Сьогодні проектанти та будівельники інженерних мереж все частіше зважають не тільки на первісну вартість матеріалів, а й подальші експлуатаційні витрати. У зв’язку з цим при спорудженні каналізаційних комунікацій на перший план виходить альтернативний бетонним колодязям варіант – пластмасові колодязі, виконані з поліетилену, непластифікованого полівінілхлориду або поліпропілену.
Полімерні колодязі різного призначення виробляються у широкому діапазоні діаметрів – від 315 до 2500 мм. Залежно від умов проекту або прокладання мережі, наприклад, у випадках, коли розміри траншеї обмежені або при малих діаметрах каналізаційного трубопроводу, доцільно використовувати полімерні ревізійні колодязі малих діаметрів.
Основа полімерних ревізійних колодязів малих діаметрів виготовлена з поліпропілену. Вони виробляються із зовнішнім діаметром 315 або 400 мм. До таких колодязів можна приєднувати каналізаційні труби з ПЕ, ПВХ або ПП діаметрами від 110 до 250 мм. Пластмасові ревізійні колодязі зручні в монтажі. Вони мають сформовану у заводських умовах лоткову частину з необхідним ухилом, який забезпечує гідравлічну гладкість. Це сприяє кращому відтоку бруду і перешкоджає засміченню та замулюванню колодязя. Пластмасові колодязі є абсолютно герметичні.
Такі колодязі призначені для виконання експлуатаційних робіт у каналі з поверхні землі, а саме: огляд, очищення, промивання, визначення наявності деформацій.
Завдяки простоті установки й універсальності ревізійні колодязі знайшли широке застосування: у невеликих за обсягами системах господарсько-побутової та зливової каналізації, дренажних системах тощо. Конструктивні та монтажні особливості цих виробів дозволяють у найкоротші терміни монтувати мережі з великою кількістю колодязів. Невелика вага елементів і розтрубне з’єднання труб скорочує час збирання колодязя, а потреба у використанні важкої техніки при цьому зводиться до мінімуму. Невеликі габарити колодязів усувають необхідність у додатковому розширенні котлованів у місцях їх установки.
Ревізійні колодязі для зовнішньої каналізаційної мережі встановлюють:
● у місцях зміни напрямку лінії (поворотні),
● у місцях приєднання однієї каналізаційної лінії до іншої (з’єднувальні),
● у місцях зміни діаметра і ухилу.
На прямих ділянках мережі колодязі (лінійні) розміщують один від одного на певній відстані в залежності від діаметра трубопроводу. За існуючими нормами для трубопроводів діаметром від 110 до 250 мм відстань між суміжними лінійними колодязями має бути 35–50 м.

Конструкція
Конструктивно ревізійний колодязь складається з трьох основних елементів (рис. 1).
1. Кінета – основа колодязя з лотком всередині.
2. Гладкостінна труба, яка складає шахту колодязя.
3. Люк.
Одним з різновидів ревізійних колодязів є так званий «телескопічний» або «телескоп» (рис. 2). Такий колодязь складається з кінети (лита поліпропіленова основа колодязя), телескопічної манжети, шахти колодязя з ПВХ труби діаметром 400 мм, телескопічної труби діаметром 315 мм і люка. Довжина телескопічної труби та шахти колодязя може виконуватися за бажанням замовника.
Розтруби колодязів мають ущільнювальне гумове кільце для герметичного та надійного з’єднання кінети з трубами.

Монтаж
Монтаж колодязів здійснюється в такій послідовності:
• кінета встановлюється горизонтально на неутрамбованій піщаній основі товщиною 5-10 см, яка є шаром дна траншеї. Необхідно виконувати підсипку і обсипку з піску з пошаровим трамбуванням. Встановлюючи кінету колодязя, необхідно зробити ухил 1,5 % у бік руху каналізаційних стоків;
• розтруб хрестовини необхідно очистити від забруднень і змастити силіконовим мастилом;
• вставити каналізаційні труби в розтруб. Це забезпечує герметичність з’єднання при тиску 0,5 бар, що відповідає стовпу води 5 м.
• потім в горловину кінети вставляється шахтна труба, глибина колодязя регулюється шляхом обрізання труби. Обрізання можна зробити за допомогою ручної пилки, місце зрізу потрібно відшліфувати;
• зверху на шахтну трубу встановлюється кришка колодязя з оглядовим люком;
• колодязь засипають сипучим ґрунтом, що легко ущільнюється.
Експлуатація та обслуговування
Ревізійний колодязь є пунктом технічного обслуговування для каналізаційних труб, які прочищаються через нього струменем води під сильним тиском.
Для обслуговування вхідної та відвідної ділянок труби крізь колодязь потрібно встановлювати його на кожному повороті труби. Рекомендована висота колодязя – від одного до трьох метрів. У місцях відводів до колодязя приєднують каналізаційні труби.
Обслуговування каналізаційної системи проводиться струменем води під тиском, але з цією ж метою можна використовувати дренажний занурювальний насос відповідного класу.
Переваги використання полімерних колодязів малих діаметрів:
• простий і швидкий монтаж
• висока хімічна стійкість
• монтажні роботи може виконувати одна людина
• немає потреби в розширенні котлованів у місцях установки колодязів
• герметичність з’єднання
• довготривалий термін експлуатації

Сегодня речь пойдет о довольно грозном физическом явлении, которое в гидравлике имеет название гидравлический удар. Такая тема обусловлена, во-первых, бесспорной важностью этого явления во время эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения, во-вторых, именно в этом году исполняется 110-я годовщина разработки теории и методики расчета гидравлических ударов в трубах выдающимся российским ученым Н.Е.Жуковским [ 1 ].
Так что же такое гидравлический удар? По определениям, приведенным в современных литературных источниках
Гидравлический удар – это резкое, мгновенное (ударное) повышение или понижение давления в напорном трубопроводе, по которому движется жидкость (вода), ввиду резкого изменения во времени скорости ее движения. Например, при мгновенном перекрывании трубопровода запорным устройством, мгновенной остановке насосного агрегата, резком изменении внутреннего размера трубопровода с большого на меньший и т.п. Если резкое увеличение давления в трубопроводе превысит допустимую величину, трубопровод или арматура на нем получат порыв или повреждение.
Явление гидравлического удара в водопроводных трубах было известно с самого начала эксплуатации напорных трубопроводов. К тому же на первых водопроводах применяли обычные пробковые краны, которые мгновенно перекрывали поток воды, что вызывало появление гидроудара. Лишь со временем стали использовать более плавные, так называемые вентильные краны и винтовые задвижки. Почти каждый город, в котором был централизованный напорный водопровод, страдал от разрушений труб вследствие действия гидравлического удара. Разработка теории гидравлического удара и создание технических средств борьбы с этим грозным явлением имели большое значение. Нельзя сказать, что гидравлический удар не изучался до Н.Е.Жуковского. Даже в своей итоговой работе по этому вопросу он ссылается на некоторых иностранных и отечественных авторов, которые исследовали гидроудар и сопровождающие его явления. Достаточно вспомнить братьев Монгольфье, швейцарского изобретателя Э. Аргана или М. Бультона. Внес свой вклад в эти исследования и профессор Казанского университета И.С.Громека (1851–1889). Но приоритет Н.Е.Жуковского в этом вопросе бесспорен. Именно он, по инициативе руководства московского водопровода, возглавил проведение в 1897–1898 гг. большого комплекса научных исследований вопроса гидравлического удара на базе Алексеевской водокачки.
Исследования проводились на чугунных трубах диаметром 2, 4 и 6 дюймов, проложенных по поверхности земли на территории водокачки. Они соединялись с трубой главного водовода диаметром 24 дюйма, транспортирующего воду в Москву. При этом с помощью манометров и самописцев изучались давление и гидродинамика в трубах, распределение давления вдоль труб во время быстрого перекрывания трубопроводов заслонкой в конце. Выяснилось, что явление гидравлического удара объясняется возникновением и распространением вдоль труб ударных волн, вызванных сжатием воды и деформацией стенок труб. Благодаря исследованиям, выполненным инженерами Алексеевской водокачки: К.П.Карельских, В.В. Ольденбергером и И.Н. Березовским под руководством Н.Е.Жуковского, удалось создать довольно четкую теорию гидравлического удара и найти средства борьбы с этим явлением (использование воздушных колпаков и пружинных клапанов-гасителей давления). Н.Е.Жуковский предложил, в частности, формулу для определения минимального времени необходимого для закрывания запорного устройства, чтобы избежать или снизить эффект гидроудара до минимума:

Lv
t ≥ ———,
75p

где L – длина трубы, сажени;
v – скорость воды, футы/секунду;
р – максимально допустимое давление, атмосферы.

Безусловно, эта формула Жуковского имеет важное практическое значение.
Результаты своих исследований по изучению явления гидравлического удара Н.Е.Жуковский изложил в научной работе, опубликованной в «Записках Императорской Академии Наук» (1898 г.), а также в докладе на ІV-м Российском Водопроводном Съезде (г. Одесса, 1899 г.). Принимая во внимание теоретическую и практическую ценность этой работы, в дальнейшем она была выпущена отдельным изданием (1899 г.).
Гаситель гидроудара
В современных трубопроводных сетях все большее предпочтение отдается полимерным трубам. Следует отметить, что материалы пластмассовых трубопроводов имеют различные характеристики, и по-разному реагируют на гидроудар. Проектировщикам необходимо консультироваться с производителями пластмассовых труб относительно их продукции и способности этих труб выдерживать пики давления, возникающие при гидроударе. Например, полиэтиленовые трубы можно применять для кратковременных волн давления, значительно превышающих проектное давление, поскольку трубы обладают способностью увеличивать прочность при кратковременных нагрузках. При одинаковых условиях пики давления в полиэтиленовых трубах значительно меньше, чем пики давления в жестких трубах, что объясняется высокой пластичностью полиэтилена. Например, для одной и той же жидкости при одинаковом изменении скорости пик давления в полиэтиленовом трубопроводе приблизительно на 50 % меньше, чем в трубе из поливинилхлорида и на 65 % – из стеклопластика. Однако, если мы имеем дело с трубопроводами, в которых часто или постоянно наблюдается эффект гидроудара, то необходимо принимать во внимание характеристики усталостной прочности материала пластмассовых труб. Если же в трубопроводе наблюдаются частые циклические пики давления (гидроудары), рабочее давление в системе должно включать и значение скачка давления при гидравлическом ударе.
Все вышесказанное относилось к негативному воздействию гидравлического удара на трубопроводные системы, а также к методам борьбы с этим. Однако явление гидравлического удара может приносить и пользу. Речь пойдет о специальных устройствах – гидравлических таранах, которые применяются для нагнетания воды с применением (утилизацией, как теперь говорят) этого явления (для целей водоснабжения, полива, пожаротушения и др.). Еще 3 ноября 1797 года братья Ж.-М. и Ж.-Э.Монгольфье и Э. Арган создали действующий образец гидротарана или гидропульсатора, как его еще называли, и оформили на него патент Франции. Немного позже, но в том же 1797 году (13 декабря) английский ученый М. Бультон получил патент на аналогичное устройство. Собственно и Н.Е. Жуковский в своей работе, в выводах, указал на возможность использования явления гидроудара в гидротаранах «нового типа». Принцип работы гидротаранов был следующим (рис. 1). Обязательным условием является наличие постоянного запаса воды в источнике, из которого осуществляется непрерывный забор воды Q1 под давлениемР1 по трубопроводу А . В конце этого трубопровода размещен гидротаран В с системой клапанов и воздушным колпаком емкостью W.От колпака идет напорное ответвление трубопровода С с расходом воды Q2 и давлением Р2.

Рис.1
Работает гидротаран следующим образом: вода из водоема свободно поступает в трубопровод А через открытый клапан D. Когда расход воды Q1 достигнет определенной величины, клапан D быстро закрывается. Происходит гидравлический удар, открывающий клапан Е. При этом вода мгновенно заполняет часть воздушного колпака и по трубопроводу Е поступает в емкость с другим расходом Q2 и давлением Р2. При этом Р2 > Р1, а Q1 > Q2. Если работу клапанов автоматизировать, то такое устройство будет работать циклично и автоматически, т.е. будет нагнетать воду, утилизируя энергию перепада уровня воды в водоеме.
На стыке ХІХ- ХХ веков разработкой и внедрением применения гидротаранов занимался известный российский техник Д.И.Трембовельский. Он стал автором многих публикаций на эту тему. Его первый печатный труд под названием «Практическое руководство для устройства водопровода в деревне посредством гидравлического тарана» вышел в Москве в 1896 году. О применении гидротаранов Д.И.Трембовельский докладывал на Российских водопроводных съездах (V-й РВС, г. Киев, 1901 г., VII-й РВС, г. Москва и др.). В 1911 году он одним из первых в России применил в городке Цихис-Дзири близ Батуми гидротаран для водоснабжения мандаринового питомника. Позднее им была разработана серия собственных гидротаранов системы НАТА, турботараны ТГ-1 (1946 г.) и ТГ-2 (1954 г.).
Шло время. За годы всеобщей электрификации о гидротаранах забыли…
В наше время, в преддверии мирового энергетического кризиса следует возродить гидротараны, использующие для водоснабжения возобновляемые источники водной энергии, такие как ГЭС, ГАЭС, водяные мельницы и др. Наиболее целесообразно применение этих устройств в горной местности Крыма или Карпат для обеспечения централизованого водообеспечения отдаленных городов и сел.
Действительно, о техническом прогрессе можно сказать: «Новое – это хорошо забытое старое».
Автор: В.В. Кобзарь, инженер
Литература
1. Жуковский Н.Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах / Доклад / Труды Российских водопроводных съездов, ІV-й РВС, 4–11 апреля, 1899 г., в г. Одессе. – М: Тов. «Кушнарев и К°», 1901. – С. 78-173.
2. Водоснабжение и водоотведение: Энциклопедия/Сост.: В.В.Кобзарь, А.В.Кобзарь, под ред. А.Е.Попова. – К: Логос, 2002. – С.71.
3. Трембовельский Д.Н. О простейшем способе водоснабжения гидравлическим тараном / Доклад / Труды Российских водопроводных съездов, V-й РВС, 18-25 марта, 1901 г., в г. Киеве. – М: Тов. «Кушнарев и К°», 1902. – С.404-411.