МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ЗАПОРОЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ
Факультет ФСЦИ
Кафедра прикладной экологии и охраны труда
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ПО ЭКОЛОГИИ ГОРОДСКИХ СИСТЕМ
На тему: Проект системы ливнёвой канализации населённого пункта
Выполнил ст.гр.ОНС-13д __________ Кормина Д.П.
Проверил проф., к.т.н. __________ Кожемякин Г.Б.
Члены комиссии
_________________ ___________ _______________
_________________ ___________ ________________
_________________ ___________ _______________
Оценка
| По шкале ВУЗ | По шкале ECTS | По нац. шкале |
| | | |
Запорожье – 2016
РЕФЕРАТ
Курсовой проект: 35 стр., 6 таблиц, 4 рис., 9 ист., 1 чертеж.
Цель курсового проекта: построение участка сети ливневой канализации.
Отвод сточных вод необходим для всех типов местности, особенно это касается ливневых стоков, так как застаивание вод на местности может привести к размыванию грунта и заболачиванию территорий. Главное проектирование ливневой канализации помогает предотвратить ухудшение состояния грунта и асфальтобетонных покрытий и освободить территории от ливневой воды.
ЛИВНЕВАЯ КАНАЛИЗАЦИЯ, ПОВЕРХНОСТНЫЙ СТОК, ОСАДКИ, ФОРМИРОВАНИЕ СТОКА, ВОДООТВОД, ОЧИСТКА, ВЫПУСК.
Содержание
Введение ……………………………………………………………………..……4
Раздел 1 Теоретическая часть…………………………………………………….5
Источники и виды поверхностного стока……………………………….5
Условия образования……………………………………………………...7
Формирование поверхностного стока………………………………...…8
Системы сбора и отвода…………………………………………………11
Схемы водоотведения…………………………………………………...16
Выпуски сточных вод……………………………………………………18
Раздел 2 Расчетная часть. Проект системы ливневой канализации населённого пункта……………………………………………………………...22
2.1 Расчёт площадей заданного населённого пункта………………………22
2.2 Определение среднегодовых объемов поверхностных сточных вод…24
2.3 Гидравлический расчет…………………………………………………..27
2.4 Сведение расчетных данных…………………………………………….32
2.5 Построение продольного профиля участка сети……………………….33
Выводы…………………………………………………………………………...34
Список использованных источников…………………………………………...35
ВВЕДЕНИЕ
Поверхностный сток — это любые осадки и воды, свойства которых ухудшены в результате действий человека, отводимые с промышленных территорий, а также населенных пунктов в водоемы через канализационную систему или самотеком.
Осадки вызывают заболачивание бессточных территорий, а также подтопление пониженных мест. Именно поэтому обязательно создание поверхностного водоотвода для городских территорий.
Поверхностный сток с селитебных территорий и площадок предприятий является одним из интенсивных источников загрязнения окружающей среды различными примесями природного и техногенного происхождения.
Правильно организованная система ливневых стоков позволяет распределять, отводить и очищать все виды стоков по мере необходимости, благодаря чему сохраняется экономическая целесообразность и снижается угроза загрязнения прилегающих водоемов вследствие сброса в них ливневых стоков.
Цель данной работы является теоретическое изучение образования поверхностного стока городских территорий, систем сбора и отвода, а также условий выпуска поверхностного стока. Практическое применений полученных знаний при расчете ливневой канализации городского района.
Раздел 1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ИСТОЧНИКИ И ВИДЫ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА
Классификация сточных вод включает три основные категории в зависимости от их состава, происхождения и качественных показателей примесей и загрязнений:
бытовые, или хозяйственно-фекальные, к которым относятся сточные воды, удаляемые из различных бытовых помещений, таких как туалеты, душевые и ванные комнаты, кухни, прачечные, бани, больницы, столовые и т.д. Основными их загрязнениями являются хозяйственно-бытовые и физиологические отходы, а для их сброса действуют специальные правила приема сточных вод в городскую канализацию;
промышленные или производственные, использованные при выполнении разнообразных технологических процессов, таких промывание сырья и продукции, охлаждение оборудования и т.д., а также откачанные на поверхность в процессе добывания полезных ископаемых. Чаще всего промышленные стоки загрязнены производственными отходами, в которых могут содержаться такие вредные и отравляющие вещества, как азот аммонийный в сточных водах, синильная кислота, соли свинца, ртути и меди, фенолы, анилин и т.д., а также отходы, которые могут иметь ценность при использовании в качестве вторичного сырья.
Промышленные стоки могут быть разделены на две категории: загрязненные, для которых перед повторным использованием или выпусканием в водоемы производится предварительная очистка сточных вод, и слабозагрязненные или условно чистые, которые не требуют предварительной обработки.
атмосферные сточные воды, к которым относятся талые и дождевые воды, а также воды от полива зеленых насаждений и улиц.
Поверхностный сток включает в себя дождевые, снеговые и поливомоечные сточные воды. Он бывает организованным и неорганизованным. Организованный поверхностный сток собирается с водосборной территории посредством специальных лотков и каналов и поступает в сети канализации или прямо в водный объект через выпуски ливневых вод. Неорганизованный поверхностный сток стекает в водный объект по рельефу местности.
В городских условиях поверхностный сток подразделяется на сток с селитебных территорий и сток с площадок предприятий.
Формирование поверхностного стока зависит от условий рельефа местности, а величина расхода стока - от размеров водосборной площади бассейна и характера использования территории. Границы водосборной площади определяют на рельефном плане и проводят по водораздельным гребням, склоны которых имеют направление к главному тальвегу бассейна.
Основной задачей организации стока является сбор и удаление с территории города дождевых, ливневых и талых вод путём вертикальной планировки городских территорий, сбора этих вод водоотводящими системами и устройствами и отведения собранных вод в водоёмы или иные места за пределами территории города.
В процессе застройки и благоустройства городской территории естественная система водоотвода нарушается. Взамен ее создают новую организованную систему водоотвода.
Системы отвода поверхностных вод в городах называют дождевой или ливневой канализацией, или водостоками [1].
1.2 УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА
Территории населенных мест, площадки отдельных сооружений испытывают влияние атмосферных осадков, формирующих поверхностный сток. Организация такого стока, систематизированный отвод его от зданий, сооружений за пределы населенных мест в целом наряду с вертикальной планировкой представляет одну из наиболее важных задач
инженерной подготовки территории.
Атмосферные осадки – результат испарения воды с поверхностей водных пространств и земли, конденсации водяных паров в атмосфере и выпадения на воду и землю в виде дождей, ливней, снега, града, росы и инея.
Ежегодные испарения с поверхности Земли определяются огромной цифрой - более 0,5 млн/км3 воды.
Осадки, выпавшие на поверхность суши, частично испаряются, часть их просачивается в грунт, а остальная образует поверхностный сток. Поверхностные воды стекают согласно рельефу местности в естественные лаги, природные тальвеги, поступая в ручьи, речки и большие реки, которые несут этот сток снова с моря и океаны.
Общее количество осадков, выпадающих на земную поверхность в течение года, изменяется в широких пределах. Наибольшее количество выпавших на земном шаре осадков отмечено в Индии.
При малых осадках поверхностный сток не образуется и наименьшее количество воды, создающее сток, соответствует слою более 2 мм. В центральных районах европейской части России число дней с осадками более 2 мм составляет около 70 в год. Ливневыми осадками считаются дожди, создающие сток воды более 0,5 мм в минуту на протяжении
10 минут и 0,3 мм в минуту на протяжении 20 минут. [2].
1.3 ФОРМИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА
Формирование поверхностного стока зависит от условий рельефа местности, а расход стока - от размеров водосборной площади и характера использования его территорий. Границы водосборной площади бассейна определяют по топографической карте и проводят их по водораздельным гребням, расположенным на пересечения двух склонов, один из которых обращен к главному тальвегу конкретной водосборной площади. Главный тальвег бассейна имеет выход в более значительные по размерам тальвеги, ручьи, речки.
Для отвода вод с боковых склонов бассейна в соответствие с планировкой улиц проектируют боковую сеть водостока.
Организующей системой водоотвода являются лотки внутриквартальных проездов и городских улиц, обеспечивающих поступление поверхностного стока в закрытую сеть ливневой канализации. В практике планировки и застройке городской территории встречаются различные случаи формирования поверхностного стока.
Случай 1.
Поверхностный сток формируют в пределах полностью застроенной территории бассейна. При этом естественные водостоки (ручьи, малые речки), проточные и непроточные водоемы (пруды), расположенные в пределах застраиваемой территории, упраздняются. Загрязненный поверхностный сток не может использоваться для питания открытых водоемов. Взамен естественной системы водоотвода устраивают закрытую городскую ливневую канализацию, откуда поверхностный сток поступает в специальные проточные каналы, отводящие воды за пределы городской застройки в систему технических водоемов отстойников, из которых осветлённый сток поступает в реки.
Случай 2
Поверхностный сток формируется в пределах большой водосборной площади, значительно превышающий площадь застраиваемой территории. Под застройку используется низовая часть, верхняя остается в естественных условиях. Общая водосборная площадь делится на две частные площади- F1 (верхняя не застроенная часть) и F2 – нижняя застроенная. Сток, сформированный в пределах верхней зоны, по естественному тальвегу доходит до застроенной территории, далее через городскую территорию его пропускают по подземному коллектору. Сечение городского коллектора должен обеспечивать пропуск воды с обеих водосборных площадей. Далее по береговому коллектору в отстойники и в реку.
Для уменьшения размеров сечения городского коллектора в тальвеге бассейна у границ городской застройки целесообразно организовать регулирующую емкость-водоем. В планировочном отношении он может использоваться для ловли рыб, катания на лодках и т.д.
Случай 3.
Городская застройка отступает от берега реки на большое расстояние. Между берегом реки и границей городской застройки остается неблагоустроенная территория. Это происходит, когда пойменная часть реки малопригодна под застройку (заболоченность, подтопляемость и т.д.).
Организация и отвод стока с застроенной территории происходит по закрытой системе - случай 1.
Сток ливневых вод от оголовка городского коллектора пропускают по комбинированной системе водоотвода, состоящей из открытого осушительного канала и закрытой трубы водостока. Длина этого пути может быть большой.
Для благоустройства пойменной части предусматривают ее осушение с устройством неглубоких каналов и отводящего канала. По санитарным требованиям открытый канал не может использоваться для пропуска поверхностных вод с застроенной территории. Для приема и отвода их устраивают сопутствующий коллектор, расположенный рядом с открытым осушительным. Таким образом, для инженерного благоустройства целесообразно использовать комбинированную систему водоотвода, состоящую из открытого и закрытого каналов. Сечение водоотводящего коллектора принимают из расчета пропуска постоянных расходов (промышленные, выпуски дренажа, от полива улиц), а дождевые средние статистические. В период дождевых паводков при переполнении этого коллектора в работу вступает аварийный водосброс в открытый канал [6].
1.4 СИСТЕМЫ СБОРА И ОТВОДА ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА
Дождевая водоотводящая сеть служит для организованного и быстрого отведения дождевых и талых вод с территории населенных мест и промышленных предприятий. Иногда в дождевую сеть сбрасываются условно-чистые производственные воды.
Дождевая сеть делится на внутреннюю и наружную.
Внутренняя дождевая сеть устраивается в пределах зданий различного назначения и служит для отвода атмосферных вод с крыш больших по площади зданий (обычно это промышленные здания, реже жилые и общественные здания). Из внутренней дождевой сети вода отводится в наружную дождевую сеть.
Наружная дождевая сеть предназначена для отвода атмосферных осадков, стекающих с территории населенных мест и промышленных предприятий в ближайшие водоемы, овраги и др. Она устраивается за пределами зданий. Наружная водоотводящая сеть может быть открытой (в виде лотков и канав), закрытой (в виде подземных трубопроводов) и смешанного типа.
Открытая сеть состоит из лотков и канав, по которым собранные дождевые и талые воды самотеком удаляются за пределы населенных мест и промышленных предприятий и без очистки сбрасываются в водоемы. В настоящее время открытые водостоки устраиваются лишь в небольших населенных пунктах с малой плотностью населения, низкой степенью благоустройства и небольшим количеством атмосферных осадков (до 200 мм в год).
В современных благоустроенных населенных пунктах, как правило, устраивают закрытую (подземную) дождевую водоотводящую сеть. В этом случае (рис. 1) дождевые воды, стекающие с кварталов и улиц, собираются в уличные и внутриквартальные лотки 1, входящие в конструкцию городских улиц и тротуаров, и через специальные колодцы (дождеприемники) 2 поступают в сеть подземных трубопроводов 3, проложенную внутри кварталов и по улицам; по подземной сети труб, собранные дождевые воды, сплавляются в ближайшие водоемы или овраги, либо без предварительной очистки, либо после очистки.
В тех случаях, когда в части кварталов отсутствует подземная дождевая сеть, устраивают сеть смешанного типа, состоящую из открытых уличных лотков и труб, проложенных под землей.
Рис. 1 – Схема отведения дождевой воды, стекающей с уличного проезда в подземную уличную дождевую сеть:
1 – открытый уличный лоток; 2 – дождеприёмник; 3 – подземная уличная дождевая сеть
В зависимости от степени благоустройства объекта водоотведения, рельефа местности, расходов сточных вод по категориям, их загрязненности, климатических условий, вида и мощности водных объектов, в который сбрасываются дождевые сточные воды, применяют раздельную (полную и неполную), полураздельную, комбинированную и общесплавную системы водоотведения.
При полной раздельной системе укладываются две сети труб – одна для бытовых и производственных сточных вод, другая – для отведения поверхностного стока, т.е. дождевых, талых и поливомоечных вод. При неполной раздельной системе поверхностный сток отводится по открытым лоткам и каналам. Полураздельная система отличается от полной раздельной тем, что в ее составе предусмотрено устройство общесплавного главного коллектора, который обычно располагается вдоль реки. По этому коллектору сточные воды всех категорий – бытовые, производственные и поверхностные стоки поступают на очистные сооружения.
В зависимости от рельефа местности, расположения объекта водоотведения и водоема, требований к очистке поверхностного стока применяют различные схемы размещения дождевых коллекторов. Так же как и при отведении бытовых сточных вод применяют перпендикулярную схему, зонную или пересеченную. При трассировке уличных коллекторов для уменьшения глубины заложения их прокладывают перпендикулярно к горизонталям. Прокладываются уличные дождевые коллектора в зависимости от рельефа местности по объемлющим квартал линиям или по пониженной грани квартала.
Рис. 2 – Схема устройства подземной дождевой сети населенного пункта
Для защиты населенных мест и промпредприятий от дождевых и талых вод, стекающих с вышерасположенных территорий, устраивают перехватывающие водоотводные канавы.
Внутри квартала вода собирается в отрытые внутриквартальные лотки, откуда попадает в уличные лотки и по ним стекает в дождеприемники. Глубина воды в этих лотках при расчетном дожде должна быть не более 6 см. Уличные магистрали в этом случае трассируют по пониженной грани.
Дождеприемники обязательно устанавливают на перекрестках улиц, не доходя до полосы перехода ("зебры") их пешеходами.
Схемы дождевых сетей и размещение дождеприемников на площадках промпредприятий зависят от расположения зданий, проездов и сооружений, рельефа местности [4].
1.5 СХЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ
Схема водоотведения разрабатывается на основании принятой системы и является конкретным технически и экономически обоснованным решением по выбору и размещению комплекса инженерных сооружений для приема, транспортирования, очистки и выпуска их в водоем или передачи для последующего использования в сельском хозяйстве и промышленности.
На генплане населенного пункта или города выделяют бассейн водоотведения, наносятся трассы основных коллекторов, уличной сети, места расположения насосных станций, очистных сооружений и выпусков.
Выбор схемы водоотведения обусловлен рельефом местности, местом расположения очистных сооружений и поверхностного водоема, расходом сточных вод, требованиями утилизации сточных вод и повторного их использования, отводом и очисткой поверхностного стока.
В соответствии с существующими требованиями применяют такие схемы водоотведения:
перпендикулярную (рис. 3, а), при которой коллекторы отдельных бассейнов водоотведения, если нет обратных уклонов, трассируют по наикратчайшему пути – перпендикулярно водоему. Такую схему применяют при отводе атмосферных вод. При необходимости очистки отводимых вод эту схему легко переделать на пересеченную;
пересеченную (рис. 3, б), имеющую широкое распространение, если территория объекта понижается в сторону водоема;
веерную или параллельную (рис. 3, в), при которой коллекторы бассейнов водоотведения направлены под углом или параллельно друг другу и по отношению к водоему и перехватываются главным коллектором, отводящим сточные воды на очистные сооружения. Схему применяют при крутых склонах к реке в целях уменьшения уклонов труб, а, следовательно, и скорости движения воды в коллекторах;
радиальную (рис. 3, г) – применяют при отводе сточных вод отдельных районов самостоятельными коллекторами трубопроводов и при разбросанных нескольких площадках очистных сооружений. Коллекторы бассейнов водоотведения имеют радиальное направление от центра населенного пункта к его периферии, каждый район города имеет независимую сеть с самостоятельным главным и отводящим коллекторами и с отдельными очистными сооружениями. Эта схема удобна тем, что при расширении застройки города или населенного пункта не требуется перестраивать действующие коллекторы;
зонную (рис. 3, д) – используют при расположении объекта на территории с террасами или холмистым рельефом. По этой схеме населенный пункт разбивают на зоны с самостоятельными сетями, и сточные воды нижней зоны перекачиваются в главный или отводящий коллектор верхней зоны, идущий на очистные сооружения. От отдельных объектов сточные воды отводятся самотеком.
Рис. 3. Схемы водоотводящих сетей населенных пунктов:
а – перпендикулярная; 6 – пересеченная; в – веерная или параллельная; г – радиальная; д – зонная; 1 –границы бассейна; 2 – границы водоотведения; 3 – выпуск; 4 – главный коллектор нижней зоны; 5 – парковый коллектор; 6 – главный коллектор верхней зоны; 7 – северный коллектор; 8 – отводной канал [5]
1.5 ВЫПУСКИ СТОЧНЫХ ВОД
Поверхностный сток с городских территорий и с промышленных площадок, внося значительное количество загрязняющих веществ в водные объекты, вызывает их загрязнение и заиление. Донные отложения, формирующиеся в водоемах и водотоках в дождливую погоду, нарушают жизнедеятельность микроорганизмов, что отрицательно сказывается на биоценозе и процессах самоочищения. Окисление органических примесей этих донных отложений приводит к ухудшению кислородного режима водоема в течение длительного времени после выпадения дождя.
Степень очистки поверхностного стока с селитебных территорий и площадок предприятий определяется условиями приема его в системы водоотведения города или условиями выпуска в водные объекты. При повторном использовании в системах производственного водоснабжения очищенный поверхностный сток должен отвечать технологическим требованиям, предъявляемым потребителями, и быть безопасным в санитарно-эпидемиологическом отношении [5].
Сброс осуществляют через специальные сооружения – выпуски.
По типу водоема выпуски подразделяются на: речные, озерные и морские; по месту расположения на: береговые, русловые и глубинные; по конструкции на: сосредоточенные и рассеивающие.
Береговые сосредоточенные выпуски выполняются в виде труб, открытых каналов, быстротоков и оголовков различных конструкций. Эти выпуски не обеспечивают начального разбавления дождевых вод с водой водоема.
Русловой выпуск – трубопровод, выдвинутый в русло реки и оканчивающийся затопленным оголовком. При одном оголовке выпуск называют сосредоточенным, а при нескольких – рассеивающим.
Глубинные выпуски – аналогичны русловым и применяются при выпуске в озера, водохранилища и моря. Они отличаются большим заглублением. Трубопроводы русловых и глубинных выпусков выполняют из стальных труб с усиленной антикоррозионной изоляцией и укладывают их либо в траншее, либо по дну, но закрепляют якорями.
При наличии в населенном пункте благоустроенных набережных и глубоких водотоков рекомендуется делать затопленные выпуски. Такие выпуски применяются в первую очередь по эстетическим соображениям, так как сброс даже очищенных поверхностных вод в водный объект производит на жителей неблагоприятное впечатление. При устройстве затопленных выпусков обычно предусматривают устройство перепадных колодцев, которые размещены не далее 10 м от водотока. Затопленный выпуск реже повреждается при ледоставе и ледоходе.
В местах выпуска воды из открытой сети (канав, лотков) в закрытую дождевую сеть, а также в местах выпуска дождевых вод в суходолы, овраги устраивают оголовки из дерева или бетона, монолитного или сборного, или каменной кладки.
Условия выпуска в водоем: с очисткой или без очистки
Поверхностный сток подразделяется на сток с селитебных территорий и сток с площадок предприятий и является одним из интенсивных источников загрязнения окружающей среды различными примесями природного и техногенного происхождения.
На очистные сооружения должна отводиться наиболее загрязненная часть поверхностного стока, которая образуется в периоды выпадения дождей, таяния снега и от мойки дорожных покрытий, в количестве не менее 70 % годового объема стока для селитебных территорий и площадок предприятий, близких к ним по загрязненности, и всего объема стока с площадок предприятий, территория которых может быть загрязнена специфическими веществами с токсичными свойствами или значительным количеством органических веществ.
Как правило, поверхностный сток с территорий промышленных предприятий должен отводиться самостоятельно сетью канализации. Однако допустимо совместное отведение поверхностного стока с производственными сточными водами с аналогичными по характеру примесей (виду и концентрации) загрязнениями. На крупных предприятиях, включающих производства, разнообразные по характеру технологии, поверхностный сток с территории отдельных производств может значительно различаться В таких случаях рационально направлять поверхностный сток отдельных водосборных площадок в производственную канализацию или перед сбросом в дождевую канализацию подвергать его предварительной очистке. Иногда целесообразно предусматривать контрольные емкости для сбора поверхностного стока с отдельных участков и в зависимости от его качества направлять в дождевую или производственную канализацию [7].
Поверхностные сточные воды с территорий промышленных зон, строительных площадок, складских хозяйств, автохозяйств, а также особо загрязненных участков, расположенных на селитебных территориях городов и населенных пунктов (бензозаправочные станции, автостоянки, автобусные станции, торговые центры), перед сбросом в дождевую канализацию или централизованную систему коммунальной канализации должны подвергаться очистке на локальных очистных сооружениях.
При очистке поверхностных сточных вод с территорий промышленных предприятий первой группы, не содержащих специфических примесей с токсичными свойствами, может предусматриваться устройство самостоятельных очистных сооружений, обеспечивающих отведение очищенных сточных вод непосредственно в водный объект, а также отведение поверхностных сточных вод предприятий в систему дождевой канализации населенных пунктов с целью дальнейшей совместной очистки с поверхностными или бытовыми сточными водами на городских (районных) очистных сооружениях.
Очистка поверхностного стока с территорий промышленных предприятий второй группы, содержащего специфические примеси с токсичными свойствами, может производиться как отдельно, так и совместно с производственными или хозяйственно-бытовыми сточными водами предприятия. Отведение их в городскую или дождевую канализацию должно осуществляться согласно нормативным требованиям, предъявляемым к качеству стоков.
Схема отведения должна предусматривать по возможности самотечную подачу поверхностного стока на очистные сооружения. При определении схемы очистных сооружений первостепенное значение имеют расход подаваемого на очистку поверхностного стока и требуемая степень очистки. С целью сокращения производительности очистных сооружений, как правило, сток должен усредняться.
Очистные сооружения могут рассчитываться как на окончательную, так и на предварительную очистку с последующей доочисткой поверхностного стока на станциях водоподготовки или очистки сточных вод. [7].
1 2 3