Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Поляков, А. В. Водоотвод на дорогах

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
5.35 Mб
Скачать

30

где Q - расчетный расход в сечении, л /сек ;

Q0~ процуокная способность канавы в рассчитываемом сече­ нии, л/оек<,

Значения Q и Q могут отличаться друг от друга не более чем на 5%. Величины расчетных расходов подсчитываются в зави­ симости от географических условий при стоке дождевых вод, сне­ говых вод и при смешанном стоке (от дождевых и снеговых вод).

Канавы небольшой протяженности рассчитываются по одному расхо­ ду, имеющему место в низовом сечении канавы. При .больших рас­ ходах канавы рассчитываются по участкам (несколько участков).

Для каждого из участков принимаются свои размеры сечений по расходу, имеющему место в конце каждого из расчетных участков.

Р ис.20.' Схема к определению водосборной площади канав

Это позволяет принимать сечения канав более экономично,

чем

в случае расчета

канав по одному наибольшему расходу

в

конце

канавы. Значения

площадей водосбора, необходимые

для

определе­

ния расчетных расходов канав, находятся из плана

расположения

канав (план с горизонталями',

рис.2 0).

Методы подсчета расходов,

поступающих к дорожным канавам

и водопропускным сооружениям,

изложены отдельно, в главе Ш

§ 13. По существующим нормам расходы подсчитываются при павод­ ках с расчетной повторяемостью I раз в 25 - 100 лет (см.§ 13,

гл.111).

После определения расчетных расходов задаются размерами по­ перечных сечений канав и определяют их пропускную способность в рассчитываемых сечениях. Как уже отмечалось ранее, сечение канав-обычно принимается трапецеидальным. Ширина канав по дну принимается не менее 0,4- - 0,5 м. Заложение откосов устанав­ ливается в соответствии с типом грунтов и видом укреплений ка­ нав (таб л .8 ).

31

Т а б л и ц а 8

 

 

Залоиение откосов канав

 

 

 

 

Наименование грунтов

и видов укреплений

Заложение

откосов

 

 

канав

 

 

 

(.т :

I)

Песчано-илистый грунт, насыщенный водой

(2,5

-

3 ,0 ):1

(плывун) ............................................................

 

 

 

Пески мелкие,средние и крупные:

 

(2 ,0

-

2 ,5 ):1

а) рыхлые средней крупности ..................

 

б)

плотные ................................................

 

. .

.

(1 ,5

-

2 ,0 ) :1

Супеси, легкие суглинки

...............................

 

(1,5

-

2 ,0 ):1

Суглинки средние, тяжелые; лессы и глины

(1,25

-

1 ,5 0 ):1

средней

плотности

.........................

 

 

Очень плотная глина

........................................

 

 

(0,75

-

I ,0 ) ; I

Гравийные

и галечные

грунты ......................

 

(1,25

-

1 ,5 0 ):1

Торф:

 

 

 

 

 

 

 

 

а) разложившийся,

сильно насыщенный

(1,25

-

1,5 0 ):1

 

водой ...........................

..

..............................

 

б)

разложившийся ..........................................

 

 

 

(0,75

-

1 ,0 ) :1

в)

мало

разложившийся

...............................

 

(0,25

-

0 ,5 0 ):1

Полускальные водостойкие

грунты ..............

 

(0,5

-

I ,0 ) :1

Скала:

 

 

 

 

(0,25

-

0 ,5 0 ):1

а)

выветрившаяся ..........................................

 

 

 

б)

невыветрившаяся

....................

.................

 

(0,10

-

0 ,2 5 ):1

Мощение булыжным камнем

...............................

 

1,0

:

I

При устройстве бетонной

одежды . . . . . .

. .

(0,50

-

0 ,7 5 ):!

 

Пропускная способность канав подсчитывается по формулам

равномерного движения водного потока:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qо =(!) V ,

 

в' канаве, м? ;

где

а) -

площадь поперечного сечения

потока

 

V - скорость течения воды в расчетном

сечении,

м /сек.

 

Площадь поперечного

сечения потока СО в

трапецеидальных ка­

навах определяется из формулы (ри с.21)

 

 

 

 

где

b -

 

со = bh + m h z

М2 ,

 

 

 

 

ширина канавы по дну, м;

 

 

 

 

 

 

h -

глубина потока воды в канаве, м;

 

 

 

 

 

т -

коэффициент

заложения откосов.

 

 

 

 

32

у ; ; А ; ; ; ;

'ГГ7-Г7ТТТ7Т

%

i — Ь —' -

а

Р ис.21. Поперечное сечение канавы

Скорость течения воды в канавах V находится,по формуле

Шези

V = C ^ R T м /сек,

где R - гидравлический радиус потока, м;

Г- уклон дна канавы;

С- коэффициент в формуле Шези.

Гидравлический радиус подсчитывается в соответствии с вырааением

где Р -

смоченный периметр в расчетном сечении канавы, м.

Для

канав с трапецеидальным сечением

Значение коэффициента С в формуле Шези можно получить по формуле академика Н.Н.Павловского

где п

-

коэффициент

шероховатости откосов и дна

канав;

у

-

показатель

степени при /?.

 

Величина у , по Н.Н.Павловскому, определяется

по формуле

у = 2,5-frT-0,13 - 0,7 5/ $ {\fn~0,id} .

 

 

53

С

некоторым приближением

можно принимать: при R <■1 ,0 ,

у -

1 , 5 / л 1 и при R > 1 ,0 ,

у = 1 , Ъ уТГ .

В случае получении пропускной способности канавы Qq, от­ личающейся от расчетного расхода Q более чем на 5%, необходим пересчет. Задаются другими размерами сечения канавы или укло­

ном дна и вновь подсчитывают.

Q

.

При пересчетах ширину ка­

нав . j дну обычно не

меняют,

а

изменяют лишь глубину потока

и уклон дна канав.

 

 

 

 

Полная глубина канавы принимается равной глубине потока

плюо некоторый запас

не менее

0,25

м (р и с .21).

§ 9.РАСЧЕТ ПЕРЕПАДОВ И HJCTP0T0K0B

Перепады и быстротоки аналогично другим гидротехническим сооружениям в случае значительных расходов подлежат гидрав­ лическому расчету. Задачей расчета является установление раз­ меров элементов перепадов и быстротоков в соответствии с рас­ четными расходами и рельефом местности. При небольших расхо­ дах и малых падениях местности перепады и быстротоки не рас­ считываются , их размеры принимаются по конструктивным сообра­

жениям

(см .§

7).

 

В

соответствии с условиями работы перепадов

и быстротоков

| движение воды

в них носит неравномерный характер.

Поэтому гид-

Iравлический расчет перепадов и быстротоков осуществляется с применением формул неравномерного движения. Входная часть пере­

 

падов и быстротоков обычно рассчитывается, как

незагопленный

;

водослив

с

широким

порогом,

а

выходная

часть,

как.затопленный

j

водослив

о

шиооким

порогом.

В

процессе

расчета

перепадов

и

j

быстротоков учитываются условия сжатия потока

 

и явление

гид-

|

равлического прыжка. С целью гашения энергии

потока и преду-

Iпреждения разрушения сооружения и канав перепады и быотротоки обычно проектируют при условии затопления прыжка. На основа­ нии расчетных параметров прыжка устанавливается длина водо­

бойных колодцев. Приведем последовательность расчета перепа­ дов и быстротоков с водобойными колодцами [з].

 

 

 

Расчет перепада

 

 

 

I .

Назначают ширину водобойного

колодца b ,

исходя из нор­

мы

расхода

0,5 - I

ы^/сек на I пог.м

ширины колодца. Чаще все­

го

ширину колодца

принимает одинаковой

о

отверстием

водопропуск-

34

Р ис.22. Схема к расчету

перепада

с водобойным колодцем

ной части перепада. Высоту

ступени Р

назначают путем деления

общей высоты падения рельефа местности в месте устройства пе­ репада на число ступеней. Число ступеней назначается вначале

ориентировочно (ри с.2 2).

 

 

2 .

Определяют глубину потока воды на

входе,

равную крит

ческой ( т . е . глубине, соответствующей минимальному

значению

удельной

энергии потока в данном сечении для

заданного расхода)!

 

 

Лк

j F =

^ 7 ( y

 

где hK -

глубина потока на входе,

м;

 

Ъ

-

ширина водопропуокиого отверотия,

м;

Q

-

расчетный раоход,

м ^/оек;

д = 9,81

м /сек^.

3 .

 

Определяют глубину потока пооле прыжка в сжатом оече

нии (/?").

Для этого:

 

 

 

а )

 

подсчитывают энергию потока в сечении на входе (Т ) ,

даваясь

предварительно глубиной колодца (o'),

 

 

 

T o = 1t5hK +P ^ d - ,

 

б)

определяют относительную энергию:

 

 

 

 

Т0

Р*

 

5

1 О

35

в ) по графику ри с.23 при коэффициент скорооти cj? (табли­ ца 9) находят относительную глубину потока после прыжка в сжа­

том сечении (/? ):

 

 

 

 

 

 

 

 

и

Л

 

= е Л Л

 

 

 

Вс =

А

с

 

 

 

 

 

С

к

 

 

 

Порядок пользования графиком рис.23 показан на самом гра­

фике.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

9

Значения

коэффициента скорости

(J)

 

 

Условия входа воды на порог

у

 

 

 

¥

Предельный "теоретический" случай водоолиза без

 

1,00

гидравлических потерь .................................................

 

При хорошо подобранной входной части водоолива

 

0,95

Порог с плавно закругленной входной кромкой . . .

 

0,90

Порог с острой (незакругленной) входной кромкой

 

0,85

При неблагоприятных гидравлических условиях вхо­

0,80

да (острая и неровная

входная кромка водослива)

4 . Определяют глубину потока воды перед водобойной

отен-

кой, т .е . перед стенкой

водобойного колодца (Л

):

 

 

h = H + d -

1,7hк ± d .

 

 

 

5 . Проверяют достаточность ранее

принятой глубины колодца

( d ) . Необходимо, чтобы

Л= l tI h" . Если это равенство

не до­

стигнуто, то глубину колодца, принятую

ориентировочно,

изменяют

и расчет по вышеприведенным формулам повторяют онова до дости­ жения указанного равенства.

6. После расчета глубины колодца производится определение

минимально допустимой длины колодца I

:

где LK -

 

1н= 1 пом+1

пр ,

длина водобойного колодца, м;

1пом-

длина

полета огруи, м;

 

L -

длина

прыжка, м.

 

Рио.23. График к расчету перепада

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значения I поли Lпр

подсчитываются

 

по формулам:

 

 

 

 

 

 

 

L

=V

ук д

,

L = 3( Ь " - Л ) ,

е

"

 

 

 

 

 

пол

 

 

 

пр

 

' с

 

где

Vя

=

• / ?6„

-

скорооть потока

в

сечении на

входе;

 

 

(y = p+ d -(-y -

-

высота

падения

струи;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h" -

глубина

потока пооле прыжка в сжатом сечении;

 

 

 

hc - глубина потока в колодце в сжатом сечении до

 

Значение h

 

прыжка.

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

находится с

помощью графика рис.23, подобно

величине h" . При этом

аналогично

величине е ”

устанавливается

величина

ес ,

а

затем

подсчитывается

 

и

значение

h :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hc = ec \

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

£

-

относительная

глубина

потока

в

сжатом

оечении

 

до прыж­

ка;

порядок определения

£'

 

показан на графике рис.23.

 

 

 

7.

 

Находится

длина

 

водобойной стенки

(толщина водосливно­

го

порога):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.1cm

 

к

 

 

 

 

 

 

 

 

где

1ст -

длина водобойной

 

стенки,

м.

 

 

 

 

 

 

 

8 .

 

Проверяется

вписывание перепада в профиль местности,дл

чего определяется уклон перепада:

 

 

 

 

 

 

 

 

Этот уклон должен быть не менее того, которым характеризуется ^ о со го р . Если уклон местности Гм меньше уклона перепада,

то длину

водобойного

колодца увеличивают, что только улучша­

ет условия

затопления

струи. Длину колодца, соответствующую за­

данному уклону местности, подсчитывают по формуле

Lk I

Lcm

 

м

 

 

38

 

 

 

Раочв? быотроуока

I .

 

Определяю? ширину быстротока по заданнымCKOpOCIHs:

уклону

и шероховагооти быстротока

(р и с .24):

 

 

пО.

3/4

 

 

Q I

 

 

Ь=

~ 1 F W Z

 

 

h f l ' /Z

где 6

-

ширина быстротока, ы;

 

Q - расчетный раоход, м ^/оек;

п

-

коэффициент шероховатости быстротока (назначается

 

 

в соответствии с материалом и конструкцией быстро­

hQ -

тока);

 

глубина воды на быстротоке9 м;

I

-

уклон;

 

V- допускаемая>скорость течения воды на быстротоке, на­ значаемая в соответствии о материалом и конструкцией

быотротока, м /сек.

Формула для определения ширины быстротока выведена в пред­ положении, что гидравлический радиуо мало отличается от глуби­ ны потока.

2 . Находят глубину воды в конце быстротока (/?0) :

3 . Определягат-глубину воды на входе'в быотроток (из кан вы о уклоном I < 1 ) , которая равна критической:

К

39

 

 

з/

Q 7

f a f

 

hк = ,

g b z

 

где hK -

глубина потока

на

входе,

м;

I -

критический уклон канавы.

 

Критическим уклоном

называется

уклон, при котором для дан­

ной формы русла и данного расчетного раохода нормальная глу­

бина потока ( т .е . глубина

 

при равномерном движении) равна кри­

тической глубине:

h0= h K .

Критический уклон может быть вычи­

слен при известной критической глубине по формуле Шези:

 

 

Л

* г

 

 

V

 

Q

 

I

к = Сг R

к

или

к

 

к

 

< с ;

4-. Выясняют условия

затопления струи на

выходе из быотро-

тока в руоло с уклоном

менее критического. Для этого подсчи­

тывается наибольшая глубина прыжка по формуле

/?" = V

f 2

о

о

Если глубина t в русле за быстротоком больше,' чем глубина за прыжком hQ , то прыжок затоплен и скорость ва быотротоком опре­ деляется глубиной потока t . Если же эта глубина меньше, чем глубина h" ( т .е . t <-'h" ) , то , в целях сокращения участка вы­ соких скоростей в русле, за быстротоком следует устраивать водобойный колодец. Глубина водобойного колодца определяется по формуле

d = 1 , l h " ~ t ,

 

О

 

5. Находят длину водобойного колодца (от конца

быстрото­

ка до водобойного уступа), определяемую по формуле

подпертого

прыжка:

 

где I н - длина водобойного колодца, м.

§10. ИСПАРИТЕЛЬНЫЕ БАССЕЙНЫ И ПОГЛОЩАВДИЕ КОЛОДЦЫ

Вравнинной местности, при отсутствии уклонов, когда по­ перечный отвод воды от дороги сильно затруднен, устраивают ис­ парительные бассейны. Испарительные баооейны представляют собой

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ