Расчет водобойных колодцев трубчатых перепадов

Водобойные колодцы трубчатых перепадов бывают прямоугольными и цилиндрическими.

Расчет прямоугольного водобойного колодца

При расчете необходимо определить длину lк и глубину колодца dк (см. рис). Ширина B принимается по конструктивным соображениям, в зависимости от размеров стояка. Обычно B ≥ 1,5D.

1. Определение глубины колодца dк.

Если рассмотреть уравнение Бернулли для сечений I–I и C–C, и принять сечение I–I на небольшом расстояние от дна (т.е. глубина h1 примерно равна глубине в сжатом сечении hc), то скорость в сжатом сечении можно определить по формуле:

,

где v1 – скорость в сечении I–I, которую можно принять равной скорости на выходе из стояка,
ζвк – коэффициент сопротивления колодца, принимается по таблицам в зависимости от соотношения B/D.

Первая сопряженная глубина гидравлического прыжка hc’ в данном случае (при надвинутом прыжке) равна глубине воды в сжатом сечении hc:

hc’ = Q/Bvc.

Вторая сопряженная глубина hc’’ рассчитывается по формуле:

,

где hкр – критическая глубина, для прямоугольного колодца определяется:

,

здесь α = 1…1,1.

Тогда глубина колодца в этих условиях находится по зависимости:

dк = σhc’’ – t,

где t – бытовая глубина в отводящем коллекторе,
σ – коэффициент затопления гидравлического прыжка (1,05…1,3).

На практике при расчете перепада вначале определяют среднюю скорость vср при принятой глубине колодца dк = 0. Затем рассчитывают новое значение dк и корректируют высоту перепада T0. Расчет повторяется примерно 2–3 раза.

2. Определение длины колодца lк.

Общая длина колодца складывается из величин (см. рис):

lк = l1 + lсж + lпп,

где l1 – расстояние от оси стояка до стенки, равное не менее 1D,
lсж – расстояние от оси стояка до сжатого сечения, lсж = 0,5D,
lпп – длина подпертого гидравлического прыжка, можно использовать формулу:

lпп = 4,5βhc’’,

здесь β = 0,5.