Реконструкция инженерных систем и сооружений

-живые сечения на асбестоцементном  трубопроводе ωац и на ремонтном участке из полимерного рукава ωпр;

-расчетный расход сточных вод  на асбестоцементном трубопроводе Qац и соответствующие расходы на ремонтном участке Qпр;

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

 

Исходное наполнение асбестоцементного трубопровода (h/d)ац = 0,5.

Далее расчет производится по следующему алгоритму.

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

(h/d)пр . dпр = (h/d)ац . dац

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

(h/d)пр = (h/d)ац . dац / dпр = (0,5.0,4) / 0,3878 = 0,5157;

а при нарушении несущей способности:

(h/d)пр = (h/d)ац . dац / dпр = (0,5.0,4) / 0,24892 = 0,80347;

2). Гидравлический радиус Rац на асбестоцементном трубопроводе диаметром 0,4 м определяется по формуле:

Rац = d{0,1277 ln(h/d)ац + 0,3362} = 0,4{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,099 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= 0,3878{0,1277ln(0,5157)+0,3362}= 0,096 м;

при нарушении несущей способности: Rпр= 0,24892{0,1277ln(0,80347)+0,3362}= 0,0616 м;

3). Коэффициент Шези Сац на асбестоцементном трубопроводе диаметром 0,3 м определяется по формуле:

Сац = 72,456Rац0,1665 = 72,456.0,0990,1665 = 49,3;

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 0,096 - 17,038ln(1000.0,3878) + 208,2 = 66,71;

при нарушении несущей способности:

      Спр = 17,043ln 0,0616 - 17,038ln(1000.0,24892) + 208,2 = 66,7;

4). Скорость  Vац на асбестоцементном трубопроводе диаметром 0,4 м определяется по формуле:

Vац = Сац (Rац i)1/2 = 49,3 (0,099.0,008)1/2 = 1,387 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 = 66,71 (0,096.0,008)1/2 = 1,849 м/с;

при нарушении несущей способности:

Vпр = Спр (Rпр i)1/2 = 66,7 (0,0616.0,008)1/2 = 1,481 м/с;

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

ω = d2{0,9339(h/d) - 0,0723}

                  ωац = d2ац{0,9339(h/d)ац - 0,0723} = 0,42{0,9339.0,5 –0,0723} = 0,063144 м2

при санации полимерным рукавом и ненарушении несущей способности:

                  ωпр = d2пр{0,9339(h/d)пр - 0,0723} = 0,38782{0,9339.0,5157 –0,0723} = 0,06155599 м2

при санации полимерным рукавом и нарушении несущей способности:

        ωпр = d2пр{0,9339(h/d)пр - 0,0723} = 0,248922{0,9339.0,80347 –0,0723} = 0,04213427 м2

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

Q = ωV

Qац = ωац Vац = 0,063144.1,387 = 0,087580728 или 0,0876 м3/с

Таким образом, примем расход Qац = 0,0876 м3/с за расчетный на трубопроводе.

при санации полимерным рукавом и ненарушении несущей способности:

Qпр = ωпр Vпр = 0,06155599.1,849 = 0,1138170255 м3/с

при санации полимерным рукавом и нарушении несущей способности:

Qпр = ωпр Vпр = 0,042013427.1,481 = 0,062221885 м3/с

7). Значения истинных скоростей  на ремонтном участке Vпр при пропуске расчетного расхода  Qац =0,0876 м3/с:

при санации полимерным рукавом и ненарушении несущей способности:

Vпр = Qац /ωпр  = 0,0876 / 0,06155599 = 1,423 м/с

при санации полимерным рукавом и нарушении несущей способности:

Vпр = Qац /ωпр  = 0,0876 / 0,042013427 = 2,085 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды  в асбестоцементном трубопроводе Vац составляет 1,387 м/с при пропуске расчетного расхода 0,0876 м3/с, а на ремонтных участках соответственно 1,423 м/с (при ненарушении несущей способности) и 2,085 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 асбестоцементного трубопровода после ремонта составит:

для случая ненарушения несущей способности (1,423 – 1,387).100/1,423 = 2,53 %;

для случая нарушения несущей способности (2,085 – 1,387).100/2,085 = 33,48 %;

Таким образом наибольший дисбаланс, достигающий 33,48 %, будет наблюдаться при санации для случая нарушения несущей способности.

Конструкция «асбестоцемент + ПЭ»

Используя исходные данные, рассчитываются:

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

-гидравлические радиусы на действующем  асбестоцементном трубопроводе Rац и ремонтном участке  Rпэ;

-коэффициенты Шези асбестоцементного  трубопровода Сац  и ремонтного участка из полиэтилена Спр;

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

-живые сечения на асбестоцементном  трубопроводе ωац и на ремонтном участке из полиэтилена ωпэ;

-расчетный расход сточных вод  на асбестоцементном трубопроводе Qац и  расход на ремонтном участке Qпэ;

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

 

Исходное наполнение асбестоцементного трубопровода (h/d)ац = 0,5.

Далее расчет производится по следующему алгоритму.

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

(h/d)пэ . dпэ = (h/d)ац . dац

Откуда наполнение на ремонтном участке из полиэтиленовой трубы внутренним диаметром  dпэ = 0,25 – 0,0097х2 = 0,2306 м составит: 

(h/d)пэ = (h/d)ац . dац / dпэ = (0,5.0,4) / 0,3276 = 0,61;

2). Гидравлический радиус Rац на асбестоцементном трубопроводе диаметром 0,4 м определяется по формуле:

Rац = dац{0,1277 ln(h/d)ац + 0,3362} = 0,4{0,1277 ln(0,5) + 0,3362}= 0,099 м

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

Rпэ= 0,3276{0,1277ln(0,61)+0,3362}= 0,08946047 м;

3). Коэффициент Шези Сац на асбестоцементном трубопроводе диаметром 0,4 м определяется по формуле:

Сац = 72,456Rац0,1665 = 72,456.0,0990,1665 = 49,3;

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 0,08946047 - 14,239ln(1000.0,3276) + 179,29 = 62,43;

4). Скорость  Vац на асбестоцементном трубопроводе диаметром 0,3 м определяется по формуле:

Vац = Сац (Rац i)1/2 = 49,3 (0,099.0,008)1/2 = 1,387 м/с;

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

Vпэ = Спэ (Rпэ i)1/2 = 62,43 (0,08946047 .0,008)1/2 = 1,67 м/с;

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

                  ωац = d2ац{0,9339(h/d)ац - 0,0723} = 0,42{0,9339.0,5 –0,0723} = 0,063144 м2

        ωпэ = d2пэ{0,9339(h/d)пэ - 0,0723} = 0,32762{0,9339.0,61 –0,0723} = 0,05337958967 м2

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

Qац = ωац Vац = 0,063144.1,387 = 0,087580 или 0,088 м3/с

Таким образом, примем  расход Qац = 0,088 м3/с за расчетный на трубопроводе.

Qпэ = ωпэ Vпэ = 0,05337958967.1,67 = 0,08914391 м3/с

7). Значение истинной скорости  на ремонтном участке Vпр при пропуске расчетного расхода  Qац = 0,088 м3/с:

Vпр = Qац /ωпэ  = 0,088 /  0,05337958967 = 1,648 м/с

Вывод:

Так как скорость течения сточной воды  в асбестоцементном трубопроводе Vац составляет 1,387 м/с при пропуске расчетного расхода 0,088 м3/с, а на ремонтном участке 1,648 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 асбестоцементного трубопровода после ремонта составит:

                                                   (1,648 – 1,387).100/1,648 = 15,837 %;

б). железобетонный трубопровод;

Конструкция «железобетон + ПР»

Используя исходные данные, рассчитываются:

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

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

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

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

-живые сечения на железобетонном  трубопроводе ωжб и на ремонтном участке из полимерного рукава ωпр;

-расчетный расход сточных вод  на железобетонном трубопроводе Qжб и соответствующие расходы на ремонтном участке Qпр;

-значения истинных скоростей  на ремонтном участке Vпр 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)пр . dпр = (h/d)жб . dжб

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

(h/d)пр = (h/d)жб . dжб / dпр = (0,5.1,2) / 1,17002 = 0,512811747;

а при нарушении несущей способности:

(h/d)пр = (h/d)жб . dжб / dпр = (0,5.1,2) / 1,11642 = 0,537432149;

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

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= 1,17002{0,1277ln(0,512811747)+0,3362}= 0,29359589 м;

при нарушении несущей способности: Rпр= 1,11642{0,1277ln(0,537432149)+0,3362}= 0,2868131347 м;

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

Сжб = 72,456Rжб0,1665 = 72,456. 0,297222126 0,1665 = 59,21;

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 0,29359589 - 17,038ln(1000.1,17002) + 208,2 = 66,94;

при нарушении несущей способности:

                                   Спр = 17,043ln 0,2868131347 - 17,038ln(1000.1,11642) + 208,2 = 67,34;

4). Скорость  Vжб на железобетонном трубопроводе диаметром 1,6 м определяется по формуле:

Vжб = Сжб (Rжб i)1/2 = 59,21 (0,297222126.0,008)1/2 = 2,887 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 = 66,94 (0,29359589 .0,008)1/2 = 3,24 м/с;

при нарушении несущей способности:

Vпр = Спр (Rпр i)1/2 = 67,34 (0,286813 .0,008)1/2 = 3,22 м/с;

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

ω = d2{0,9339(h/d) - 0,0723}

                  ωжб = d2жб{0,9339(h/d)жб - 0,0723} = 1,22{0,9339.0,5 –0,0723} = 0,568296 м2

при санации полимерным рукавом и ненарушении несущей способности:

                  ωпр = d2пр{0,9339(h/d)пр - 0,0723} = 1,170022{0,9339.0, 512811747–0,0723} = 0,55663415 м2

при санации полимерным рукавом и нарушении несущей способности:

        ωпр = d2пр{0,9339(h/d)пр - 0,0723} = 1,116422{0,9339.0,537432149–0,0723} = 0,535460524 м2

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

Q = ωV

Qжб = ωжб Vжб =0,568296.2,887 = 1,64067055 или 1,641м3/с

Таким образом, примем  расход Qжб = 1,641 м3/с за расчетный на трубопроводе:

при санации полимерным рукавом и ненарушении несущей способности:

Qпр = ωпр Vпр =0,55663415. 3,24 = 1,8 м3/с