Примеры выполнения практических задач Задача № 1. Расчет площадного (систематического) горизонтального дренажа

В связи с тем, что основное питание грунтовых вод на защищаемой территории идет за счет инфильтрации атмосферных осадков, а мощность водоносных грунтов менее 8,0 м, проектируем площадной (систематический) горизонтальный дренаж совершенного типа.

Порядок расчета

1. Определяем расстояние между дренами по формуле (6.18)

м.

Т.к. у поверхности залегаю водопроницаемые грунты, радиус влияния в первом приближении находим с учетом слоя инфильтрации по формуле (6.12)

м,

а максимальную ординату кривой депрессии по формуле (6.5)

м.

Слой инфильтрации Р принимаем по максимальному значению из таблицы 1 в зависимости от типа осушаемого грунта (песок мелкий Р_тах = 0,01 м/сут).

2. С учетом полученного расстояния между дренами располагаемых их равномерно на защищаемой территории (рисунок П.7). Дрены располагаем вдоль горизонталей. Коллектор посередине участка перпендикулярно дренам.

3. Определяем расходы грунтовых вод в дренах при граничных значениях слоя инфильтрации принятых из таблицы №1.

Максимальный расход грунтовых вод

м3/сут.

(П.1)

где - длина дрены, т.к. коллектор делит защищаемую площадку по ширине пополам, принимаем =300/2=150,0 м.

Рисунок П.7 – План защищаемой территории

Минимальный расход грунтовых вод

м3/сут.

(П.2)

4. Определяем расход грунтовых вод в коллекторе. Расход в коллекторе зависит от количества дрен впадающих в него. Из экономических соображений разбиваем коллектор на два участка примерно посредине, тогда на участке №1 расход в коллекторе будет равен.

м³/сут.

м³/сут.

А на участке № 2.

м³/сут.

м³/сут.

Здесь , - соответственно количество дрен впадающих в коллектор на участках № 1 и № 2.

5. Исходя из условий, описанных в пунктах 4 и 5 настоящих методических указаний, предварительно для каждого участка назначаем диаметр и уклон дрен и коллектора.

Дрены: диаметр d_д=150 мм; уклон I_д=0,004.

Участок № 1

Коллектор: диаметр d_к1=250 мм; уклон I_к1=0,003.

Участок № 2

Коллектор: диаметр d_к2=300 мм; уклон I_к2=0,003.

Принимаем, что дрены и коллектор выполняются из асбестоцементных труб с коэффициентом шероховатости стенок п_ш=0,013.

6. Выполняем гидравлический расчет дрен и коллектора.

Расчет дрен

По формуле (6.20) находим расход дрен при полном заполнении водой

м³/с= м³/сут.

Вычисляем скорость воды в дрене при полном заполнении по (6.21)

м/с.

По (6.22) определяем коэффициент неполноты расхода для максимального и минимального значений слоя инфильтрации.

;

.

По значению коэффициента неполноты расхода А, по таблице 3 находим значения коэффициентов скорости В_дmах=0,67, В_дmin=0,50 и отношения h_дmах/d=0,26 и h_дmin/d=0,17.

Зная значения коэффициентов скорости В находим скорость воды в дрене при неполном заполнении.

м/с;

м/с.

Из отношения h/d находим максимальную и минимальную глубины воды в дрене h_дmах=d_д·0,26=0,03 м, h_дmin=d_д·0,17=0,02 м

Выполняем проверки.

а. По скорости воды в дрене

Условие проверки: 0,3 м/сек < < 1 м/сек.

0,3 м/сек < < 1 м/сек – условие выполняется.

0,3 м/сек < < 1 м/сек – условие выполняется.

б. На высоту выклинивания кривой депрессии в дрену

Условие проверки: .

- условие выполняется.

Высота выклинивания кривой дипрессии в дрену определяется по формуле (6.24)

м.

в. По водозахватной способности дрены

Условие проверки: q_зах > q_р.

=1,6 м²/сут > q_р= = 1,0 м²/сут - условие выполняется.

=1,1 м²/сут > q_р= = 0,5 м²/сут - условие выполняется.

Водозохватую способность дрены определяем по формуле (6.25)

м²/сут,

м²/сут.

Допустимую скорость фильтрации по формуле Зихарта (6.26)

м/сут.

Вывод: т.к. все требуемые проверки выполнены, назначенные диаметр и уклон дрены считаем верными.

Расчет коллектора

Гидравлический расчет коллектора выполняется аналогично расчету дрен, без выполнения проверки на высоту выклинивания и водозахватную способность.

По формуле (6.20) находим расход коллектора при полном заполнении водой.

Участок № 1:

м³/с=2847 м³/сут.

Участок № 2:

м³/с=4629,0 м³/сут.

Вычисляем скорость воды в коллекторе при полном заполнении по (6.21).

Участок № 1: м/с.

Участок № 2: м/с.

По (6.22) определяем коэффициент неполноты расхода для максимального и минимального значений слоя инфильтрации на двух участках.

Участок № 1

;

.

Участок № 2

;

.

По значению коэффициента неполноты расхода А, по таблице 3 для двух участков находим значения коэффициентов скорости =0,91, =0,67, =0,91, =0,67 и отношения h_к1mах/d=0,38, h_к1min/d=0,26, h_к2mах/d=0,38, h_к2min/d=0,26.

Зная значения коэффициентов скорости В находим скорость воды в коллекторе при неполном заполнении

Участок № 1

м/с;

м/с.

Участок № 2

м/с;

м/с.

Из отношения h/d находим максимальную и минимальную глубины воды в коллекторе.

Участок № 1: h_к1mах= d _к1·0,38=0,095 м, h _к1min= d _к1·0,26=0,065 м.

Участок № 2: h_к2mах=d _к2·0,38=0,11 м, h _к2min= d _к2·0,26= 0,78 м.

Выполняем проверку.

а. По скорости воды в коллекторе

Условие проверки: 0,3 м/сек < < 1 м/сек.

Участок № 1

0,3 м/сек < 0,59 м/сек < 1 м/сек – условие выполняется.

0,3 м/сек < 0,44 м/сек < 1 м/сек – условие выполняется.

Участок № 2

0,3 м/сек < 0,65 м/сек < 1 м/сек – условие выполняется.

0,3 м/сек < 0,48 м/сек < 1 м/сек – условие выполняется.

Вывод: т.к. все требуемая проверка выполнена, назначенный диаметр и уклон коллектора считаем верными.

7. Определяем время понижения уровня грунтовых вод по формуле (6.27)

сут,

м,

д.ед,

где - глубина залегания грунтовых вод от поверхности земли, м.