3 Практическое занятие №3. Проектирование водопропускной трубы
3.1 Установление режима протекания воды в сооружении
В зависимости от глубины подтопления насыпи перед трубой может возникнуть 3 режима протекания воды в трубах:
-безнапорный, если напор Н меньше высоты трубы hтр на входе, либо превышает ее не более чем на 20%.В этом случае на всем протяжении трубы поток имеет свободную поверхность, т.е. имеется просвет между верхней образующей трубы (потолком) и протекающим в трубе потоком (рис.3);
Рис. 3
полунапорный режим, возникающий при оголовках обычных типов (портальных, раструбных) в тех случаях, когда подпор превышает высоту трубы на входе более чем на 20%. В этом случае на входе труба работает полным сечением, а на всем остальном протяжении поток имеет свободную поверхность (рис.4);
Рис. 4
- напорный режим, устанавливающийся при специальных входных оголовках обтекаемой формы и при подтоплении верха трубы на входе более чем на 20% (рис.5); на большей части длины труба работает полным сечением и лишь у выхода поток может отрываться от потолка трубы.
Рис. 5
При значительном подтоплении входа в трубу напорный режим может возникать периодически и при оголовках обычных типов. Однако из-за прорывов воздуха через образующуюся у входного отверстия воронку, протекание воды в этом случае часто переходит на полунапорный режим, что крайне нежелательно из-за уменьшения пропускной способности трубы и резкого увеличения глубины потока перед трубой.
Режим протекания воды в трубе назначает проектировщик руководствуясь при этом экономическими и экологическими требованиями.
Напорный режим выгоден экономически т.к. труба работает полным сечением и при той же величине расхода может быть принят меньший диаметр. Однако этот режим возможен только при малых уклонах лога у сооружения. Нужно иметь ввиду, что при этом увеличивается площадь земли перед насыпью, затопляемая водой, что может нанести вред сельскому хозяйству. Кроме того, значительно возрастает скорость воды на выходе, из-за чего приходиться строить дорогостоящие сооружения для предотвращения водной эрозии. Если еще учесть, что при напорном режиме возникает возможность впрыска воды в насыпь через швы в теле трубы и засасыванию посторонних предметов в воронку перед трубой, то становится очевидным, что использование напорного режима нежелательно.
Полунапорный режим также используется достаточно редко, поскольку он вбирает в себя почти все недостатки напорного и безнапорного режимов.
Безнапорный режим используется гораздо чаще, несмотря на малую пропускную способность по сравнению с напорным, поскольку обладает целым рядом преимуществ: меньше площадь затопления перед трубой и размеры укрепления за ней, простота обслуживания, наличие запаса пропускной способности и пр.
В пояснительной записке к проекту принятый режим протекания воды в сооружении должен быть не только указан, но и обоснован, исходя из местных условий проектирования.