4.3 Гидравлический расчёт проводящей осушительной сети

4.3.1 Гидравлический расчёт закрытого коллектора

Конечной целью гидравлического расчёта закрытого коллектора является определение внутреннего диаметра трубы и скорости течения воды в ней. Гидравлический расчёт ведётся по известным формулам гидравлики для безнапорного равномерного движения жидкости в предположении, что при пропуске расчётного расхода труба работает полным сечением:

площадь живого сечения ;

смоченный периметр ;

гидравлический радиус ;

коэффициент скорости ;

скорость потока ;

расход потока .

В приведённых формулах:

- внутренний диаметр трубчатого коллектора, м; - коэффициент шероховатости внутренней поверхности трубы, принимаем равным 0,013; - гидравлический уклон коллектора.

Гидравлический расчёт коллектора производим в нижеследующей последовательности:

1. по известному модулю дренажного стока и площади водосбора коллектора устанавливаем расчётный расход:

м³/с;

2. принимаем материал труб коллектора – керамические;

3. задаёмся минимальным внутренним диаметром коллектора – , который следует принимать: для гончарных труб – 75 мм;

4. принимая (в первом приближении) за расчётный гидравлический уклон ( уклон местности, для диаметра определяем пропускную способность коллектора - . Если окажется, что будет больше или равен , то диаметр подобран правильно, и остаётся проверить, будет ли скорость движения воды в коллекторе находиться в допустимых пределах: ( ;

5. если скорость окажется больше , то коллектор следует располагать зигзагообразно, либо проектировать по его длине смотровые колодцы с перепадами (для уменьшения гидравлического уклона);

6. если же принятый диаметр не обеспечивает пропуска расчётного расхода , то необходимо задаться более крупным (следующим) стандартным диаметром. В случаях, когда и увеличении диаметра не удается существенно увеличить пропускную способность, прибегают к увеличению гидравлического уклона. Уклон при этом следует принимать не менее 0,002.

Минимально допустимая скорость в коллекторах – 0,3 м/с, максимально допустимая: для гончарных труб 1,0-1,5 м/с.

Гидравлический расчет коллектора (К1)-4.10 ведём на компьютере, результаты расчётов по участкам приведены в приложение В.

На основание вычисленного гидравлического расчёта принимаем = 0,2 м.

4.3.2 Гидравлический расчёт открытых осушительных каналов

Гидравлический расчёт открытых осушительных каналов выполняется по известным формулам гидравлики для равномерного движения жидкости в открытых руслах. Для расчёта каналов трапецеидальной формы поперечного сечения используются нижеприведённые формулы:

1. площади живого сечения ;

2. смоченного периметра ;

3. гидравлического радиуса ;

4. коэффициента скорости ;

5. скорости потока ;

6. расхода потока .

В приведённых формулах:

- ширина канала по дну, м; - коэффициент заложения откоса (1,75); - глубина наполнения канала, м; - коэффициент шероховатости русла канала, для каналов в земляном русле при расходах менее 3,0 м³/с принимаем равным 0,030; – показатель степени, принимаемый в зависимости от величины шероховатости русла:

при R≤1 м ;

при R1 м ;

– гидравлический уклон потока.

Зная величину фактического расхода Q_к,_max и гидравлического уклона потока (уклон местности по трассе канала), гидравлическим расчётом устанавливаем размеры поперечного («живого») сечения потока (ширину канала по дну и глубину его наполнения). Расчёт производим методом подбора, так как неизвестными являются сразу два параметра: ширина канала по дну и глубина потока.

Подбор ведём до тех пор, пока расход, определённый расчётом, не окажется равным фактическому. Все расчёты открытых осушительных каналов (К1)-4 и (К1) по участкам приведены в приложение Г.

Определив глубину наполнения канала, находим скорость течения воды, ей соответствующую, и сравниваем с максимально допустимой (на размыв) скоростью. Для минеральных грунтов эта скорость определяется по зависимости:

;

где - коэффициент условий работы канала (1,2); - неразмывающая скорость потока.

1. Боковой проводящий канал (К1)-4:

Участок 1: м/с > м/с,

Участок 2: м/с > м/с,

2. Магистральный канал (К1):

м/с > м/с.

Так как на каналах (К1)-4 и (К1) фактические максимальные скорости течения воды меньше допустимой, процессов размыва не будет, дополнительные мероприятия не предусматриваются.

Что касается минимально допустимой скорости, то в условиях осушения ей не придаётся большого значения, поэтому на незаиляемость делается лишь проверка скорости.

1. Боковой проводящий канал (К1)-4:

Участок 1: < 0,2 м/с,

Участок 2: < 0,2 м/с,

2. Магистральный канал (К1):

< 0,2 м/с.

Так как на каналах (К1)-3 и (К1) фактические минимальные скорости течения воды меньше допустимой, предусматриваем регулярную очистку русел каналов от наносов.