26

1. Въведение

Ревизионните шахти са най-често

проектираното съоръжение по канали-

зацинната мрежова система. Те се про-

ектират и изграждат с цел да се осигу-

ри нормална експлоатация на канали-

зационните мрежи.

Тези съоръжения се предвиждат при

промяна на напречното сечение или на-

клона на тръбопровода, при изменение

на трасето в хоризонтална или вертикал-

на посока, в местата, където се включват

или започват други канализационни

участъци, както и през определени

разстояния при дълги прави участъци.

Ревизионните шахти са предназна-

чени за извършване на ревизия и

инспекция през тях. Те осигуряват

достъп за поддръжка, рехабилитация и

извършване на контрол при възниква-

нето на повреди, като запушване по

канализационната мрежа, разрушаване

на тръбен участък и др.

Въпреки ролята, която изпълняват

за правилното функциониране на кана-

лизационната мрежа, важността на

шахтите като съоръжения обикновено

се подценява.

Промишленото производство на

ревизионни шахти има редица предим-

ства:

� готовият продукт притежава посто-

янно качество;

� дъната се изработват предварител-

но и и се монтират на обекта за

кратко време;

ТЕОРЕТИЧНИ ОСНОВИ ПРИ ПРОЕКТИРАНЕ НА КРЪГЛИ

РЕВИЗИОННИ ШАХТИ И НЕСЪОТВЕТСТВИЯ ПРИ ТЯХНОТО

ПРОМИШЛЕНО ПРОИЗВОДСТВО

THEORETICAL BASIS OF STANDART SEWER MANHOLES DESIGN AND

INADEQUACIES IN PREFABRICATED SEWER MANHOLES PRODUCTION

Dimiter Alitchkov, Assoc.Prof. PhD. Civ.Eng. d.alitchkov@abv.bg,

Tanya Igneva-Danova, Senior Ass.Prof. PhD, Civ. Eng., igneva@mail.bg,

Emil Tzanov, Senior Ass.Prof. PhD, Civ. Eng., e.tzanov@mail.bg,

Borislav Indzhov, Assistant. Civ.Eng. bindjov4525@abv.bg,

University of Architecture, Civil Engineering and Geodesy-

Department of Water Supply, Sewerage, Water and Wastewater Treatment

Summary: The importance of the manholes for the proper performance of the seweragenetworks is usually underestimated. The present paper presents the basis and overviewof the main requirements and relations for the design of manholes, as well as an analy-sis of the most common inadequacies, observed in the produced prefabricated manholes.These problems are partly due to the lack of collaboration between the designers and themanufacturers, partly of insufficient understanding of the laws under which the waste-water flows through the manholes. Especialliy it refers to manholes with joining flows,where the theoretical requirements are not consitered. The channel shape is important toensure the hydraulic conductivity of the facility and the sewerage network.Recomendations for improving the chanel shape production of prefabricated seweragemanhole are proposed.Key words: sewerage network, standart manholes, prefabricated manholes, manholechannel design

Димитър Аличков, доц. д-р инж. d.alitchkov@abv.bg,

Таня Игнева-Данова, гл.ас. д-р инж., igneva@mail.bg,

Емил Цанов, гл.ас д-р инж., e.tzanov@mail.bg,

Борислав Инджов, ас. инж. bindjov4525@abv.bg,

УАСГ-катедра ВКПВ

� монолитното изпълнение на дъната

на обекта изисква повече време в

сравнение с предварителното им

изготвяне в заводски условия и не

гарантира постоянно високо

качество.

Целта на настоящата статия е из-

вършване на обзор върху основните

изисквания при проектиране на реви-

зионните шахти и анализиране на най-

честите грешки, които се допускат при

индустриализираното им производ-

ство. Тези проблеми от части се дъл-

жат на липсата на връзка между проек-

тант и производител. Липсва доста-

тъчно разбиране на режима на движе-

ние на отпадъчната вода в ревизионите

шахти особено в случайте на събиране

на потоци, както и необходимостта за

спазването на теоретичните предпос-

тавки при оформяне на кюнетата.

Водните количества, които протичат

през шахтите преминават по оформен

открит канал, наречен “кюнета”. Начи-

нът на оформление на кюнатата е от

особено значение за осигуряване на

хидравличната проводимост на съоръ-

жението и на канализационната мрежа.

2. Изисквания относно оформление-

то на кюнетите

Правилното проектиране и изпъл-

нение на кюнетите в хидравлично

отношение е от особено значение за

осигуряване на хидравлична проводи-

мост и нормално функциониране на

цялата канализационна мрежа. При

хидравлично неиздържани и лошо

изпълнени кюнети се появяват зави-

хряния на течението, мъртви зони,

възможно е да се появи и хидравличен

скок, както и по-големи местни загуби

и подприщвания на потока. Вслед-

ствие на разбиване на водната струя

може да се получи повишено отделяне

на газова фаза сероводород от водата и

при наличие на бетонови дъна, може

да се получи корозия.

Друг проблем е възникването на

неблагоприятни явления като под-

прищване на потока на движението на

водата вследствие на неправилно

включване на второстепенни клонове,

както и възникването на големите

местни загуби по протежение на тече-

нието. Всичко това води до намалява-

не на хидравличната проводимост на

канализационната мрежа.

Отменените Норми за проектиране

на канализационни системи (№ РД-02-

14-140 от 17.04.1989 г.) бяха по-стри-

ктни по отношение на начина на офор-

мяне на кюнетата. Изискванията

според този нормативен документ

определят дълбочината на кюнетитев шахтите на канализационни мрежиза битови отпадъчни води като равнана диаметъра или височината на най-голямата тръба, свързана с шахта-та. Със същата дълбочина се прие-мат и тези за промишлени или засмесени битови и промишлени отпа-дъчни води.

При канализационни мрежи засмесени отпадъчни води дълбочинатасе проектира с 10 до 15 сm по-голямаот пълнежната височина на намаксималното оразмерително водноколичество в сухо време. При ревизи-

онните шахти по смесена канализаци-

онна мрежа, отпадъчните води по вре-

ме на дъжд се разливат върху площад-

ките, но след намаляване на оттичащо-

то се водно количество, отпадъчните

води отново протичат само през

кюнетите.

При канализационни мрежи задъждовни води дълбочината на кюне-тите се приема 2/3 от диаметъра нанай-голямата тръба. При малки дъл-бочини на полагане на каналите седопуска дълбочина на кюнетите 1/3от диаметъра.

Тези препоръки и досега се прила-

гат от проектантите при разработване

на инвестиционни проекти.

Актуалната „НАРЕДБА № РД-02-

20-8 от 17 май 2013 г. за проектиране,

изграждане и експлоатация на канали-

зационни системи“ [1] предвижда

кюнетите на ревизионните шахти дасе проектират така, че да създаватнай-добри хидравлични условия за дви-жение на отпадъчните води и безо-пасна експлоатация на съоръжение-то. Така дефинираните изисквания за

оформяне на кюнетите не дават кате-

горично предписание и дава възмож-

ност за различно тълкование, както от

проектанти, така и от производители.

27

28

У нас е прието радиусът на оста на

кюнетата, R да бъде равен най-малко

на диаметъра D на включващия се

канал [3]. В някои страни [2] се препо-

ръчва R да е от един и половина пъти

до три пъти диаметъра на тръбата.

Най-неблагоприятни по отношение на

изискването за възможно най-голям

радиус на кюнетите се случаите, при

които каналите са под прав ъгъл.

Обикновено при произвеждане на

ревизионни шахти в заводски условия

това изискване не се спазва.

При по-големи диаметри, които се

включват или правят завой под 90о

това изискване трудно се изпълнява

или не се изпълнява изобщо

Няма нормативни изисквания за

минимални размери на площадките за

обслужване в ревизионните шахти.

Необходимо е проектантите да се

съобразяват с получените размерите

на площадките при свързване на

тръбите и оформяне на кривите на

кюнетите с работната площ, която се

формира.

При включване на второстепенен

канал към главен канал при височина

на пада не по-голяма от 50 cm, включ-

ващото се водно количество се поема

със странична кюнета, която плавно се

присъединява към основната.

Обикновено наклонът на кюнетата

на дъното на предварително изработе-

ните дънни части от определен произ-

водител е с някаква избрана стойност,

например 1 % или 0 %. Това означава,

че ще има известно увеличаване на

местните загуби по протежение на

един прав канализационен участък с

междинни РШ и с наклон на тръбите,

различен от наклона на кюнетите на

предварително изработените дънните

части.

2.1. Изисквания относно взаимното

разположение на довеждащия и

отвеждащия тръбопровод

Довеждащият и отвеждащият тръ-

бопровод трябва да бъдат проектирани

така, че котите на водните нива в двата

тръбопровода да следват напорната

Експериментално е доказано от

Willi H. Hager [2], че най-малки хи-

дравлични съпротивления се създават,

когато дълбочината на основната кю-

нета е равна на дълбочината на отвеж-

дащия канал. В този контекст, ако се

спази „НАРЕДБА № РД-02-20-8 от 17

май 2013 г.“, би следвало дълбочината

на кюнетата да се приема равна на

дълбочината на отвеждащия канал.

Местните загуби на напор в канализа-

ционната мрежа зависят в голяма степен

от оформлението на кюнетите на реви-

зионните шахти. При по-голям радиус и

по-плавен преход от тръбите към кюне-

тата се получават по-малки хидравлични

загуби. По-плавен преход се постига, ако

оста и съответната дъга на кюнетата са

части от окръжности, чиито допирателни

са осите и стените на тръбите (Фиг. 1).

Фиг. 1. Оформление на кривината на кюнетите при еднакви диаметри на каналите

линия. За тази цел трябва да бъдат

определени действителните пълнежни

височини в двата тръбопровода при

преминаване на съответното оразме-

рително водно количество. При хидра-

вличното оразмеряване на канализаци-

онните мрежи при смесени системи се

приема, че съотношението между ви-

сочината на водния пълнеж към диа-

метъра е равно на единица (h/D=1). За-

това на практика свързването на до-

веждащия и отвеждащия тръбопровод

може да се извърши “теме с теме”

(Фиг. 2), като загубите на напор в

ревизионната шахта се пренебрегват.

Когато двата канала са с различни

диаметри има две възможности по

отношение на свързването на дъната

на тръбите: с пад или плавно свързва-

не. Предпочита се плавно свързване,

тъй като при пада се получава по-

голямо завихряне. На Фиг. 2 е показа-

но плавно свързване на канали от сме-

сена мрежа и водни нива в сухо време.

При хидравличното оразмеряване на

канализационната мрежа може да се

получи диаметър на отвеждащия тръбо-

провод, по-малък от този на довежда-

щия. Това е възможно, когато например

теренът след ревизионната шахта е със

значително по-голям наклон в сравне-

ние с наклона на терена преди шахтата.

В този случай се изравняват котите на

дъната на тръбопроводите [3], а загубите

на напор в шахтата се пренебрегват.

2.2. Изисквания относно разположе-

нието на вливащ се тръбопровод

При проектирането и оразмерява-

нето на канализационната мрежа,

трябва да се спазват едновременно две

основни изисквания, които осигуряват

непотопено изтичане на отпадъчните

води от вливащия се (включващия)

тръбопровод [3]:

1) котата на дъното на включващия

се тръбопровод да бъде равна или по-

голяма от котата, която съответства на

2/3 от диаметъра на отвеждащия

тръбопровод (Фиг. 3).

2) котата на водното ниво във

включващия се тръбопровод да бъде

над котата на водното ниво в ревизи-

онната шахта при преминаването през

нея на съответното оразмерително

водно количество.

Изискването за пад dh ≥ 2.D/3

създава условия, които намаляват за-

вихрянията и мъртвите зони на потока

в кюнетата. Препоръчва се падът да се

проектира в мястото на свързването на

кюнетите на вливащия се канал към

основния канал. Чрез изискването за

непотопено изтичане се избягва под-

прищването на включващия се поток.

В някои случаи след преценка за по-

следствията от напорно движение в

края на включващия се канал в резул-

тат на подприщване, се налага компро-

мис с изискването за по-високо водно

ниво в него спрямо водното ниво в ос-

новния канал. Това може да се получи

при голям диаметър на основния канал

и малък на включващия се.

Основен проблем при произвежда-

нето на ревизионни шахти в заводски

29

Фиг. 2. Свързване на тръбопроводи в ревизионни шахти - разположение на довеждащ и

отвеждащ тръбопровод в РШ и оформление на кюнетата

30

условия е неспазването на изисквани-

ята за включващия се тръбопровод.

Обикновено на производителят е по-

лесно да изпълни един тип ревизионна

шахта при определени диаметри на

довеждащ, отвеждащ и включващ се

тръбопровод (Фиг. 4). Това се постига

просто като тръбопроводите се свър-

жат „дъно с дъно“, без да се вземе под

внимание пропускния капацитет на

така конструираната шахта.

Когато двете изисквания са изпъл-

нени и в случай че разликата между

котите на дъната на включващия се и

отвеждащия тръбопровод е до 0,5 m,

тогава може да се оформи кюнета,

чрез която да се създадат възможно

най-добри хидравлични условия за

движение на отпадъчните води през

ревизионната шахта.

Когато разликата между котите на

дъната на включващия се и отвежда-

щия тръбопровод е по-голяма от 0,5 m,

тогава вместо ревизионни шахти тряб-

ва да се проектират шахти с пад (кас-

кадни шахти).

2. 3. Изисквания относно разположе-

нието на тръбопровод, който започва

от ревизионна шахта

В случай, когато дадена ревизионна

шахта се явява начална за даден канализа-

ционен клон, в самото начало на клона

при нормални експлоатационни условия

не трябва да се допуска навлизане на от-

падъчни води от ревизионната шахта. То-

ва е причината котата на дъното на кана-

лизационен клон, който започва от дадена

ревизионна шахта да бъде най-малко с

0,05 m [3] по-голяма от котата на водното

ниво в ревизионната шахта при премина-

ване на съответното оразмерително водно

количество (Фиг. 5). По този начин се га-

рантира, че този канализационен клон

действително започва от шахтата и при

нормални експлоатационни условия няма

хидравлична връзка с водния поток в нея.

Фиг. 3. Разположение на вливащ се тръбопровод

Фиг. 4 . Разположение на тръбопроводите при индустриално произведени шахти

31

Ако условието за разлика между

котата на дъното на началото канализа-

ционния клон с поне 0,05 m от котата на

максималното водно ниво в ревизион-

ната шахта не е възможно да бъде

изпълнено, тогава може да се изгради

преградна стена, с която да се предо-

тврати навлизането на отпадъчни води в

започващия клон. Обикновено това

изискване се спазва от

производителите.

2. 4. Изисквания относно плавно

оформяне на кюнетата

Друг проблем, който възниква при

индустриално произведени пластмасови

дъна за ревизионни шахти е образуване-

то на вътрешни ръбове при оформянето

на кюнетата от отделни елементи. Тези

ръбове изгаят ролята на допълнителни

местни съпротивления (Фиг. 6). При

бетоновите шахти, поради естеството на

материала, този проблем се елиминира.

3. Определяне на месните загуби на

напор

В класическия случай местните загуби

на напор при спокойно състояние на

потока се използва формулата на

Вайсбах:

(1)

къдетоzм

е коефициент на местно съпро-

тивление; v – скорост на течението след

съпротивлението; g – земно ускорение.

За определяне на коефициентите на

местно съпротивление се препоръчва

използването на различни стойности

или зависимости, изведени при кон-

кретни експериментални условия.

Основен недостатък на подхода за

използване на горепосочените коефи-

центи е тяхната валидност, а именно

предпоставката, че са в сила при равно-

мерно движение и спокойно течение. В

действителност в канализационните

мрежови системи в много случаи се

реализира неравномерно движение и

бурно състояние на потока.

3. 1. Методика за определяне на

местните загуби на напор при

ревизионни шахти според ATV-

DVWK-A 110 (напорни загуби в

зависимост от височината на

кюнетата).

Гореспоменатите изисквания за

оформяне на кюнетите и начина на

включване на второстепенни клонове

към главния клон имат за цел получава-

Фиг. 5. Разположение на тръбопровод, който започва от ревзионна шахта

Фиг. 6. Оформяне на кюнетата при

индустриално произведени шахти

нето на оптимални хидравлични условия

в ревизионните шахти. Друг особено

важен въпрос е точното определяне на

местните загуби на напор. Съществуват

различни теоретични модели за опре-

делянето им, като в техническия нор-

матив ATV-DVWK-A 110 [4] директно са

препоръчани конкретни стойности.

3. 1. 1. Коефициент на местните на-

порни загуби за ревизионни шах-

ти с височина на кюнетата по-

голяма или равна на диаметъра

на най-голямата тръба

Височина на кюнетата влияе върху

хидравличните загуби в ревизионната

шахта по време на отток в сухо време

или по време на дъжд. Посочените

стойности на коефициента на местни-

те напорни загуби в Tабл. 1 са препо-

ръчителни според ATV-DVWK-A 110

[4], получени са експериментално и

характеризират загубите при спокойни

течения. Стойностите отчитат местни-

те напорни загуби в шахтата, но не и

тези по дължината й. При липса на

други данни може да се използват

тези, представени в Табл. 1 и за не-

кръгли напречни сечения на тръбите.

3. 1. 2. Коефициент на местните

напорни загуби за ревизионни

шахти с височина на кюнетата

по-малка от диаметъра на най-

голямата тръба

Посочените стойности на коефицен-

та на местните напорни загуби в Табл. 2

са препоръчителни според ATV-

DVWK-A 110 [4] и са получени експе-

риментално и характеризират загубите

при спокойни течения. Стойностите от-

читат местните напорни загуби в шахта-

та, но не и тези по дължината й. Анало-

гично на горния случай при липса на

други данни може да се използват тези,

представени в Табл. 2 и за некръгли

напречни сечения на тръбите.

Основен недостатък на горепосоче-

ните коефициенти е тяхната валид-

ност, а именно предпоставката, че са в

сила само при спокойни течения. В

действителност в канализационните

мрежови системи в много случаи се

реализира бурно състояние на потока.

3. 2. Oпределяне на месните загуби

на напор според други източници

Според изследване на Liebmann

(1970) [5] за тръби под напор и различни

височини на кюнетата е изведена следна-

та формула за местните загуби на напор:

(2)

където DHs е месната загуба на напор,

v – скорост на потока,

g – земно ускорение.

При изследванията направени от

Lindvall (1984) [6], местните загуби на

напор са изведени като функция от

диаметъра на ревизионната шахта Ds

и

диаметъра на тръбата D:

32

Таблица 1

Таблица 2

(3)

Общите загуби на напор (енергия)

в ревизионните шахти по изследвания

на Stewart Stein и др.(1996) [7] зависят

освен от диаметрите на шахтата и из-

ходящата тръба, но така също от:

С1

- сравнителен коефициент,

зависещ от размерите на шахтата и

изходящия диаметър;

С2

- коефициент, зависещ от

дълбочината на водата в кюнетата;

С3

- коефициент, зависещ от броя

на входящите тръби;

С4

- сравнителен коефициент,

зависещ от площите на напречните

сечения на входящите и изходящите

тръби.

(4)

където ΔЕ е загубите на енергия

(напор); ω - корекционен коефициент,

който зависи от оформянето на

кюнетата; vo

2/2g - скоростната височи-

на (напор).

Коефициентът на местно

съпротивление при крива под ъгъл 900

по формула, предложена в [8] се

определя по формулата:

(5)

където a и b коефициенти, които се

отчитат от номограма, Fr – число на

Фруд.

Коефициентът на местно съпротив-

ление при събиране на потоци под

ъгъл 900 по формула на Сахаров [8] се

определя както следва:

(6)

където Qпр

– водно количество от вли-

ващ(и) се клон, Qсм

– водно количес-

тво на смесения поток след шахтата,

Fr0,5

– число на Фруд при h/D=0,5.

Заключение

Основен проблем при производ-

ството на ревизионни шахти в завод-

ски условия е неспазването на изис-

кванията за свързването на включва-

щите се тръбопроводи към основния

канал. Обикновено производителят

свързва тръбопроводите „дъно с дъ-

но“, като по този начин се намалява

пропускния хидравличен капацитет,

както на ревизионната шахта, така и на

канализационната мрежа като цяло.

Препоръчва се при индустриално про-

изводство на шахти стриктно да се

спазват описаните по-горе теоретични

изисквания за свързване на каналите.

Коефициентите на местно съпро-

тивление при ревизионните шахти

зависят от начина на оформяне на кю-

нетите им. Поради сложния характер

на движение на водата в тях, който се

различава значително от теоретичните

постановки, точното им определяне е

изключително важно и е възможно

само след експериментално изследва-

не на конкретните видове ревизионни

шахти.

Литература:

1. „НАРЕДБА № РД-02-20-8 от 17

май 2013 г. за проектиране, изграж-

дане и експлоатация на канализа-

ционни системи“.

2. Hager, Willi H.(2010), Wastewater

hydraulics: Theory and Practice,

Springer, ISBN 978-3-642-11382-62.

3. Ръководство за проектиране на ка-

нализационни мрежи, изд. „Техни-

ка“, 2015 г., Р. Арсов, Др. Драга-

нов, Т. Игнева-Данова, Б. Борисов

4. ATV-DVWK-A 110 Standarts.

5. Liebmann, H. (1970). Der Einfluss

von Einsteigschächten auf den

Abflussvorgang in Abwasserkanälen

(Effect of manholes on sewer flow).

Wasser und Abwasser in Forschung

und Praxis 2. Erich Schmidt:

Bielefeld.

6. Lindvall, G. (1984). Head losses at

surcharged manholes with a main

pipe and a 90? lateral. Third Int. Conf.

on Urban Storm Drainage Göteborg

1: 137–146.

7. Stein, S. M., Dou Xibing, E.Umbrell,

J.Jones, Storm Sewer Junction

Hydraulics and Sediment Transport

8. Цочев, Ц., Цачев, Ц., Гърданов,

Т.(1997), Хидравлични изчисления

на водоснабдителни и канализаци-

онни системи, изд. Техника.

33