Гидравлический расчёт водоотводных лотков — фундаментальный этап проектирования системы поверхностного водоотвода, определяющий её способность справляться с расчётными объёмами дождевого стока. Некорректный расчёт приводит либо к недостаточной пропускной способности системы (подтопление территории в период интенсивных осадков), либо к неоправданному завышению сечения лотков и удорожанию проекта. В статье представлена методика гидравлического расчёта, соответствующая требованиям СП 32.13330.2018, с практическими примерами для типовых объектов.

Методика расчёта по СП 32.13330.2018

Определение расчётного расхода дождевых вод

Расчётный расход дождевых вод Qr (л/с) для линейного водоотвода определяется по методу предельных интенсивностей (формула 7.1 СП 32.13330.2018):

Qr = Zmid × A^1,2 × F / t^1,2n−0,1, где:

Zmid — средневзвешенный коэффициент покрова (принимается по таблицам 14–15 СП 32.13330.2018)
A — параметр, определяемый по климатическому району (таблица 8 СП 32.13330.2018)
F — площадь водосбора, га
t — расчётная продолжительность дождя, мин
n — показатель степени климатической кривой (таблица 9 СП 32.13330.2018)

Параметр A для различных регионов РФ:

Москва и Московская область: A = 524
Санкт-Петербург: A = 398
Краснодар: A = 616
Новосибирск: A = 442
Екатеринбург: A = 467

Расчётная продолжительность дождя

t = tcon + tcan + tp, где:

tcon — время поверхностной концентрации (5–10 мин для малых водосборов)
tcan — время добегания по лоткам (длина лотка / скорость потока)
tp — время добегания по трубам (для закрытой сети)

Упрощённая формула для объектов малой площади (до 5 га)

Для водосборов площадью до 5 га допускается упрощённый расчёт по формуле:

Qr = q20 × ψ × F, где q20 — интенсивность дождя продолжительностью 20 мин (л/с·га), ψ — общий коэффициент стока.

Для Московской области q20 = 80 л/с·га (по СП 131.13330.2020).

Определение пропускной способности лотка

Формула Шези-Маннинга

Пропускная способность водоотводного лотка Qlot (л/с) определяется по формуле Шези-Маннинга для равномерного движения жидкости в открытом русле:

Qlot = (1/n) × S × R^(2/3) × i^(1/2) × 1000, где:

n — коэффициент шероховатости (бетон — 0,013–0,014; пластик — 0,009–0,010; полимербетон — 0,010–0,011)
S — площадь живого сечения потока, м²
R — гидравлический радиус, R = S/P, где P — смоченный периметр, м
i — продольный уклон лотка (0,005–0,02)

Для прямоугольного сечения лотка шириной b и глубиной заполнения h:

S = b × h (м²)
P = b + 2h (м)

Пример расчёта для бетонного лотка DN200

Исходные данные: лоток сечением 200×200 мм (b=0,2 м), глубина заполнения h=0,15 м (75% заполнение), уклон i=0,01, коэффициент n=0,013.

S = 0,2 × 0,15 = 0,03 м²; P = 0,2 + 2×0,15 = 0,5 м; R = 0,03/0,5 = 0,06 м.

Qlot = (1/0,013) × 0,03 × 0,06^(2/3) × 0,01^(1/2) × 1000 = 76,9 × 0,03 × 0,153 × 0,1 × 1000 = 35,3 л/с.

С запасом 20%: Qрасч = 35,3 / 1,2 = 29,4 л/с — максимальный расчётный расход, который способен пропустить данный лоток.

Практический пример полного расчёта

Исходные данные

Объект: парковка торгового центра в Московской области
Площадь водосбора: F = 0,25 га (2500 м²)
Покрытие: асфальтобетон (ψ = 0,85)
Продольный уклон лотка: i = 0,01

Расчёт расхода

Упрощённый метод: Qr = 80 × 0,85 × 0,25 = 17,0 л/с

Полный метод: Qr = 0,85 × 524 × 0,25 / 10^0,74 = 111,35 / 5,5 = 20,2 л/с

Принимаем большее значение: Qr = 20,2 л/с.

Подбор лотка

Рассмотрим варианты:

Бетонный лоток DN200 (200×200 мм), i=0,01: Qlot = 29,4 л/с > 20,2 л/с — подходит с запасом 31%
Пластиковый лоток DN150 (150×180 мм), i=0,01: Qlot = 22,5 л/с (n=0,009) > 20,2 л/с — подходит с минимальным запасом 10%
Бетонный лоток DN150 (150×180 мм), i=0,01: Qlot = 17,8 л/с < 20,2 л/с — не подходит (дефицит 12%)

Рекомендация: бетонный лоток DN200 или пластиковый DN150. Выбор между ними определяется классом нагрузки и бюджетом проекта.

Количество дождеприемников

Для точечного водоотвода количество дождеприемников N = Qr / Qdp, где Qdp — пропускная способность одного дождеприемника. Для типового чугунного дождеприемника с решеткой 300×300 мм Qdp ≈ 20 л/с. N = 20,2 / 20 ≈ 1 шт. Устанавливается в пониженной точке парковки.

Программное обеспечение для гидравлического расчёта

Для автоматизации расчётов рекомендуется использовать специализированное ПО:

HydroCAD — моделирование ливневого стока и гидравлический расчёт
SWMM (EPA Storm Water Management Model) — бесплатное ПО для комплексного моделирования систем водоотведения
Онлайн-калькуляторы производителей (BetoMax, ACO, Hauraton) — для быстрого подбора лотков
AutoCAD Civil 3D — модуль «Водоотвод» для интеграции с BIM-моделью объекта

Нормативная база

СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения»
СП 131.13330.2020 «Строительная климатология»
СП 42.13330.2016 «Градостроительство. Планировка и застройка»
ГОСТ 32955-2014 «Лотки водоотводные дорожные»
Рекомендации по гидравлическому расчёту водоотводных сооружений (ВНИИ ВОДГЕО, 2015)
Методическое пособие «Гидравлический расчёт дорожных водоотводных сооружений» (МАДИ, 2018)

Gidravlicheskij raschet