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

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

.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
30.10.2023
Размер:
16.48 Mб
Скачать

190

Первое и второе отношения после интегрирования дают

 

dh = Lydt

>

 

h = iyt +с .

 

 

При начальных условиях

 

t =

О, Л * 0, с = /7-£^-10.Следователь-

но, h =

iy t

 

 

 

 

 

Эта зависимость для максимального слоя

стока в сечении

а - а

(случаи стока

I ,

2 ,

рис.7 9 ,6 ,в) и в сечении

с-с (слу­

чай стока 3, рис.79,г ) ,

нам уже известна.

В третьем

случае сто­

ка

эта глубина остается постоянной для всей нижней части скло­

на

с

неустановившимся режимом потока (рис.79,г ) . В верхней

части

склона от 6 - 5 до с-с режим потока будет установив­

шимся. При увеличении времени выпадения осадков зона установив­

шегося режима будет распространяться на нижнюю часть склона до

сечения

d - d

,

т .е . третий

случай

стока перейдет в первый.

Второе

и третье

отношения

вспомогательных уравнений при

h = t(jj t

после

интегрирования дают

 

d x - (f+p)m I 0,shpdt= {l+p)m 10,5{ар)?t?dt)

Из найденного выражения при

а: - S , l = €с/(/,и

т = 4 г

имеем

(

Л* в ... Т ~ р

7

 

с«я ~ 1

1Р Ц)р1 0'5)

 

т.е . получили точно такую же формулу,какую мы вывели ранее.

Вслучае переменного значения коэффициента стока, что мо­

жет, например, иметь место на грунтовых водосборах без покры­

тий, формула для <Сс/(лбудет несколько иной. Найдем формулу для

определения <Сскд в случае у ф const , подсчитывая у по

формуле Н.Н.Белова - JfflMKXa[?J :

y = z(j °’Ч е'= z (/66, П ) °’гt °''=2, 78П °‘Ч °’г,

где г -

эмпирический параметр, характеризующий вид и состоя­

t] и/

 

ние грунтов склона;

-

интенсивности дождя, соответственно в л/сек на I га

t

 

и в мм/мин;

-

продолжительность дождя в минутах.

Уравнение водного баланса в частных производных при ip^const

будет иметь вид

 

 

 

2,78 z it>21°''=-§Г+

 

m l °’5hPlik ■

Вспомогательные дифференциальные уравнения будут

dh

dt

_

dx_______

2,78 z iizt0>1

1

(l+p)m l°’5hF

Из первого и второго отношений после интегрирования имеем

dh=2, 78i 1,210,1dt-,

h = j j

2,78 z i b2t U1=2,5b zi'H 1-1.

 

 

7 '

 

Из второго и третьего отношений после интегрирования при подстановке найденного значения h получим

dx = (f+ p )m I0,5h ?dt = (l+p)ml°’s ^,552iia) t i,1pdt

 

 

х = T +JJp (2>53zi ,l2f(l+ p )m l0’6t

.

Отсюда

при

х = в ,

t = <CCKJ,

И

m = 4 r

 

 

 

 

 

 

 

п *

 

 

 

 

 

 

 

(1Ч ,1р)п,В

l 7 ^

 

Из структуры теоретических формул, подученных для опреде­

ления

<гСЛЛ

, можно видеть,

что значение <ГСКЛ возрастает

с увеличением длины склона (В)

и шероховатости склона

( /7* ) .

Уменьшение

<Гсх/1

имеет место

с увеличением интенсивности дож­

дя ( I

) и уклона

склона (

7

) . Параметры,

входящие

в форму-

192

лы, находятся в строго определенной взаимосвязи, а показатели

степеней при параметрах жестко взаимоувязаны. Такой взаимо-

увязки параметров и показателей степеней при них, как правило,

не

бывает в эмпирических формулах, а поэтому и пользование эти­

ми формулами менее

желательно, чем теоретическими

формулами.

 

Параметры В ,

/

и I

принимаются при определении

<ГСХЯ

в

соответствии с исходными данными для расчета

(планом водо­

сбора, сведениями о дождях),

а параметры (^ ,

/?х

, 2

и р

устанавливаются на основании экспериментальных исследований.

Наиболее часто величину <UCXJI

приходится определять при

= const (например, при расчете

водоотводных систем ВПП,

рд, МС). В этом случае по экспериментальным данным автора мож­

но принимать р =

0,72 [ l 9 j .

Тогда

формула для

определения

<1СКЛ с учетом размерности

будет иметь вид

 

 

 

п*

В

\ 1+р

п*

В

1

С ,

1+072

I? у *Г 'Ч

60{0,00Иу-7гу о/'г Г ’*

 

ИЛИ

-

скл

1,70п ^ 1В °’5*

мин.

= —---- £----------

L°’*2(ij 0’421 °Л9

 

Размерность величины В принята в метрах,

L - в мм/мин,

а вместо

вошедшей в формулу скорости по Шези в м /сек. взята

скорость

в м/мин.

 

Для наиболее распространенных видов аэродромных покрытий

(цементно-бетонных) по экспериментальным

исследованиям авто­

ра можно принимать

у =

0,85 [ l 9 ; 24-] .

Тогда

<Г =

1,81 П °^В °^S

мин.

 

10,42

J 0,29

 

'•скл

 

 

Полученная формула номографирована (рис.8 1 ). Выражая ин­

тенсивность дождя через I~~рг ыи/мин, имеем

1

1,81п°’5>В 0,5г \ ^ W n

скл = д 0,42 J 0,29

 

 

193

График

 

УУА*л\'УаУЛГЛ'ГА*Л\\

 

\\\\

 

 

V Y .irA r W S S S jW rA U

для определения

ГУА9АШУ/.ГЛ'лглГЖ

У М 'М ’У.мжкйшшпт

Opetбремени додегания

глглтлглу*глглглгмт\\\\\

ъул*Атум*шглгмшгжш\ш

бодбы, по склону

 

УАГАТМУЛШ.ЛГМШШ

приnt= 0,014

 

ЫЖОУУММИЛ

ЬУлЫгЛГ/УлГАгумгЛШЛ

(детон) ^

WWj'SSyrSJJrAWM

'S A A 'S .rS /fS S A 'A T M X *

 

 

fj

tn -a-«o«ot~*o Э

Соотношение уклонов склона Ifon

0,2

0,4 0.6 06

1.0 1,2

1,4

1,6 1,в

2,0 12

2,4

2,6

2.6 3,0

1,0

 

 

1

1

*

----L--- 1-

г<--- *—4—1-----Ч--->— I

 

1,05п ЧЖ

1,15.

1,20

1,25

1,30

1,35

1.40

 

 

 

Поправочный коэффициент к

 

 

 

00140,02

 

йОЗ

Коэффициент шероховатости п»

.0.09

0.10

 

.0.04

005

0.06

.0.07

.0.06

1,0 1,2 4,4

1,6

'1,6

 

2,0

’2,2

2,4

Тб

Тб

Т о

'3,2

 

 

 

Поправочный коэффициент Л

 

 

Рис.81. Номограмма для определения времени добегания дождевых

вод по склону при

/7# = 0,014

(цементно-бетонное покрытие)

 

И

6 В

Н М /М И Н

 

Эта формула такие

номографирована (рис.82). Данная формула

является основной

для определения

при расчете водоот­

водных систем ВПП, РД, МС. Номограмма, составленная по этой формуле, позволяет находить для цементно-бетонных по­

крытий

при коэффициенте шероховатости пА= 0,014. Для других

покрытий с

 

иным

/?ж значение

<ГСМ , найденное по номограмме,

необходимо

 

корректировать

коэффициентом

Л • так при

п = 2 /3 .

 

 

 

^ скя (п *у <^скп (п -0 ,т )^ -

?

 

 

 

 

 

 

где

л - (

 

пА %”

 

 

Л

I

о м

О

*

 

 

 

Значения

 

приведены внизу номограммы на дополнительной

шкале.

194

frj .4»

о

Соотношение

уклонов

склона

V8

 

 

 

 

 

 

OfZ

ОА 0,6

0,6

i.o

hi

1л

up

г,о

г,г

га

2,6 г,в з,о

Хо

105Ы

1,10l ‘lO

1,15 '’1,20 '1,25'1,1,30 '1,35

'l,kO

'1А5

'1,50

'1,55

1,60

 

 

 

Попрабочный коэффициент К

 

 

 

 

 

о ^т

0,02

 

Коэффициент шероховатости п*

0,08

009

0,10

 

0,03

0,0k

0,05

0.06

0,07

 

 

 

1

t

-

i

 

|

 

I

 

I

>

I

 

1,0 1,2 1А 1,6

1,8 2,0

2,2

2,4

2,6 2,8 3,0

3,2

3,k

3,6

3,8

k,0 4,2 4 ,4

M

k,8

 

 

 

Поправочный коэффициент

Л

 

 

 

 

Рис.82. Номограмма для определения времени добегания дождевых вод по склону при /7*= 0,014 (цементно-бетонное покрытие)

иi= -р- мм/мин .

Если при определении ССХЛ значение Б отсчитывается пер­

пендикулярно

оси ВПП,

РД, КС, а не по линии наибольшего ска­

т а , то (Ссм ,

найденное по номограмме,следует скорректировать

коэффициентом

К ;

так,при п - 2/3

195

L C M (K ) ^ С Н Д (К = 1 ,0 )'^ ’

Значения Н приведены на дополнительной

шкале

внизу

номограм-

цы;

1проЭ и I^QK -

продольный и боковой уклоны склона (рис.8 3 ).

 

Выражение для К полу-1

 

 

 

 

 

 

 

 

чено на основании следую­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щих соображений. Из гео­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

метрии известно

(рис.8 3 ),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1пред _

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

ООН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B-Btlt-ngV;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Bi я If - длина и укрИСф83. Схема к движению воды на

лон склона в

направлении

склоне по линии наибольшего ската

стока.

 

 

 

 

и Jf

вместо В я 1

 

 

 

 

Подставляя

значения Д

в

формулу для 2^,

при п = 0,67,

получим искомое

значение для К

.

Учет коэффи­

циента К следует производить лишь при 1ярод > 0 ,5 0 .

В случае

1

я

К « 1 ,0 5

 

 

 

 

■‘■1бон

 

 

 

j ”p

^ 0 ,5 0

и потому может

не учитываться.

 

°Ъбщй порядок определения

X

по

номограмме рис.82 следую­

щий. Устанавливаются исходные величины

В ,1=1^он, 1прод>7 ,т?яи Д.

При этом значение А

находится

по одной из формул:

 

А =

^

Jsjf?

 

мм/мин илид=Л+В1дР мц/мин (при л

= 0 ,6 7 ).

Если

находится без

учета А и

И , при любом значении п ,

то номограммой следует пользоваться по схеме "ключ

I " . В слу­

чае

определения

Хскл с

учетом К я А.

возможны два

варианта.

При п = 2/3 искомое значение

ХСНД находится,

как указывалось

выше,

простым умножением величины

гСЛТ ,

найденном по номо­

грамме, на значения А

я К «взятые

с дополнительных шкал. При

Л /

2/3 номограммой следует

пользоваться

по схеме

"ключ П",

т .е . значение

 

Тскл вначале

определяется

как

и в первом вариан­

те

при л = 2/3,

а затем корректируется с помощью номограммы

на соответствующеер л “

,

так

как при этом

 

 

 

1%

 

 

 

о , 7а

 

 

 

1- о ,а п

^ ~скд(п) '

^ С К П (п -

0 ,6 7 )

К Л

При необходимости определения

<гскл

для дождей, выражен­

ных через интенсивность

L , следует

пользоваться предыду­

щей номограммой рис.81 . Внизу этой номограммы, так же

как и

номограммы рис.82,

имеются аналогичные дополнительные

шкалы

для учета

К и Л

. В случае

учета К и Л

значения

,

найденные

по номограмме,

умножаются на эти

коэффи­

циенты.

Если <гскп необходимо найти для водосборов с разнородными

поверхностями (например, покрытие плюс грунтовая обочина),

то в случае нерезких различий в коэффициентах шероховатости поверхностей с некоторым приближением можно пользоваться эти­

ми же формулами и номограммами. При этом необходимо принимать

расчетные значения коэффициентов шероховатости и стока как средневзвешенные величины, пропорциональные длинам участков

склона с различными поверхностями:

п*0) Bj+nttyBz

п *( р а с ч ) ~ В / + B z о

где nM(2),B f,B 2 - коэффициенты шероховатости и соот­ ветствующие им длины участков склона с различными поверхностя­ ми.

Например, для склона цементно-бетонное покрытие плюс грун­

товая

незадерненная

обочина можно принимать:

покрытие -

 

п* =

 

0,014,

у =

0,85;

обочина

/?*= 0,02

- 0,025,

=

0,50

-

0,65 .

 

<гсм

 

 

 

 

Для

определения

, кроме вышерассмотренных формул,

есть и другие формулы: А.Н.Бефани, Л.Т.Абрамова, В.С.Уезен-

цова

и др. Номографированная эмпирическая формула

Л.Т.Абра­

мова [ i ] приведена на рис.84.

 

 

 

В р е м я

д о б е г а н и я

в о д ы

п о

л о г - '

к у

Ц23]] .

Аналогично склоновому стоку составим уравнение

водного баланса в частных производных применительно к потоку

воды в лотке треугольного

сечения. Для участка лотка d x ,

промежутка времени &t

и интенсивности поступления воды в

197

Время добегания 'Гмин

Т и с .84-.

Номограмма Л.Т.Абраиова для определения времени добега­

ния дождевых вод по склону,составленная по формуле

 

где

С -

коэффициент шероховатости; для цементно-бетонной по­

верхности

С=0,16 , для грунтовой

поверхности без дернины

С =0,447,

с дерниной

С =0,692.

Основная номограмма

составле­

на

при

й =3 мм/мин и

С =0,16 . При иных значениях

й- и С

Ърасч.скГ *скл Щ<Рг (

Ч>,> % - поправочные коэффициенты)

 

 

 

198

 

 

лоток по

его длине У = i y В

данное

уравнение

будет иметь

вид (рис.85,а ,б ,г ) :

 

 

 

 

 

(Q + LifBdx) A t -

dx +(в+

doc) At .

После преобразований и сокращения всех

членов уравнения на

dx At

получим

 

 

 

 

 

L(f)B

да)

д0_

 

 

 

dt

дх ■

 

 

 

 

Рис.85. Схемы к стоку дождевых вод по лотку треугольного

сечения

Найдем выражения

для

о)

, V

и

Q в случае треуголь­

ного сечения лотка.

Площадь сечения

потока (рис.85,в)

 

о)-

Ъ и

h

_

h z

 

Т л = h h ~ Iо J

 

 

 

 

 

 

 

199

 

 

 

 

 

так как

/? = -£-10

,

 

 

 

 

 

 

 

 

где

h -

глубина

потона;

 

 

 

 

 

 

 

 

Ъ - анряна потока;

 

 

 

 

 

 

 

з

 

10 - уклон боковых сторон лотка.

 

 

А

 

Скорость по Пеан прн C=jf-R>/s- -^--/пж К = Т=

h '+ fffi

~ ~ Т V ) + 1а ' 55 Т ” 7

 

аэродромах),

 

 

 

так как

10 < 0,10 (на

 

 

 

 

 

 

V=C}[r 7

 

 

 

 

 

 

 

г '/г

 

 

 

=

А *

 

 

 

2/зI '!*=

Расход

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п _

 

 

mI<^ ^

 

 

 

 

 

 

 

Q

(л) V

j

 

£ 2 /з

Л 2 * ^ 1

^

 

 

Дифференцируем выражения для

 

и)

ж

Q

и подставляем

полученные результаты в уравнение водного баланса

 

 

... »

2h

dh .

8

m l^ u s/3

dh

 

 

 

lvB=T Ti

T JW.

dx

 

Составим вспомогательные уравнения

 

 

 

 

 

 

 

dh

 

dt

_

 

d x

 

 

 

 

 

 

 

iy B

 

Ш -

т

э

т

:

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

Иs

первого и второго отношений, имеем

 

 

it

 

 

2h

^

 

 

 

h*

 

 

 

 

 

 

 

T

dh - L y B d t j

-f-=i<f/Bt

h —{i <j>Btlp) .

 

 

Jo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из второго и третьего отноиеннй имеем

 

 

 

 

2fy .

S

гг, ТФ

S/i

 

 

 

(

А

гг,

 

 

 

d x = j -

Jj% rj^ h % t или

d x = -j- Щщ-h ^ dt.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

2*

 

 

После подстановки

значения

h

и интегрирования получим:

 

Л - i

 

f fi V B t l f f d t - 4 ^

 

( « в ф * М ;

г

- V , t .