Канализация — это система с безнапорными потоками сточной жидкости, имеющими свободную поверхность. Свободная поверхность — это граница между жидкостью и газом, на которой действует атмосферное давление. Внутри канализации поддерживают атмосферное давление с помощью вентиляционных стояков или вакуумных клапанов . Сточные воды внутри канализации движутся самотёком. С этой целью горизонтальные участки труб имеют уклон в сторону стояков. Диаметры и оптимальные уклоны труб назначают конструктивно: При проведении гидравлического расчёта безнапорных потоков учитывают ограничения по скорости V (м/с), наполнению h/d и уклону i = Dz/L (см. рис. 19). Например, при расчёте канализационных труб должны быть выполнены три таких ограничения: где dмм — внутренний диаметр трубы в миллиметрах. Для расчёта безнапорных потоков широко применяется формула Шез?: где R — гидравлический радиус в метра С — коэффициент Шез?. Гидравлический радиус находят так:
где w — площадь живого сечения потока (поперечного сечения);c — смоченный периметр, то есть часть периметра живого сечения потока, где жидкость соприкасается с твердыми стенками.
Коэффициент Шез? можно определить по формуле Маннинга
где n — коэффициент шероховатости стенок трубы или канала обычно в пределах 0,012...0,014 R — гидравлический радиус, подставляемый в метрах. Более точной является формула Н.Н. Павловского, которая здесь не приводится. На её основе А.А. Лукиных и Н.А. Лукиных составили подробные таблицы для гидравлического расчёта канализационных сетей . Скорость потока связана с расходом q соотношением вида.Таким образом, приведённые формулы позволяют осуществлять гидравлический расчёт любых безнапорных потоков, в том числе в системах внутренней канализации. Обычно для расчётов используют вспомогательные таблицы или номограммы, составленные на основе формулы Шези. Заметим, что формула Шези справедлива для потоков с турбулентным режимом. Таких потоков на практике подавляющее большинство, а особенно в канализационных сетях. Другие проверочные гидравлические условия и расчёты для внутренних канализационных сетей изложены в СНиП 2.04.01-85,куда мы и отсылаем читателя.
