Реконструкция инженерных систем и сооружений

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

                                                   (2,33 – 1,87).100 / 2,33 = 19,74 %;

 

д). кирпичный трубопровод;

Конструкция «кирпич + ПР»

Используя исходные данные, рассчитываются:

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

-гидравлические радиусы на действующем  кирпичном трубопроводе Rкир и ремонтном участке  Rпр;

-коэффициенты Шези кирпичного  трубопровода Скир  и ремонтного участка из полимерного рукава Спр;

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

-живые сечения на кирпичном  трубопроводе ωкир и на ремонтном участке из полимерного рукава ωпр;

-расчетный расход сточных вод на кирпичном трубопроводе Qкир и соответствующие расходы на ремонтном участке Qпр;

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

 

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 . dпр = (h/d)кир . dкир

Откуда наполнение на ремонтном участке из полимерного рукава составит: 

(h/d)пр = (h/d)кир . dкир / dпр = (0,5.1,6) / 1,50802 = 0,53;

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

Rкир = dкир{0,1277 ln(h/d)кир + 0,3362} = 1,6{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,396 м

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

Rпр= 1,50802{0,1277ln(0,53)+0,3362}= 0,384м;

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

Скир = 69,426Rкир0,1663 = 69,393.0,3960,1665 = 59,503;

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 0,384 - 17,038ln(1000. 1,50802) + 208,2 = 67,19;

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

Vкир = Скир (Rкир i)1/2 = 59,503(0,396.0,008)1/2 = 3,35 м/с;

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

Vпр = Спр (Rпр i)1/2 = 67,19(0,384.0,008)1/2 = 3,72 м/с;

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

ω = d2{0,9339(h/d) - 0,0723}

                  ωкир = d2кир{0,9339(h/d)кир - 0,0723} = 1,62{0,9339.0,5 – 0,0723} = 1,01 м2

                  ωпр = d2пр{0,9339(h/d)пр - 0,0723} = 1,508022{0,9339.0,53 – 0,0723} = 0,961 м2

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

Q = ωV

Qкир = ωкир Vкир = 1,01.3,35 = 3,38м3/с

Таким образом, примем  расход Qац = 3,38 м3/с за расчетный на трубопроводе.

Qпр = ωпр Vпр = 0,961.3,72 = 3,57 м3/с

7). Значения истинных скоростей на ремонтном участке Vпр при пропуске расчетного расхода  Qкир = 3,38 м3/с:

при санации полимерным рукавом:

Vпр = Qкир /ωпр  = 3,38/ 0,961 = 3,52 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды  в кирпичном трубопроводе Vкир составляет 3,35 м/с при пропуске расчетного расхода 3,38 м3/с, а на ремонтном участке  3,52 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 кирпичного трубопровода после ремонта составит:

для случая нарушения несущей способности (3,52 – 3,35).100 / 3,52 = 4,83 %;

 

Конструкция «кирпич + ПЭ»

Используя исходные данные, рассчитываются:

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

-гидравлические радиусы на действующем  кирпичном трубопроводе Rкир и ремонтном участке  Rпэ;

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

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

-живые сечения на кирпичном  трубопроводе ωкир и на ремонтном участке из полиэтилена ωпэ;

-расчетный расход сточных вод  на кирпичном трубопроводе Qкир и  расход на ремонтном участке Qпэ;

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

 

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 . dпэ = (h/d)кир . dкир

Откуда наполнение на ремонтном участке из полиэтиленовой трубы внутренним диаметром  dпэ = 1,2 – 0,0462х2 = 1,1076 м составит: 

(h/d)пэ = (h/d)кир . dкир / dпэ = (0,5.1,6) / 1,1076 = 0,722;

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

Rкир = dкир{0,1277 ln(h/d)кир + 0,3362} = 1,6{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,396 м

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

Rпэ= 1,1076{0,1277ln(0,722)+0,3362}= 0,326 м;

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

Скир = 69,426 Rкир0,1665 = 69,393.0,3960,1665 = 59,5;

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 0,326 - 14,239ln(1000. 1,1076) + 179,29 = 63,5;

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

Vкир = Скир (Rкир i)1/2 = 59,5(0,396.0,008)1/2 = 3,35 м/с;

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

Vпэ = Спэ (Rпэ i)1/2 = 63,5(0,326.0,008)1/2 = 3,24 м/с;

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

                  ωкир = d2кир{0,9339(h/d)кир - 0,0723} = 1,62{0,9339.0,5 –0,0723} = 1,01 м2

        ωпэ = d2пэ{0,9339(h/d)пэ - 0,0723} = 1,10762{0,9339.0,722–0,0723} = 0,738 м2

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

Qкир = ωкир Vкир = 1,01.3,35 = 3,38 м3/с

Таким образом, примем  расход Qкир = 3,38 м3/с за расчетный на трубопроводе.

Qпэ = ωпэ Vпэ = 0,738.3,35 = 2,47 м3/с

7). Значение истинной скорости  на ремонтном участке Vпр при пропуске расчетного расхода  Qкир = 3,38 м3/с:

Vпр = Qкир /ωпэ  = 3,38 / 0,738 = 4,58 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды  в кирпичном трубопроводе Vкир составляет 3,35 м/с при пропуске расчетного расхода 3,38 м3/с, а на ремонтном участке 4,72 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 кирпичного трубопровода после ремонта составит:

                                                   (4,58 – 3,35).100 / 4,58 = 26,85 %;

 

 

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 33,48 % (случай нарушения несущей способности), а при санации путем протягивания полиэтиленового  трубопровода – на 15,837 %;

-для железобетонного трубопровода  при санации полимерным рукавом  скорость возрастет на 5,65 % (случай нарушения несущей способности), а при санации путем протягивания полиэтиленового  трубопровода – на 54,46 %;

-для чугунного трубопровода  при санации полимерным рукавом  скорость возрастет на 33,9 % (случай нарушения несущей способности), а при санации путем протягивания полиэтиленового  трубопровода – на 20,42 %; в случае применения цементно-песчаного покрытия скорость увеличится на 5,67 %;

-для керамического трубопровода  при санации полимерным рукавом  скорость возрастет на 8,6 % (случай нарушения несущей способности), а при санации путем протягивания полиэтиленового  трубопровода – на 41 %;

-для кирпичного трубопровода  при санации полимерным рукавом  скорость возрастет на 4,83 % (случай нарушения несущей способности), а при санации путем протягивания полиэтиленового  трубопровода – на 26,85 %;

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложения: