Диссертация тақырыбы: «Су шаруашылық мақсатта Алматы қаласының жаңбыр суларын есепке алу және бағалау» 7M05206 «Гидрология»

1.5 Жауын-шашын жүйелерін жобалау

Елді мекендердің, қалалардың жаңбыр жүйелерін жобалау кезінде жердің бедерін ескеру қажет. Жердің бедеріне байланысты елді мекендердің жаңбыр жүйелері бірнеше зонадан тұруы мүмкін. Зоналар бір–бірінен жаңбыр жүйелерінің түрімен ашық, жабық, аралас немесе жер бедерімен қырат, сай жер т.б. байланысты бөлінеді.

Мысалы: Алматы қаласын алсақ жер бедеріне байланысты тау бөктері жақ ашық жүйемен Орбита , Таугүл ықшам аудандары , ал қаланың орталық бөлігі жабық жаңбыр жүйесімен жабдықталмақ. Елді мекеннің жер көлемі суды әкету бассейндеріне бөлінеді. Бассейн саны жер бедеріне, шығару мүмкіндігі бар жерлерге суаттарға, жыраларға және жобалау шешіміне байланысты болады. Өйткені құбыр жүйесінің ұзындығы мен жатқызылу тереңдігі азаяды.

Алматы қаласының 2020 жылғы жауын – шашынның орташа жылдық мәні 2- кестеде көрсетілген.
2-кесте

Алматы қаласының жауын – шашынның орташа жылдық мәні

1.5.1 Жауын-шашын канализациясының атқаратын міндеттері

Жауын-шашын канализациясының негізгі атқаратын міндеттері елді мекендердегі, өнеркісіп орнындағы жаңбыр суын суаттарға алып кету. Үй ішіндегі жаңбыр жүйелері үйдің шатырларында пайда болатын жаңбыр суын алып кетуге қолданылады. Сыртқы жаңбыр жүйелері жер асты құбырларынан және жаңбыр қабылдағыштардан тұрады. Сыртқы жаңбыр канализациясы үш түрлі болады: ашық, жабық және аралас.

Алматы қаласында жаңбыр суымен еріген суды әкететін жабық жаңбыр жүйесі жоқ. Бұл су қазіргі кезде жүйесіз бытырап әкетіледі. Су әкету бессейіндерінің жаңбыр суы жер бедерін пайдаланып арықтармен, науалармен, жыралармен әкетіледі. Су әкету бассейіндерінің жаңбыр суымен еріген суды әкететін жабық жаңбыр жүйесі жоқ. Бұл су қазіргі кезде жүйесі бытырап әкетіледі. Су әкету бассейіндерінің жаңбыр суы жер бедерін пайдаланып арықтармен, наулармен, жыралармен әкетіледі.Бірен–саран үлкен және Кіші Алматы өзендеріне, Көктем, Қарасу т.б. басқа өзендер түседі. Арықтар толып жетіп жолдың көлік жүретін бөліктермен төмен жерлерде салынған үйлер, ғимараттар су астында қалуы мүмкін.

Сондықтан жоғарыда айтылған жағдайларды ескере отырып қазіргі кезде Алматы қаласының абаттандыру дәрежесіне сай жабық жауын-шашын жүйесін салу қажеттігін ескеру керек. Келешекте Алматы қаласы толық бөлінген канализация жүйесімен жабдықталатын болады.Кварталдар ішінде жаңбыр қабылдағыштардың санын азайту және жаңбыр жүйелерінің құбырларының диаметрін кішірейту үшін квартал аралық тораптарды ашық науа түрінде салған тиімді болып саналады.

Қала ішіндегі үлкен өндіріс орындарында пайда болған жаңбыр суын жергілікті қондырғыларды тазартып сол өндірісте техникалық су жүйесінде пайдалану көзделеді[5].

1.5.2 Жауын-шашынның ұзақтығы, қарқыны және қайталануы

Жауын-шашынды толық сипаттау үшін жаңбырдың ұзақтығын, қарқынын және қайталануын білу керек.

Жауын-шашынның қарқыны деп белгілі ауданға, белгілі уақытқа түсу қарқынын айтамыз. Жаңбырдың қарқынын екі жолмен табады:

а)жауын-шашынның түсу қарқындылығы арқылы. Жаңбырдың түсу қарқындылығы деп жаңбыр суы қабатының биіктігінің түсу ұзақтығына қатынасын айтады:

i= , (1)
мұндағы і – жауын-шашынның түсу қарқындылығы, мм/мин;

ә) жауын-шашынның түсу көлемі арқылы:

166,7 – ауыспалы модуль.

Жауын-шашынның қайталануы деп ұзақтығы мен қарқыны бірдей жаңбырдың қайта қайталануын айтады.

Жауын-шашын суына құбырдың толып кетуі аралығы деп канализация жүйелерін толтырып кететін өте үлкен қарқынды жаңбырдың қайталану аралығын айтамыз.

1.5.3 Жауын-шашын суының есепті шығындарын табу

Жауын-шашын суын әкететін науалар мен құбырлардың өлшемін анықтау үшін жүйелерге түсетін жаңбыр суының есепті шығынын білу қажет. Бұл шығын қабылданған жаңбырдың есепті ұзақтығына, қарқынына, жабын коэффициенті мен су жинау бассейніне байланысты болады.

Метрологиялық параметрлерге сүйене отырып, жаңбыр суының есепті шығынын былай анықтаймыз:
(3)

мұндағы – Жауын-шашын сарқынды сулардың меншікті шығыны;

n – ҚР ҚН бойынша анықталатын деңгей көрсеткіші, ҚР ҚН бойынша анықталады, n = 0.57;

А – жергілікті аумақтың географиясы мен метеорологиялық жағдайына байланысты факторлар жиынтығы;

Z_mid – жер жамылғысының коэффициенті;

β – арынды режім пайда болғандағы бос сыйымдылықты толтыруды ескеретін коэффициент

β – құбырдың бос сиымдылығын ескеретін коэффициент.

n = 0.57-ге тең болғанда β = 0.75

Әр учаскі үшін барлық есептеулер қосымшада көрсетілген.

1.5.4 Жауын-шашынның қарқындылығын есептеу

Жауын-шашын қарқындылығының басқа параметрлеріне тәуелділігін табу үшін плювиографтардың кем дегенде соңғы 25 жыл ішінде тіркелген деректер қажет. Қабылданған деректер соңында q = f(t) тәуелділіктер пайда болады.

Егер q және t мәндері бойынша логарифмдік координаталарында нүктелер тұрғызсақ келесі «суреттегідей» түзулер келесі өрнектегі тәуелділіктер арқылы анықталады:

немесе

t – жаңбыр жауу ұзақтығы, мин;

n – метеорологиялық параметр.

Стандарт бойынша А мәнін келесі формула бойынша табуға болады:

n – ҚР ҚН бойынша анықталатын деңгей көрсеткіші, ҚР ҚН бойынша анықталады, n = 0.57;

Р – есептік қарқындылықтан бір реттік асу көрсеткіші, ҚР ҚН бойынша Р = 1 жыл;

– жылда жауатын жауын-шашынның орташа мөлшері, ҚР ҚН бойынша = 76;

γ – метеорологиялық параметр, ҚР ҚН бойынша табылған деңгей көрсеткіші: .

Метеорологиялық параметрлерге сүйене отырып қарқындылық пен ұзақтық арасындағы қатынас келесі теңдеуде көрсетілген:

(6)

мұндағы Z_mid – жер жамылғысының орташа өлшемді коэффициенті;

А – көп факторлардан әсер ететін параметр, А = ;

– құбыр желілері бойынша ағу уақыты;

n – ҚР ҚН бойынша анықталатын метеорологиялық параметр.

Жабын коэффициентінің орташа мәнің 3 – кестеге сәйкес анықтаймыз.
3-кесте

Жабын коффициентінің орташа мәні

Кестедегі Z – жабын түрінің коэффициенті, оны ҚР ҚН-ның 9 бен 10-кестелерінен анықтаймыз.

Сонда жауын-шашынның есептік ұзақтығын мына формула арқылы анықтайды:
(7)

1.5.5 Жауын-шашын суының ағу жылдамдығы

Құбыр мен жер бедері арқылы жаңбыр суының ағу есептік ұзақтығы tr, мин. Оны табу үшін осы формула қажет:
(8)
мұндағы t_con – ҚР ҚН бойынша жаңбыр суының көше науалары арқылы ағу ұзақтығы немесе квартал шеңберіндегі жаңбырқабылдағышының көше коллекторына дейінгі ұзақтық, мин. Жаңбыр ағынының беттік шоғыралану уақытын есеп арқылы не елді мекендегі жабық кварталішілік желілер жоқ болғанда 5-10 мин, бар болғанда 3-5 мин қабылданады.

Кварталішілік кәріз жүйесінің есебінде беттік шоғыралану уақытын 2-3 мин тең қылып қабылдайды.

t_p – сол сияқты құбырдан есептік қимаға дейінгі ағу ұзақтығы, келесі теңдеу арқылы қорытылады:

Нөсер суларының есептік шығыны келесі формуламен табылады:

β – құбырдың бос сиымдылығын ескеретін коэффициент. n = 0.57-ге тең болғанда β = 0.75.

Әр учаскі үшін барлық есептеулер қосымшада көрсетілген.

Жаңбыр суларына гидравликалық есептеу үшін есептік шығын , л/с қажет, оны келесідей табады:

Гидравликалық есеп талғау әдісі арқылы жүргізіледі. Алдымен әр учаске үшін ν жылдамдық, одан кейін шығыны қабылданады. Құбырлар диаметрі толықтай толу дәрежесі мен өткізу қабілеті есептік шығыннан 10 пайыздан артық емес болатындай қабылданады.

Коллектордың әрбір есептік учаскесі үшін есептік қарқындылық шамасын (үлестік ағынның шамасы) пайдалана отырып, есептік шығысты есептеу қажет. Есептеулерді жеңілдету үшін жаңбырдың есептелген ұзақтығының уақытқа тәуелділігін білдіретін график қолданылады[6].
4-кесте. Жаңбырдың есептік ұзақтығының уақытқа тәуелділігі

tr	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60
qr	37,3	23,1	17,5	14,3	12,2	10,8	9,7	8,9	8,2	7,6	7,1	6,9

4-сурет.Жаңбырдың есептік ұзақтығының уақытқа тәуелділік графигі

1.5.6 Жауын-шашын канализациясын гидравликалық есептеу және профильдерін салу

Жауын-шашын канализациясын гидравликалық есептегенде, бассейннің ең ұзын коллекторынан бастап есептейді. Кейбір жағдайда бассейн коллекторының барлық ауданы емес, тек бір бөлігінің ғана есепті шығыны алынады.

Есептелген есептік шығын бойынша диаметрді, ылдилықты, шаруашылық-тұрмыстық жүйе үшін қолданылған әдіс бойынша жылдамдық қабылдаймыз. Бірақ жаңбыр жүйесінің толу дәрежесі толыққа жақын болуы керек. Гидравликалық есептеу нәтижесін кестеге енгізеді. Гидравликалық есептеу деректеріне сүйене отырып, шаруашылық-тұрмыстық су әкету жүйесін жобалағандай жаңбыр коллекторының бойлық профилін салады.

5-кесте

Құбырдың өзін-өзі тазалайтын жылдамдығын қамтамасыз ету үшін ылдилықты қабылдау керек. ҚР ҚН-да құбыр диаметріне байланысты ылдилықтар көрсетілген. Құбырлардың диаметрлері гидравликалық есептеу негізінде алынады[6].

Егерде лас су шығыны аз болса, онда құбыр диаметрін пайдалану талаптарына сәйкес қабылдайды.

1.6 Жауын-шашын суын әкету жүйесінің элементтері

Жер бедерінің топографиялық жағдайы қолайлы болса жер бетіне түсетін атмосфералық жауын-шашындар еріп жақындағы суатқа жердің еңістігімен өздігінен ағызылады.

Бұндай жағдайлардың болмаған кезінде беттік ағындар ағызылмай елді мекендер мен өндіріс орындар аумағында жол беруге болмайтын батпақты жерлер пайда болады. Жертөлелер мен үйлер аумағын су басудан сақтау үшін шатырлар мен көше жолдарынан беттік суларды әкететін арнайы ғимараттар салынады.

Жаңбыр суын әкету жүйесінің барлығы ішкі және сыртқы желілерге

бөлінеді. Үйлердің төбесіндегі сулар ішкі және сыртқы су ағызатын құбырлар арқылы ағызылады.

Одан кейін су ашық, жабық және аралас түрде болатын сыртқы су әкетужелісіне түседі.

Ашық түріндегі желілер елді мекеннен тыс жерлер мен өндіріс орындардағы сулары әкететін науалар мен каналдардан тұрады. Ашық суағарлар құрылыс салу тығыздығы, халық саны мен жауын-шашынның көлемі аз болатын жерлерде қарастырылады.

Жабық түрдегі желілер қалалар мен елді мекендердің абаттандыру дәрежесі жоғары болатын көп қабатты үйлерде қолданылады. Бұл жағдайда жаңбыр суы көшелердегі арналардан арнайы су қабылдағыш құдықтарға (жаңбыр қабылдағыштарға) түседі де, одан кейін жерасты құбыр желілері арқылы су тасталатын суатқа әкетіледі.

Аралас желіде көше арықтары мен жерасты құбырлар желілері бірге қолданылады. Бұл түрді құрылысқа қаржы жұмсалымын азайту мақсатында қолданады. Егер жақын аймақтарда сарқынды суды тастайтын суаттар жоқ болғанжағдайларда буландырғыш алаңшалар құрылады. Әдеттегідей жаңбыр сулары өз бетімен ағады. Ерекшелік ретінде жергілікті рельеф өте қолайсыз болатын жағдайлар[4].

1.6.1 Жауын-шашын қабылдағыштар және олардың конструкциялары

Жауын-шашын қабылдағыштар келесі жерлерде орналастырады:

– науалар бар бойлық еңістігі бар көшелерде мен ұзақ еңіс ауандарда, жаяу жүргінші жолдарда және көше қиылыстарындағы судың келетін жағында;

– беттік сулардың бос ағыны жоқ төмен жерлерде, ара тәрізді бойлық кескіні бар науалар бар жерлер, аулалар мен парктер территориясындағы ұзақ еңістердің соңына;

– төмен ораласқан көшелердің жүргін бөлігінде горизонталь орналасқан торлы жауын-шашын р қабылдағыштармен бірге жиектас бөлігінде вертикаль орналасқан саңылаулы жаңбыр қабылдағыштар қолдануға жол беріледі;

– бойлық еңістігі бар көшелер науаларында жаңбыр қабылдағыштардың вертикаль не аралас түрлері рұқсат берілмейді.

Жауын-шашын қабылдағышты көшелердің жүрінді бөлігінің барлық төмен жерлеріне орналастыру өте тиімді. Олар ҚР ҚН бойынша түбі шұңқырсыз жобаланады. Жаңбыр қабылдағышқа су түсуі алдында тордан өтуі керек. Жаңбыр қабылдағыштан су диаметрі 250 мм болатын қосылғыш құбыр бойымен жабық коллекторға құйылады. Олар керегелерден, стакандардан және түйіннен тұрады. Жауын-шашын қабылдағыштар тікбұрышты өлшемдері 0,6х0,9 м немесе дөңгелек диаметрі d=0,8 м болады.

Коллекторлардан жауын-шашын қабылдағыштардың қосылу ұзындығы 40 метрден артық емес, диаметрі 200 мм және ылдилығы 0.02 м болу керек. жауын-шашын қабылдағыштар міндетті түрде жаяу жүргінші жолға дейін жетпей көшелер қиылысында орнатылуы қажет[4].

Жауын-шашын қабылдағыштар квартал ішінде де, көше бойында да орнатылуы мүмкін.