Работа № 5. Расчёт водопропускного сооружения.

При небольших поперечных размерах водотоков пересекающих трассу дороги целесообразно вместо мостов устраивать малые водо­пропускные сооружения различной конструкции – деревянные, железо­бетонные или металлические трубы – либо простейшие сооружения из дерева треугольного либо прямоугольного поперечного сечения (рис. 5.1.).

Рис. 5.1. Водопропускное сооружение из дерева.

Водопропускные сооружения

устанавливаются на малых водотоках, которые в сухой период маловодны или вообще пересыхают, но разливаются в период дождей или таяния снегов. Для того чтобы дорога не вышла из строя во время разлива, водопропускные сооружения рассчитываются на максимальные поступления воды. Если дорога эксплуатируемся только на протяжении сезона, то расчет ведется на возможный ливневый сток. При эксплуатации дороги круглый год рассчитывается величина ливневого стока и стока талых вод и бе­рется наибольшая.

Выделяются три режима пропуска вода через водопропускные сооружения: безнапорный, полунапорный и напорный.

Р ежим пропуска воды зависит от расположения водопропускного сооружения по отношению к её поверхности, (рис. 5.2).

Рис.5.2. Схемы режима пропуска воды:

а - безнапорный режим, вход в водопропускное устройство (трубу, короб, жёлоб) не затоплен.

б - полунапорный режим, вход в трубу затоплен, но водяной поток не заполняет всего сечения трубы;

в - напорный режим, труба работает полным сечением.

Порядок расчёта.

1). Рассчитывается величина ливневого стока, м³/с: Q₁ = 0,56 h·F,

где h -толщина слоя стока, м; h = (0,3 + 0,4)·H_о, где Н_o – количество осадков; F - площадь водосбора, км², (определяется на карте).

2). Рассчитывается величина стока талых вод, м³/с:

Q₂ = [U · F ] / [4,5· (4 + τ)], где U – объем стока а тысячах кубометров с 1км площади водосбора (берется из таблицы 5.1.); τ – время сдвига пика паводка, ч; τ = t · L, где t – время отекания потока к логу, в приближенных расчетах припи­шется – 0,25 ч; L – расстояние от «центра тяжести» площади во­досбора до водопропускного сооружения, км.

Для временных дорог геологоразведочных партий, эксплуатирующихся в течение нескольких полевых сезонов, объем водостока вряд ли стоит выбирать с учетом вероятности превышения менее 20%.

3). Рассчитывается диаметр проектируемой трубы по наибольше­му водостоку.

а) - труба работает в безнапорном режиме, Q_Б = k_в· d^2,5, где k_в – коэффициент степени заполнения трубы, (меняется от 0,5 при заполнении трубы на 50% до 1,2 при заполнении на 100%); d – диаметр трубы, м.

б) - труба работает в полунапорном режиме, Q_П = 1,9d² · ,

где Н_П – глубина потока перед трубой(1,2 - 1,5м).

в) - труба работает в напорном режиме, Q_Н =3,3d² · , Таблица 5.1.

Номер региона	Объём стока с 1 км2, в тыс. м3 при вероятностях превышения, %
	1	2	3	10	20	50
1	55	51	46	37	31	25
2	44	41	37	30	25	10
3	33	30	27	22	19	15
4	42	37	32	25	16	7

Задания для расчета пропускной способности труб

представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.2.

Вари- ант	Режим	Район	Кол-во осадков, мм	Площадь водосбора, км2	Расстояние от центра водосбора, км
1	Напорный	I	1	5	1
2	Полунапорный	II	2	10	2
3	Безнапорный	III	3	15	3
4	Напорный	IV	4	20	4
5	Напорный	I	5	25	5
6	Напорный	II	6	30	6
7	Безнапорный	III	7	5	1
8	Безнапорный	IV	8	10	2
9	Безнапорный	I	1	15	3
10	Полунапорный	II	2	20	4
11	Полунапорный	III	3	25	5
12	Полунапорный	IV	4	30	6
13	Напорный	I	5	5	1
14	Полунапорный	III	6	10	2
15	Безнапорный	IV	7	15	3