
- •1.2. Критическая глубина и критический уклон
- •1.3. Неравномерное движение
- •1.3.1. Установление типа и формы кривых свободной поверхности потока в призматических руслах
- •1.3.2. Гидравлический прыжок
- •1.3.2.1. Общие положения
- •1.3.2.2. Определение параметров гидравлического прыжка
- •1.3.3. Формы свободной поверхности потока при резком изменении уклона дна канала
- •1.3.4. Построение кривых свободной поверхности потока
- •2. При нулевом уклоне дна:
- •При обратном уклоне дна:
- •1.4. Проектирование водоотводных канав
- •1.4.1. Пример расчета
- •3. Построение кривых свободной поверхности потока
- •2. Сопрягающие сооружения
- •2.1. Водосливы
- •2.1.1. Водосливы с тонкой стенкой
- •2.1.2. Водосливы практического профиля
- •2.1.3. Водосливы с широким порогом
- •2.1.3.1. Пример расчета
- •2.2. Одноступенчатый перепад
- •2.2.1. Пример расчета
- •2.2.2. Пример расчета (2)
- •2.3. Водобойный колодец
- •2.3.1. Пример расчета
- •2.4. Водобойная стенка
- •2.4.1. Пример расчета
- •2.5. Быстроток
- •2.5.1. Пример расчета
- •3. Дорожные водопропускные сооружения
- •3.1. Малые мосты
- •3.2. Водопропускные трубы
- •3.2.1. Безнапорный режим
- •3.2.1.1. Пример расчета
- •3.2.2. Полунапорный режим
- •3.2.2.1. Пример расчета
- •3.3. Расчет выходных участков водопропускных сооружений
- •3.3.1. Кинематика потока при размываемых выходных руслах
- •3.3.3. Расчеты размыва в выходных руслах без каменной наброски
- •3.3.3. Расчеты размыва в выходных руслах с каменной наброской
- •3.3.4. Назначение основных размеров выходных русел
- •. 3.3.4.1. Пример расчета
- •4. Сооружения для понижения и перехвата грунтовых вод
- •4.1. Основные положения и зависимости
- •4.2. Основные случаи ламинарной фильтрации
- •4.4.1. Приток грунтовой воды в дрену совершенного типа
- •4.2.2. Приток грунтовой воды в дрену несовершенного типа
- •4.2.3. Приток воды к колодцам
- •4.2.3.1. Примеры расчета
- •4.2.4. Земляная плотина на водонепроницаемом основании
- •4.2.4.1. Пример расчета
- •5. Использованная литература
- •6. Приложения
- •6.1. Коэффициенты шероховатости
- •6.2. Максимальные допускаемые (неразмывающие) средние в сечении скорости для неукрепленных русел в несвязных грунтах
- •6.3. Максимальные допускаемые (неразмывающие) средние в сечении скорости, для неукрепленных русел в связных грунтах
- •6.3. Максимальные допускаемые (неразмывающие) средние в сечении скорости для русел с искусственным креплением
- •6.5. Максимальные допускаемые (неразмывающие) донные и средние в сечении скорости для однородных несвязвых грунтов
- •6.6. Максимальные допускаемые (неразмывающие) донные ( ) и средние в сечении скорости для укрепленных русел и деревянных лотков
- •6.7. Минимальные допускаемые (незаиляющие) средние в сечении скорости
- •6.8. Значения функции для русел с прямым уклоном дна
- •6.9. Ширина потока в круглой трубе по свободной поверхности
- •6.10. Смоченный периметр трубы
- •6.11.Площадь живого сечения
- •6.12. Номограмма для определения параметров круглых водопропускных труб
- •6.13. Номограмма для определения параметров прямоугольных водопропускных труб
- •4. Сооружения для понижения и
- •4.1. Основные положения и зависимости................104
- •4.2. Основные случаи ламинарной фильтрации....109
3.3.3. Расчеты размыва в выходных руслах без каменной наброски
Основным
параметром для размываемых выходных
русел является глубина размыва, расчет
которой ведут с учетом продолжительности
паводка. Исходной величиной является
предельная глубина размыва
,
определяемая для различных типов
выходных русел и гидравлических
характеристик потока по методике ЦНИИСа.
При расчете по гидрографу паводка
первоначально по данным гидрологических
расчетов устанавливают его форму и
продолжительность.
При наиболее распространенной треугольной форме гидрографа продолжительность дождевого паводка в сооружении определяют по формуле
(3.32)
где W - объем стока;
Q - максимальный расход в сооружении заданной повторяемости, определяемый в результате гидрологических расчетов.
Рекомендуется расчет размыва вести по эквивалентному времени,
89
принимаемому, по исследованиям ЦНИИС, равным 1/4 продолжительности подъема и спада паводка плюс время стояния его пика. Для треугольного гидрографа это время равно 1/2 продолжительности паводка. Более подробный порядок расчета с разбивкой гидрографа паводка на ступени излагается в работе [3].
Различают размыв в однородных (связных и несвязных) и неоднородных грунтах, причем для каждого из этих грунтов возможны случаи свободного или несвободного растекания и узкого лога.
Однородными считаются все связные грунты и несвязные при соблюдении условия
где
средний
диаметр крупных частиц, которые составляют
0,5% веса грунта, или диаметр самой крупной
фракции, если она составляет не менее
0,5% веса грунта;
d — средний диаметр частиц грунта.
Свободное растекание потока в нижнем бьефе возможно, если соблюдаются следующие условия:
1) отсутствует подтопление
от ниже расположенных сооружений и
глубина в бытовом логе
где
-
предельная глубина в логе в сечении
полного растекания;
выходной лог широкий, т.е.
( - ширина бытового отводящего лога, считая по урезу воды), или
, но легко размываемые берега лога; с некоторым допущением сюда следует отнести берега, не покрытые растительностью, сложенные из песчаных грунтов или слабых суглинков; для более точных расчетов можно определить скорости у берегов лога на участке растекания по графику И.А.Шеренкова [4] и сопоставить их с допускаемыми по грунтам (см. прил. 6.2, 6.3).
90
Рис.3.17 График для определения относительной глубины
размыва
Максимальную глубину размыва в условиях свободного растекания при прохождении заданного расхода в течение времени t, находят по формуле
(3.33)
где - предельная глубина размыва, соответствующая неограниченному во времени прохождению заданных расходов (см. ниже);
- доля предельной глубины
размыва за данное время, определяемая
по графику, приведенному на рис.3.17, в
зависимости от относительного времени
;
t- принятая продолжительность размыва в ч (см. выше);
- время достижения 75%
предельного размыва в ч, которое
определяют по формуле
(3.34)
Здесь
- расчетное сцепление связных грунтов
в
,
устанавливаемое по данным испытаний
грунтов; для несвязных грунтов Ср = 0;
- объемный вес воды,
равный 10.
.
91
Предельные глубины размыва в выходных руслах без гасителей определяют по формуле
(3.35)
При
принимают
В формуле (3.35) приняты следующие обозначения:
-
коэффициент, учитывающий тип концевой
части укреплений; для укреплений, имеющих
предохранительный откос,
=1,0
и для укреплений без него
=
0,6;
-
масштабный коэффициент, значения
которого приведены в табл.3.12
Таблица 3.12
|
|
|
,м |
|
при |
||
|
|
=0,6 |
=1 |
|
|
=1 |
=0,6 |
0,50 |
0,89 |
0,25 |
0,60 |
3,0 |
0,79 |
0,80 |
1,80 |
0,75 |
0,87 |
0,30 |
0,75 |
4,0 |
0,77 |
0,90 |
2,10 |
1,00 |
0,85 |
0,40 |
0,90 |
5,0 |
0,76 |
1,00 |
2,50 |
1,25 |
0,83 |
0,45 |
1,10 |
6,0 |
0,75 |
1,20 |
2,75 |
1,50 |
0,82 |
0,50 |
1,25 |
10,0 |
0,73 |
1,60 |
3,70 |
2,00 |
0,81 |
0,60 |
1,50 |
15,0 |
0,70 |
2,10 |
4,90 |
-
эквивалентный диаметр, представляющий
собой диаметр круга, равновеликого по
площади поперечному сечению сооружения
;
для мостов при определении
принимают высоту отверстия равной 1 м;
для многоочковых труб эквивалентный
диаметр определяют по суммарной площади
очков;
-
длина укрепления, отсчитываемая от
подошвы насыпи;
-
отверстие сооружения, принимаемое
равным: для прямоугольных труб - их
ширине; для мостов с вертикальными
стенками - расстоянию между устоями;
для мостов с непрямоугольными подмостовыми
сечениями - средней ширине потока под
мостом; для круглых труб -
их диаметру;
92
для многоочковых труб - сумме отверстий очков;
-
ширина сечения: для труб в конце оголовка;
при портальных оголовках - в конце
конусов; для мостов
(
- высота насыпи у моста);
-
расчетный диаметр частиц грунта.
Максимальную глубину размыва при несвободном растекании определяют по формуле
(3.36)
где - предельная глубина размыва, вычисляемая по формуле (3.35);
-
показатель степени, учитывающий
замедление процесса размыва в условиях
несвободного растекания.
(3.37)
«Узкими»
считают выходные лога, ширина которых
,
а берега слабо размываемы. В узких логах
шириной
максимальную глубину размыва определяют
по формуле
(3.38)
где
-
коэффициент ширины лога;
(3.39)
К - коэффициент формы воронки размыва (см. рис. 3.16);
-
ширина лога;
-
соответственно площадь живого сечения
и средняя глубина воды в логе; если при
расчете по формуле (3.30)
то принимают
;
-
показатель степени, учитывающий
замедление процесса размыва в «узких»
логах
(3.40)
Максимальную
глубину размыва в «узких» логах при
определяют по формуле
93
(3.41)
где - максимальная глубина размыва, определяемая по формуле (3.)
При
>
2.5 принимают
=2,5.
В
случае подтопления и «узкого» лога
расчет размыва ведут с учетом только
одного фактора: при
не учитывают ширину лога, принимая
и
,
а при
- как в «узком» логе при отсутствии
подтопления, принимая
и