6. Расчет малого искусственного сооружения (труба)

Исходные данные:

1. Пикетное расположение трубы: ПК 19+50;

2. Категория дороги 2;

3. Расчетная вероятность превышения расхода p=2%;

4. № ливневого района: 5;

5. Площадь бассейна F=0,276 км²;

6. Средний уклон лога бассейна: ;

7. Уклон лога у сооружения: ;

8. Длинна лога бассейна L=0,525 км;

9. Заложение склонов лога у сооружения m₁ и m₂: ; ;

10. Залесенность бассейна A_л=0 %;

11. Озерность и заболоченность A_б=1,5 %;

12. Тип почв: Суглинок;

Определение расчетного расхода

а) расчет максимального расхода ливневых вод: Q_л=16,7·a_r·F·k_t··; (м³/с);

где 16,7 – переводной коэффициент;

a_r – интенсивность ливня часовой продолжительности a_r=0,82 мм/мин;

k_t – коэффициент перехода k_t=3,42;

 - коэффициент стока =0,65;

 - коэффициент редукции, зависящий от площади бассейна: для F0,1 км² =1;

Q_л=16,7·0,82·0,276·3,42·0,65·1=8,41 (м³/с);

Объем ливневого стока:

м³;

б) расчет максимального расхода талых вод

м³/с;

где k₀ – коэффициент дружности половодья k₀=0,01;

n – показатель степени n=0,17;

h_p – расчетный слой стока h_p=h_cp·k_p;

где h_cp – средний слой стока h_cp=80 мм;

k_p – модульный коэффициент; его значение принимаем по коэффициенту вариации C_vh=0,5; при учете того, что площадь бассейна меньше 200 км, то расчетный C_vh=0,5·1,25=0,625; тогда по графику определяем k_p=2,75; итого h_p=80·2,75=220 мм;

₁ – коэффициент снижения расхода из за залесенности ₁=1;

₂ – коэффициент снижения расхода от озерности района ₂=0,9;

=0,5243 м³/с;

В качестве расчетного принимаем расход ливневых вод.

Расчет отверстия трубы

Производиться расчет нескольких вариантов круглых труб с целью их всестороннего сравнения и выбора наиболее рационального варианта.

Расчет ведется с учетом аккумуляции. Для этого строиться кривая аккумуляции и накладывается на график пропускной способности трубы. Кривая аккумуляции состоит из двух отрезков:

1-я точка: H³=0; Q=Q_л·0,62=8,41·0,62=5,21 м³/с;

=0,5853 м³/с;

2-я точка: H³=a=0,5853; Q=0 м³/с;

Координаты для построения нижнего отрезка:

3-я точка: H³=0 Q=Q_л=8,41 м³/с;

4-я точка: H³=0,7·a=0,7·0,5853=0,409753; Q=0 м³/с;

Совмещаем график:

Определение режима работы труб:

1. при H1,2·h_т – безнапорный режим;

2. при H>1,2·h_т – напорный режим;

Скорость протекания воды в трубе определяется по следующим зависимостям:

1. для безнапорного режима: , м/с; где g=9,81 – ускорение силы тяжести; h_c – глубина потока в сжатом сечении, примерно h_c=0,5·H;

2. для полунапорного режима: , м/с; где h_т – диаметр трубы.

Таблица 5

№ варианта	Отверстие трубы dт, м	Расход с учетом аккумуляции Q, м3/с	Подпор H, м	Режим работы	Скорость воды V, м/с
1	1,25	0,9529	0,782	Безнапорный	2,271
2	1,5	1,6507	0,737	Безнапорный	2,204
3	2	2,1198	0,703	Безнапорный	2,153

Вабор рационального варианта отверстия трубы осуществляется по принципам:

А) предпочтение отдается трубам с наименьшим отверстием;

Б) скорость протекания воды должна лежать в пределе 4..5 м/с;

Вывод: для дальнейших расчетов и проектирования принимаем трубу с отверстием d_т=1,25 м, работающую в безнапорном режиме.

Расчет минимальной высоты насыпи у трубы

h_min=h_т++h_д.о., м;

где h_т – высота трубы;

толщина свода трубы, =0,12 м;

h_д.о. – толщина дорожной одежды (не менее 0,5 м);

h_min=1,25+0,12+0,5=1,87 м;