Определение расчетных объемов поверхностных сточных вод при отведении на очистку (онлайн расчет максимального суточного слоя осадков с заданной вероятностью превышения по методике НИИ ВОДГЕО
1. Общие требования
Объем дождевого стока от расчетного дождя \(W_{оч}\), м3 который полностью отводится на очистные сооружения с селитебных территорий и площадок предприятий, определяют по формуле
\[W_{оч} = 10h_a\Psi_{mid}F\]
где 10 - переводной коэффициент;
\(h_a\) - максимальный суточный слой осадков за дождь, сток от которого подвергается очистке в полном объеме, мм;
\(\Psi_{mid}\) - средний коэффициент стока для расчетного дождя (определяется как средневзвешенное значение в зависимости от постоянных значений коэффициента стока \(\Psi_{i}\) для разного вида поверхностей);
\(F\) - площадь стока, га.
Для селитебных территорий и промышленных предприятий первой группы значение \(h_a\) принимается равным суточному слою осадков от малоинтенсивных часто повторяющихся дождей с периодом однократного превышения расчетной интенсивности P=0,05-0,1 года, что для большинства поселений и городских округов Российской Федерации обеспечивает прием на очистку не менее 70 % годового объема поверхностного стока.
Для промышленных предприятий второй группы значение \(h_a\) принимается равным суточному слою осадков от дождей с периодом однократного превышения расчетной интенсивности P, определяемой также как при определении расчетных расходов дождевых вод в коллекторах сетей поверхностного водоотведения
2. Методика расчета
2.1 Расчет максимального суточного слоя осадков \(h_a\)
Максимальный суточный слой осадков \(h_a\) за дождь, сток от которого подвергается очистке в полном объеме, определяется по аналитическим кривым обеспеченности, которые характеризуется тремя стандартными статистическими параметрами:
средним значением \[H={∑H_i / n}\] коэффициентом вариации \[C_v = \sqrt[]{∑(H_i / H-1)^2 / (n-1)}\] коэффициентом ассиметрии \[C_s = {∑(H_i / H-1)^3 / (n C_v^3)}\]
где \(Н_1, H_2,…, H_i, H_n\) – наибольшие суточные слои осадков в году, наблюдавшиеся за n лет.
При \(C_s \geq 3C_v\), для аналитического выражения кривых обеспеченности суточных слоев осадков применяется логарифмически нормальная кривая обеспеченности, при \(C_s \leq 3C_v\) – биноминальная кривая. При отсутствии длительных рядов наблюдений за количеством осадков для конкретных территорий при выполнении расчетов допускается пользоваться статистически обработанными данными метеорологических справочников.
Значения величин \(Н, С_s , С_v\) для различных климатических районов Российской Федерации приведены Научно-прикладной справочник по климату СССР. – Серия 3. Многолетние данные. – Часть 4. Влажность воздуха, осадки и снежный покров. – Вып. 1–29. – Л.: Гидрометеоиздат, 1990
Суточные слои осадков \(h_a\), мм, различной обеспеченности вычисляются по формуле
\[h_a = H_{ср} (1+C_v\Phi)\]
где \(H_{ср}\) - среднее максимальное суточное количество осадков, мм;
\(\Phi\) - нормированные отклонения от среднего значения при разных значениях обеспеченности \(р_{об}\), %, и коэффициента асимметрии \(С_s \);
\(С_v \) - коэффициент вариации суточных осадков.
В зависимости от соотношения коэффициента вариации \(С_v \) и коэффициента ассиметрии \(С_s \) нормированное отклонение от среднего вычисляется по формулам:
- при соотношении \(C_s \geq 3C_v\) нормированное отклонение вычисляется как квантиль функции логарифмически нормального распределения :
\[\Phi(р_{об},\mu,\sigma)=\exp(\mu+\sqrt{2\sigma^2}erf^{-1}(2р_{об}-1))\]
- при соотношении \(C_s \leq 3C_v\) нормированное отклонение вычисляется как квантиль функции биноминального распределения Пирсона III типа (гамма-функции):
\[\Phi(р_{об},\alpha,\beta)=\frac{1}{\beta}GAMMA^{-1}(р_{об},\alpha)\]
В гидравлических расчетах систем отведения поверхностных сточных вод для выражения вероятности события пользуются периодом однократного превышения расчетной интенсивности дождя P, лет. Параметры \(р_{об}\), % и P, лет, связаны между собой законом распределения независимых событий Пуассона
\[р_{об}= (1-e^{-1/P})100\%\]
2.2 Расчет среднего коэффициента стока для расчетного дождя \(\Psi_{mid}\)
Средний коэффициент стока для расчетного дождя \(\Psi_{mid}\) определяется по формуле:
\[\Psi_{mid} = \frac{\Psi_1S_1+\Psi_2S_2+\Psi_nS_n}{S}\]
где \(\Psi_i\) и \(S_i\) - коэффициент стока и соотвествующая ему площадь водосбора;
где \(S\) - общая площадь расчетного водосбора;
3. Исходные данные для расчета
Для онлайн-расчета объема дождевого стока от расчетного дождя \(W_{оч}, м^3\) необходимо ввести в форму исходных данных площади водосбора \(S_i\) и соответствующие им коэффициенты стока \(\Psi_i\), выбрать регион расчета из выпадающего списка для определения среднего максимального суточного количества осадков \(H_{ср}\), мм , коэффициента вариации \(С_v \) и коэффициента ассиметрии \(С_s \) и ввести значение величины периода однократного превышения расчетной интенсивности дождя P, лет