![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Поляков А.В. Водоотвод и дренаж на аэродромах
.pdf190
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 |
|
<Г |
( |
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
-
(Г
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 <Г |
при расчете водоот |
водных систем ВПП, РД, МС. Номограмма, составленная по этой формуле, позволяет находить <Г 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 |
|
|
|
|
J» |
|
|
|
|
|
|
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. |
||||||||||
|
1о |
|
|
|
|
|
|
|
|
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 . |