Глава 5. Гидравлический расчёт трубы
Отводные сооружения устраивают в тех местах, где дорога пересекается с различными водотоками, образовавшимися от дождевой воды или вследствие таяния снегов. Среди водопропускных сооружений наиболее распространены трубы.
Водопропускные трубы - это инженерные сооружения, предназначенные для пропуска под насыпями дорог небольших водотоков.
5.1 Характеристики водосборного бассейна
5.1.1 Определение площади водосбора
По-другому площадью водосбора называют бассейн, который ограничен автомобильной дорогой и водораздельной линией, которая отделяет данный бассейн от соседних. Вся вода, которая попадает в бассейн, стекает в лог к участку дороги, где будет запроектирована труба.
Граница водосборной площади определяется на выданной топографической карте нанесением на неё точек перегибов горизонталей и последующим их соединением. Для определения площади её разбивают на мелкие плоские фигуры, например, треугольники, площади которых находят по известным формулам. Далее они суммируются.
В нашем случае необходимо запроектировать одну водопропускную трубу на ПК29
Площадь равна 0,09225 м2
5.2.1 Определение максимального ливневого расхода
Qлив = 16,7·ap·α·φ·F, (5.4)
где aр – расчётная интенсивность дождя, мм/мин;
α – коэффициент потерь стока;
φ – коэффициент редукции стока;
F – водосборная площадь;
aр = aчас·kt, (5.5)
где aчас – средняя интенсивность ливня в час, мм/мин;
kt – коэффициент перехода от часовой продолжительности ливня к действительной.
Исходные данные
Псковская область –ливневый район номер 5
вероятность превышения – 2%;
преобладание грунтов для трубы – супесь;
площади водосборов – 0,9225м2 соответственно
Qлив1 =16,7*0,82*1,37*0,3*1,02*0,09225=0,52м3/с
5.2.2 Определение максимального расхода от талых вод
Максимальный расход от талых вод для любой площади бассейнов определяется по формуле государственного гидрологического института
,
(5.6)
где k0 - коэффициент дружности половодья;
n - показатель степени зависящий, который как и k0 зависит от рельефа и климатических условий и определяются по таблице
F - площадь водосбора, км2;
δ1 - коэффициент, учитывающий залесённость и заболоченность. В данном случае бассейн не заболочен, поэтому δ1 принимают равным 1;
δ2 - коэффициент, учитывающий озёрность.
hр - расчетный слой суммарного стока той же вероятности превышения, что и искомый максимальный расход, мм. Определяется по формуле:
hр = kpho (5.7)
где hо - средний многолетний слой стока, мм.
kр - модульный коэффициент для расчетного расхода.. Определяется с учетом вероятности превышения коэффициентов вариации и коэффициентов асимметрии.
Данные, которые находят по таблицам:
k0 = 0,008
n = 0,17 – для лесной зоны европейской части;
ho = 140 мм;
Cv = 0,35;
Cv уточн. = 0,35·1,25 = 0,44;
Сs = 2·0,44 = 0,88;
kр = 2,1;
hр = 140·2,1 = 294 мм;
Qсн=(0,008*294*0,09225*0,33)/(0,09225+1)=0,85 м3/с
5.2.3 Определение максимального расхода с учётом аккумуляции воды
При аккумуляции объём накапливающейся воды перед трубой образует пруд, объём которого зависит от глубины пруда и его продольного уклона.
Расчёт ливневого расхода с учётом аккумуляции стока ведут по следующим формулам
,
,
(5.8)
,
где Wпр – объём пруда, м3;
W – объём дождевого стока, м3;
Нпр – глубина пруда, принимается равной 1,7 м;
m, n – заложения правого и левого склонов;
iл – уклон лога;
Qл – ливневый расход, м3/c;
tр - расчетная продолжительность осадков или временное освобождение пруда.
Пример расчёта:
Hпр = 4,86 – 0,5 = 4,36 м;
iл = 0,026;
m = 21,74; n = 24,39;
м3;
м3;
QА = 1,046м3/с