книги из ГПНТБ / Поляков А.В. Водоотвод и дренаж на аэродромах
.pdf
|
|
|
|
|
260 |
|
|
|
|
|
Допуская в |
сторону запаса |
tf « t2 |
, вследствие |
малого |
изме |
|||||
нения |
скоростей движения воды при дождях, отвечающих различным |
|||||||||
Р |
, |
и обозначая соответствие |
величин |
Qt D, |
значению Р , |
|||||
a |
Q2 |
, |
Ut - значению |
Р в |
0,2 |
года, |
получим |
|
|
|
|
|
|
|
= |
1,40 |
(I + |
0,85 |
Цр ) . |
|
|
|
|
|
■ир»0,го |
|
|
|
4 |
|
|
|
Найденная |
зависимость D=f(P) |
показана |
на |
рио.103,6. |
Из ри |
|||||
сунка 103,6 следует, что степень увеличения диаметров труб с
увеличением периодов повторяемостей расчетных интенсивностей
длй различных диапазонов изменения Р |
различна. |
Наиболее зна |
||
чительное |
увеличение диаметров с увеличением |
Р |
имеет место |
|
при Р до |
I года и более медленное увеличение |
при Р более |
||
одного года. Кроме того, из графика рис.Ю З,б |
видно, что уве |
|||
личение диаметров в диапазоне изменения |
Р |
до I |
года, т .е . в |
|
наиболее интересующем нас диапазоне, достаточно ощутимо. Так,
в соответствии с графиком при увеличении Р от 0,2 до I года
диаметры увеличиваются на 40%. Инея в виду значительную про тяженность водоотводных систем на аэродромах, указанные изме
нения в размерах труб следует считать достаточно существенны
ми. Особенно ощутительно эти изменения скажутся на трубах с больший диаметрами. Изменения в размерах труб вызовут суще
ственные изменения и в капиталовложениях на строительство. Таким образе», полученная зависимость S = f(P) подтверждает необходимость наличия для аэродромных условий подробно разра ботанных и обоснованных норм Р .
Успешное нормирование Р возможно линь в свете оценки последствий перегрузки систем или, как указывалось выне, в све те оценки ущерба при затоплении. Без рассмотрения последствий перегрузки систем нормирование вообще затруднительно.
Последствия перегрузки водоотводных систем на аэродромах специфичны и не могут, например, отоадествляться о перегруз
ками дождевых канализаций в городах и поселках. Перегрузка
канализаций связана с материальный убытками и жилищными не удобствами: затопление подвалов (порча товаров, оборудования и т . д . ) , повреждение зданий, ухудшение санитарного состояния
населенных пунктов, прекращение движения на улицах и травмы среди населения. К аэродромным условиям подобный прогноз ущер ба при затоплении применить трудно. Для аэродромных условий
к нежелательным последствиям перегрузки водоотводных систем
261
можно отнести отрицательное влияние затопления: I) на сохран
ность аэродромных покрытий и их оснований, 2) состояние грун
товых обочин аэродромных покрытий (их размыв и размокание),
3) состояние проходимости грунтовой части летного поля,4) со
хранность коллекторов и примыкающих к ним дренажных и осуши тельных линий, 5) непрерывность эксплуатации аэродромов и 6) сохранность некоторого оборудования ВПП, РД, НС и различных
площадок с покрытиями. Вследствие затопления отдельных понижен
ных участков летных полос, возможны как затруднения в эксплуата ции этих полос, так и полная приостановка полетов на аэродро
мах.
Отрицательные последствия перегрузки водоотводных систем зависят от следующих основных факторов: I) от характера дождей, выпадающих в данной местности, 2) от рельефа территории, 3) от
размеров водосборных площадей и 4) от вида грунтов на объекте. Связь данных факторов с перегрузкой и последствиями перегрузки
систем очевидна. Интенсивностью дождей определяется как часто
та переполнения систем, так и до некоторой степени опасность эрозионных явлений на объекте. Рельефом территории обусловли
ваются наличие бессточных (затопляемых) меот, опасность эро зионных явлений (большие уклоны) и пропускная способность во доотводных линий. От размеров водосборов зависят объемы стекаю
щих вод и, следовательно, степень опасности отрицательных по
следствий при перегрузке систем. Видами грунтов определяются
как характер последствий (размыв, размокание грунтов), |
так и |
в значительной мере опасность этих последствий. |
|
При оценке возможных последствий перегрузки систем |
необ |
ходимо, кроме того, иметь в виду: I) значимость объекта |
и на |
значение рассматриваемой территории на объекте, 2) тип покры тий, 3) климатические особенности района расположения аэродро
ма, 4) конструкции самих водоотводных коллекторов и наличие
примыканий к ним дренажных и осушительных линий.
Анализируя основные причины и последствия перегрузки си стем под углом зрения нормирования Р , необходимо отметить следующее. Так как для аэродромных условий больиннство отрица
тельных последствий перегрузки систем связано с нежелательными
явленижи скопления воды на обочинах, грунтовой полосе и в ос
нованиях покрытий, что имеет место весной каждого года при сне
готаянии, то |
и в расчете систем |
на дожди с Р более I года в |
общем случае |
нет необходимости. |
Расчет систем при Р > I года |
262
может быть оправдан х п ь для частных случаев, напршер прн про ектирован» водоотвода на объектах с легко размываемыми грунта ми. Таким образом, при проектировании водоотводных систем на неэрозиовных грунтах в общем случае достаточно обеспечивать не
допустимость выхода воды из лотков покрытий на обочины от дож
дей с Р • I году. В случае легко размываемых грунте» недопу стимость выхода воды иг лотков покрытий может быть рекомендо
вана от |
дождей с Ра |
2 годам. Период 2 года, |
как известно, |
не |
обходим |
и достаточен |
для укрепления размываемых грунтов |
за - |
|
дернением. При предложенных выне значениях Р |
будет полностью |
|||
использована отводоспособность |
как лотков, так и коллекторов. |
|
Дожди с Р < 1 года и |
Р < 2 лет |
вызывать затопление аэродромов |
не будут. Указанные |
значения Р |
будут как бы предельным (по |
аналогии с методикой, разработанной М.В.Молоков» в ЛНИИАКХ). Для главных коллекторов, т .е . коллекторов, не принимающих воду из лотков покрытий, и участков коллекторов без лотков предель ные значения Р будут одновременно и расчетными. Для неглавных коллекторов с лотками расчетные значения V будут соответствен
но менее I и 2 лет, так как работа этих коллекторов рассматри
вается в комплексе с работой лотков. Отождествление работы не главных коллекторов (с лотками) и главных (без лотков) безус
ловно было бы неправильным. Возможности отвода воды теми и дру-
гши системами различны.
Расчетные значения Р ’ для неглавных коллекторов могут быть получены из основной формулы расчета систем с учетом суммарной отводоспособностж лотка и коллектора по их длине:
Ц/wm + @кам •
Принимая значения Q соответствуем » предельному значению периода повторяемости Pnf> (для системы лоток плюс коллектор),
а $кшГ расчетному значению Р (для коллектора) и определяя
расходы с подсчетом расчетных интенсишостей дождей по формуле ГТК 1941 г . , будем иметь
®кол ~ Q ~ Q лот 7
т,7(Л+В1дР)ч>Р |
166,7(Д+В 1д Рп>) <f/F |
~ |
Jtfi |
~ |
JW3 |
У/tom j |
263
откуда
|
|
|
la р = u p — ~лот ^ ^ |
|||
|
|
|
7 |
|
1У"Р |
1№,74FB ' |
Dpi |
Р„р = |
I |
году и |
((> в |
0,85 (цементно-бетонное покрытие) |
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
У JO /77 Ь |
|
|
|
|
9 |
' - |
142 FВ |
’ |
При |
РПр = |
2 |
годам и |
у * |
0,85 |
|
Тл п |
ля |
О *t |
|
|
Ч Р |
~ 0 ,3 |
1 4 2 Р В |
|
|
Иа полученных выражений видно, |
что расчетные значения |
Р |
зави |
|
сят от пропускной способности лотков ^^продолжительности |
||||
расчетных дождей t , площади водосбора F и метеорологическо |
||||
го параметра, характеризующего интенсивность дождей В |
(при |
|||
ложение 2 ) . В соответствии |
с полученными формулами для Р |
были |
||
построены графики и проделаны многочисленные расчеты при раз
личных возможных в аэродромных условиях значениях |
t , |
F , |
||||||
В и уклонах покрытий. В результате |
подсчетов |
представилась, |
||||||
возможность рекомендовать нормативные |
значения |
р в |
виде |
|
||||
табл.22 и примечаний к этой |
таблице. Рекомендации табл .22 |
от |
||||||
носятся к системам с лотками в |
кромках покрытий; |
|
|
|||||
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
22 |
|
||
Нормы |
Р для неглавных коллекторов ВПП, |
РД, |
КС |
|
||||
при продольных уклонах покрытий меньиих или равных 0,005 |
||||||||
|
и неэрознонных грунтах |
|
|
|
|
|||
Метеорологи- |
|
|
F |
га |
|
|
|
|
чеокий пара- |
ДО 1,5 |
1,5-3 |
3-6 |
6-9 |
9-15 |
|
||
метр В |
|
|||||||
£ 3 |
0,16-0,20 |
0,25 |
0,33 |
0,33 |
0,50 |
|
||
3-4 |
0,25 |
0,33 |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
|
||
4-5 |
0,33 |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
|
||
> 5 |
0,33 |
0,50 |
0,50 |
0,75 |
0,75 |
|
||
П р и м е ч а н и я : |
! . |
Для коллекторов |
при продоль |
|||||
ных уклонах покрытий более 0,005 указанные в таблице норма |
||||||||
тивы следует снижать на одну ступень; |
например, |
вместо |
|
|||||
|
|
264 |
|
0,50 принимать 0,33 и т .д . |
Главные коллекторы и участки |
||
неглавных коллекторов беэ |
лотков рассчитываются на Р = I го |
||
д у . |
|
|
|
2 . |
Для неглавных коллекторов на объектах с |
легко раз |
|
мываемыми грунтами нормы |
р , указанные в таблице, |
следу |
|
ет увеличивать в два раэа. При уклонах покрытий более |
|||
0,005 нормы |
Р аналогично |
примечанию I снижаются на одну |
|
ступень. Главные коллекторы и участки неглавных коллекто
ров без лотков рассчитываются в данных условиях на P-Z го дам.
§ 26. РАСЧЕТ НАГОРНЫХ КАНАВ И ВОДООТВОДНЫХ СИСТЕМ ГРУНТОВЫХ ЛЕТНЫХ ПОЛОС
Нагорные канавы и водоотводные системы грунтовых летных полос, так хе как и водоотводные системы ВПП, РД, UC, подле
жат гидравлическому расчету. Расчетом устанавливаются размеры
поперечных сечений и уклоны канав и водоотводных линий на грун товом летном поле. Из водоотводных линий на грунтовом летном
поле обычно расочитываются собиратели, коллекторы и грунтовые лотки (осушители не рассчитываются). Расчет канав, собирателей и коллекторов производится по участкам на сток дождевых или талых вод. Основной принцип расчета остается прежним: размеры
поперечных сечений и уклоны канав и труб находят, исходя из равенства в рассматриваемых сечениях Q=Q0 , т .е . из равен ства расчетных расходов пропускной способности канав и труб. Подсчеты выполняются по формулам равномерного движения. Оста новимся детальнее на расчете нагорных канав, собирателей и коллекторов. О расчете грунтовых лотков говорилось выше;
а ) Расчет нагорных канав на сток дождевых вод
Расчет выполняется в соответствии с методом "предельных
интенсивностей", начиная с верховых участков, в следующей по
следовательности (рис.104).
I . Канава разбивается на расчетные участки. В конце участков
назначаются расчетные сечения. Количество расчетных участков
зависит от длины канавы, величины водосборной площади и нали чия мест впадения в рассчитываемую канаву других канав.
265
2 .Для расчетных сечений определяются водосборные площади
F га . Водосборные площади находятся в соответствии с распо
ложением канавы по плану съемки территории под аэродром или по крупномасшатбной карте (М 1:25 000 или 1:50 000).
Рис.104. К расчету нагорных канав на сток дождевых
вод
3. В каждом из сечений (начиная сверху) задаются размера ми канавы, уклоном дна на участке и определяют пропускную спо
собность Q0 ы8/сек , л/сек. |
Задаются: шириной по дну канавы |
|||||
Ъ м, |
глубиной потока h |
м в |
канаве |
и уклоном дна I . Вели |
||
чину коэффициента заложения откосов |
канав т принимают в соот |
|||||
ветствии |
с видом грунтов и типом крепления откосов. |
|||||
|
|
Q0 = |
u)V |
м8/сек или л /сек, |
||
где |
о) |
2 |
сечения потока в трапецеидальной |
|||
= bh+mh~ площадь |
||||||
|
|
канаве |
в м^; |
|
|
|
|
V- С'\Щ'- скорость в расчетном сечении канавы по Ша |
|||||
|
|
ги в м /сек. |
|
|
||
Значение коэффициента |
С |
и формуле Шези определяется по |
||||
Н.Н.Павловскому: |
|
|
|
|
||
C ~ |
- k * |
>y У = |
- |
°>f3-Ot( 75^Rf f i - O ,w) |
|
или с приближением: |
|
|
|
|
|
при |
К < / |
Ц » 1 , 5 ^ |
, |
|
|
прд |
R >f |
у ж 1,3 |
|
|
|
Гидравлический радиус потока 7?= - у - |
находится |
из отношения |
|||
площади сечения потока |
СО к величине |
смоченного |
периметра |
||
X = Ь+2Сг\1/+т*\ |
Коэффициент шероховатости |
/7* |
принимается |
||
в соответствии с табл .16 |
. Для канав с грунтовыми стенками мож |
||
но принимать /7* = 0,025 |
. Скорость |
в канаве не должна превы |
|
шать допускаемой на размыв Vmax (табл .2 3 ). |
|
||
|
|
Т а б л и ц а |
23 |
Допускаемые неразмываюцие |
скорости в канавах |
|
|
Наименование |
грунтов |
Vmax |
|
и тип крепления |
м/сек |
||
I |
|
|
2 |
Илистый грунт |
......... .... |
0,15 |
|
Мелкий песок |
................ |
0,35 |
|
Средний |
" |
............. |
0,50 |
Крупный |
" |
............. |
0,75 |
Легкий суглинок . . . . |
о , ад |
||
Средний |
" |
. . . . |
0,60 |
Тяжелый |
" |
......... |
0,80 |
Наименование грунтоь |
'Яmax. |
и тип крепления |
м/сек |
I |
2 |
Глпм шгптаяя ................. |
1,20 |
Одерновха плашя . . . . |
1^20 |
Одерновка в стенку . . |
1,30 |
Одиночное моцение . . . |
2,50 |
Двойное моцение, |
3,50 |
кирпичная кладка . . . |
|
Бутовая кладка ......... |
3,5 -6,0 |
Бетон ............................ |
5,0 -8,0 |
Минимальная незаиляоцая скорость канав Vmu, может быть
найдена по формуле И.И.Леви
Vmin^JOyfK'«/се»
или по формуле В.Н.Гончарова
Ути1 = а Л “ /сек ,
267
где R - гидравлический радиус, в и ;
а- коэффициент , значения которого принимается:
0,65-0,67 - песчано-илистые наносы крупные;
0,58-0,64 - песчано-илистые наносы средние; 0,41-0,45 - песчано-илистые наносы мелкие;
0,37-0,41 - очень мелкие наносы.
4 . В рассматриваемых сечениях (начиная сверху) определяет ся расчетные расходы Q при равенстве продолжительности дож
дей времени добегания воды от наиболее удаленной точки водосбо ра до рассчитываемых сечений t = T . Время добегания воды
до рассчитываемых сечений слагается из времени добегания воды
по склону и по канаве |
Ь=<Г=€ск+(Гхан |
мин. Время добегания |
по |
|||||||||
склону |
€скл |
находится по номограмме рис.82, а |
по расчетному |
|||||||||
участку канавы - в соответствии с длиной этого |
участка |
I |
и |
|||||||||
скоростью в низовом (расчетном) |
сечении для этого участка V : |
|||||||||||
|
|
|
|
^■ кан= ffff у |
мин* |
|
|
|
|
|||
|
При принятии коэффициента |
стока |
на водосборе у = const |
|
||||||||
|
|
|
g = |
S K 166’7^ |
|
Г л/сек, |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
tf |
|
|
|
|
|
|
|
где |
Д= 20 ^ |
I |
^ |
-mm/ mhh или |
Й-Й+БЦР |
мм/мин |
|
|
||||
|
|
|
1 0 0 ,7 |
|
|
|
|
|
' |
|
|
|
при |
п = |
0,67 . |
|
у * const |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В случав |
принятия |
|
, с |
определением |
у по формуле |
||||||
Н.Н.Белова - ЛНИИКХа |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Л/сек или |
g |
|
F |
л/сек |
при |
п = |
0,67 . |
|
При определении Q следует пользоваться |
номограммами,рис.90, |
|||||||||||
91 и приложением 2 .
5 . Расчетный расход в каждом из сечений сопоставляется с пропускной способностью канавы в этом сечении. При расхождени
ях в Q и Q0 более 5% необходим пересчет. Задаются новыми раз
мерами канавы и вновь подсчитывают Q и Q0 . Обычно при пере счетах задаются новой глубиной потока h или уклоном дна I ,
а ширину канавы по дну 6 оставляют неизменной. Для облегче
268
ния подбора размеров сечений канав в специальной литературе имеются графики и таблицы [15; 18 и др.] .Полную глубину кана
вы принимают равной сумме глубины потока и запаса не менее
0,25 м ( / / = / ? + 0,25 и).
При расчете нагорных канав на дождевой сток необходимо
иметь в виду следующее.
По методу "предельных интенсивностей" продолжительность
расчетных дождей в соответствии с возрастанием времени добе-
гания увеличивается беспредельно. А с неограниченным увеличе нием продолжительности дождей беспредельно уменьшается и их
интенсивность. Однако совершенно ясно, что сток с водосборов с большой впитывающей способностью, т .е . грунтовых водосборов, может иметь место лишь в случае, когда интенсивность дождей
превосходит интенсивность впитывания (инфильтрации) воды в
грунт. Если расчет производится на сравнительно часто повторяю щиеся дожди малой интенсивности (например, соответствующие пе
риоду повторяемости Р-^1,0 года), а время добегания достигает сравнительно больших.величин, то в расчетный период выпадения
осадков могут войти интенсивности дождей, меньшие, чем интен
сивности впитывания. Следовательно, расчет нагорных канав, и, вообще любых других водоотводных линий с грунтовыми водосбора ми, правильнее производить по методу "предельных интенсивно
стей" с ограничением продолжительности дождей пределом стоко-
образования. Предел стокообразования по времени может быть
установлен введением |
в расчет минимальной стокообразующей ин |
||||||
тенсивности дождей. |
П о д |
м и н и м а л ь н о й |
с т о |
||||
к о о б р а з у ю щ е й |
и н т е н с и в н о с т ь ю |
|
д о ж |
||||
д е й |
с л е д у е т |
|
п о н и м а т ь |
т е к у щ у ю |
|
||
( м г н о в е н н у ю ) |
и н т е н с и в н о с т ь |
|
д о ж |
||||
д е й , |
р а в н у ю |
|
т е к у щ е й |
и н т е н с и в н о |
|||
с т и |
в п и т ы в а н и я |
в о д ы |
в г р у н т . |
При |
|||
интенсивностях дождей более минимальной стокообразующей, сток с водосборов имеет место, а при интенсивностях менее стокооб
разующей - |
отсутствует. |
|
|
|
Величину минимальной стокообразующей |
интенсивности мож |
|||
но найти следующим путем. |
|
L~~Jn' |
|
|
Слой осадков за дождь интенсивностью |
и продолжи |
|||
тельностью |
t равен |
|
|
|
|
h - i t^-jrr t —At |
мм. |
|
|
269
Текущая или мгновенная интенсивность |
в какой-либо момент вре |
|||||
мени L* |
определится как производная |
функции h по t (р и с.105) |
||||
■ *_ |
dh_ |
d(&t1~n) |
_ (f-n)A |
мм/мин. |
||
L ~ |
dt |
Yt |
t n |
|||
|
|
|||||
Соотношение расчетных интенсивностей средней и текущей (мгно
венной) будет
. * |
|
Рис.105. Схема к определению Lcm >^ст 7 ^ст * |
h cm |
Приравнивая текущую (мгновенную) интенсивность дождя |
I * к |
текущей (мгновенной) интенсивности впитывания воды в грунт и ,
получим величину минимальной стокообразующей интенсивности
i*= u * = i* m . |
Продолжительность стокообразования, |
соответст |
||
вующая 1*ст |
, |
очевидно, будет |
|
|
|
|
- |
п |
|
|
|
( 1 -п ) А ■ |
мин. |
|
|
|
i*cm |
|
|
Слой осадков за продолжительность стокообразования равен |
||||
h^ =Atcm |
, а соотношение расчетных отокообразующих интен |
|||
сивностей: |
средней и текущей (мгновенной) i ^ j z ^ Lan> |
|||
Для определения предела стокообразования |
необходимо |
|||
иметь сведения об инфильтрации воды по времени применительно к конкретный грунтовым условиям на водосборе. При отсутствии
указанных данных с некоторым приближением можно воспользоваться