2 = 1,13 м/с;

5). Живые сечения на чугунном  трубопроводе ωч и на ремонтном участке из полиэтилена ωцпп 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

        ωцпп = d2цпп{0,9339(h/d)цпп - 0,0723} = 0,142{0,9339.0,536 –0,0723} = 0,0084 м2

6). Расчетный расход сточных  вод на асбестоцементном трубопроводе Qч и соответствующий расход на ремонтном участке Qцпп определяются по формуле  Q = ωV:

Qч = ωч Vч = 0,0089.0,764 = 0,0068 м3/с

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

Qцпп = ωцпп Vцпп = 0,0084.1,13 = 0,0095 м3/с

7). Значение истинной скорости  на ремонтном участке Vцпп при пропуске расчетного расхода  Qч = 0,0068 м3/с:

Vцпп = Qч /ωцпп  = 0,0068 / 0,0084 = 0,81 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды  в железобетонном трубопроводе Vч составляет 0,764 м/с при пропуске расчетного расхода 0,0068 м3/с, а на ремонтном участке 0,81 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 после наложения ЦПП  составит:

                                                   (0,81 – 0,764).100 / 0,81 = 5,67 %;

 

г). керамический трубопровод;

Конструкция «керамика + ПР»

Используя исходные данные, рассчитываются:

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

-гидравлические радиусы на действующем  керамическом трубопроводе Rкер и ремонтном участке  Rпр;

-коэффициенты Шези керамического  трубопровода Скер  и ремонтного участка из полимерного рукава Спр;

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

-живые сечения на керамическом  трубопроводе ωкер и на ремонтном участке из полимерного рукава ωпр;

-расчетный расход сточных вод  на керамическом трубопроводе Qкер и соответствующие расходы на ремонтном участке Qпр;

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

 

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 . dпр = (h/d)кер . dкер

Откуда наполнение на ремонтном участке из полимерного рукава составит: 

(h/d)пр = (h/d)кер . dкер / dпр = (0,5.0,6) / 0,54062 = 0,554918;

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

Rкер = dкер{0,1277 ln(h/d)кер + 0,3362} = 0,6{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,149 м

Гидравлические радиусы Rпр на ремонтном участке из полимерного рукава  определяется по аналогичным формулам с использованием dпр:

Rпр= 0,54062{0,1277ln(0,554918)+0,3362}= 0,141 м;

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

Скер = 74,481Rкер0,1665 = 74,481.0,1490,1665 = 54,25;

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

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

                       Спр = 17,043ln 0,141 - 17,038ln(1000. 0,54062) + 208,2 = 67,6;

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

Vкер = Скер (Rкер i)1/2 = 54,2(0,149.0,008)1/2 = 1,87 м/с;

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

Vпр = Спр (Rпр i)1/2 = 67,6(0,141.0,008)1/2 = 2,27 м/с;

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

ω = d2{0,9339(h/d) - 0,0723}

                  ωкер = d2кер{0,9339(h/d)кер - 0,0723} = 0,62{0,9339.0,5 –0,0723} = 0,142 м2

                  ωпр = d2пр{0,9339(h/d)пр - 0,0723} = 0,540622{0,9339.0,554918 –0,0723} = 0,130 м2

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

Q = ωV

Qкер = ωкер Vкер = 0,142.1,87 = 0,266 м3/с

Таким образом, примем  расход Qац = 0,161 м3/с за расчетный на трубопроводе.

Qпр = ωпр Vпр = 0,130.2,27 = 0,295 м3/с

7). Значения истинных скоростей  на ремонтном участке Vпр при пропуске расчетного расхода  Qкер = 0,266 м3/с:

при санации полимерным рукавом:

Vпр = Qкер /ωпр  = 0,266 / 0,13 = 2,046 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды  в керамическом трубопроводе Vкер составляет 1,87 м/с при пропуске расчетного расхода 0,266 м3/с, а на ремонтном участке  2,046 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 полимерным рукавом.

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

для случая нарушения несущей способности (2,046 – 1,87).100/2,046 = 8,6 %;

 

Конструкция «керамика + ПЭ»

Используя исходные данные, рассчитываются:

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

-гидравлические радиусы на действующем  керамическом трубопроводе Rкер и ремонтном участке  Rпэ;

-коэффициенты Шези керамического  трубопровода Скер  и ремонтного участка из полиэтилена Спр;

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

-живые сечения на керамическом  трубопроводе ωкер и на ремонтном участке из полиэтилена ωпэ;

-расчетный расход сточных вод  на керамическом трубопроводе Qкер и  расход на ремонтном участке Qпэ;

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

 

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 . dпэ = (h/d)кер . dкер

Откуда наполнение на ремонтном участке из полиэтиленовой трубы внутренним диаметром  dпэ = 0,4 – 0,0154х2 = 0,37 м составит: 

(h/d)пэ = (h/d)кер . dкер / dпэ = (0,5.0,6) / 0,4614 = 0,65;

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

Rкер = dкер{0,1277 ln(h/d)кер + 0,3362} = 0,6{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,149 м

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

Rпэ= 0,4614{0,1277ln(0,65)+0,3362}= 0,13 м;

3). Коэффициент Шези Скер на керамическом трубопроводе диаметром 0,5 м определяется по формуле:

Скер = 74,481 Rкер0,1665 = 74,481.0,1490,1665 = 54,25;

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 0,13 - 14,239ln(1000.0,4614) + 179,29 = 62,88;

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

Vкер = Скер (Rкер i)1/2 = 54,25(0,149.0,008)1/2 = 1,87 м/с;

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

Vпэ = Спэ (Rпэ i)1/2 = 62,88(0,13.0,008)1/2 = 2,03 м/с;

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

                  ωкер = d2кер{0,9339(h/d)кер - 0,0723} = 0,62{0,9339.0,5 –0,0723} = 0,142 м2

        ωпэ = d2пэ{0,9339(h/d)пэ - 0,0723} = 0,46142{0,9339.0,65 –0,0723} = 0,114 м2

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

Qкер = ωкер Vкер = 0,142.1,87 = 0,266 м3/с

Таким образом, примем  расход Qкер = 0,161 м3/с за расчетный на трубопроводе.

Qпэ = ωпэ Vпэ = 0,114.2,03 = 0,231 м3/с

7). Значение истинной скорости  на ремонтном участке Vпр при пропуске расчетного расхода  Qкер = 0,266 м3/с:

Vпр = Qкер /ωпэ  = 0,266 /  0,114 = 2,33 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды  в керамическом трубопроводе Vкер составляет 1,87 м/с при пропуске расчетного расхода 0,266 м3/с, а на ремонтном участке 2,33 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.