Сурет 12.1. Тіке сызықты (а) және қисық сызықты (б) учаскелерде арнаны реттеу схемасы

1 – су әкелетін арна; 2 – су алатын бөгет; 3 – су алуды реттегіш; 4 – канал; 5 – су әкететін арна.

4.1. Арна мен ағынның морфологиялық элементтерін анықтау

Өзен арнасы біршама әр үлгідегі келбет және сипатта - арналар жалғыз жеңді және көп жеңді, құмды және малта тасты, жағалаулары биік немесе аласа және сол сияқты болады.

Арна учаскесінің тоғыз типі бөлінген, бесеуі – аллювиальды топырақтағы арналар, яғни қазіргі жағдайда өзен тасымалдайтын тосқындардан пайда болған.

I – типке құмды орнықты арна, II – типке құмды орнықсыз арна, III –типке қиыршық тасты құмды арна, IY – типке ірі түйірлі орнықты және Y – типке ірі түйірлі орнықсыз арналар жатады. Байланысқан және жартасты топырақтардағы арна YI, YII типтерге жатады. Торфты топырақтардағы арна YIII – типке, байланыссыз, өзіндік үйінділердегі тұз қабыршағы басқан арна IX – типке жатады.

Морфологиялық элементтер өзен ғимараттарының орнын, пішінін және мөлшерін анықтайды. Оған орнықты арнаның енін (В_у), ағынның орташа тереңдігі (Н), ағынның орташа жылдамдығы (V), арнаның кедір бұдырлық коэффициенті (n), су бетінің орташаланған еңістігі (I), арнаның қисықтық радиусы (R) және басқалар жатады. Бұл барлық элементтер ағын мен арнының ұзақ уақыт әсерлесуімен жасақталған [5].

Тіке сызықты учаскелерде еркін жасақталған орнықты арнаның енін С.Т.Алтуниннің формуласымен анықтаймыз:

B_y=(R*H₀)^1/m ; (12.2)

мұнда Н_о – ағынның орташа тереңдігі, м; R және m – тосқындар мен шөгінділер фракциясының ең ірі түйірлерінің диаметріне байланысты қабылданатын арна пішінінің параметрлері:

I – типтегі арналар үшін ағынның орташа тереңдігі мен еңістігін В.С.Лапшенковтың формуласы бойынша анықтайды:

; (12.3)

; (12.4)

мұнда Q_p – арна жасақтайтын өтімділік, м³/сек. V₁ – 1 м тереңдіктегі шаюшы жылдамдық, м/с, топырақтың түріне байланысты 3.5, 3.6 кестелермен қабылданады [5]; - дәрежелік көрсеткіш – құм үшін - 0.5, қиыршық және малта тастар үшін - 0.2; у – Н.Н.Павловскийдің формуласындағы дәреже көрсеткіші, 3.7 кесте бойынша қабылданады, n – кедір-бұдылық коэффициенті (кесте 3.7).

Қысыңқы жағдайда арна жасақталғанда, яғни В_с=В_к , ағынның орташа тереңдігі

; (12.5)

Ағынның еркін бетінің еңісі Шези формуласымен анықталады:

; (12.6)

Арнаның II – типі үшін ағынның тасымалдаушы қабілетін анықтайтын А.Н.Гостунскийдің формуласы қолданылады:

; (12.7)

мұнда кг/м³ - ағынның орташа лайлығы; u – тосқын бөлшектерінің диаметріне байланысты қабылданатын (кесте 3.8) орташа гидравликалық іркілік.

Кесте 12.3

Тосқындардың гидравликалық ірілігін анықтау

d, мм	1	2	5	10	20	40
u, м/с	0.00106	0.00190	0.00300	0.00425	0.00602	0.00870

Ағынның орташа тереңдігі:

; (12.8)

Еркін жасақталғандағы ағынның еңістігі:

; (12.9)

В_с=В_к енінде, қысыңқы жағдайда арна жасақталғанда:

; (12.10)

Арнаның жағалауы мен бөгетті шаюдан қорғау

Су торабының жоғарғы және төменгі бьефтеріндегі арнаны реттеуді арынды беткейлерді тастармен, бетонмен, темірбетонмен (құрастырмалы және монолитті конструкциялы), асфальтбетонмен, топырақ асфальтпен, шым және беткейге шөп сеуіп бекітіп, ағын бағыттаушы топырақ бөгеттері арқылы жүргізеді.

Армобетоннан және темірбетоннан жасалған бекітулердің қалыңдығын мына формуламен жуықтап анықтайды:

; (12.11)

мұнда V_g – бөгет беткейіндегі ағынның мүмкін болар ең үлкен жылдамдығы;

V_g=1.5V; V – ағыстың орташа жылдамдығы, графигі бойынша анықталады.

Жоспарда монолитті темірбетон тақталардың мөлшері 20х20 м-ден аспайды, қалыңдығы 0.15-0.5 м шамасында болады. Құрама тақталардың қалыңдығы 0.15-0.2 м және жоспардағы мөлшері 1.5х1.5-тен 5х5 м-ге дейін болады [5].

Беткейді бекіткендегі тастардың ірілігі d=0.04 . Тастармен толтыру қалыңдығын: жоғарысы бойынша және төменімен деп қабылдайды.

Ғимараттың класына байланысты есептік өтімділкте (5-10% қамтамасыздықта) беткейдің жоғары бекітулерін толқынды ескере отырып, су деңейінен 0.5-1.0 м жоғары алады; бөгеттің жалпы су деңгейінен 1,0-1,5 м жоғары қояды.

Арнайы қорғаушы конструкциялар жоқ болғанда, қаптаудың астын есептік шаю тереңдігінен 1.5-2.0 м төмен жобалайды.

Тік сызықты учаскедегі қаптау астындағы шаюдың мүмкін болар ең үлкен тереңдігін К.Ф.Артамонов бойынша қабылдайды:

Һ_мах=(1.4-1.6)Н₀ ; (12.12)

мұнда Н_о – ағынның орташа тереңдігі, арна типіне байланысты 3.10; 3.18; 3.20 формулаларымен анықталады.

Қисық сызықты учаскеде ағынның орташа тереңдігін келесі формула бойынша анықтайды:

H_ok=H_o(1+R ) ; (12.13)

мұнда R - өзектің қисықтық радиусына байланысты қабылданатын коэффициент (кесте 3.9).

Дөңес жағалаудағы қисықтағы арнаның ең үлкен тереңдігі:

һ_мах= ; (12.14.)

мұнда және - арнаның қисықтығы мен беткейлердің салынуына сәйкес қабылданатын коэффициенттер.

Кесте 12.4

- коэффициенттерінің мәндері

Вк/Ву	1.5	2.0	3.0	4.0	5	6	7
	1.62	0.60	0.43	0.33	0.27	0.27	0.22
	3.36	3.00	2.57	2.20	1.84	1.48	1.27

Беткейдің салыну коэффициентінің (m) әсері ( ) коэффициентімен ескеріледі.

Кесте 12.5

m	0-0.5	0.5-1.0	1.0-1.5	1.5-2.0	>2
	1.2	1.0	0.9	0.8	0.7

Негізгі есептік схемалары мен конструкциялары 3.6 – суретте келтірілген.