ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΕΙΣ ΟΙΚΙΣΜΩΝ -ΟΡΙΣΜΟΙ - ΒΑΣΙΚΕΣ...

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΣΧΟΛΗ ΑΓΡΟΝΟΜΩΝ ΚΑΙ ΤΟΠΟΓΡΑΦΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΓΓΕΙΟΒΕΛΤΙΩΤΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΚΑΙ ∆ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ

Υ∆ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ

ΜΑΘΗΜΑ: Υ∆ΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ

∆Ι∆ΑΣΚΩΝ: καθ. Γ. ΤΣΑΚΙΡΗΣ

ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΕΙΣ ΟΙΚΙΣΜΩΝ

(σηµειώσεις από τις παραδόσεις του µαθήµατος)

Επιµέλεια: Π. Σιώρας, Μ. Σπηλιώτης

ΑΘΗΝΑ ΙΟΥΝΙΟΣ 2004

ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΕΙΣ ΟΙΚΙΣΜΩΝ 1. ΟΡΙΣΜΟΙ - ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ - Αστικά Λύµατα ή Ακάθαρτα: Είναι τα νερά που προέρχονται από τις οικιακές, εµπορικές, βιοµηχανικές περιοχές αναµεµειγµένες µε στερεά (ποσοστό 1‰).

- Όµβρια: είναι τα νερά από έντονες βροχοπτώσεις που απορρέουν επιφανειακά - Εισροές: i) εισροές υπόγειων νερών (διήθηση-εισροή)

ii) εισροές οµβρίων iii) εισροές από άλλα δίκτυα λόγω βλάβης

Οι παρασιτικές εισροές εξαρτώνται από τους παρακάτω παράγοντες i) από τη στάθµη του υπόγειου υδροφορέα ii)διαπερατότητα εδάφους iii)παλαιότητα δικτύου iv)υλικό και ποιότητα αγωγών v)αποτελεσµατική συντήρηση δικτύου Oι εισροές στο δίκτυο είναι µη προγραµµατισµένες και σε κάθε περίπτωση πρέπει να λαµβάνονται υπόψη στο σχεδιασµό - ∆ίκτυο αποχέτευσης: ∆ίκτυο αγωγών που συλλέγει και µεταφέρει ακάθαρτα ή όµβρια στον φυσικό αποδέκτη που µπορεί να είναι θάλασσα, ρέµα ή λίµνη Χωριστικό δίκτυο αποχέτευσης: Ανεξάρτητα δίκτυα ακαθάρτων και οµβρίων Στην περίπτωση αυτή γίνεται διαφορετικός υπολογισµός των δικτύων ενώ παράλληλα διαφοροποιείται και η εκβολή Παντορροϊκό δίκτυο: Κοινό δίκτυο οµβρίων και ακαθάρτων. Η µελέτη νέων δικτύων αναφέρεται σε χωριστικά δίκτυα. - Τύποι διατοµών αποχετευτικών αγωγών: Κυκλική-ωοειδής- κωδωνοειδής κ.α. - ∆ιαστάσεις αγωγών δικτύου ∆ίκτυο οµβρίων: µεγάλες διαστάσεις αγωγών (συνήθως τσιµεντοσωλήνες) ∆ίκτυο ακαθάρτων: µικρές διαστάσεις αγωγών (συνήθως PVC, χρώµα κεραµιδί)

- Λειτουργία δικτύου Οι αποχετευτικοί αγωγοί δε λειτουργούν ποτέ υπό πίεση, πάντα µε ελεύθερη επιφάνεια. Η ροή θεωρείται για λόγους απλοποίησης µόνιµη και οµοιόµορφη.

- ∆ίκτυο υπονόµων: i) Συλλεκτήριοι αγωγοί για τη συλλογή του νερού/ λυµάτων ii) ∆ίκτυο µεταφοράς για την µεταφορά στον τελικό αποδέκτη (1 αγωγός)

- ∆ίκτυο οµβρίων: αποκεντρωτικού τύπου (δεν υπάρχει δηλαδή η ανάγκη συλλογής των οµβρίων για την εκβολή στον τελικό αποδέκτη σε ένα σηµείο).

- ∆ίκτυο ακαθάρτων: συγκεντρωτικού τύπου για την προστασία του περιβάλλοντος (συνήθως συγκεντρώνονται τα λύµατα σε εγκατάσταση επεξεργασίας λυµάτων)

- Περιµετρικές τάφροι: Γίνονται προκειµένου τα όµβρια της εξωαστικής λεκάνης να

µην µπουν στην πόλη. Με αυτό τον τρόπο µειώνονται οι παροχές των αστικών δικτύων οµβρίων.

- Αποδέκτης λυµάτων: Είναι απαραίτητο να έχει δυνατότητες αυτοκαθαρισµού

(µπορεί να είναι και το ίδιο το έδαφος) - Αγωγός διάθεσης: Μεταφέρει τα λύµατα µέσα στη θάλασσα σε απόσταση από την ακτή.

- Εγκατάσταση Επεξεργασίας Λυµάτων (φυσικές, βιολογικές, χηµικές διεργασίες καθαρισµού). Απόλυτη ανάγκη και υποχρέωση για τις πόλεις.

2. Υ∆ΡΑΥΛΙΚΗ ΤΩΝ ΑΠΟΧΕΤΕΥΤΙΚΩΝ ΑΓΩΓΩΝ

Παραδοχές Οι διατοµές που χρησιµοποιούνται για δίκτυα ακαθάρτων είναι στην συντριπτική τους πλειοψηφία κυκλικές διατοµές µερικής πλήρωσης. Για τους υδραυλικούς υπολογισµούς χρησιµοποιείται η εξίσωση του Manning που ισχύει για οµοιόµορφη ροή σε ανοιχτούς αγωγούς: (Sf=So=S δηλαδή η κλίση της γραµµής ενέργειας είναι ίση µε την κλίση του αγωγού).

21

32

SARn1Q = όπου:

A: το εµβαδόν της υγρής διατοµής R: η υδραυλική ακτίνα S: η κλίση του αγωγού n: o συντελεστής τραχύτητας Manning για ολική πλήρωση (no ολική πλήρωση αγωγού) Ισοδύναµα για την ταχύτητα η εξίσωση Manning δίνει:

21

32

SRn1V =

Ο συντελεστής τραχύτητας n εξαρτάται: i) από το υλικό ii )από την ποσότητα των µεταφερόµενων στερεών υλών iii)από ατέλειες στην κατασκευή του δικτύου (κακές συνδέσεις και µη ευθύγραµµη τοποθέτηση) Τυπικές τιµές: n=0,011-0,016

Λόγος πλήρωσης y/D

Dy

Εξισώσεις ολικής πλήρωσης Για ολική πλήρωση του αγωγού ισχύει:

Εµβαδόν της υγρής διατοµής: 4

DA2

0 π=

Περίµετρος της υγρής διατοµής: DP0 π=

Υδραυλική ακτίνα της υγρής διατοµής: 4D

PAR

0

00 ==

Συνεπώς από την εφαρµογή της εξίσωσης του Manning για ολική πλήρωση του αγωγού προκύπτει: α) Ταχύτητα ολικής πλήρωσης

2/13/2

00 S

4D

n1V ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛= (1)

β) Παροχή ολικής πλήρωσης

2/13/8

03/50 SD

n1

4Q π

= (2)

Υδραυλικά στοιχεία µε µερική πλήρωση ∆ιαγράµµατα αδιάστατων µεγεθών

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

Dyf

VV

1o

, ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

Dyf

QQ

2o

, ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

Dyf

nn

2o

ΛΟΓΟ

Σ ΠΛΗΡ Ω

ΣΗΣ

y/D

ΛΟΓΟΙ Q/Q , V/V , n/no o o

3. ΒΑΣΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ Υ∆ΡΑΥΛΙΚΗΣ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΕΩΝ Τα υπολογιστικά προβλήµατα αγωγών αποχετεύσεων δεδοµένου υλικού και κλίσης µπορούν να οµαδοποιηθούν σε τρεις βασικές κατηγορίες: 1ο πρόβληµα Υδραυλικής αποχετεύσεων (έλεγχος της παροχετευτικότας) Στην περίπτωση αυτή είναι γνωστά τα γεωµετρικά χαρακτηριστικά του αγωγού δηλαδή το βάθος ροής y, και η διάµετρος D και ζητούνται η παροχή Q και η ταχύτητα V δηλαδή τα χαρακτηριστικά της ροής. Απαιτούµενη συνθήκη είναι ότι ο αγωγός θα ικανοποιεί τις περιοριστικές διατάξεις που παρατίθενται στη συνέχεια. Η διαδικασία επίλυσης του προβλήµατος έχει ως εξής: Βήµα 1ο : Υπολογισµός παροχής και ταχύτητας ολικής πλήρωσης Qo, Vο

2138

o35o SD

n1

4Q π

=

2o

o DQ4

Vπ

=

Προσοχή: Η παραπάνω σχέση της ταχύτητας ολικής πλήρωσης Vo χρησιµοποιείται µόνο για συνθήκες ολικής πλήρωσης του αγωγού. Σε κάθε περίπτωση (ολική πλήρωση ή µη) ισχύει η παρακάτω σχέση:

2132

SRn1V =

Για αγωγό κυκλικής διατοµής και για συνθήκες ολικής πλήρωσης η παραπάνω σχέση γίνεται

2132

oo S

4D

n1V ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

Βήµα 2ο : Υπολογισµός λόγων ολικής πλήρωσης Q/Qo κaι V/Vo Από νοµογράφηµα του σχήµατος 1 (σελ 73, Σχεδιασµός Αστικών ∆ικτύων Αποχέτευσης, ∆. Κουτσογιάννης) και για µεταβλητό n προσδιορίζονται οι λόγοι Q/Qo και V/Vo. Βήµα 3ο : Υπολογισµός παροχής Q κaι ταχύτητας V συνθηκών λειτουργίας Η παροχή λειτουργίας Q υπολογίζεται από το λόγο Q/Qo µε γνωστή την παροχή ολικής πλήρωσης Qo. Όµοια η ταχύτητα λειτουργίας V υπολογίζεται από το λόγο V/Vo µε γνωστή την ταχύτητα ολικής πλήρωσης Vo. Βήµα 4ο : Έλεγχος περιοριστικών διατάξεων

2ο πρόβληµα Υδραυλικής αποχετεύσεων (∆ιαστασιολόγηση αγωγού) Στην περίπτωση αυτή είναι γνωστός ο λόγος πλήρωσης y/D, η παροχή Q και η κλίση S, ενώ ζητείται η επιλογή της διαµέτρου D (πρόβληµα διαστασιολόγησης). Απαιτούµενη συνθήκη είναι ότι ο αγωγός θα ικανοποιεί τις περιοριστικές διατάξεις που παρατίθενται στη συνέχεια. Η διαδικασία επίλυσης του προβλήµατος έχει ως εξής: Βήµα 1ο : Υπολογισµός παροχής ολικής πλήρωσης Qo Από νοµογράφηµα του σχήµατος 1 και για µεταβλητό n προσδιορίζεται ο λόγος Q/Qo. Με δεδοµένη την παροχή Q προσδιορίζεται η παροχή πλήρους πλήρωσης Qo Βήµα 2ο : Υπολογισµός διαµέτρου αγωγού D

83

21AB

oo35

SQn4

D ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅π

⋅⋅=

Βήµα 3ο : Έλεγχος περιοριστικών διατάξεων . 3ο πρόβληµα Υδραυλικής αποχετεύσεων (έλεγχος καταλληλότητας της διατοµής). Στην περίπτωση αυτή είναι γνωστή η παροχή Q, η διάµετρος D και η κλίση S και ζητούνται το βάθος ροής y και η ταχύτητα V. Απαιτούµενη συνθήκη είναι ότι ο αγωγός θα ικανοποιεί τις περιοριστικές διατάξεις που παρατίθενται στη συνέχεια. Η διαδικασία επίλυσης του προβλήµατος έχει ως εξής: Βήµα 1ο : Υπολογισµός παροχής, ταχύτητας ολικής πλήρωσης Qo, Vο

2138

o35o SD

n1

4Q π

=

2o

o DQ4

Vπ

= (η σχέση ισχύει µόνο για ολική πλήρωση του αγωγού)

Βήµα 2ο : Υπολογισµός λόγων y/D kaι V/Vo

Από νοµογράφηµα του σχήµατος 1 και για µεταβλητό n προσδιορίζονται οι λόγοι y/D και V/Vo. Βήµα 3ο : Υπολογισµός βάθους ροής y Το βάθος ροής προκύπτει από το λόγο y/D µε δεδοµένη τη διάµετρο D

Βήµα 4ο : Υπολογισµός ταχύτητας λειτουργίας V H ταχύτητα V σε συνθήκες λειτουργίας (µερική πλήρωση αγωγού) υπολογίζεται από το λόγο V/Vo µε δεδοµένη την ταχύτητα ολικής πλήρωσης Vo. Βήµα 5ο : Έλεγχος περιοριστικών διατάξεων 4. ΠΕΡΙΟΡΙΣΤΙΚΕΣ ∆ΙΑΤΑΞΕΙΣ Ελάχιστες διάµετροι. Με βάση το Π.∆. 696/74 και την 1212278/3.1.1985 εγκύκλιο οδηγία της ΕΥ∆ΑΠ προκύπτει ως ελάχιστη διάµετρος η Φ200 για αγωγούς ακαθάρτων και η Φ400 για αγωγούς οµβρίων, αλλά µε µήκος όχι µεγαλύτερο των 500m. Μικρότερες διάµετροι δηµιουργούν κινδύνους εµφράξεων. Μέγιστα ποσοστά πλήρωσης. Τα µέγιστα ποσοστά πλήρωσης καθορίζονται για τους εξής λόγους: α) αποφυγή κινδύνου λειτουργίας των αγωγών υπό πίεση β) αποφυγή ασταθειών ροής γ) εξασφάλιση επαρκούς αερισµού των λυµάτων Στην γενική περίπτωση οι αγωγοί ακάθαρτων σχεδιάζονται να διοχετεύουν την παροχή σχεδιασµού µε ποσοστό πλήρωσης από 0,5 έως 1 (ASCE(1976)). Για την Ελληνική πραγµατικότητα, µε βάση το Π.∆. 696/74 σχεδιάζονται ως αγωγοί µε ελεύθερη επιφάνεια, µε ποσοστά πληρώσεως που έχουν ως εξής: Πίνακας 1: Μέγιστα επιτρεπόµενα ποσοστά πλήρωσης για αγωγούς αποχετεύσεων.

Κατηγορία Αγωγών Μέγιστος λόγος πλήρωσης y/D

Αγωγοί ακαθάρτων µε διάµετρο D= 20cm έως 40 cm 0,50 Αγωγοί ακαθάρτων µε διάµετρο D= 50cm έως 60 cm 0,60

Αγωγοί ακαθάρτων µε διάµετρο D> 60cm 0,70 Αγωγοί οµβρίων 0,70

Παλιοί αγωγοί αποχέτευσης 0,80 Με την χρήση των παραπάνω συνθηκών πληρώσεως εξασφαλίζεται ικανοποιητικός αερισµός, συντελείται η αποφυγή ανάπτυξης θειούχων και επιπλέον εξασφαλίζεται η σταθερότητα της ροής. Μέγιστες ταχύτητες ροής. Η ανάπτυξη µεγάλων ταχυτήτων στους αγωγούς αποχετεύσεων έχει δυσµενείς επιπτώσεις διότι µπορεί να προκαλέσει διάβρωση των αγωγών και των φρεατίων. Παράλληλα σε περίπτωση µεγάλων ταχυτήτων είναι πιθανή η έξοδος λυµάτων στο δρόµο ή στα υπόγεια καθώς είναι µεγάλο το ύψος της κινητικής ενέργειας και

συνεπώς η γραµµή ενέργειας βρίσκεται ψηλά. Τέλος οι µεγάλες ταχύτητες έχουν ως αποτέλεσµα την ύπαρξη υπερκρίσιµης ροής και τη δηµιουργία υδραυλικών αλµάτων. Στο Π.∆. 696/74 το ανώτατο όριο ταχύτητας είναι 6m/s, ωστόσο τόσο η διεθνής βιβλιογραφία όσο και η µελετητική εµπειρία προκρίνουν ως µέγιστο όριο ταχύτητας για αγωγούς ακαθάρτων τα 3m/s. Συνοπτικά προτείνεται: α) αγωγοί ακαθάρτων s/m3 Vmax ≤β) αγωγοί οµβρίων s/m6 Vmax ≤

Ελάχιστες ταχύτητες ροής. Ο περιορισµός της ελάχιστης ταχύτητας ροής στοχεύει στην αποφυγή της καθίζησης των στερεών υλικών και την σταδιακή δηµιουργία αποθέσεων στο πυθµένα. Παράλληλα ο περιορισµός της ελάχιστης ταχύτητας ροής στοχεύει στην εξασφάλιση καλών συνθηκών αερισµού των λυµάτων και τη µείωση του κινδύνου διάβρωσης των τοιχωµάτων αγωγών και φρεατίων. Οι τυπικές τιµές της ελάχιστης ταχύτητας εφαρµογής κυµαίνονται από 0,45-0,8m/s. Οι ελληνικές προδιαγραφές επιβάλλουν τις παρακάτω ελάχιστες ταχύτητες α) αγωγοί ακαθάρτων s/m 6,0 Vmin >β) αγωγοί οµβρίων s/m 6,0 Vmin >

Ελάχιστες κλίσεις. Κατά την σχεδίαση ενός συστήµατος αποχετεύσεως είναι αναγκαίο να καθοριστούν οι ελάχιστες επιτρεπόµενες ανά διάµετρο κλίσεις έτσι ώστε να εξασφαλίζεται για µεγάλο εύρος διακύµανσης των ταχυτήτων ροής, ικανοποιητικές συνθήκες αυτοκαθαρισµού. H κλίση θα πρέπει να έχει επιλεχθεί ώστε να αποφεύγεται η επιβράδυνση της ροής, γεγονός που γίνεται αίτιο καθίζησης των αιωρούµενων σωµατιδίων (το βέλτιστο θα ήταν η σταδιακή επιτάχυνση της ροής προκειµένου µην υπάρξει εναπόθεση υλικών στο πυθµένα). Για τον καθορισµό των ελαχίστων κλίσεων των αγωγών το Π.∆ 696/74 (άρθρο 209.6) συνιστά για λόγο παροχών 0,1 ταχύτητα αυτοκαθαρισµού τουλάχιστον V0,1=0,3m/s. Με βάση τα παραπάνω:

Για Q/Q0=0,1 µε βάση το νοµογράφηµα (σελ 73, Σχεδιασµός Αστικών ∆ικτύων Αποχέτευσης, ∆. Κουτσογιάννης), για µεταβλητό συντελεστή τραχύτητας µε το βάθος ροής, προκύπτει λόγος V/V0=0,54

Με βάση το Π.∆ η ταχύτητα αυτοκαθαρισµού θα πρέπει να είναι τουλάχιστον V0,1=0,3m/s. Συνεπώς προκύπτει ελάχιστη ταχύτητα πλήρους πλήρωσης V0=0,56m/s.

Για δεδοµένη διάµετρο, η ελάχιστη κλίση προκύπτει θεωρώντας ελάχιστη ταχύτητα πλήρους πλήρωσης V0=0,56m/s από την εξίσωση του Manning:

Σε κάθε περίπτωση η ελάχιστη κλίση δεν θα πρέπει να είναι µικρότερη από 1m/km

Σχόλιο: Η ταχύτητα V0,1=0,3m/s χρησιµοποιείται µόνο για τον καθορισµό των ελαχίστων κλίσεων και δεν µπορεί να θεωρηθεί ως κριτήριο τήρησης ελάχιστης ταχύτητας. Συνοπτικά οι περιοριστικές διατάξεις έχουν εξής: Έλεγχος 1: Ελάχιστες διάµετροι (Π∆ 696/74) Ελάχιστη διάµετρος 200mm (αγωγοί ακαθάρτων) Ελάχιστη διάµετρος 400mm (αγωγοί οµβρίων) Έλεγχος 2: Μέγιστα ποσοστά πλήρωσης D = 200 - 400 mm y/D = 0,5 (αγωγοί ακαθάρτων) D = 500 - 600 mm y/D =0,6 (αγωγοί ακαθάρτων) D > 600 mm y/D =0,7 (αγωγοί ακαθάρτων) Αγωγοί οµβρίων y/D= 0,7 Παλιοί αγωγοί y/D= 0,8 Έλεγχος 3: Μέγιστες ταχύτητες ροής Vmax = 3m/s≥ V (αγωγοί ακαθάρτων) Vmax = 6m/s > ν (αγωγοί οµβρίων) Έλεγχος 4: Ελάχιστες ταχύτητες ροής V>0,6m/s (για αγωγούς οµβρίων και ακαθάρτων) Έλεγχος 5: Ελάχιστες κλίσεις • Για µεταβλητό συντελεστή τραχύτητας µε το βάθος ροής, προκύπτει ελάχιστη ταχύτητα πλήρους πλήρωσης Vo=0,56m/s (αγωγοί ακαθάρτων)

• Για µεταβλητό συντελεστή τραχύτητας µε το βάθος ροής, προκύπτει ελάχιστη ταχύτητα πλήρους πλήρωσης Vο= 1,11 m/s (αγωγοί οµβρίων)

• Εναλλακτικά: οι Αµερικανικοί κανονισµοί προτείνουν Vο=0,6m/s για τον υπολογισµό της ελάχιστης κλίσης

• Σε κάθε περίπτωση η ελάχιστη κλίση δεν θα πρέπει να είναι µικρότερη από lm/km Έλεγχος 6: Έλεγχος ικανοποιητικού αερισµού- σηπτικών συνθηκών (Μόνο για τους αγωγούς ακαθάρτων).

5. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ΑΚΑΘΑΡΤΩΝ α) Υπολογισµός Υδατικής Κατανάλωσης

Υπολογισµός µέσης ηµερήσιας κατανάλωσης οικισµού (µέση παροχή στη διάρκεια ενός έτους)

HH qQ ⋅Π= ν όπου

QΗ: µέση ηµερήσια κατανάλωση του οικισµού (σε m3/s ή L/s) Πν: o πληθυσµός σχεδιασµού QH: η ανηγµένη µέση ηµερήσια κατανάλωση (L/s·κάτοικο)

Υπολογισµός µέγιστης ηµερήσιας κατανάλωσης οικισµού

H1H QQmax ⋅λ= όπου λ1 ο συντελεστής ηµερήσιας αιχµής (τυπική τιµή λ1=1,5)

Υπολογισµός µέγιστης ωριαίας κατανάλωσης οικισµού

H21H2 QQmaxQmaxQmax ⋅λ⋅λ=⇔⋅λ= ωω όπου λ2 ο συντελεστής ωριαίας αιχµής µε

3Qmax

5,25,1PH

2 ≤+==λ µε maxQH σε L/s

β) Υπολογισµός παροχής ακαθάρτων Παροχή ακαθάρτων= ρ x Υδατική κατανάλωση όπου ρ: συντελεστής ακαθάρτων µε τιµές 0,6-0,85 (τυπική τιµή 0,8)

Μέση ηµερήσια παροχή ακαθάρτων (µέση παροχή στη διάρκεια ενός έτους)

HH QQ ⋅ρ=ακ

Μέγιστη ηµερήσια παροχή ακαθάρτων (µέση παροχή στη διάρκεια της µέρας µε τη µέγιστη κατανάλωση)

HH QmaxQmax ⋅ρ=ακ

Μέγιστη ωριαία παροχή ακαθάρτων (αιχµή της παροχής στη διάρκεια της µέρας µε τη µέγιστη κατανάλωση, αλλά και σε όλη τη διάρκεια ενός έτους)

ω

ακω ⋅ρ= QmaxQmax

Παροχή σχεδιασµού για έναν αγωγό ακαθάρτων είναι η µέγιστη ωριαία παροχή ακαθάρτων ακ

ωQmax

Εκτίµηση πρόσθετων εισροών Οι πρόσθετες εισροές για νέα δίκτυα µε στεγανά φρεάτια και ελαστικούς δακτύλιους στεγανοποίησης των αρµών δίνονται από τη σχέση:

L/s/Ha 161,05,0q 3,0 ≤Α

=εισ

Α: η έκταση της επιφάνειας που αποχετεύεται (Ηa) Για παλιά δίκτυα µε υψηλό υπόγειο ορίζοντα

)L/s/Ha(1q 25,0Α=εισ

Σύµφωνα µε τις οδηγίες της ΕΥ∆ΑΠ οι πρόσθετες εισροές εκτιµώνται ως ποσοστό 30% της παροχής αιχµής ακαθάρτων για περιοχές µε υψηλό υδροφόρο ορίζοντα και 20% για περιοχές µε χαµηλό υδροφόρο ορίζοντα (Κουτσογιάννης 1999).

6. ∆ΙΚΤΥΑ ΟΜΒΡΙΩΝ - Τα δίκτυα οµβρίων είναι δίκτυα αποκεντρωτικού τύπου. Στόχος είναι να υπάρξει όσο το δυνατό πιο γρήγορη έξοδος σε κάποιον τελικό αποδέκτη.

- Τα δίκτυα οµβρίων χωρίζονται σε επιµέρους τµήµατα µε εξόδους σε διαφορετικούς αποδέκτες.

- Οι διατοµές στα δίκτυα οµβρίων είναι σχετικά µεγάλες για την αποχέτευση των παροχών αιχµής των έντονων βροχοπτώσεων. Αντίθετα οι διατοµές στα δίκτυα ακαθάρτων που είναι σχετικά µικρές.

- Τα δίκτυα οµβρίων είναι ανοιχτά σε επικοινωνία µε το περιβάλλον. Αντίθετα τα δίκτυα οµβρίων είναι κλειστά δίκτυα (χωρίς επικοινωνία µε το περιβάλλον).

- Ιεραρχικά από πλευράς αναγκών ενός οικισµού πρώτα δηµιουργείται το δίκτυο ακαθάρτων και κατόπιν το δίκτυο οµβρίων.

- Αποτελούν ουσιαστικά τµήµα του γενικότερου δικτύου αντιπληµµυρικών έργων ενός οικισµού.

- Είναι διακοπτόµενης ροής σε αντίθεση µε τα δίκτυα ακαθάρτων που είναι συνεχούς ροής.

- Η δηµιουργία ενός δικτύου οµβρίων σε ένα οικισµό µπορεί να έχει εκτός από θετικές και αρνητικές συνέπειες για κατάντη αντιπληµµυρικό έργο. Η δηµιουργία ενός εκτεταµένου δικτύου οµβρίων έχει ως αποτέλεσµα τη διοχέτευση όλου του πληµµυρικού όγκου νερού στο κατάντη αντιπληµµυρικό έργο µε µεγάλη ταχύτητα µε αποτέλεσµα τη επιβάρυνση του. Η ύπαρξη δηλαδή ενός αποτελεσµατικού δικτύου οµβρίων έχει σαν αποτέλεσµα τη µείωση του χρόνου συγκέντρωσης και την αύξηση της πληµµυρικής αιχµής στο κατάντη αντιπληµµυρικό έργο.

ΠΑΡΟΧΗ ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥ ∆ΙΚΤΥΟΥ ΟΜΒΡΙΩΝ Η παροχή σχεδιασµού υπολογίζεται πιθανοκρατικά για τις εξής περιόδους επαναφοράς i) για γεωργικές περιοχές (Τ=5-10 χρόνια) ii) για αστικές περιοχές (Τ= 10-20 χρόνια) iii) για αντιπληµµυρικά έργα (Τ=50 χρόνια) Υπολογισµός παροχής σχεδιασµού: α) Με την ορθολογική µέθοδο Q= 0,278·C·i·A όπου: C: o συντελεστής απορροής (αδιάστατος) i: η κρίσιµη ένταση βροχόπτωσης (mm/h) A: η έκταση της λεκάνης απορροής (km2)

O συντελεστής απορροής προκύπτει από το λόγο του ύψους της άµεσης απορροής

(hR) προς το ύψος της συνολικής βροχόπτωσης (hr) δηλαδή r

R

hhC =

Η κρίσιµη ένταση βροχόπτωσης προκύπτει από τη εξίσωση της όµβριας καµπύλης χρησιµοποιώντας τον κρίσιµο χρόνο συγκέντρωσης της λεκάνης απορροής. Ο χρόνος συγκέντρωσης είναι ο χρόνος που απαιτείται προκειµένου η πιο αποµακρυσµένη χρονικά σταγόνα βροχής να φτάσει στην έξοδο της λεκάνης. Εξίσωση όµβριας καµπύλης δεδοµένης περιόδου επαναφοράς.

nti α= όπου i: η ένταση της βροχόπτωσης (mm/h) t: o χρόνος (h) α,n παράµετροι Γενικευµένη εξίσωση όµβριας καµπύλης

b

n

Ttci =

i: η ένταση της βροχόπτωσης (mm/h) t: o χρόνος (h) Τ: η περίοδος επαναφοράς b,c,n παράµετροι β) Με τη χρήση µοντέλου βροχής απορροής. Το µοντέλο βροχής απορροής µπορεί να είναι το Μοναδιαίο Υδρογράφηµα, το Στιγµιαίο Μοναδιαίο Υδρογράφηµα ή κάποιο άλλο πιο σύνθετο µοντέλο. Είδη φρεατίων i) επίσκεψης: στεγανά (για συντήρηση και βελτίωση του δικτύου -συνήθως από

χυτοσίδηρο-) ii) εισόδου: από αυτά που εισέρχεται το νερό Τύποι φρεατίων εισόδου

α) φρεάτιο κατακόρυφου στοµίου β) φρεάτιο σχάρας

γ) φρεάτιο σχάρας- στοµίου δ) εγκάρσιο φρεάτιο ∆ίκτυο οµβρίων σε δρόµο

ΤΟΜΗ ∆ΙΚΤΥΟΥ ΟΜΒΡΙΩΝ

ΚΑΤΟΨΗ ∆ΙΚΤΥΟΥ ΟΜΒΡΙΩΝ

Ισαποχή (50m)S

ΦΡΕΑΤΙΟ 2ΦΡΕΑΤΙΟ 1

Η τυποποίηση του φρεατίου δίνει µια παροχή Qτυπ. Η παροχή αυτή πρέπει να είναι µεγαλύτερη από την παροχή σχεδιασµού Q (Qτυπ≥ Q). Σε περίπτωση όπου Qτυπ≤ Q τότε συνίσταται η χρησιµοποίηση διπλής σχάρας έτσι ώστε να µπορεί να αποχετευθεί όλη η ποσότητα νερού. Η χρησιµοποίηση διπλής σχάρας έχει το πλεονέκτηµα ότι σε περίπτωση έµφραξης µιας από τις δύο σχάρες η άλλη µπορεί να λειτουργεί.

Γενική διάταξη δικτύου οµβρίων

Γ

∆ ΖΕΚ∆∆

Λ

Στο φρεάτιο Κ καταλήγει η απορροή του τµήµατος ΑΒΕ∆ αφού ΒΕ υδροκρίτης. Για λόγους ασφαλείας παροχή σχεδιασµού του αγωγού ΚΛ πρακτικά θεωρείται η απορροή όλης της επιφάνειας ΑΓΖ∆.

7. ΒΟΗΘΗΤΙΚΑ ∆ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ∆ΙΚΤΥΩΝ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗΣ ΤΣΙΜΕΝΤΟΣΩΛΗΝΕΣ ΓΙΑ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗ (∆ΙΚΤΥΑ ΟΜΒΡΙΩΝ) a) Ολική πλήρωση αγωγού

ΠΑΡΟΧΗ (m /s)3

ΚΛΙΣΗ

ΑΠΩΛΕΙΩ

Ν ΦΟΡΤ

ΙΟΥ

(

/S

)οοο

ΠΛΗΡΗΣ ∆ΙΑΤΟΜΗ n =0.015o

β) Μερική πλήρωση αγωγού


ΤΣΙΜΕΝΤΟΣΩΛΗΝΕΣ ΓΙΑ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗ n =0.015o

ΚΛΙΣΗ

ΑΠΩΛΕΙΩ

Ν ΦΟΡΤ

ΙΟΥ

(

/S

)οοο

ΑΓΩΓΟΙ PVC ΓΙΑ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗ (∆ΙΚΤΥΑ ΑΚΑΘΑΡΤΩΝ) α) Ολική πλήρωση αγωγού


ΑΓΩΓΟΙ ΑΠΟ ΓΙΑ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗ

PVC n =0.015o

ΚΛΙΣΗ

ΑΠΩΛΕΙΩΝ

ΦΟΡΤ

ΙΟΥ

(

/S

)οοο

β) Μερική πλήρωση αγωγού


ΑΓΩΓΟΙ ΑΠΟ ΓΙΑ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗ

PVC n =0.015o

ΚΛΊΣ

Η ΑΠΩΛΕΙΩ

Ν ΦΟΡΤ

ΙΟΥ

S (%

)

Εφαρµογές των τριών βασικών προβληµάτων Εφαρµογή 1 Ζητείται η διαστασιολόγηση του τµήµατος συλλεκτηρίου αγωγού ακαθάρτων AB, όπου Α αρχή αγωγού. ∆ίνεται ότι η παροχή σχεδιασµού για το φρεάτιο Α είναι 11 l/s. Θεωρείστε συντελεστή Manning για πλήρη πλήρωση του αγωγού 0.014 (no=0,014).

A BL=2500

zA=+75m zB=+52m

Λύση Πρόκειται για κλασσικό πρόβληµα διαστασιολόγησης Επιλέγεται η κλίση του αγωγού να είναι ίδια µε την κλίση του εδάφους. Συνεπώς ισχύει:

0092,0S2500

5275SL

zzS ABABAB

BAAB =→

−=→

−=

H παροχή σχεδιασµού είναι σχετικά µικρή. Έτσι εκτιµάται ότι η διάµετρος του αγωγού θα είναι µικρότερη από των 400mm, οπότε µε βάση την περιοριστική διάταξη 2 για αγωγούς ακαθάρτων ο λόγος πλήρωσης (y/D) πρέπει να είναι µικρότερος ή ίσος µε 0,5. Οριακά (για να προκύψει η µικρότερη δυνατή διάµετρος επιλέγεται λόγος πλήρωσης ίσος µε 0,5: y/D=0,5 To πρόβληµα πλέον διατυπώνεται ως εξής: Έχοντας δεδοµένη την παροχή Q, τον λόγο πλήρωσης y/D και την κλίση S ζητείται να προσδιοριστεί της κατάλληλης διατοµής D (2ο βασικό πρόβληµα υδραυλικής αποχετεύσεων).

∆εδοµένα Ζητούµενα Q=0,011 m3/s SAB= 0,0092

y/D=0,5 κατάλληλη D

Βήµα 1ο : Υπολογισµός παροχής ολικής πλήρωσης Qo

Από νοµογράφηµα (σελ 73, Σχεδιασµός Αστικών ∆ικτύων Αποχέτευσης, ∆. Κουτσογιάννης) και για µεταβλητό n προσδιορίζεται ο λόγος Q/Qo.

Για 4,0QQ5,0

Dy

o

=→=

Με δεδοµένη την παροχή Q προσδιορίζεται η παροχή ολικής πλήρωσης Qo

s/m0275,0Q4,0

QQ4,0QQ 3

ooo

=→=→=

Βήµα 2ο : Υπολογισµός διαµέτρου αγωγού D

mm5,195Dm1955,0D0092,0

0275,0014,04DS

Qn4DSD

n1

4Q

83

21

3583

21AB

oo35

2/1AB

38

o35o

=→=

→⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅π

⋅⋅=→⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅π

⋅⋅=→

π=

Βήµα 3ο : Έλεγχος περιοριστικών διατάξεων Έλεγχος 1: Έλεγχος για την ελάχιστη διάµετρο Με βάση το Π.∆. 696/74 προκύπτει για αγωγό ακαθάρτων ελάχιστη διάµετρος η Φ200 (D≥0). Εδώ ισχύει D=195,5< 200 και συνεπώς η προτεινόµενη διατοµή δεν ικανοποιεί τον παραπάνω έλεγχο για την ελάχιστη διάµετρο. Προφανώς θα γίνει δοκιµή καταλληλότητας διατοµής για διάµετρο ίση µε την ελάχιστη Φ200. Το πρόβληµα πλέον διατυπώνεται ως εξής: Με γνωστή την παροχή Q, τη διάµετρο D και την κλίση του αγωγού ζητείται να γίνει ο έλεγχος καταλληλότητας της διατοµής D (3ο βασικό πρόβληµα υδραυλικής αποχετεύσεων).


D=0,2m Έλεγχος καταλληλότητας διατοµής

(y, V) Βήµα 1ο : Υπολογισµός παροχής, ταχύτητας ολικής πλήρωσης Qo, Vο

s/m0292,0Q0092,02,0014,01

4QSD

n1

4Q 3

o2138

35o2138

o35o =→⋅⋅⋅

π=→

π=

s/m93,0V2,0

0292,04VDQ4

V o2o2o

o =→⋅π⋅

=→π

= (µόνο για ολική πλήρωση)

Προσοχή: Η παραπάνω σχέση χρησιµοποιείται µόνο για συνθήκες ολικής πλήρωσης του αγωγού. Σε κάθε περίπτωση (ολική πλήρωση ή µη) ισχύει η παρακάτω σχέση:

2132

SRn1V =

Για την περίπτωση της ολικής πλήρωσης κυκλικού αγωγού η παραπάνω σχέση

γίνεται: 213

2

oo S

4D

n1V ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

Βήµα 2ο : Υπολογισµός λόγου Q/Qo

38,0QQ

0292,0011,0

QQ

oo

=→=


Από νοµογράφηµα (σελ 73, Σχεδιασµός Αστικών ∆ικτύων Αποχέτευσης, ∆. Κουτσογιάννης) και για µεταβλητό n προσδιορίζονται οι λόγοι y/D και V/Vo.

Για 48,0Dy38,0

QQ

o

=→= και για 78,0VV48,0

Dy

o

=→=

Βήµα 4ο : Υπολογισµός βάθους ροής y Το βάθος ροής προκύπτει ως εξής:

m096,0y2,048,0yD48,0y48,0Dy

=→⋅=→⋅=→=

Βήµα 5ο : Υπολογισµός ταχύτητας λειτουργίας V H ταχύτητα V σε συνθήκες λειτουργίας δίνεται υπολογίζεται ως εξής:

s/m73,0V93,078,0VV78,0V78,0VV

oo

=→⋅=→⋅=→=

Βήµα 6ο: Έλεγχος περιοριστικών διατάξεων Έλεγχος 1: Έλεγχος για την ελάχιστη διάµετρο Με βάση το Π.∆. 696/74 προκύπτει για αγωγό ακαθάρτων ελάχιστη διάµετρος η Φ200 (D≥0). Εδώ ισχύει D=200mm και συνεπώς η προτεινόµενη διατοµή ικανοποιεί τον παραπάνω έλεγχο. Έλεγχος 2: Έλεγχος για τα µέγιστα ποσοστά πλήρωσης. Εφόσον η διάµετρος είναι µικρότερη των 400mm ο λόγος πλήρωσης πρέπει να είναι µικρότερος ή ίσος µε 0.5: Eδω έχουµε y/D = 0,48<0,5 και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 3: Έλεγχος για τις µέγιστες ταχύτητες ροής. ∆εχόµαστε ως µέγιστο όριο ταχύτητας 3m/s: Εδώ έχουµε V= 0,73m/s<3m/s = Vmax και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 4: Έλεγχος για τις ελάχιστες ταχύτητες ροής Οι τυπικές τιµές της ελάχιστης ταχύτητας εφαρµογής κυµαίνονται από 0,45-0,8m/s. ∆εχόµαστε ως ελάχιστο όριο ταχύτητας 0,6m/s: Εδώ έχουµε V= 0,73m/s>0,6m/s=Vmin και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 5: Έλεγχος για τις ελάχιστες κλίσεις. Με βάση τους Ελληνικούς κανονισµούς για τους περιορισµούς για την ελάχιστη κλίση προκύπτει ελάχιστη ταχύτητα ολικής πλήρωσης Vo,min= 0,56 m/s. Πράγµατι: Vo = 0,93m/s > 0,56 =Vo,min και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Παρατήρηση: Oι Αµερικάνικοι κανονισµοί προτείνουν Vo,min= 0,6 m/s αλλά και µε αυτή τη θεώρηση ικανοποιείται ο περιορισµός των ελάχιστων κλίσεων.

Εφαρµογή 2 Ζητείται να εκτιµηθεί η παροχή που µπορεί µε ασφάλεια να διοχετευτεί από το τµήµα του παλαιού συλλεκτήριου αγωγού ακαθάρτων ΑΒ, όπου Α αρχή του αγωγού. Η διάµετρος του αγωγού είναι 0,2m. Η κλίση του αγωγού ακαθάρτων ακολουθεί την κλίση του εδάφους. Θεωρείστε συντελεστή Manning για πλήρη πλήρωση του αγωγού 0,014 (no = 0,014). Επαρκεί ο αγωγός αυτός αν στο φρεάτιο Α αντιστοιχούν σήµερα 1500 κάτοικοι; Η µέση ηµερήσια κατανάλωση για τον οικισµό είναι 235 L/κατ./ηµ και ο συντελεστής ηµερήσιας αιχµής λ1=1,5. Η ευρύτερη περιοχή είναι περιοχή µέσης και κατώτερης εισοδηµατικής τάξης που καλύπτεται από δίκτυο της ΕΥ∆ΑΠ µε χαµηλό υδροφόρο ορίζοντα.

A BL=2000

zA=+80m zB=+52m

Λύση Η κλίση του αγωγού είναι ίση µε την κλίση του εδάφους εποµένως:

014,0S2000

5280SL

zzS ABABAB

BAAB =→

−=→

−=

Επόµενο στάδιο είναι να υπολογιστεί η παροχετευτικότητα Q του αγωγού ακαθάρτων Πρόκειται παλιό αγωγό και συνεπώς µπορεί να θεωρηθεί λόγος πλήρωσης y/D=0,8. To πρόβληµα πλέον διατυπώνεται ως εξής: Έχοντας ως δεδοµένη τη διατοµή του αγωγού D, το λόγο πλήρωσης y/D και την κλίση S του αγωγού ζητείται ο προσδιορισµός της παροχής που µπορεί µε ασφάλεια να παροχετεύσει ο αγωγός (1ο βασικό πρόβληµα υδραυλικής αποχετεύσεων).

∆εδοµένα Ζητούµενα SAB= 0,014 y/D=0,8

D=0,2m Q λειτουργίας

Βήµα 1ο : Υπολογισµός παροχής και ταχύτητας ολικής πλήρωσης Qo, Vο

s/m036,0Q014,02,0014,01

4QSD

n1

4Q 3

o2138

35o2138

o35o =→⋅⋅⋅

π=→

π=

s/m15,1V2,0

036,04VDQ4V o2o2

oo =→

⋅π⋅

=→π

= (o τύπος ισχύει µόνο για ολική πλήρωση)

Βήµα 2ο : Υπολογισµός λόγων Q/Qo κaι V/Vo Από νοµογράφηµα (σελ 73, Σχεδιασµός Αστικών ∆ικτύων Αποχέτευσης, ∆. Κουτσογιάννης) και για µεταβλητό n προσδιορίζονται οι λόγοι Q/Qo και V/Vo.

Για 87,0QQ8,0

Dy

o

=→= και για 01,1VV8,0

Dy

o

=→=

Βήµα 3ο : Υπολογισµός παροχής Q κaι ταχύτητας V συνθηκών λειτουργίας

s/L 31Q ή s/m031,0Q036,087,0QQ87,0Q87,0QQ 3

oo

==→⋅=→⋅=→=

s/m16,1V15,101,1VV01,1V01,1VV

oo

=→⋅=→⋅=→=

Βήµα 5ο : Έλεγχος περιοριστικών διατάξεων Έλεγχος 1: Έλεγχος για την ελάχιστη διάµετρο Με βάση το Π.∆. 696/74 προκύπτει για αγωγό ακαθάρτων ελάχιστη διάµετρος η Φ200 (D≥0). Εδώ ισχύει D=200mm και συνεπώς η προτεινόµενη διατοµή ικανοποιεί τον παραπάνω έλεγχο. Έλεγχος 2: Έλεγχος για τα µέγιστα ποσοστά πλήρωσης. Εφόσον ο αγωγός είναι παλιός µπορεί να θεωρηθεί y/D=0,8 Eδω έχουµε y/D = 0,8 και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 3: Έλεγχος για τις µέγιστες ταχύτητες ροής. ∆εχόµαστε ως µέγιστο όριο ταχύτητας 3m/s: Εδώ έχουµε V= 1,16/s<3m/s = Vmax και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 4: Έλεγχος για τις ελάχιστες ταχύτητες ροής Οι τυπικές τιµές της ελάχιστης ταχύτητας εφαρµογής κυµαίνονται από 0,45-0,8m/s. ∆εχόµαστε ως ελάχιστο όριο ταχύτητας 0,6m/s: Εδώ έχουµε V= 1,16m/s>0,6m/s=Vmin και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 5: Έλεγχος για τις ελάχιστες κλίσεις. Με βάση τους Ελληνικούς κανονισµούς για τους περιορισµούς για την ελάχιστη κλίση προκύπτει ελάχιστη ταχύτητα ολικής πλήρωσης Vo,min= 0,56 m/s. Πράγµατι: Vo = 1,15m/s > 0,56 =Vo,min και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Παρατήρηση: Oι Αµερικάνικοι κανονισµοί προτείνουν Vo,min= 0,6 m/s αλλά και µε αυτή τη θεώρηση ικανοποιείται ο περιορισµός των ελάχιστων κλίσεων. Συνεπώς η παροχή που µπορεί να παροχετεύσει ο αγωγός µε ασφάλεια είναι Qλειτ= 31 L/s. Κατόπιν για να ελεγχθεί η επάρκεια του αγωγού θα πρέπει να υπολογιστεί η παροχή αιχµής ακαθάρτων του οικισµού. Αρχικά υπολογίζεται η µέγιστη ηµερήσια κατανάλωση

s/L 12,6Qmax60602423515005,1QmaxQQmax H1 =→

⋅⋅⋅⋅

=→⋅λ= ΗΗΗ

Η µέγιστη ηµερήσια παροχή ακαθάρτων δίνεται από τη σχέση:

L/s 9,4Qmax12,68,0QmaxQmaxQmax HHH =→⋅=→⋅ρ= ακακΗ

ακ όπου ρ ο συντελεστής παροχής ακαθάρτων (τυπική τιµή 0,8) Η µέγιστη ωριαία παροχή ακαθάρτων δίνεται από τη σχέση:

ακακω ⋅λ= H2 QmaxQ όπου

λ2 ο συντελεστής ωριαίας αιχµής ο οποίος για τα ακάθαρτα δίνεται από τη σχέση

3Qmax

5,25,1P2 ≤+==λΗ

όπου

maxQH: η µέγιστη ηµερήσια παροχή ακαθάρτων σε L/s

Συνεπώς ισχύει: 63,29,4

5,25,1P2 =+==λ και L/s 89,12Q9,463,2Q =→⋅= ακω

ακω

Επιπλέον πρέπει να υπολογιστούν και οι πρόσθετες εισροές. Σύµφωνα µε την ΕΥ∆ΑΠ οι πρόσθετες εισροές εκτιµούνται για περιοχές χαµηλού υδροφόρου ορίζοντα ως ποσοστό 20% της συνολικής παροχής αιχµής (σελ 31, Σχεδιασµός Αστικών ∆ικτύων Αποχέτευσης, ∆. Κουτσογιάννης).

L/s 58,2q89,122,0qQ2,0q =→⋅=→⋅= εισεισακωεισ

Η συνολική παροχή σχεδιασµού τµήµα ΑΒ είναι

L/s 47,15Q57,287,12QqQQ BBB =→+=→+= σχεδΑ

σχεδΑεισ

ακω

σχεδΑ

Παρατηρούµε ότι και συνεπώς ο αγωγός επαρκεί για να σχεδ

λειτ >⇔> ABQQ47,1531καλύψει τις ανάγκες του οικισµού.

Εφαρµογή 3 ∆ίνεται το παρακάτω σύστηµα αποχέτευσης ακαθάρτων.

A B

Ο οικισµός Α παροχετεύει αποκλειστικά τα λύµατα του στο φρεάτιο Α, ο οικισµός Β στο φρεάτιο Β

∆ίνονται: ΟΙΚΙΣΜΟΣ Μέση ηµερήσια

κατανάλωση νερού Πληθυσµός οικισµών

Πρόσθετες εισροές (L/s)

Α 190 1200 0,8 Β 180 1400 1,7

Θεωρείστε συντελεστή Manning για ολική πλήρωση του αγωγού 0,014 (no = 0,014). Να προσδιοριστούν Α. Οι παροχές σχεδιασµού για τους αγωγούς ΑΒ, ΒΓ Β. Να προσδιορισθούν ο κατάλληλες διάµετροι (διαστασιολόγηση) Βοηθητικά στοιχεία για προβλήµατα ακαθάρτων, (θεωρείστε τα σαν δεδοµένα αν δεν δίνονται άλλες διευκρινήσεις) Η τραχύτητα µεταβάλλεται µε το βάθος ροής. Το 80% του νερού µεταβάλλεται σε ακάθαρτα. Συντελεστής ηµερήσιας αιχµής (λ1= 1,5) Λύση ΤΜΗΜΑ ΑΒ Αρχικά υπολογίζεται η µέγιστη ηµερήσια κατανάλωση του οικισµού Α

s/L 96,3Qmax60602419012005,1QmaxQQmax H1 =→

⋅⋅⋅⋅

=→⋅λ= ΗΗΗ

Η µέγιστη ηµερήσια παροχή ακαθάρτων δίνεται από τη σχέση:

L/s 17,3Qmax96,38,0QmaxQmaxQmax HHH =→⋅=→⋅ρ= ακακΗ

ακ όπου ρ ο συντελεστής παροχής ακαθάρτων (τυπική τιµή 0,8) Η µέγιστη ωριαία παροχή ακαθάρτων δίνεται από τη σχέση:

ακακω ⋅λ= H2 QmaxQ όπου

L=2000mzB=+52m zA=+80m

Γ΄L=1000m

zB=+ 44m

λ2 ο συντελεστής ωριαίας αιχµής ο οποίος δίνεται από τη σχέση

3Qmax

5,25,1P2 ≤+==λΗ

όπου

maxQH: η µέγιστη ηµερήσια παροχή ακαθάρτων σε L/s

Συνεπώς ισχύει: 9,217,35,25,1P2 =+==λ και L/s 19,9Q17,39,2Q =→⋅= ακ

ωακω

Επιπλέον πρέπει να συνυπολογιστούν και οι πρόσθετες εισροές. Έτσι η συνολική παροχή σχεδιασµού στο τµήµα ΑΒ είναι:

L/s 9,9Q8,019,9QqQQ BBB =→+=→+= σχεδΑ

σχεδΑεισ

ακωρ

σχεδΑ

Συνεπώς /sm 0099,0Ql/s 9,9Q 3

BB =→= σχεδΑ

σχεδΑ

Για τη διαστασιολόγηση του τµήµατος ΑΒ του αγωγού επιλέγεται η κλίση του αγωγού να είναι ίδια µε την κλίση του εδάφους. Συνεπώς ισχύει:

014,0S2000

5280SL

zzS ABAB

AB

BAAB =→

−=→

−=

Θεωρείται ότι διάµετρος του αγωγού θα είναι 200mm µε µέγιστο λόγο πλήρωσης ίσο µε 0,5: y/D=0,5 Το πρόβληµα πλέον διατυπώνεται ως εξής: Με γνωστή την παροχή Q, τη διάµετρο D και την κλίση του αγωγού ζητείται να γίνει ο έλεγχος καταλληλότητας της διατοµής D (3ο βασικό πρόβληµα υδραυλικής αποχετεύσεων).




s/m036,0Q014,02,0014,01

4QSD

n1

4Q 3

o2138

35o2138

o35o =→⋅⋅⋅

π=→

π=

s/m15,1V2,0

036,04VDQ4V o2o2

oo =→

⋅π⋅

=→π

= (ισχύει µόνο για ολική πλήρωση)


28,0QQ

036,00099,0

QQ

oo

=→=



Για 42,0Dy28,0

QQ

o

=→= και για 71,0VV28,0

Dy

o

=→=


s/m82,0V15,171,0VV71,0V71,0VV

oo

=→⋅=→⋅=→=

Βήµα 5ο: Έλεγχος περιοριστικών διατάξεων Έλεγχος 1: Έλεγχος για την ελάχιστη διάµετρο Με βάση το Π.∆. 696/74 προκύπτει για αγωγό ακαθάρτων ελάχιστη διάµετρος η Φ200 (D≥200). Εδώ ισχύει D=200mm και συνεπώς η προτεινόµενη διατοµή ικανοποιεί τον παραπάνω έλεγχο. Έλεγχος 2: Έλεγχος για τα µέγιστα ποσοστά πλήρωσης. Εφόσον η διάµετρος είναι µικρότερη των 400mm ο λόγος πλήρωσης πρέπει να είναι µικρότερος ή ίσος µε 0.5: Eδω έχουµε y/D = 0,42<0,5 και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 3: Έλεγχος για τις µέγιστες ταχύτητες ροής. ∆εχόµαστε ως µέγιστο όριο ταχύτητας 3m/s: Εδώ έχουµε V= 0,82m/s<3m/s = Vmax και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 4: Έλεγχος για τις ελάχιστες ταχύτητες ροής Οι τυπικές τιµές της ελάχιστης ταχύτητας εφαρµογής κυµαίνονται από 0,45-0,8m/s. ∆εχόµαστε ως ελάχιστο όριο ταχύτητας 0,6m/s: Εδώ έχουµε V= 0,82m/s>0,6m/s=Vmin και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 5: Έλεγχος για τις ελάχιστες κλίσεις. Με βάση τους Ελληνικούς κανονισµούς για τους περιορισµούς για την ελάχιστη κλίση προκύπτει ελάχιστη ταχύτητα ολικής πλήρωσης Vo,min= 0,56 m/s. Πράγµατι: Vo = 1,15m/s > 0,56 =Vo,min και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Παρατήρηση: Oι Αµερικάνικοι κανονισµοί προτείνουν Vo,min= 0,6 m/s αλλά και µε αυτή τη θεώρηση ικανοποιείται ο περιορισµός των ελάχιστων κλίσεων. Συνεπώς επιλέγεται DAB=200mm ΤΜΗΜΑ BΓ Αρχικά υπολογίζεται η µέγιστη ηµερήσια παροχή ακαθάρτων του οικισµού B

s/L 5,3Qmax606024

18014008,05,1QmaxQQmax H1 =→⋅⋅

⋅⋅⋅=→⋅ρ⋅λ= ΗΗΗ

H µέγιστη ηµερήσια παροχή ακαθάρτων στον αγωγό BΓ είναι

L/s 67,6Qmax5,317,3QmaxQmaxQmaxQmax HB

HA =→+=→+= Η

ΒΓΗΒΓ

ΗΒΓ

Ο συντελεστής ωριαίας αιχµής είναι:

47,267,65,25,13

Qmax5,25,1P 222 =λ→+=λ→≤+==λ

Η

Η µέγιστη ωριαία παροχή ακαθάρτων δίνεται από τη σχέση:

L/s 47,16Q67,647,2QQmaxQ H2 =→⋅=→⋅λ= ακω

ακω

ακακω

Συνυπολογίζοντας και τις πρόσθετες εισροές προκύπτει ότι η συνολική παροχή σχεδιασµού στο τµήµα ΒΓ είναι:

L/s 97,18Q)7,18,0(47,16QqQQ ώB =→++=→+= σχεδΒΓ

σχεδΒΓνεισρο

ακω

σχεδΓ ∑

Συνεπώς s/m01897,0Q 3

B =σχεδΓ

Το τµήµα ΒΓ είναι κατάντη τµήµα αγωγού και συνεπώς η ελάχιστη διάµετρος για το τµήµα BΓ είναι ίση µε τη διάµετρο DAB (minDBΓ=DAB=200mm). Για τη διαστασιολόγηση του τµήµατος ΑΒ του αγωγού επιλέγεται η κλίση του αγωγού να είναι ίδια µε την κλίση του εδάφους. Συνεπώς ισχύει:

008,0S1000

4452SL

zzS ABAB

ABB =→

−=→

−= ΓΒ

Γ

Το τµήµα ΒΓ είναι κατάντη τµήµα αγωγού και συνεπώς η ελάχιστη διάµετρος για το τµήµα BΓ είναι ίση µε τη διάµετρο DAB (minDBΓ=DAB=200mm). Θεωρείται ότι η διάµετρος του αγωγού θα είναι µικρότερη από των 400mm, οπότε µε βάση την περιοριστική διάταξη 2 ο λόγος πλήρωσης (y/D) πρέπει να είναι µικρότερος ή ίσος µε 0,5. Οριακά (για να προκύψει η µικρότερη δυνατή διάµετρος επιλέγεται λόγος πλήρωσης ίσος µε 0,5: y/D=0,5 To πρόβληµα πλέον διατυπώνεται ως εξής: Έχοντας δεδοµένη την παροχή Q, τον λόγο πλήρωσης y/D και την κλίση S ζητείται να προσδιοριστεί η κατάλληλη διατοµή D (2ο βασικό πρόβληµα υδραυλικής αποχετεύσεων).





Για 4,0QQ5,0

Dy

o

=→=

Με δεδοµένη την παροχή Q προσδιορίζεται η παροχή ολικής πλήρωσης Qo

s/m0474,0Q4,0

QQ4,0QQ 3

ooo

=→=→=


mm246Dm246,0D008,0

0474,0014,04DS

Qn4D

83

21

3583

21AB

oo35

=→=→⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅π

⋅⋅=→⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅π

⋅⋅=

Προτείνεται βάσει της τυποποίησης η διάµετρος D=250mm η οποία ικανοποιεί το περιορισµό της κατάντη ελάχιστης διαµέτρου. To πρόβληµα πλέον διατυπώνεται ως εξής: Έχοντας δεδοµένη την παροχή Q, τη διάµετρο D και την κλίση του αγωγού ζητείται να γίνει ο έλεγχος καταλληλότητας της διατοµής D (3ο βασικό πρόβληµα υδραυλικής αποχετεύσεων).

∆εδοµένα Ζητούµενα Q=0,01897m3/s SAB= 0,008



s/m049,0Q008,01014,01

4QSD

n1

4Q 3

o2138

35o2138

o35o =→⋅⋅⋅

π=→

π=

s/m01,1V3,008,04V

DQ4

V o2o2o

o =→⋅π⋅

=→π

= (o τύπος ισχύει µόνο για ολική πλήρωση)


39,0QQ

049,001897,0

QQ

oo

=→=



Για 49,0Dy39,0

QQ

o

=→= και για 79,0VV49,0

Dy

o

=→=

Βήµα 4ο : Υπολογισµός ταχύτητας λειτουργίας V

H ταχύτητα V σε συνθήκες λειτουργίας δίνεται υπολογίζεται ως εξής:

s/m8,0V01,179,0VV79,0V79,0VV

oo

=→⋅=→⋅=→=

Βήµα 5ο Έλεγχος περιοριστικών διατάξεων Έλεγχος 1: Έλεγχος για την ελάχιστη διάµετρο Με βάση το Π.∆. 696/74 προκύπτει για αγωγό ακαθάρτων ελάχιστη διάµετρος η Φ200 (D≥0). Εδώ ισχύει D=250mm και συνεπώς η προτεινόµενη διατοµή ικανοποιεί τον παραπάνω έλεγχο. Έλεγχος 2: Έλεγχος για τα µέγιστα ποσοστά πλήρωσης. Εφόσον η διάµετρος είναι µικρότερη των 400mm ο λόγος πλήρωσης πρέπει να είναι µικρότερος ή ίσος µε 0.5: Eδω έχουµε y/D = 0,26<0,5 και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 3: Έλεγχος για τις µέγιστες ταχύτητες ροής. ∆εχόµαστε ως µέγιστο όριο ταχύτητας 3m/s: Εδώ έχουµε V= 0,8m/s<3m/s = Vmax και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 4: Έλεγχος για τις ελάχιστες ταχύτητες ροής Οι τυπικές τιµές της ελάχιστης ταχύτητας εφαρµογής κυµαίνονται από 0,45-0,8m/s. ∆εχόµαστε ως ελάχιστο όριο ταχύτητας 0,6m/s: Εδώ έχουµε V= 0,8m/s>0,6m/s=Vmin και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 5: Έλεγχος για τις ελάχιστες κλίσεις. Με βάση τους Ελληνικούς κανονισµούς για τους περιορισµούς για την ελάχιστη κλίση προκύπτει ελάχιστη ταχύτητα ολικής πλήρωσης Vo,min= 0,56 m/s. Πράγµατι: Vo = 1,01m/s > 0,56 =Vo,min και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Παρατήρηση: Oι Αµερικάνικοι κανονισµοί προτείνουν Vo,min= 0,6 m/s αλλά και µε αυτή τη θεώρηση ικανοποιείται ο περιορισµός των ελαχίστων κλίσεων. Συνεπώς επιλέγεται DΒΓ=250mm

Εφαρµογή διαστασιολόγησης αγωγού οµβρίων ∆ίνεται το παρακάτω σύστηµα αποχέτευσης οµβρίων. Ζητείται να διαστασιολογηθεί ο αγωγός οµβρίων ΑΒΓ του Σχ. 1 όταν δίνονται τα µήκη και οι κλίσεις των επιµέρους τµηµάτων του αγωγού:

Αγωγός Μήκος ΚλίσηΑΒ 300m 4,0 ‰ΒΓ 250m 4,5 ‰

Οι λεκάνες απορροής που αντιστοιχούν στα φρεάτια Α και Β, οι συντελεστές απορροής τους και οι αντίστοιχοι χρόνοι συγκέντρωσης είναι:

Λεκάνη Εµβαδόν Συντελεστής απορροής Χρόνος συγκέντρωσης ΛΑ 100 στρ. CA = 0,60 20 min ΛΒ 50 στρ. CB = 0,40 12min

Να επιλεγούν αγωγοί (τσιµεντοσωλήνες) µε συντελεστή Manning για πλήρη διατοµή nο= 0,015 Να χρησιµοποιηθεί η Όµβρια Καµπύλη περιόδου επαναφοράς 10 ετών: i=23·t-0.57 (i: ένταση βροχής σε mm/h, t: ο χρόνος σε h).

Σχ. 1: ∆ίκτυο οµβρίων

∆ίνονται οι τυποποιηµένοι διάµετροι του εµπορίου για τσιµεντοσωλήνες. Εξωτερ ική διάµετρος D0 (mm) 510 630 740 860 980 1100 Εσωτερ τρος D (mm) 400 500 600 700 800 900 ική διάµεΕξωτερική διάµετρος D0 (mm) 1220 1452 Εσωτερική διάµετρος D (mm) 1000 1200

Λύση α) ∆ιαστασιολόγηση αγωγού ΑΒ H παροχή σχεδιασµού για τον αγωγό ΑΒ προκύπτει από τη µέγιστη απορροή της λεκάνη ής της λεκάνης Α θα υπολογιστεί µε χρήση της ορθολο όδου.

όπου

ς Α. Η παροχή αιχµγικής µεθ

AiC278,0Q ⋅⋅⋅=

Q: η παροχή αιχµής (m3/s) τελεστής απορροής της λεκάνης (αδιάστατος)

η κρίσιµη ένταση βροχόπτωσης που αντιστοιχεί στο χρόνο συγκέντρωσης της

: η έκταση της λεκάνης απορροής (km2)

όνο συγκέντρωσης

Για την λεκάνη Α νος συγκέντρωσης είναι

C: o συνi:λεκάνης απορροής (mm/h)

Α H κρίσιµη ένταση βροχόπτωσης προκύπτει από την εξίσωση της όµβριας καµπύλης χρησιµοποιώντας το χρ

min20t Ac = . Συνεπώς η κρίσιµη ο χρόένταση βροχόπτωσης είναι:

h/mm02,43i)6020(23it23i 57,057,0 =→⋅=→⋅= −− ια τη λεκάνη Α ισχύει: Γ

Α=100 στρέµµατα→ Α=0,1 kmH παροχή αιχµής της λεκάνης Α (παροχή σχεδιασµού για τον αγωγό ΑΒ) είναι:

2

3=

/D= 0,7 αφού πρόκειται για αγωγό οµβρίων.

To πρόβληµα πλέον διατυπώνεται ως εξής: Έχοντα δεδοµένη την παροχή Q, τον όγο πλήρωσης y/D και την κλίση S ζητείται να προσδιοριστεί η κατάλληλη

ρόβληµα υδραυλικής αποχετεύσεων).

s/1,002,436,0278,0QAiC278,0Q →⋅⋅⋅=→⋅⋅⋅=

εωρείται λόγος πλήρωσης y

m 718,0Q

Θ

ς λδιάµετρος D (2ο βασικό π





71,0QQ7,0

Dy

o

=→= Για

Με δεδοµένη την παρο οχή ης Qo χή Q προσδιορίζεται η παρ ολικής πλήρωσ

s/m01,1Q71,0

QQ71,0QQ 3

oo =→=→= o


mm906Dm906,0D004,0

01,1015,04DS

Qn483

21

3583

21oo

35

=→=→⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅π

⋅⋅=→⎟⎟

⎞⎜⎜⎛

⋅π⋅⋅

D =AB ⎠⎝

Βάσει της τυποποίησης προτείνεται η διάµ D=1000mm

o πρόβληµα πλέον διατυπώνεται ως εξής: Έχοντας δεδοµένη την παροχή Q, τη αι να γίνει ο έλεγχος καταλληλότητας ής αποχετεύσεων).

∆εδοµένα Ζητούµενα

ετρος

Tδιάµετρο D και την κλίση του αγωγού ζητείτης διατοµής D (3ο βασικό πρόβληµα υδραυλικτ

Q=0,718 m3/s SAB= 0,004 D=1m

Έλεγχος καταλληλότητας διατοµής (y, V)

ήµα 1ο : Υπολογισµός παροχής, ταχύτητας ολικής πλήρωσης QΒ o, Vο

s/m314,1Q004,01015,01

4QSD

n1

4Q 3

o2138

35o2138

o35o =→⋅⋅⋅

π=→

π=

s/m67,1V1314,14V

Q4 o =→⋅

=→= D o2o2π

Προσο ρησιµο ς πλήρωσης

Vo ⋅π

χή: Η παραπάνω σχέση χ ποιείται µόνο για συνθήκες ολική αγωγού. Σε ρίπτωση (ολική πλήρωση ή µ ει η παρακάτω σχέση: του κάθε πε η) ισχύ

2132

SR1V = n

Για την περίπτωση της ολικής πλήρωσης κυκλικού αγωγού η παραπάνω σχέση

γίνεται: 2132

oo S

4D

n1V ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=


55,0Q314,1Q oo

Βήµα 3ο :

Q717,0Q=→=

Υπολογισµός λόγων y/D kaι V/Vo

πό νοµογράφηµα (σελ 73, Σχεδιασµός Αστικών ∆ικτύων Αποχέτευσης, ∆. ουτσογιάννης) και για µεταβλητό n προσδιορίζονται οι λόγοι y/D και V/Vo.

ια

ΑΚ

6,0Dy55,0

QQ

o

=→= και για 87,0VV55,0

Dy

o

=→= Γ

ήµα 4ο : Υπολογισµός ταχύτητας λειτουργίας V

ταχύτητα V σε συνθήκες λειτουργίας υπολογίζεται ως εξής:

Β H

s/m45,1V67,187,0VV87,0V87,0VV

oo

=→⋅=→⋅=→=

Βήµα 5ο: Έλεγχος περιοριστικών διατάξεων

Έλεγχος 1: Έλεγχος για την ελάχιστη διάµετρο οµβρίων ελάχιστη διάµετρος η Φ400

≥400). Εδώ ισχύει D=1000mm και συνεπώς η προτεινόµενη διατοµή ικανοποιεί

Με βάση το Π.∆. 696/74 προκύπτει για αγωγό (Dτον παραπάνω έλεγχο.

Έλεγχος 2: Έλεγχος για τα µέγιστα ποσοστά πλήρωσης. Ο λόγος πλήρωσης πρέπει να είναι µικρότερος ή ίσος από 0,7: Eδω έχουµε y/D = 0,7 και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 3: Έλεγχος για τις µέγιστες ταχύτητες ροής. ∆εχόµαστε ως µέγιστο όριο ταχύτητας 6m/s: Εδώ έχουµε V= 1,45m/s<6m/s = Vmax και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 4: Έλεγχος για τις ελάχιστες ταχύτητες ροής Οι τυπικές τιµές της ελάχιστης ταχύτητας εφαρµογής κυµαίνονται από 0,45-0,8m/s. ∆εχόµαστε ως ελάχιστο όριο ταχύτητας 0,6m/s: Εδώ έχουµε V= 1,45m/s>0,6m/s=Vmin και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 5: Έλεγχος για τις ελάχιστες κλίσεις. Με βάση τους Ελληνικούς κανονισµούς για τους περιορισµούς για την ελάχιστη κλίση προκύπτει ελάχιστη ταχύτητα λικής πλήρωσης Vo,min= 1,11 m/s. ο Πράγµατι: Vo = 1,67m/s > 1,11 =Vo,min και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Παρατήρηση: Oι Αµερικάνικοι κανονισµοί προτείνουν Vo,min= 0,6 m/s αλλά και µε αυτή τη θεώρηση ικανοποιείται ο περιορισµός των ελαχίστων κλίσεων. Συνεπώς επιλέγεται DAB=1m β) ∆ιαστασιολόγηση τµήµατος BΓ Ο προσδιορισµός της παροχής σχεδιασµού του τµήµατος ΒΓ θα γίνει και ρησιµοποίηση της ορθολογικής µεθόδου. Πρέπει όµως να προσδιοριστεί

πάλι µε τη ο µέγιστος

. Οι

στο Β

λική περιοχή που παροχετεύεται από το φρεάτιο

ύ στο τµήµα ΑΒ

χχρόνος συγκέντρωσης που αντιστοιχεί στη συνολική περιοχή πιθανές “διαδροµές” προς το φρεάτιο B είναι δύο.

) Η απορροή της λεκάνης Α µέσω του αγωγού ΑΒ καταλήγει στο Β 12) Η απορροή της λεκάνης Β καταλήγει Ο χρόνος συγκέντρωσης για τη συνο

δίνεται από τη σχέση: Β

BABA tc,ttcmaxtc +=ΒΓ όπου tcA, tcB:οι χρόνοι συγκέντρωσης των λεκανών Α,Β tAB: o χρόνος κίνησης του νερο Ο χρόνος tAB υπολογίζεται ως εξής:

min6,3 tή s8,215t39,1

300tUL

t ABAB

ABAB ==→=→= ABAB

Συνεπώς

min60,23tc12,60.320maxtc =→+= ΒΓΒΓ Επόµενο βήµα είναι ο προσδιορισµός του µέσου συντελεστή απορροής για τη υνολική περιοχή ΑΒ

σ

533,0C50100

504,01006,0CAA

ACACC21

2B1A =→+

⋅+⋅=→

+⋅+⋅

=

κρίσιµη ένταση βροχόπτωσης είναι: Ηh/mm1, 539i)606,23(23it23i 57,057,0 =→⋅=→⋅= −−

κής περιοχής (παροχή σχεδιασµού για τον αγωγό ΒΓ) ροκύπτει ως εξής:

Η έκταση της συνολικής περιοχής είναι: Α=150 στρέµµατα→ Α=0,15 km2 H παροχή αιχµής της συνολιπ

s/m 87,0Q15,015,39533,0278,0QAiC278,0Q 3tot =→⋅⋅⋅=→⋅⋅⋅=

s/m87,0Q 3=ΒΓ

σχεδ Θεωρείται λόγος πλήρωσης y/D= 0,7 αφού πρόκειται για αγωγό οµβρίων. To πρόβληµα πλέον διατυπώνεται ως εξής: Έχοντας δεδοµένη την παροχή Q, τον γο πλήρωσης y/D και την κλίση S ζητείται να προσδιοριστεί η κατάλληλη

διάµετρος D (2ο βασικό πρόβληµα υδραυλικής αποχετεύσεων).


λό

Q=0,87 m3/s S = 0,0045 κατάλληλη D AB y/D=0,7


Από νοµογράφηµα (σελ 73, Σχεδιασµός Αστικών ∆ικτύων Αποχέτευσης, ∆. ουτσογιάννης) και για µεταβλητό n προσδιορίζεται ο λόγος Q/Qo.

Για

Κ

71,0 QQ7,0

Dy

o

=→=

ε δεδοµένη την παροχή Q προσδιορίζεται η παροχή ολικής πλήρωσης Qo Μ

s/m225,1Q71,0

Q71,0Q oo

o

=→=→=

QQ 3

ήµα 2ο : Υπολογισµός διαµέτρου αγωγού D µήµα ΒΓ είναι κατάντη τµήµα αγωγού και συνεπώς η ελάχιστη διάµετρος για το α BΓ είναι ίση µε τη διάµετρο DAB (minDBΓ=DAB=1000mm).

ΒΤο ττµήµ

Ελέγχεται αν η διάµετρος πρέπει να είναι µεγαλύτερη από την minDBΓ

mm953Dm953,0D0045,0

225,1015,04DS

Qn4D

83

21

3583

21oo

35

=→=→⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎛ ⋅⋅

=→⎟⎟⎞

⎜⎜⎛ ⋅⋅

=

παροχή Q, τη ιάµετρο D και την κλίση του αγωγού ζητείται να γίνει ο έλεγχος καταλληλότητας της διατοµής D (3ο βασικό πρόβληµα υδραυλικής αποχετεύσεων).

B ⎝ ⋅π⎠⎝ ⋅π Γ

Προτείνεται βάσει της τυποποίησης η διάµετρος D=1000mm η οποία ικανοποιεί το εριορισµό της κατάντη ελάχιστης διαµέτρου. π

To πρόβληµα πλέον διατυπώνεται ως εξής: Έχοντας δεδοµένη την δ


Q=0,87 m3/s SAB= 0,0045 D=1m

Έλεγχος καταλληλότητας διατοµής (y, V)

Βήµα 1ο : Υπολογισµός παροχής, ταχύτητας ολικής πλήρωσης Qo, Vο

s/m394,1Q0045,01015,011 ππ

4QSD

n43

o2138

35o2138

35o =→⋅⋅⋅=→= Qo

s/m 77,114Q4V oo =

π=

ήµα 2ο : Υπολογισµός λόγου Q/Qo

V1

VD 2o2

o →⋅π

=→3,14 ⋅

Β

62,0QQ87,0Q

394,1Q oo

=→=


πό νοµογράφηµα (σελ 73, Σχεδιασµός Αστικών ∆ικτύων Αποχέτευσης, ∆.

προσδιορίζονται οι λόγοι y/D και V/Vo.

Για

ΑΚουτσογιάννης) και για µεταβλητό n

64,0Dy62,0

QQ

o

=→= και για 9,0VV64,0

Dy

o

=→=


s/m59,1V77,19,0VV9,0V9,0V=→⋅=→⋅=→=

V oo

Βήµα 5ο: Έλεγχος περιοριστικών διατάξεων

Έλεγχος 1: Έλεγχος για την ελάχιστη διάµετρο

Με βάση το Π.∆. 696/74 προκύπτει για αγωγό οµβρίων ελάχιστη διάµετρος η Φ400 (D≥400). Εδώ ισχύει D=1000mm και συνεπώς η προτεινόµενη διατοµή ικανοποιεί τον παραπάνω έλεγχο. Έλεγχος 2: Έλεγχος για τα µέγιστα ποσοστά πλήρωσης. Ο λόγος πλήρωσης πρέπει να είναι µικρότερος ή ίσος από 0.7: Eδω έχουµε y/D = 0.7 και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 3: Έλεγχος για τις µέγιστες ταχύτητες ροής. ∆εχόµαστε ως µέγιστο όριο ταχύτητας 6m/s: Εδώ έχουµε V= 1,59m/s<6m/s = Vmax και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 4: Έλεγχος για τις ελάχιστες ταχύτητες ροής Οι τυπικές τιµές της ελάχιστης ταχύτητας εφαρµογής κυµαίνονται από 0,45-0,8m/s. ∆εχόµαστε ως ελάχιστο όριο ταχύτητας 0,6m/s: Εδώ έχουµε V= 1,39m/s>0,6m/s=Vmin και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Έλεγχος 5: Έλεγχος για τις ελάχιστ κλίσεις. ες Με βάση τους Ελληνικούς κανονισµούς για τους περιορισµούς για την ελάχιστη κλίση προκύπτει ελάχιστη ταχύτητα ολικής πλήρωσης Vo,min= 1,11 m/s. Πράγµατι: Vo = 1,77m/s > 1,11 =Vo,min και συνεπώς ισχύει ο περιορισµός. Παρατήρηση: Oι Αµερικάνικοι κανονισµοί προτείνουν V 0,6 m/s αo,min= λλά και µε αυτή τη θεώρηση ικανοποιείται ο περιορισµός των ελαχίστων κλίσεων. Συνεπώς επιλέγεται DΒΓ=1m

ΕΝ∆ΕΙΚΤΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ελληνική Βιβλιογραφία Κουτσογιάννης ∆., 1999 Σχεδιασµός αστικών ∆ικτύων Αποχέτευσης, Ε.Μ.Π Ευστρατιάδης Α. και Κου Τυπικά Υδραυλικά Έργα, Ε.Μ.Π (σηµειώσεις µαθήµατος)

όλλιας Π., 1998 χνος

ριανταφυλλίδης Σ.,1974

σακίρης Γ, 1995 Τεχνική Υδρολογία, Εκδόσεις Συµµετρία , Αθήνα 1995

ένη βιβλιογραφία

Water Resources Enginneeiring, Pencice Hall

Urban Stormwater Hydrology, Technomic Publishing Co Inc.

.L Prashun, 1987 eering, Holt, Rinehart and Winston, Inc.

etcslf and Eddy, Inc, 1974 gineering, TATA McGraw-Hill Pub. Company Ltd

tephenson, 1984 , Elsevier

τσογιάννης ∆., 2003 Κ Υδρεύσεις, Εκδόσεις Λύ Τ Γενικά Υδραυλικά Έργα, Αθήνα

ΤΥδατικοί Πόροι: 1. Ξ R. A. Wurbs and W.P James, 2002

A.O Akan, 1993 A Fundamentals of Hydraulic Engin M Wastewater En D. S Pipeflow Analysis

ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΕΙΣ ΟΙΚΙΣΜΩΝ -ΟΡΙΣΜΟΙ - ΒΑΣΙΚΕΣ...

Documents

Transcript of ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΕΙΣ ΟΙΚΙΣΜΩΝ -ΟΡΙΣΜΟΙ - ΒΑΣΙΚΕΣ...