2.4. Определение отверстия трубы с учетом аккумуляции воды у сооружения

Аккумуляция учитывается во всех случаях расчета по преобладающему ливневому стоку. В результате аккумуляции воды перед трубой образуется пруд. Время прохождения воды через трубу увеличивается по сравнению с продолжительностью паводка, вследствие чего происходит снижение расчетного сбросного расхода в сооружении Q_с по сравнению с максимальным паводочным расходом Q_р, что приводит к значительному уменьшению отверстия трубы. Расчет производится по ливнему стоку с соблюдением условия Q_с ≥ Q_т, где Qт равно 0,45м³/с, а Q_с равно 6,58м³/с. Условие выполняется.

Вычисляем объем стока W, м³, по формуле:

(7)

Все значения принимаются из формул (1) и (2).

w=м³

w=2020.37

Определяем крутизну склонов m₁ и m₂:

i₁= =;

i₂= =;;(8)

.

Определяем коэффициент формы лога:

а= =(9)

Координаты для построения отрезков:

Отрезок 1:

Q_с = 0,62Q_л = 0,62 ∙ 10,62 = 6,58м³/с

м³

Отрезок 2:

Q_c = Q_л = 10.62м³/с

Пользуясь графиком пропускной способности труб, определяем расход с учетом аккумуляции:

Рис. 3. График пропускной способности круглых труб

Таблица 4

Определение расчетных сбросных расходов

d, м	Н3, м3	Н, м	Qс, м3/с
2	5	1,5	3,5

2.5. Определение режима работы трубы

Безнапорный режим характеризуется незатопленным входным отверстием и работой трубы неполным сечением, что отвечает условию:

H ≤ 1,2h_вх (10)

где Н – подпор перед трубой, м, табл.4; h_вх – высота входного звена, м, принимается по табл.5.

Таблица 5

Геометрические размеры круглых труб

d, м	Входное звено		Длина оголовка, м	Высота насыпи Ннас, м	Толщина звена, м
	hвх	lвх
1,00	1,20	1,32	1,78
1,25	1,50	1,32	1,26
1,50	1,80	1,32	2,74
2,00	2,40	1,32	3,66

d = 2,0м: 1,5 ≤ 1,2 ∙2,4 = 2,88 – безнапорный режим;

Согласно полученным результатам принимаем трубу: d = 2,0м, Q_с = 3,5м³/с, Н = 1,5м.

2.6. Определение скорости в трубе и на выходе из трубы

Скорость воды в трубе, определяется по формуле:

(11)

где g – ускорение свободного падения =9,81 м/с²; Н – подпор воды перед сооружением=1,5 м; h_с – глубина в сжатом сечении, для безнапорных труб, равна h_с = 0,5Н=0,75.

Скорость на выходе из трубы, определяется по формуле:

(12)

.

Вывод: Скорость на выходе = 4,30 м/с

Для дальнейших расчетов и проектирования принимаем трубу, отверстием 2,0 м, работающую в безнапорном режиме.

2.7. Расчет укрепления за трубой

Для трубы диаметром 2,0м принимаем длину плоского укрепления l_укр = 4,0м, а его ширину b_укр = 6м. Скорость воды в нижнем бьефе в зоне растекания потока, равна:

V_р = 1,5V (13)

где V – скорость воды в трубе.

V_ср = 1,5 ∙ 4,30 = 6,45м/с

При такой скорости в зоне растекания проектируем укрепление отводящего русла из бетонных плит.

Толщина укрепления у выходного оголовка:

t = 0,35H = 0,35 ∙ 1,5 = 0,53м (14)

Площадь плоского укрепления:

S = l_укр ∙ b_укр = 4 ∙ 6 = 24,0 м²