inbureИзвестия вузов. Инвестиции. Строительство. НедвижимостьIzvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost2227-29172500-154XIrkutsk National Research Technical University10.21285/2227-2917-2021-4-638-645inbure-43Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВОTECHNICAL SCIENCES. CONSTRUCTIONСравнение результатов расчета гидравлического уклона самотечных сетей водоотведения по классической и уточненной формуле А. ШезиComparison of calculation results on a hydraulic slope in gravity drainage networks using classical and refined A. Chézy formulahttps://orcid.org/0000-0003-1026-9292МалышеваА. А.MalyshevaA. A.

Малышева Анна Александровна - доцент, кандидат технических наук, доцент кафедры газоснабжения и вентиляции.

129337, Москва, Ярославское шоссе, 26

Anna A. Malysheva - Associate Professor, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor Housing and Utility Complex Department, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University).

26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337

MalyshevaAA@mgsu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4207-4449АбросимоваИ. А.AbrosimovaI. A.

Абросимова Иванна Александровна - преподаватель кафедры автоматизации и электроснабжения.

129337, Москва, Ярославское шоссе, 26

Ivanna A. Abrosimova - Lecturer of the Department of Automation and Electric Supply, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University).

26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337

AbrosimovaIA@mgsu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2514-8629ПархоменкоС. В.ParkhomenkoS. V.

Пархоменко Сергей Викторович - заместитель директора – главный инженер.

105005, Москва, Плетешковский пер., 2

Sergey V. Parkhomenko - Deputy Director - Chief Engineer, Capital Construction Department of Mosvodokanal JSC.

2 Pleteshkovsky per., Moscow, 105005

parhomenko_sv@mosvodokanal.ruНациональный исследовательский Московский государственный строительный университетРоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University)Russian FederationУправление капитального строительства АО «Мосводоканал»РоссияCapital Construction Department of JSC "Mosvodokanal"Russian Federation202108112023114638645Copyright © Малышева А.А., Абросимова И.А., Пархоменко С.В., 20232023Малышева А.А., Абросимова И.А., Пархоменко С.В.Malysheva A.A., Abrosimova I.A., Parkhomenko S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://inbure.elpub.ru/jour/article/view/43

Цель работы заключается в проведении сравнения результатов расчета по классической формуле Антуана Шези и уточненной формуле Продоуса – Шлычкова. Тандем ученных утверждает, что в их формуле учитывается толщина фактического слоя отложений в лотковой части труб, в отличие от классической формулы гидравлического расчета самотечных сетей водоотведения, введенной в 1769 году. Использование формулы А. Шези для гидравлического расчета новых труб из разных материалов дает достаточную практическую точность расчета i, однако для труб с отложениями в лотковой части исследований не проводилось. Отличительной особенностью формулы А. Шези является то, что в знаменатель входит значение приведенного диаметра труб, который и учитывает влияние толщины слоя отложений h. Для сравнения результатов эффективности двух формул была решена практическая задача. В ней необходимо было сравнить на конкретном примере результаты расчета гидравлического уклона i, подсчитанные по классической формуле А. Шези и по уточненной формуле Продоуса – Шлычкова. Анализ значений характеристик труб свидетельствует о том, что наличие слоя отложений h = 0,1 м в лотковой части труб приводит к увеличению скорости самотечного потока с Vн = 0,88 м/с до Vпр = 2,0 м/с, то есть в 2,27 раз, и гидравлического уклона с iн  = 0,00282  м/м  до  iпр = 0,02527 м/м, то есть в 8,96 раз. Следовательно, введение в расчетную формулу значения dпр позволяет получать более точные результаты гидравлического расчета значений гидравлического уклона iпр для труб с отложениями в их лотковой части. Приведен пример гидравлического расчета труб с отложениями и построены графики зависимости гидравлического уклона от фактической скорости потока. Полученные расчетные значения сведены в таблицу зависимости характеристик труб от различной скорости самотечного потока. Было рекомендовано внесение уточненной формулы А. Шези в требования нормативного стандарта СП 32.13330.2012.

In the present work, we compare the calculation results by the classical Antoine Chézy formula and refined Prodous - Shlychkov formula. Unlike the classical formula for the hydraulic calculation of gravity drainage networks introduced in 1769, the new formula includes the thickness of an actual deposit layer in pipe water troughs. Using the A. Chézy formula for the hydraulic calculation of new pipes made of different materials provides sufficient practical accuracy; however, no studies have been performed for pipes with deposits in the water troughs. The Chézy formula is characterized by the denominator having the reduced pipe diameter, which takes into account the effect of the thickness h associated with a sediment layer. To compare the precision of the two formulas, a practical problem should be solved. For that, a specific example is necessary to compare the calculation results  of  hydraulic  slope  i,  obtained  using  the  classical  Chézy  formula  and  refined  Prodous - Shlychkov formula. Analysis of the values of pipe characteristics indicates that the presence of a deposit layer h = 0.1 m in the water troughs leads to an increase in the gravity flow rate from Vn = 0.88 m/s to Vpr = 2.0 m/s (2.27 times) and the hydraulic slope from in = 0.00282 m/m to ipr = 0.02527 m/m (8.96 times). Therefore, introducing the dpr  value to the formula allows more accurate results in the hydraulic calculation of the hydraulic slope ipr  to be obtained for pipes with deposits in their water troughs. An example of hydraulic calculation for pipes with deposits and the dependency graph of the hydraulic slope as a function of the actual flow rate are provided. The obtained values are summarised in a table with pipe characteristics depending on different gravity flow rates. It is recommended to introduce the refined A. Chézy formula to the normative standard RR 32.13330.2012.

самотечные сети водоотведениягидравлический расчетрасчетные зависимостиуточненияскорость самотечного потокаgravity drainage networkshydraulic calculationcalculated dependenciesclarificationsgravity flow rateReferencesВоинцева И. И., Новиков М. Г., Продоус О. А. Продление периода эксплуатации трубопроводов систем водоснабжения из стальных и чугунных труб // Инженерные системы. АВОК – Северо-Запад. 2019. № 1. С. 44–47.Vointseva II, Novikov MG, Prodous OA. Extension of the period of operation of pipelines of water supply systems made of steel and cast iron pipes. Inzhenernye sistemy. AVOK – Severo-Zapad. 2019;1:44-47. (In Russ.).Федоров Н. Ф., Волков Л. Е. Гидравлический расчет канализационных сетей. 4-е изд., испр. М.: Стандарт, 1968. 252 с.Fedorov NF, Volkov LE. Hydraulic calculation of sewer networks. 4th edition, revised. Moscow: Standard; 1968. 252 p. (In Russ.).Продоус О. А. Зависимость продолжительности исследования металлических трубопроводов водоснабжения от толщины слоя отложений на внутренней поверхности труб // Сборник докладов XV Международной научно-технической конференции, посвященной памяти академика РАН С. В. Яковлева (г. Москва, 19 марта 2020). Москва: МИСИ – МГСУ, 2020. С. 113–117.Prodous OA. Dependence of the duration of the study of metal water supply pipelines on the thickness of the sediment layer on the inner surface of the pipes. Sbornik dokladov XV Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii, posvyashchennoi pamyati akademika RAN S.V. Yakovleva (Moscow, 19 March 2020). Moscow: MISI – MGSU, 2020. p. 113-117. (In Russ.).Продоус О. А., Шлычков Д. И. Об изменении значений гидравлических характеристик напорных канализационных коллекторов из стальных и чугунных труб с внутренними отложениями // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2020. № 12 (744). С. 70–77. https://doi.org/10.32683/0536-1052-2020-744-12-70-77.Prodous OA, Shlychkov DI. On the change in the values of the hydraulic characteristics of pressure sewer headers made of steel and cast iron pipes with internal deposits. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Stroitel'stvo = News of higher educational institutions. Construction. 2020;12(744):70-77. https://doi.org/10.32683/0536-1052-2020-744-12-70-77. (In Russ.).Орлов В. А. Энергосбережение как результат реконструкции водопроводных сетей бестраншейными методами // Актуальные проблемы строительной отрасли и образования: сборник докладов Первой Национальной конференции (г. Москва, 30 сентября 2020 года). M., 2020. С. 866–870.Orlov VA. Energy saving as a result of reconstruction of water supply networks by trenchless methods. Aktual'nye problemy stroitel'noi otrasli i obrazovaniya: cbornik dokladov Pervoi Natsional'noi konferentsii (Moscow, 30 September 2020). Moscow, 2020. p. 866-870. (In Russ.).Чупин Р. В. Оптимизация развивающихся систем водоотведения: монография. Иркутск: ИрГТУ, 2015. 418 с.Chupin RV. Optimization of developing drainage systems: monograph. Irkutsk: ISTU; 2015. 418 p.Schwermer C. U., Uhl W. Calculating expected effects of treatment effectivity and river flow rates on the contribution of WWTP effluent to the ARG load of a receiving river // Journal of Environmental Management. 2021. Vol. 288. p. 112445. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.112445.Schwermer CU, Uhl W. Calculating expected effects of treatment effectivity and river flow rates on the contribution of WWTP effluent to the ARG load of a receiving river. Journal of Environmental Management. 2021;288:112445. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.112445.Шевелев Ф. А., Шевелев А. Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: cправ. пособ. М.: Издательский дом «Бастет», 2014. 382 с.Shevelev FA, Shevelev AF. Tables for hydraulic calculation of water pipes. Reference manual. M.: Publishing House "Bastet", 2014. 382 p.Мохов А. И. Отличие системного и комплексного подходов в научных исследованиях // Большая Евразия: развитие, безопасность, сотрудничество: ежегодник. 2019. С. 520–527.Mokhov AI. Difference between systemic and integrated approaches in scientific research. Greater Eurasia: Development, Security, Cooperation: Yearbook. 2019. p. 520-527. (In Russ.).Продоус О. А., Шлычков Д. И. Сравнительный анализ расчетных зависимостей для гидравлического расчета самотечных сетей водоотведения // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2021. Т. 11. № 3. С. 462–469. https://doi.org/10/21285/2227-2917-2021-3-462-469.Prodous OA, Shlychkov DI. Comparative analysis of empirical dependencies for hydraulic calculation of wastewater gravity flow network. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitel'stvo. Nedvizhimost' = Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate. 2021;11(3):462-469. (In Russ.). https://doi.org/10/21285/2227-2917-2021-3-462-469.Shlychkov D. Еnergy-saving as an integral part of technical and economic efficiency // Opcion. 2019. Vol. 35. № SpecialEdition24. p. 1626-1636.Shlychkov D. Energy-saving as an integral part of technical and economic efficiency. Opcion. 2019;35(Special Edition24):1626-1636.Мохов А. И., Душкин Р. В. Функциональный подход к интеллектуализации объектов на основе комплексотехники // E-Management. 2020. Т. 3. № 4. С. 13–25. https://doi.org/10.26425/2658-3445-2020-3-4-13-25.Mokhov AI, Dushkin RV. Functional approach to object intellectualization based on complex engineering. E-Management. 2020;3(4):13-25. https://doi.org/10.26425/2658-3445-2020-3-4-13-25.Продоус О. А., Шлычков Д. И. Уточненная формула А. Шези для гидравлического расчета самотечных сетей водоотведения в лотковой части труб [Электронный ресурс] // Интеллектуальный марафон в области водоснабжения и водоотведения: сборник докладов участников интеллектуального марафона в области водоснабжения и водоотведения среди молодых ученых, аспирантов и студентов (г. Москва, 9 сентября 2021 г.). М.: МИСИ – МГСУ, 2021. C. 56–60. URL: http://mgsu.ru/resources/izdatelskaya-deyatelnost/izdaniya/izdaniya-otkr-dostupa/ (16.09.2021).Prodous OA, Shlychkov DI. The refined formula of A. Shezy for the hydraulic calculation of gravity drainage networks in the chute part of the pipes. Intellektual'nyi marafon v oblasti vodosnabzheniya i vodootvedeniya: sbornik dokladov uchastnikov intellektual'nogo marafona v oblasti vodosnabzheniya i vodootvedeniya sredi molodykh uchenykh, aspirantov i studentov (Moscow, 9th September 2021). Moscow: MISI – MGSU; 2021. p. 56-60. Available from: http://mgsu.ru/resources/izdatelskaya-deyatelnost/izdaniya/izdaniya-otkr-dostupa [Accessed 16th September 2021]. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.