книги из ГПНТБ / Поляков А.В. Водоотвод и дренаж на аэродромах

130

риной I м. Отмостка водонепроницаемая, устраивается по типу

покрытия с применением черных вяжущих.

С течением времени фильтры и отстойники поглощающих колод­

как неоднократно указывалось, является понижение уровня и от-'

вод грунтовых вод. Применение глубинных дрен возможно при тя­

желых гидрогеологических условиях как на летном полет так и на территории, предназначенной для строительства различных зданий и сооружений. В последнем случае норму понижения уров­

ня грунтовых вод, считая от пола сооружений, принимают равной 0,3 - 0,75 и . Выше также упоминалось, что глубинные дрены мо­

гут устраиваться: одиночными, в виде системы (сети ), совершен­ ными (на водоупоре) и несовершенными (выше водоупора). С по­

мощью дрен возможно понижение как безнапорных, так и напорных

грунтовых вод. Вода из дрен направляется в собиратели и кол­ лекторы дренажных систем. Из изложенного видно, что дрены явля­

ются первичными линиями дренажных систем.

Конструктивно глубинные дрены представляют из себя отры­

тые, а затем заполненные снова грунтом траншеи, на дно кото­ рых уложены водопринимающие трубы и фильтрующий материал.

Коренное отличие конструкции дрен от конструкции осушите­

лей состоит в том, что фильтрующий материал глубинных дрен не

доводится до поверхности земли. В глубинных дренах фильтрую­ щая засыпка укладывается лишь, вокруг труб и именуется иногда

фильтрующей обсыпкой. Поверх фильтрующей обсыпки, траншея ,

по слою дернины засыпается ранее вынутым грунтом (рис.64,а ) . Если дрена предназначается для приема и отвода не только грун­ товых, но и поверхностных вод, то фильтрующий материал дрены доводится в виде колонки до поверхности земли (ри с.64,б ,в ) .

В этом случае, как указывалось выше, дренаж будет комбиниро­ ванным и дрена будет называться дреной-осушителем.

Для глубинных дрен обычно применяют асбоцементтю трубы с пропилами и открытыми стыками или керамиковые с открытыми сты­

ками. Вода в трубы дрен поступает так же, как и в трубы осуши­

телей, через пропилы в трубах и стыки мезду трубами. Пропилы

в асбоцементных трубах устраиваются снизу на 2/3 величины диа­ метра, через 25 - 30 см по длине труб. Пропилы и стыки во из­ бежание заиливания труб обкладываются (изолируются) волокнистым водопроницаемым материалом: мхом, рогожей и т .д . Суммарная

131

площадь отверстий в трубах (пропилов и стыков) должна обеспе­

чивать нормальный прием и отвод грунтовых вод, без их "нави-

сания" над дреной. Диаметры труб глубинных дрен обычно прини­

мают 100 - 150 мы без расчета. Однако при необходимости, осо­

бенно в случае одиночных дрен, предназначенных для перехвата потока грунтовых вод, диаметры труб дрен могут устанавливать­

ся на основании расчета, в соответствии с величиной поступле­ ния грунтовых вод в дрены.

Рис.64. Конструкции дрен:

а - глубинная дрена для приема грунтовых вод; б, в - дрены-осу­ шители для приема грунтовых и поверхностных вод

В практике строительства дренажа за рубежом (США), большое

распространение получили металлические гофрированные трубы. Для приема воды в нижней части этих труб устраиваются отвер­

стия. Расположение водоприемных отверстий с нижней стороны ■

труб, по некоторым данным, снижает их заиляемость.

Основной мерой борьбы с заиляемостыо дрен следует считать

правильный подбор фильтрующей обсыпки труб. Обсыпку труб жела­ тельно делать многослойной, т .е . состоящей не менее чем из

133

от самолетных нагрузок при этой глубине. В случае неглубокого залегания водоупора, дрены располагаются вблизи от него, на

расстоянии 0,1 части от мощности водопроницаемого слоя над водоупороы. Применительно к аэродромным условиям ранее отме­

чалось, что глубина дрен в среднем рекомендуется примерно

1,2 - 1,5 м.

При наличии на осушаемом участке напорных грунтовых вод

понижение их уровня и отвод возможны в случае неглубокого за­ легания водоупора устройством обычных одиночных ловчих или го­

ловных дрен. В случае же глубокого залегания водоупора пони­ жение уровня и отвод напорных грунтовых вод осуществим устрой­

ством так называемых "самоизливающихся колодцев" и системы

коллекторов (ри с.65).

Для временного отвода грунтовых вод при отрывке различ­

ных котлованов, траншей и т .д . в практике строительства широ­ ко применяется обычная механическая откачка воды, водоотлив

из скважин и иглофильтровые установки.

Конструкции некоторых других элементов дренажных систем .

(водоотводные канавы и т .д .) применяются такими же, как и при сооружении водоотводных систем, рассмотренных в предыдущих

главах.

134

Г л а в а У

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ВОДООТВОДНЫХ СИСТЕМ НА АЭРОДРОМАХ

§ 17. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГИДРАВЛИЧЕСКОМ РАСЧЕТЕ ВОДООТВОДНЫХ СИСТЕМ

Задачей гидравлического расчета водоотводных систем на

аэродромах является определение размеров поперечных сечений элементов систем (лотков, труб, канав) в зависимости от при­ тока воды, поступающего к тону или иному сечению. В процессе

расчета, кроме того, устанавливаются проектные уклоны дна лот­ ков, труб и канав.

Величину притока воды к сечениям по длине систем выражают через расчетные расходы. Расчетным расходом называется коли­ чество воды, поступающее к расчетному сечению в единицу вре­ мени. Расчетные расходы измеряются в л/сек или ма/сек . Площа­ ди, с которых при стоке образуются (формируются) расчетные рас­ ходы, называют площадями водосбора, водосборными площадями или просто водосборами. Площади водосбора обычно на аэродромах

выражают в гектарах.

Размеры и уклоны рассчитываемых элементов систем находят при расчете в результате приравнивания расчетных расходов к

пропускной способности лотков, труб и канав:

135

Пропускной способностью называют количество воды, пропу­ скаемое лотком, трубой или канавой в данном сечении в едини­

цу времени. Пропускная способность зависит от размеров сечений и уклона дна элементов систем. Измеряется пропускная способ­ ность так же, как и расчетные расходы, в л/сек или м3/сек .

При расчетах обычно вначале подсчитывают расчетные расхо­

способности. Полученные значения Q и Qg сопоставляются. В случае неравенства Q и Q0 задаются новыми размерами и уклона­ ми лотков, труб или канав и подсчитывают новые значения Qg .

Размеры и уклоны лотков, труб, канав, при которых достигается

Расчетные расходы могут формироваться при стоке дождевых вод (дождевой сток) и талых вод (при весеннем снеготаянии). Гидравлический расчет водоотводных систем на аэродромах мо­

жет выполняться на сток как дождевых, так и талых вод. Водо­

сборные площади могут быть заняты покрытиями или иметь грун­ товую поверхность.

Водоотводные системы ВПП,.РД, НС, принимающие воду лишь

с покрытий или в основном с покрытий (что нередко встречает­

ся при устройстве систем с лотками в кромках покрытий), рас­ считываются на дождевой сток. Это относится к аэродромам, рас­ положенным как в южных, так и в северных районах. Снег с по­

крытий, как известно, в процессе зимней эксплуатации аэродро­

мов удаляется.

Кроме того, необходимо заметить, что даже и при сохране­ нии на покрытиях снега поступление воды в системы в этом слу­ чае будет больше при выпадении дождей, чем при снеготаянии.

Интенсивность водообразованжя при снеготаянии знастельно мень­ ше интенсивности ири выпадении дождей, а сравнительно неболь-

136

шив площади покрытий не способствуют формированию значитель­ ных расходов талых вод, как это имеет место в случае стока та­ лых вод с больших грунтовых водосборов.

Ввиду превышения интенсивности водообразования при дождях по сравнению со снеготаянием и благодаря наличию слабоводопронидаемых поверхностей на ВШ1, РД, КС, максимальный сток с по­

крытий будет формироваться не от снеготаяния, а от дождей.

Расчет водоотводных систем ВПП, РД, МС, принимающих воду

не только с покрытий, но и с грунтовых водосборов (что наибо­ лее часто может встретиться при устройстве систем с грун­

товыми лотками, без лотков в кромках покрытий), возможен как на дождевой, так и на снеговой сток. В южных районах расчет­

ным будет дождевой сток, а в северных районах с мощным снего­

вым покровом и устойчивыми отрицательными температурами - сне­ говой. На выбор расчетного случая влияет, кроме того, соотно­ шение величин площадей водосбора, занятых покрытиями и грунто­

дождевой, так и на снеговой сток, с последующим выбором наи­ большего из них.

Для водоотводных систем с грунтовыми водосборами (системы

грунтовых летных полос, нагорные канавы и т .д .) , в северных районах расчетным будет снеговой сток, а в южных - дождевой.

Впромежуточных случаях производится проверка систем на тот

идругой сток.

Количественные значения расчетных расходов зависят от местных метеорологических и гидрологических факторов.

Для атмосферных осадков, выпадающих на изолированную пло­

щадку, может быть написано следующее уравнение водного балан­

са в общем виде:

H = ht +h3+h3 ,

где Н - количество выпавших осадков в мм; hf - потери осадков на испарение в мм;

/?2 - потери осадков на заполнение неровностей поверхно­ сти водосбора и просачивание в мы;

h3 — сток воды со поверхности в мм.

Величины Н, hi7hz и h3 носят название-элементов

водного баланса. Элементы водного баланса имеют исключительно

важное значение для расчета водоотводных систем. Все элементы

водного баланса тесно связаны друг с другом. От соотношения

элементов водного баланса зависит величина стока поверхност­

ных вод и, следовательно, значения расчетных расходов в систе­ мах. Особенно большое влияние на величину поверхностного сто­

ка оказывает количество выпавших осадков и потери осадков на заполнение неровностей водосбора и просачивание. Потерями на испарение при расчете систем на дождевой сток, ввиду малой про­

должительности расчетных дождей, обычно пренебрегают. Потери

на испарение со снегового покрова (возгонку), ввиду их длитель­ ности, следует принимать во внимание. Обычно сток талых вод

рассчитывают от слоя снега, зафиксированного непосредственно перед началом снеготаяния, т .е . с учетом предыдущего испа­

рения.

Элементы водного баланса, характеризующие атмосферные

осадки и их потери на испарение, являются метеорологическими

факторами, а элементы, характеризующие сток и потери осадков на заполнение неровностей водосбора и просачивание, - гидро­

логическими факторами.

Учет в гидравлических расчетах метеорологических факторов составляет метеорологическую основу (или обоснование) расчета систем, а учет гидрологических факторов - гидрологическую ос­ нову (или обоснование).

Знание метеорологических и гидрологических основ является необходимым условием для правильного расчета водоотводных си­ стем.

Расчет систем возможен различными методами. Системы рас­ считываются на паводки с определенным., периодом повторяемости.

Расчетные периоды повторяемости паводков устанавливаются в нормах.

Расчет водоотводных линий в системах (коллекторов, соби­

рателей, канав и т .д .) производится по участкам. Расчетным

сечением для каждого иа участков в общем случае является ни­ зовое сечение. Расчет водоотводных линий на всю длину по одно­

му сечению в конце линии экономически нецелесообразен и тех­ нически не нужен, так как расчетные расходы для различных

участков будут также различными. Расходы для верховых участ­

138

ков, ввиду менымх водосборных площадей, будут неньве, чем

для низовых участков. В соответствии с увеличением расходов

от верховья к низу водоотводных линий увеличиваются соответст­

венно и размеры поперечных сечений труб, канав и т .д . Наи­

большие размеры поперечных сечений водоотводных линий будут

на низовых участках линий.

Количество и длина расчетных участков зависят от характе­ ра и интенсивности поступления воды по длине линий. Количест­

во расчетных участков, например на коллекторах, определяется количеством точек поступления воды в них. Размеры водосборных

площадей, тяготеющих к тем или иным расчетным сечениям, нахо­

дятся при подсчетах расходов непосредственно из плана сети. В процессе выполнения расчетов обязательно составляются про­

дольные профили водоотводных линий с указанием проектного ук­ лона дна линий.

Проектные уклоны дна -линий намечаются с учетом скоростей

движения воды, местных существующих уклонов и недопустимости больших заглублений. При заглублении трубопроводов учитывает­ ся, кроме того, глубина промерзания грунтов и условия прочно­

сти труб на действие самолетных нагрузок. Значения скорости движения воды в рассчитываемых линиях должны быть не менее

минимальной (по условиям незаиляемости) и не более максималь­ ной (по условиям размыва). Значения минимальной и максималь­ ной скоростей устанавливаются в нормах. Желательно, чтобы проектные уклоны дна водоотводных линий были близки к уклонам

поверхности земли по трассе линий. Расчетные скорости по дли­ не лотков, коллекторов, канав и т .д . не должны уменьшаться.

Наоборот, для обеспечения незаиляемости желательно нарастание скоростей по длине линий. Результаты гидравлического расчета представляют в виде ведомостей.

Гидравлический расчет выполняется после расположения си­ стем в плане. Необходимость в расчете возникла вместе с появ­ лением водоотводных систем на аэродромах.

Рассмотрение метеорологических основ расчета дано в на­

стоящей главе. Гидрологические основы расчета изложены в гла­

ве У1. Методам расчета систем и расчетам отдельных элементов и сооружений систем посвящены главы УП и УШ.

139

'§ 18. АТМОСФЕРНЫЕ ОСАДКИ, ИХ ИЗМЕРЕНИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКИ

ИЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЫПАДЕНИЯ

Всвете воззрений современной метеорологии процесс образо­ вания атмосферных осадков представляет весьма сложное природ­

ное явление. Выпадение осадков чрезвычайно изменчиво во вре­ мени. Количество и характер выпадающих в данном месте осадков

находится в тесной связи с целым рядом факторов. К числу таких факторов относятся: запасы влаги в атмосфере, вертикальные и

горизонтальные воздушные течения, изменение температуры возду­

ха, наличие в атмосфере ядер конденсации и т .д .

В европейской части СССР количество выпадающих атмосферных осадков достигает максимальных величин (до 24-00 мм в год) на

восточном побережье Черного моря. В средней части территории

СССР годовые суммы осадков убывают с запада на восток от 700.> 650 мы до 500 - 4-00 мм. К северу количество осадков так­

же уменьшается, достигая на побережье Барешцова моря 350 мы в год. У Уральского горного хребта количество осадков увеличи­

вается до 600 - 700 мм в год, а к востоку от него снова умень­

шается. На Дальнем Востоке уменьшение количества осадков на­ блюдается от побережья Тихого . океана в глубь материка.

Кроме общих климатических и физико-географических усло­ вий, на количество осадков влияют и некоторые местные факто­

ры: наличие возвышенностей, лесных массивов, города и т .д . Возвышенности и крупные лесные массивы оказывают сопротивле­

ние ветру, способствуют усилению восходящих токов, измене­