2.2 Расчёт притока воды в котлован

Определяется величина расхода фильтрационных вод на один погонный метр периметр котлована по уравнению, вытекающему из уравнения Дюпюи (3), заменив длину участка между 2мя сечениями L на R.

= (3)

q = , м²/с (4)

q = 0,23^-5 = 0,166 10^-5 м²/с.

Вычислим общий фильтрационный расход, притекающий в котлован.

Q=q (2B+2L), м³/с (5)

Q=0,166 10^-5 (70+130) =0,32 10^-3 м³/с,

где (2B+2L) – фронт сбора фильтрационных вод.

2. Расчёт водосборной системы

Назначение системы – собрать фильтрат и отвести в зумпф, откуда затем откачать с помощью насоса в ливневой коллектор. Рассчитывается открытый водоотлив лотковой конструкции.

1. Конструирование водосбора внутри котлована

По периметру дна котлована прокладываются два открытых лотка прямоугольного поперечного сечения. Каждый из них, имеющий протяжённость (B+L) рассредоточен по всей длине, принимает и отводит в зумпф фильтрационный поток с расчётным расходом:

Q_расч = , (6)

Условно принимается: расчёт ведется для одного лотка.

В оплывающих грунтах рекомендуется прокладывать стационарные лотки из лёгкого материала. В курсовой работе принимаются стандартные лотки из жести с шероховатостью n = 0,011, [7] c с минимальными размерами 30х30 см, так как ширина по дну лотка «в» должна быть не меньше ширины лопаты (30см).

Поскольку фильтрат самотёком собирается в зумпф, уклон дна лотка выдерживается в пределах i = 0,001 0.005, [5,6]. Для нашей задачи принимается 0,001.

Гидравлический расчёт лотка проводится графоаналитическим методом: задаваясь глубиной h, определяется расход воды в лотке Q. Для нескольких полученных значений строится график связи глубины воды в лотке и расхода воды в нём. Искомая глубина h определяется по расчётному значению Q_расч.

Для водосборного лотка используются зависимости для гидравлически – наивыгоднейшего поперечного сечения, при котором достигается максимальная пропускающая способность.

Площадь живого сечения:

W= b h, м², (7)

Смоченный периметр:

χ=b+2h,м; (8)

Относительная ширина канала по дну ГНС:

βгн= = 2. (9)

Для определения расхода воды в лотке используются формулы для расчета открытых русел:

Гидравлический радиус:

R= , м; (10)

Коэффициент в формуле Шези:

С= (11)

Скорость:

V=C , ; (12)

Расход:

Q=ω C , . (13)

Вычисления сводятся в таблицу 3.

Таблица 3 - Определение глубины наполнения лотка

h, м (задаёмся)	b, м(ф.9)	, м2 (ф.7)	χ, м (ф.8)	R, м (ф.10)	С, (ф.11)	Q, (ф.13)
1	2	3	4	5	6	7
0,006	0,012	0,000072	0,024	0,003	34,45	0,00014
0,007	0,014	0,000098	0,028	0,0035	35,45	0,00019
0,01	0,02	0,0002	0,04	0,005	37,52	0,00051
0,02	0,04	0,0008	0,08	0,01	42,17	0,0032

По результатам расчетов строится график Q=f(h), рис.3. Затем определяется искомое значение глубины наполнения лотка по известному значению Q_расч=0,16 .

На рис.4 показана развертка по трассе лотка от истока (начало лотка) до зумпфа (конец лотка) наносятся геодезические отметки в начале лотка (Z_нл), в точке поворота (Z_пл), в конце лотка (Z_кл) и дна зумпфа (Z_зп).

Для земляного канала рассчитывается действительная скорость:

(14)

где - расход по одной ветке канала;

, м²

V= .

Скорость сравнивается с неразмывающей и незаиляющей:

- для песка и гравия, по [7].