Расчет ливневой канализации: пример с расчетом диаметра и уклоном труб

Создать действительно эффективную систему сбора и отвода дождевой воды – задача непростая. И, безусловно, требующая тщательного проектирования с учетом специфики участка, на котором она создаётся. Как правило, этим занимаются специалисты, в особенности если речь идет о территориях большой площади, о ливневках в населенных пунктах, на крупных объектах и т.п. Но на небольшом загородном участке можно попробовать провести и самостоятельный расчет ливневой канализации. А затем, на базе полученных показателей, спланировать размещение всех элементов системы и воплотить задуманное  в реальность.

Но не будем пока забегать вперед – остановимся именно на расчёте ливневки.

Важность ливневой канализации и основные элементы системы

Можно ли обойтись без ливневки?

 Прежде давайте вспомним назначение ливневой канализации, а также то, из каких основных элементов она обычно строится. Без понимания структуры этой системы подходить даже к предварительным наброскам – совершенно бессмысленное занятие.

Итак, ливневая канализация должна рассматриваться как обязательный элемент всей инженерной инфраструктуры участка. В идеале она должна распространяться не только на области застройки или облагороженного двора, но даже на ту часть территории, что отведена под ландшафтный дизайн или под «сельхозугодья».

Задача этой системы – организованно и в кратчайшие сроки собрать с обслуживаемой территории основные объемы воды, выпавшей дождем или образовавшейся в ходе таяния снега, отвести их в безопасное место, при необходимости – подвергнуть очистке, и затем – сбросить или в природный водоем, или в коллектор или иное хранилище.

Очень глупо надеяться на то, что выпавшая дождём вода «рассосётся и разойдётся» сама собой. Практика частного домостроения изобилует историями, когда пренебрежение к проблемам ливневой канализации оборачивалось очень серьёзными последствиями. Последствия могут коснуться очень многих сфер: от «банальщины», вечной сырости и грязи во дворе — до надежности капитальных построек, от разрушения дорожек и площадок — до плохой приживаемости или даже гибели высаживаемых растений. И это только так – навскидку…

Мало пользы будет от такой канализации, если она создавалась «на глаз» – велика вероятность, что она не будет справляться со своими обязанностями при сильном или затяжном дожде. Получается, затраченные деньги – на ветер. Другая крайность, когда система строится с огромным, никому не нужным «запасом», что оборачивается совершенно неоправданным усложнением проекта, и значительным удорожанием и материалов, и выполняемых работ.

Это говорится в пользу того, что создание ливневки должно предваряться планированием.

Никогда не следует пытаться «примерить» готовый проект на свой участок. И не имеет никакого смысла искать какую-то универсальную модель ливневки. Все зависит от особенностей участка, его площади, от местных климатических условий, от состояния грунтов, от того, что же планируется возвести на рассматриваемой территории, и от того, как эти объекты будут в дальнейшем эксплуатироваться, от наличия возможности свободного сброса собранных ливневых стоков и от многого другого.

Но при всем этом ливневки строятся из сходных элементов. Каждый из этих элементов (участков) системы выполняет определённые функции.

Основные элементы системы ливневой канализации

Уже из предназначения ливневой канализации должно быть понятно, из каких основных узлов она должна состоять. Выпавшие на территорию осадки нужно каким-то собрать, переместить сначала в промежуточные, а затем в основные точки накопления, подвергнуть очистке, а затем или сбросить тем или иным безопасным образом, или аккумулировать в каком-то вместительном резервуаре для последующего использования.

Каждый из элементов и узлов ливневки, безусловно, заслуживает подробного рассмотрения в отдельной публикации. Так, скорее всего, вскорости и будет на нашем портале. А пока – ограничимся лишь кратким обзором.

Водосточная система

Да, организованный сбор воды с крыши зданий, то есть всем нам знакомая водосточная система (кровельного водосбора) – тоже должна рассматриваться, как одна из важнейших составляющих ливневки.

Она включает:

• собственно, кровельные поверхности водосбора с надежной гидроизоляцией, имеющие уклон для стока воды в определённом направлении. Это, кстати, касается и плоских кровель – небольшой уклон в сторону водосборника все равно делается;
• точки первичного водосбора. Чаще всего используются желоба, размещенный вдоль карнизных свесов кровли. На плоских кровлях могут быть точечные дождеприемники, к которым как раз и организуется искусственно небольшой уклон;
• водосточные трубы, по которым собранная вода организованно транспортируется в основную нижнюю часть системы ливневой канализации. Трубы с соответствующими воронками чаще размещаются снаружи, крепятся к стенам здания. При расстановке труб обычно исходят их правила их размещения по углам. Но с таким расчётом, чтобы расстояние между соседними воронками и трубами не превышало максимума в 10 метров.

Узнайте, как сделать канализацию из бетонных колец своими руками, из нашей новой статьи.

Реже – водосточные трубы бывают скрыты внутри строения (больше это характерно для плоских кровель).

• Наконец, водосточные трубы должны «отдать» воду в ливневку. По уму – сразу под их обрезом размещаются дождеприемники или лотки, или даже труба полностью входит в этот дождеприемник. Упрощенный вариант – в непосредственной близости от водосточной трубы имеется какой-то водосборник (обычно линейный), и к нему создан уклон.

Бывает, что на некоторых постройках и вовсе прибегают к «стихийной» схеме – вода с кровли стекает прямо на землю, и уже потом собирается в дождеприемники ливневой канализации. Правда, для этого, чтобы не сырели стены здания, ширину карнизного свеса кровли рекомендуется делать увеличенной, никак не менее 600 мм.

Цены на различные виды водостоков

Дождеприемники

Чтобы выпавшая дождем или образовавшаяся в ходе таяния снега вода попала в каналы ливневки, понятно, для этого на поверхности земли должны быть какие-то приёмные устройства. Отсюда и нехитрое название эти элементов системы – дождеприёмники.

Сразу оговоримся, что система приема воды может строиться по линейному или точечному принципу.

• Линейный принцип свойственен ливневкам или их отдельным участкам открытого типа. В роли приемников используются желоба (лотки), прикрытые сверху решеткой – в целях безопасности, эстетичности и для фильтрации крупного мусора.

Естественно, при укладке желобов соблюдается необходимый уклон. Причем, это и уклон поверхности в сторону желоба, и уклон самого лотка в сторону водосборного колодца или трубы. Так, чтобы вода самостоятельно, только под действием сил гравитации, свободно перемещалась в нужном направлении.

Эта система в организации выглядит попроще (значительно меньше земляных работ), хотя и имеет массу вполне очевидных недостатков.

• Точечный принцип, когда сбор воды осуществляется через дождеприемники, наподобие тех, о которых уже говорилось выше в связи с водостоками.

Они могут расставляться и в других местах, например, в приямке у входа в дом или другое здание. Или даже просто на территории в определенном порядке для сбора воды с некоторой площади участка. К ним в таких случаях обычно делаются уклоны в виде «конверта», чтобы вода стекала к этой точке.

Между собой точечные дождеприёмники связываются системой подземных труб. С одной стороны – хорошо, так как ливневка получается скрытой, незаметной. Но работ по ее созданию станет намного больше.

Если посмотреть на уже реализованные проекты ливневых канализаций на индивидуальных загородных участках, то можно увидеть, что чаще всего применяются комплексные схемы. То есть сочетание линейного и точечного принципа.

Понятно, что лотки, и точечные дождеприемники, и закрывающие их решётки должны обладать целым рядом важных качеств, обусловленных особенностями эксплуатации этого участка системы. Это – способность выдерживать и значительные механические нагрузки, и негативное внешнее воздействие «погодного» плана — перепады температур, влажность, химическая агрессия выпадающей воды и т.п.

Каждый дождеприемник или лоток обладает определенной пропускающей способностью. То есть через него в единицу времени может пройти какое-то количество воды. Этот параметр как раз и важен при расчете ливневки.

Цены на различные виды дождеприемников

Трубы для ливневой канализации

Естественно, все элементы системы ливневки должны быть объединены какими-то коммуникациями. Эту роль выполняют проложенные под землёй трубы.

К трубам, эксплуатирующимся в таких условиях, предъявляются свои требования. Упор делается на их химическую стойкость, долговечность, устойчивость в внешней механической нагрузке. Очень важна ровность и гладкость стенок, чтобы в полостях не скапливался мусор, который вполне может туда попасть. А вот особых перепадов температур или какого-то внутреннего барического воздействия особо можно не бояться – вода перемещается самотеком, и скачков давления быть не может по определению.

• Когда-то широко применялись в этих целях асбестоцементные трубы, но сейчас их век, по всей видимости, заканчивается. Они все же довольно тяжелые, хрупкие, с ними больше возни и в транспортировке, и в монтаже.
• Если судить по фотографиям, опубликованным в интернете, чаще всего предпочтение отдается ПВХ-трубам оранжевого цвета. Они широко представлены в продаже вместе со всеми необходимыми фасонными деталями – отводами, тройниками, переходниками и т.п.

• Оптимальным же вариантов с точки зрения удобства монтажа и соответствия всем предъявляемым требованиям являются современные гофрированные полимерные трубы. Они могут быть однослойными и двухслойными. Например, широкой популярностью именно для создания заглублённых в грунт канализационных систем пользуются трубы с внешним гофрированным кожухом из полипропилена и внутренней идеально гладкой поверхностью из полиэтилена низкого давления. Такие изделия обладают определенной степенью гибкости (которая зависит от диаметра), что очень облегчает монтажные работы.

Такие трубы также представлены в большом ассортименте диаметров. К ним тоже предлагаются все необходимые фасонные детали.

Понятно, что пропускная способность трубы зависит от ее диаметра. А чтобы вода свободно перетекала по заданному «маршруту», трубы всегда прокладываются с определенным клоном.

Цены на трубы пластиковые для канализации

Устройства для очистки ливневых стоков

Не стоит думать, что дождевую воду всегда можно просто так собрать – и слить в водоём или канализационный коллектор. Дело в том, что она увлекает за собой горы мусора и различных загрязнений, в том числе нередко – химического характера.

Так что для того, чтобы получить разрешение на сброс собранной воды, надо подвергнуть ее очистке. Для владельцев загородных участков это бывает не столь актуально (хотя определенная очистка должна быть в любом случае), а вот для даже совсем небольших компаний, и особенно – занимающимся обслуживанием автомобильной техники, очистка таких стоков превращается в немалую и весьма дорогостоящую проблему.

Но оставит это пока в сторону – здесь требуется отдельное рассмотрение. А мы пока просто глянем, без чего не может обойтись даже самая простая ливневка.

• В каналы ливневки не должен попадать крупный мусор, иначе она забьётся в рекордно короткие сроки. Это значит, что любой дождеприёмник, точечный или линейный, должен в обаятельном порядке оснащаться решеткой. Она поможет отфильтровать из воды палую листву, какие-то обрывки бумаги или пластика, ветки, прочий крупный мусор.

В комплект многих современных моделей дождеприемников входит еще и корзина, устанавливаемая внутри. Она «доловит» тот мусор, которому удастся проскочить через верхнюю решетку.

Естественно, за состоянием и верхних решёток, и корзин хозяева участка должны постоянно следить. Если они зарастут мусором, ливневая канализация просто не сможет работать.

• Попавшая с земли в дождеприемники вода всегда несет собой мелкие нерастворимые частички – песчинки и другой твердый мелкий мусор. Естественно, решетки или сетки здесь подмогой не станут. Но зато с задачей хорошо справляются пескоуловители или попросту – песколовки.

Конструкция их может быть разной, но наиболее распространена та, что показана для примера на иллюстрации ниже:

Как можно увидеть, такая песколовка может врезаться как в поверхностные лотки, так и в заглубленные в грунт трубы. Смысл ее работы прост – за счет резкого увеличения объема скорость потока замедляется, что способствует оседанию нерастворимых частиц на дно.

Кстати, такие, как на рисунке, песколовки очень хорошо подходят и в качестве соединительных деталей конструкции ливневки. Например, при изменении направлении лотка или труб. Или при стыке нескольких участков в одной точке – выполняют своеобразную роль «тройника». Или при переходе от поверхностных желобов к подземной трубе. Одним словом, способны выполнять роль «мини-колодца».

• Если собираемая вода, как правило, имеет сильное загрязнение отходами нефтепродуктов (а ошибиться в этом сложно – характерные радужные пятна видны невооруженным глазом), то рекомендуется установка бензомаслоотделителя. Тем более, если воду планируется использовать, например, в технических целях или для полива огорода.

Правда, это довольно дорогое устройство, требующее профессиональной установки и регулярного обслуживания. Но иногда деваться некуда, так как в ряде случаев санэпиднадзор может запретить сброс собираемой дождевой воды без подобной очистки.

Но, как правило, это больше касается каких-то производственных или ремонтных компаний. В практике частного загородного жилья – случаи редкие.

Некоторые особенности участка, связанные, скажем, с неблагоприятной экологической обстановкой в регионе, могут потребовать и иных рубежей очистки, например, сорбционных фильтров.

Колодцы

Это – целая группа элементов системы, причем – самого разного предназначения. И важность колодцев в ливневке – сложно переоценить.

Так , колодцы в ливневке ставятся в следующих случаях:

— При переходах диаметров труб с меньшего на больший.

— Там, где под землёй сходится в одной точке два или более потоков воды.

— В точках резкого изменения направления трассы – в вершине получающегося угла.

— В точках, где по тем или иным причинам требуется перейти на другой уклон трубы или на другую глубину ее залегания под землей.

— На прямых участках трассы – через определенные промежутки, дающие возможность проведения ревизий и прочисток при зарастании труб.

Кстати, в качестве колодцев нередко в ливневках используются дождеприемники, составленные по вертикали – в них специально конструктивно предусмотрена такая возможность. Так что не надо полагать, что колодцы обязательно имеют круглое сечение.

Иногда на выходе из ливневой системы оборудуется специальный контрольный колодец, из которого берутся пробы на качество отводимой воды.

Цены на популярные модели дренажных колодцев

Коллекторы, накопительные резервуары, дренажные поля

Собранную воду нужно куда-то деть, хотя бы временно, иначе система переполнится. Собрать в один поток, передать в накопительный резервуар, сбросить в водоём (если это допускает степень очистки) или же в центральный канализационный коллектор.

В любом случае нужен коллектор, в котором сойдутся трубы со всех участков. А это может быть как вместительный колодец (как хранилище) , так и продолженная под землёй труба большого диаметра, по которой вода уходит к конечной точке .

Если используется подземный гидрант, то ему нередко придаётся многокамерная структура, в которой вода проходит дополнительное отстаивание и очистку.

Очень часто ливневую канализацию объединяют с дренажной системой именно общим коллектором. Степень очистки воды здесь – примерно на равных, так что никаких ограничений по этому поводу нет. Сами трубы дренажной канализации располагаются на большей глубине. Оно и хорошо – то, с чем не справилась ливневка, будет добрано дренажом.

Как проводится планирование ливневой канализации?

Самостоятельное планирование возможно исключительно для загородного жилого участка, если на нем не планируется реализация какого-то бизнес-проекта. Смею уверить – в любом другом случае (даже если вы соберетесь всего лишь у себя дома печь булочки на продажу или жарить семечки, не говоря уже об автомойке или мастерской) контролирующие органы потребуют полноценного проектирования.

Ну а для себя – почему бы не попробовать сэкономить хоть на этом, и провести расчеты самостоятельно. Все они, хотя и даются ниже в предельно упрощенной форме, все равно базируются на требованиях СНиП-2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения».

Основные вопросы, на которые приходится искать ответы при планировании:

• Необходимая производительность отдельных участков ливневки и всей системы в целом.
• Расположение и объемы колодцев.
• Диаметр, угол уклона и глубина расположения труб, связывающих элементы системы.

Давайте разбираться с этими «задачками».

Начать следует с общего планирования ливневки

Проектирование с обычно начинают с изучения плана территории своих владений с имеющимися (или планируемыми) постройками. Задача на этом этапе – определить, локализовать участки, с которых будет собираться дождевая вода, для каждого наметить расположение линейных или точечных дождеприемников. Проложить на создаваемом чертеже трассы труб, по которым собранная вода будет перемещаться. В точка пересечением или объединения, в других упомянутых ранее местах расположить (на схеме пока, конечно) колодцы. То есть составить своеобразную «иерархию» элементов системы.

Например, с тыльного ската кровли вода направляется в дождеприёмник №1. От площадки у гаража вода уходит в лоток №2, эти два потока объединяются в колодце №3. В свою очередь, по пути к коллектору вода из колодца №3 объединяется с потоком из колодца №6 в колодце №9…

И так далее. То есть для каждого участка должна быть проложена трасса движения воды с точками объединения потоков – и так вплоть до самого коллектора.

Для каждой точки сбора просчитывается минимально необходимая производительность (по объемам собираемых дождевых стоков). Понятно, что для точек объединения потоков эта производительность будет суммироваться. По ней как раз и будут подбираться диаметр и уклон труб, вместительность колодцев и коллекторов.

Надеюсь, что планирования принцип понятен. Поэтому можно перейти к расчету объемов воды, собираемой на каждом выделенном участке.

Рассчитываем объем собираемых ливневых стоков

Понятно, что дождь – это стихия не всегда предсказуемая. Тем не менее, по результатам многолетних метеорологических наблюдений все же был составлен алгоритм, позволяющий с довольно большой степенью точности прогнозировать количество атмосферных осадков.

Упрощенно (не для профессионального, а для нашего «бытового» расчета) эту зависимость можно выразить следующей формулой:

Qсб = q20 × S × ϒ

где:

Qсб — объем воды, подлежащий сбору с рассчитываемого участка.

q20— табличный коэффициент интенсивности атмосферных осадков. Требует пояснения:

Эти значения определены для всех регионов страны. То есть несложно уточнить в местной строительной организации или метеослужбе. Не будет большой ошибкой и воспользоваться предлагаемой картой-схемой. Единица измерения, кстати, не вполне привычная – литры в секунду на один гектар площади.

S — площадь участка, для которого проводится расчет. Площадь, кстати, должна быть выражена тоже в гектарах (1 га = 10 000 м²).

При подсчете площади следует иметь в виду, что требуется ее значение «в плане». То есть, например, не площадь ската кровли, а площадь его горизонтальной проекции с учетом угла крутизны. То же самое – для участков территории, расположенных на сильно пересеченной местности, например, на крутом склоне.

Как вычислять площадь – учить читателя не станем. Если уж совсем забылось – можно обратиться к публикации нашего портала, посвященной вычислению площадей крыш.

ϒ — поправочный коэффициент, вносящий коррективы на впитывающие свойства участка. Частично вода станет впитываться в поверхность, то есть не будет собираться ливневкой.

Не будем приводить все многообразие этого коэффициента – возьмем лишь те случаи, что возможны в условиях частного дома:

Чтобы не мучить читателя «вычислениями в столбик», тем более что требуется еще и переводить площадь в гектары, предлагаем воспользоваться онлайн-калькулятором. Он, стати, поможет и сразу привести площадь к горизонтальной проекции, если это требуется.

Калькулятор расчета объемов собираемых ливневых стоков

Перейти к расчётам

Определяемся с диаметром и уклоном труб

Трубы соединяющие элементы ливневой канализации, должны успевать отвести собираемые дождеприемниками воду. То есть при самотёчном движении жидкости необходимо расположить трубы определенного диаметра под определенным углом, чтобы достичь оптимальной скорости движения потока без риска переполнения.

Это тоже описывается целым каскадом формул но прозе будет воспользоваться предлагаемой табличкой. В ней – всего три диаметра труб, 110, 150 и 200 мм. Можете не сомневаться, что для ливневки на обычном участке этого – больше чем достаточно.

Ниже, под диаметрами, указана та самая «производительность», то есть просчитываемый объём собираемой воды в единицу времени. А конкретно в этом случае – литров в секунду. По нему несложно определить и оптимальный диаметр трубы, и минимальный угол ее уклона.

Если труба прокладывается от колодца, в котором сошлись, например, три потока, то общие объемы, естественно, складываются. И так далее – вплоть до коллектора.

Надо сказать, что обычно на среднем загородном участке даже не приходится переходить с одного диаметра труб на другой. Да и угол уклона тоже обычно не «мельчат» до значений, указанных в таблице. Так, для труб диаметром 200 мм обычно дают перепад в 7 мм на погонный метр длины, для диаметра 150 мм – 10 мм перепада, и для 110 мм – 20 мм.

Есть и рекомендуемые нюансы. Так, желательно увеличить уклон между дождеприемником и прямым участком трубы. Это будет способствовать быстрому отводу, чтобы на входе не случилось застоя воды. А вот перед песколовкой или колодцем, наоборот, желательно сделать поток поспокойнее – это поможет лучшему оседанию песчинок, то есть более качественной очистке воды.

Теперь — про заглубление труб. Вообще-то, рекомендуется их опускать ниже на 300 мм глубины промерзания. Всегда ли это возможно? Нет, конечно.

Поэтому встречаются рекомендации придерживаться норматива – не менее 700 мм от поверхности земли. По идее, если система сооружена правильно, в ней не может быть застоя воды, то есть замерзать при внезапном похолодании вроде бы и нечему. Тем не менее, лучше рекомендаций придерживаться, Ну а если нет никакой возможности закопать трубы поглубже – значит, можно и нужно подумать об утеплении близко расположенных к поверхности участков.

Расстановка колодцев

Производительность колодцев, как уже, наверное, понятно, растет по мере приближения к коллектору – для каждого суммируются сходящиеся в нем потоки.

Где конкретно ставятся колодцы – уже говорилось выше. Единственное, следует уточнить расстояние между ревизионными на прямых участках трассы. Это хорошо понятно из таблицы.

Кстати, есть еще ряд рекомендаций, касающихся размеров колодцев в ливневой канализации.

• Для участков труб диаметром 110 или 150 мм и при глубине колодца до 1000 мм, бывает достаточно диаметра колодца в 700 мм.
• Для труб диаметром 200 мм и глубиной колодца до 3000 мм, а также для труб 110 или 150 мм и глубиной свыше 1000 но не более 3000 мм – диаметр колодца не менее 1000 мм.
• Вне зависимости от диаметра труб, но при глубине свыше 3000 мм, диаметр колодца должен быть не менее 1500 мм.

Ну а размеры хранилища для воды, если оно организуется и производительность подключённых к нему полей фильтрации, складывается из общего поступления со всех точек сбора ливневки.

Кстати, очень интересные идеи о том, как можно с толком использовать собранную ливневкой воду, приводит автор следующего видеосюжета:

Видео: Как можно использовать собранную дождевую воду

*  *  *  *  *  *  *

Вот таким порядком, не спеша и продумывая каждый нюанс, производится самостоятельное проектирование системы ливневой канализации.

В завершение нужно сделать одно очень важное предостережение. По большому счету, ливневая и дренажная система делают схожую работу, просто немного на разных уровнях. Но все равно, их в определенной степени можно совмещать, например, объединяя в одном коллекторе. Но ни в коем случае никогда не проводится никаких, даже малейших «пересечений» с бытовой канализацией. Такое объединение чревато катастрофическими последствиями, которые очень сложно будет потом исправить.