МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОБЪЕМОВ ОРГАНИЗОВАННОГО

И НЕОРГАНИЗОВАННОГО ДОЖДЕВОГО, ТАЛОГО И ДРЕНАЖНОГО СТОКА

В СИСТЕМЫ КОММУНАЛЬНОЙ КАНАЛИЗАЦИИ

1. Введение

Настоящая Методика предназначена для определения объемов организованного и неорганизованного дождевого, талого и дренажного стока, отводимых в системы коммунальной канализации Санкт-Петербурга и пригородных территорий, административно подчиненных городу Санкт-Петербургу (Ломоносов, Колпино, Кронштадт, Петродворец, Пушкин, Сестрорецк).

Использование настоящей Методики обязательно при оформлении договорных отношений и финансовых взаиморасчетов между "Организацией ВКХ" и абонентами систем коммунальной канализации.

2. Основные сведения

Осадки, выпадающие в теплый период года, формируют дождевой сток; осадки, выпадающие в холодный период года, - талый сток. Часть осадков, просочившихся в грунт и далее в системы коммунальной канализации, формируют дренажный (инфильтрационный) сток.

Среднегодовое количество выпадающих атмосферных осадков за теплый и холодный периоды и в целом за год приведены в табл. 1.

  Таблица 1

Об изменчивости годового слоя выпавших атмосферных осадков и их обеспеченности дает представление табл. 2.

Обеспеченность - это вероятность появления величины стока, равной или большей заданному значению.

      Таблица 2

Среднегодовое количество выпавших атмосферных осадков имеет обеспеченность около 40%.

При заключении договоров "Организацией ВКХ" с абонентами систем коммунальной канализации в качестве расчетного принимается прогнозируемый (предполагаемый) слой осадков, соответствующий годовому слою 20% обеспеченности по табл. 3.

  Таблица 3

Для финансовых взаиморасчетов между "Организацией ВКХ" и абонентами систем коммунальной канализации в качестве расчетного принимается фактический слой выпавших атмосферных осадков за соответствующий период по данным информационного центра погоды "Санкт-Петербург" Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

3. Объем сброшенного дождевого стока (организованного и неорганизованного) в системы коммунальной канализации определяется по формуле:

Wд = 10 х [Пси]ср х Нд х F,   куб. м                     (1),

где:

Wд - объем дождевого стока;

[Пси]ср - усредненный коэффициент стока дождевых вод, учитывающий различные виды поверхностей в составе общей территории:

[Пси]ср = SUM (Fi x [Пси]i) / SUM Fi                     (2),

где:

F = SUM Fi - общая площадь территории, га;

Fi - площадь определенного вида покрытия в составе общей территории, га;

[Пси]i - коэффициент стока, соответствующий определенному виду покрытия.

Значения коэффициента стока [Пси]i для различных видов поверхностей

Нд - слой выпавших атмосферных осадков за теплый период года.

При определении фактического объема дождевого стока значение Нд принимается по данным информационного центра погоды "Санкт-Петербург" Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

При определении расчетного объема дождевого стока значение Нд принимается равным H20д по табл. 3.

4. Объем сброшенного талого стока (организованного и неорганизованного) в системы коммунальной канализации определяется по формуле:

Wт = 10 х [Пси]т х Нт х F х Ку, куб. м                   (3),

где:

Wт - объем талого стока;

[Пси]т = 0,7 - коэффициент стока талых вод;

F - общая площадь территории, га;

Ку - коэффициент, учитывающий уборку и частичный вывоз снега:

Ку = 0,5 - для абонентов, предметом деятельности которых в соответствии с учредительными документами является уборка территорий, находящихся в собственности Санкт-Петербурга;

Ку = 0,8 - для прочих абонентов;

Нт - слой выпавших атмосферных осадков за холодный период.

При определении фактического объема талого стока значение Нт принимается по данным информационного центра погоды "Санкт-Петербург" Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

При определении расчетного объема талого стока значение Нт принимается равным Н20т по табл. 3.

5. Объем сброшенного дренажного стока (организованного и неорганизованного (инфильтрат) в системы коммунальной канализации определяется следующим образом:

а) при наличии у абонента внутриплощадочных канализационных сетей одного вида (общесплавной, дождевой, бытовой) - по формуле:

Wдр = 2680 х Н х F / 673, куб. м                         (4),

где:

2680 - величина годового дренажного (инфильтрационного) стока, куб. м/га, соответствующая среднегодовому слою атмосферных осадков;

H - слой выпавших атмосферных осадков.

При определении фактического объема дренажного (инфильтрационного) стока значение H принимается по данным информационного центра погоды "Санкт-Петербург" Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

При определении расчетного объема дренажного (инфильтрационного) стока значение H принимается равным H20 по табл. 3.

F - площадь территории абонента, га;

б) при наличии у абонента раздельной внутриплощадочной канализационной сети (дождевой и бытовой) величина годового дренажного стока определяется по формуле:

Wдр = Wдр.д + Wдр.б = 2010 х Н х F / 673 + 670 х Н х F / 673   (5),

где:

2010, 670 - величина годового дренажного (инфильтрационного) стока, куб. м/га, соответствующая среднегодовому слою атмосферных осадков для дождевой и бытовой канализационной сети соответственно.

Н - слой выпавших атмосферных осадков.

При определении фактического объема дренажного (инфильтрационного) стока значение принимается по данным информационного центра погоды "Санкт-Петербург" Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

При определении расчетного объема дренажного (инфильтрационного) стока значение Н принимается равным Н20 по табл. 3.

F - площадь территории абонента, га;

в) объем дренажного стока (организованного), отводимого в системы коммунальной канализации, рассчитывается для соответствующего типа дренажной сети исходя из среднегодовых данных уровней грунтовых вод и коэффициентов фильтрации, установленных по данным проектной и/или исполнительной документации в соответствии с разделом 6 настоящей Методики.

При отсутствии проектной и/или исполнительной документации объем дренажного стока (организованного), отводимого в системы коммунальной канализации, рассчитывается по приведенным в разделе 7 инженерно-геологическим картам Санкт-Петербурга.

6. Методика расчета водопритоков к дренажным сооружениям

Методика расчетов составлена только для самотечных видов дренажа горизонтального типа.

Дренажные трубы этих типов дренажей, как правило, прокладываются в безнапорных водоносных пластах на небольшой глубине (до 8 м) и служат для понижения уровня грунтовых вод.

По характеру гидродинамического воздействия и степени вскрытия дренируемого водоносного пласта различают дренажи совершенного или несовершенного типа.

Горизонтальные дренажи совершенного типа полностью вскрывают водоносные пласты и своим основанием доходят до водоупора. Горизонтальные дренажи несовершенного типа вскрывают пласт лишь частично и не доходят своим основанием до водоупора.

В зависимости от схем расположения дренажных устройств в плане по отношению к защищаемой территории и к источникам поступления к ним дренажных вод можно выделить следующие системы подземных дренажей, применяемых в промышленном и городском строительстве:

однолинейная;

двухлинейная;

кольцевая (контурная);

площадная (систематический дренаж).

В зависимости от схемы расположения дренажа принимается Методика расчета водопритока.

Приток воды к дренажу совершенного и несовершенного типов

КонсультантПлюс: примечание.

Рисунок 1 может быть заказан в Региональном центре "КонсультантПлюс".

Для определения дебита однолинейных горизонтальных дрен совершенного типа (рис. 1) длиной L (м), с одной стороны, используется формула Дюпюи:

2   2                       2

Q = L x K x (H - h ) / (2 x R) = L x K x H / (2 x R)     (6),

где:

Q - приток воды к дрене с одной стороны, куб. м /сут;

K - коэффициент фильтрации, м/сут;

h - глубина воды в дрене, может приниматься равной нулю (в сравнении с первым слагаемым мало влияет на результат расчета);

H - мощность водоносного пласта (статическая глубина грунтовой воды в водоносном пласте), м;

R - длина (радиус) влияния дрены (на расстоянии R от дрены естественный уровень грунтовых вод практически не снижается).

В условиях переменного питания эксплуатируемого пласта величина R также изменяется в условиях неустановившегося движения подземных вод. Надежно ее величина может быть определена опытным путем, для чего необходимо проведение значительных съемочных и разведочных работ.

Эту длину можно установить на основании данных гидрологических изысканий через средний уклон Jср кривой депрессии:

R = H / Jср                                               (7)

Величина уклона Jср зависит от свойств грунта. Так, для наиболее проницаемых (гравийно-песчаных) грунтов Jср = 0,003 - 0,006;

для песков Jср = 0,02 - 0,05;

для суглинков Jср = 0,05 - 0,1;

для глинистых Jср = 0,1 - 0,15;

для тяжелых глин Jср = 0,15 - 0,2.

Ориентировочно длину радиуса влияния назначают иногда по данным практики в зависимости от рода грунтов (табл. 5).

Таблица 5

Радиусы влияния R и коэффициенты водоотдачи [мю]

Радиус влияния или, точнее, неустановившуюся ширину зоны влияния длинных линейных систем дренажа приближенно можно определять по формулам:

при сработке статических запасов подземных вод, т.е. при отсутствии инфильтрации:

0,5

R = 1,73 x (K x H x t / [мю])                             (8)

при наличии инфильтрации:

6 x W x t / H x [мю]  0,5

R = H x (K x (1 - e                    ))   / (2 x W)     (8а),

где:

[мю] - водоотдача дренируемых грунтов, может приниматься по табл. 5;

t - продолжительность периода работы дрены, сут.;

W - коэффициент инфильтрации, м/сут., равный W = Hoc x n / 365000;

Hoc - количество выпадающих в данном районе осадков, мм;

n - коэффициент пористости (инфильтрации) грунта, принимаемый обычно 0,2-0,4.

Величина W ориентировочно может быть принята от 0,00246 м/сут. в старых районах города и до 0,00129 м/сут. - в новых районах и пригородах.

Ориентировочно величину радиуса влияния в рыхлых (песчаных) грунтах можно вычислять по формуле:

0,5

R = 2 x H x (K x H)                                       (9)

При перетекании воды через слабо проницаемую кровлю или подошву условный радиус влияния дренажа следует определять по формуле:

┌          ┐0,5

│H x K x Ho│

R = 1,12 x │----------│                                 (10),

└    Ko    ┘

где:

Ho и Ko - соответственно мощность и коэффициент фильтрации в кровле или подошве слабопроницаемых грунтов;

H, K - то же основного слоя, из которого отбирается вода.

Для условий расположения дренажа в песках и торфах, подстилаемых песками, величина R принимается равной 50 м.

При притоке с двух сторон расход, вычисляемый по формуле (6), удваивается.

Для определения дебита несовершенных дрен (рис. 2) может быть использована формула:

┌   2      2                                ┐

K x L │ h1     h2            2 x [пи] x S         │

Q = ----- │---- + ---- + -----------------------------│   (11),

2   │ R1     R2          2T      [пи] x R1 x R2 │

│              ln -------- + ---------------│

└                 [пи] x b    T x (R1 + R2) ┘

где:

S - понижение уровня грунтовых вод над дреной, м; можно принимать S = H - T;

b/2 - половина ширины дрены, равная радиусу дренажной трубы;

T - расстояние от дна дренажа до водоупора.

При симметричном притоке воды (h1 = h2 = h и R1 = R2 = R) к дрене формула (11) упрощается:

┌  2                           ┐

│ h           [пи] x S         │

Q = L x K │--- + ------------------------│               (12)

│ R          2T      [пи] x R  │

│      ln -------- + --------  │

└         [пи] x b      2T     ┘

Приток воды к двулинейному горизонтальному дренажу

Дебит двухлинейных горизонтальных дрен совершенного типа определяется по формулам Дюпюи:

┌    2     2 ┐

│  H1    H2  │

Q = Q1 + Q2 = KL х │ --- + ---- │                        (13)

└ 2R1   2R2  ┘

Уровень грунтовых вод между двумя дренами после формирования депрессионных воронок устанавливается примерно на отметках воды в самих дренах.

Дебит двухлинейного горизонтального дренажа несовершенного типа и симметричном его расположении по отношению к области питания:

┌ 2                                                                               ┐

│h                                2[пи] x S                                       │

Q=KxL= │-- + ----------------------------------------------------------------------------│

│R         T        [пи] х R(B+R)     ┌     -[пи] х B/T┐  [пи] х R   [пи] х R x B │

│     ln--------- + ------------- - ln│1 - e           │- -------- - -------------│

└       [пи] x rс     T(B + 2R)       └                ┘      2T       2T(B + 2R) ┘

(14)

где:

B - расстояние между рядами дрен, м;

rc - радиус дрены, м.

Приток воды к кольцевым, площадочным (систематическим) и пластовым горизонтальным дренажам

К кольцевым дренажам относятся дренажи горизонтального типа, состоящие обычно из трубчатых дрен, расположенных по контурам защищаемого участка.

Сложные контуры реальных дренажей приводятся к равновеликому кругу приведенным радиусом rпр, для определения притока воды к которому уже имеются аналитические решения.

Суммарный дебит кольцевых дренажей совершенного типа в безнапорных условиях определяется по формуле Дюпюи:

2

[пи] x K (2H - S) S     [пи] x K x H

Q = -------------------- ~= -------------                (15),

T                   R

ln ----             ln ----

rпр                 rпр

где:

Q - суммарный дебит дренажей, куб. м/сут.;

H - мощность безнапорного пласта, м;

S - понижение уровня грунтовых вод в водоносном пласте на линии дренажа (S ~= H), м;

R - радиус влияния (от центра дренажа), м;

rпр - приведенный радиус дренажа, ориентировочно может приниматься равным:

_________

rпр = \/ F / [пи]    , м                                (16)

здесь F - площадь контура дренажа, кв. м.

Суммарный дебит кольцевых дренажей совершенного типа:

┌                                                           ┐

│   h                        2rпр                           │

Q=[пи] x K x h│------ + --------------------------------------------------│

│    R    [пи]                rпр                rпр     R  │

│ln ---   ---- + 2arcsin---------------- + 0,515 --- ln --- │

│   rпр    2                   _________          T     rпр │

│                             / 2      2                    │

└                       T + \/ T  + rпр                     ┘

(17)

где:

h - высота пониженного уровня грунтовых вод над дном колодца (h = S).

Пластовые дренажи представляют собой фильтрующую постель, укладываемую в основании защищаемого сооружения непосредственно на водоносный грунт.

Вода, отбираемая дренирующим слоем из грунта, поступает далее в трубы и отводится в водоприемник.

Приток воды к пластовому дренажу при его работе в безнапорных условиях может быть определен также по формуле (17), где rпр - приведенный радиус контура сооружения, защищаемого пластовым дренажем.

Во всех этих формулах (7-17) статический уровень грунтовых вод берется среднегодовой за многолетний период наблюдений.

Суммарный объем воды от дренажей, поступающей в канализационную сеть за год, будет:

Wr  = 365 x Q, куб. м                                    (18)

Объем воды, поступающей от площадного (систематического) горизонтального дренажа, представляющего собой систему горизонтальных дрен, расположенных более или менее равномерно по всей дренируемой территории, определяется по формуле (18), где расход рассчитывается по зависимости:

Q = 2 x a x W x L,                                      (19),

здесь:

2 x a - расстояние между дренами;

L - длина одной дрены, м;

W - коэффициент инфильтрации атмосферных осадков (см. формулу 8а).

КонсультантПлюс: примечание.

Инженерно-геологические карты Санкт-Петербурга не публикуются.

7. Инженерно-геологические карты Санкт-Петербурга

8. Порядок определения расчетных объемов

1. При заключении договоров между "Организацией ВКХ" и абонентами систем коммунальной канализации определяется предполагаемый годовой объем организованного и/или неорганизованного дождевого, талого и дренажного стока из расчета годового слоя выпавших атмосферных осадков 20% обеспеченности как сумма объемов, рассчитанных по формулам (1), (3), (4) или (1), (3), (5).

2. При заключении договоров между "Организацией ВКХ" и абонентами систем коммунальной канализации, имеющими проектную и исполнительную документацию по дренажной сети, устанавливается тип дренажа и предполагаемый среднегодовой объем дренажного стока, определение которого производят путем расчета для соответствующего типа дренажа исходя из среднегодовых уровней грунтовых вод и коэффициентов фильтрации, установленных по данным проектной или исполнительной документации в соответствии с разделом 6 настоящей Методики.

При отсутствии проектной и/или исполнительной документации объем дренажного стока (организованного), отводимого в системы коммунальной канализации, рассчитывается по приведенным в разделе 7 инженерно-геологическим картам Санкт-Петербурга.

Предполагаемый годовой объем организованного и/или неорганизованного дождевого и талого стока в этом случае определяется из расчета годового слоя выпавших атмосферных осадков 20% обеспеченности как сумма объемов, рассчитанных по формулам (1) и (3).

3. Для финансовых взаиморасчетов между "Организацией ВКХ" и абонентами систем коммунальной канализации объем организованного и/или неорганизованного дождевого, талого и дренажного стока принимается по фактическому слою выпавших атмосферных осадков за соответствующий период по данным информационного центра погоды "Санкт-Петербург" Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды как сумма объемов, рассчитанных по формулам (1), (3), (4) или (1), (3), (5).