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:
27
Добавлен:
30.10.2023
Размер:
16.48 Mб
Скачать

290

шения расходов следует принимать для аэродромных условий в диа­ пазоне К= 0,04 ■» 0,40 .

Главнейшим вопросом расчета бассейнов при выбранном значе­

нии коэффициента уменьшения расходов является выяснение необ­ ходимой емкости бассейнов. Данная емкость определяется коли­

чеством воды, сбрасываемой в нее из коллектора. Из ри с.III.ви д ­

но, что количество сбрасываемой воды в бассейны зависит от фор­ мы гидрографа стока поступления воды в коллектор в месте уст­

ройства бассейна. К сожалению, до настоящего времени гидрогра-

фн дождевого стока по длине коллекторов неучены слабо. Поэто­ му и вопрос о расчете необходимой емкости бассейнов пока может быть решен лишь приближенно.

Примем для ориентировочных расчетов следующие уравнения кривых подъема и спада, характеризующих форму гидрографа стока:

 

/ с \'<71

€ ^ €0

 

при

 

при

С > €0

где

Qn> Qcn —расходы при подъеме

и спаде стока;

 

Q0 - максимальная величина стока;

- время добегания воды до расчетного сечения;

С- время добегания воды, отсчитываемое от начала

стока.

Данные уравнения для Qnи Qcn получены для дождевого склонового стока экспериментальным путем при воспроизведении

дождей с постоянной интенсивностью [1 9

,

22

и др .] .

Найдем необходимую емкость бассейна

W

при продолжитель­

ности дождя,

равной времени добегания

воды до сечения коллек­

тора в месте

устройства бассейна £=<г=<г0 ,

и при постоянной

интенсивности дождя по ходу выпадения.

 

Из р и с.П 4,а емкость

бассейна равна

 

 

 

или

W=Wf +W2

 

W = пл. В В Г = пл. Я 5 B E +пп В Г Д £ - пл. Д б ГД

пл. ЯбВЕQn

и7Ы с = -Щ -fp 2

0 «г

П о д с т а в л я я з н а ч е н и е

и имея в виду, что Q n_l*

 

Т о ~ Q~K>

пл. ЯБВЕ = 0,37Q0<C0 ( / - К 1'5' ) )

пл. в г д е = | < ? сл < / *> 0 Л / * ю] с dQ<u0

Подставляя значение <Г =

,

и имея в виду, что -7г= -тг=/<,

 

1-5)9»

;

/7/7. ВГД Е = 0,55Qg€e (i - K ^и ) ;

пл. Я Б Г Д - Д Б “ЯД = ^

 

 

Суммарная площадь

 

 

/7/7. БВГ = 0 ,f e (/?, Ш

* - /,» К 4 " + 0,92) .

Следовательно,

 

 

 

w = < ?0c 0 f M ,

где f(H) = (0,63K,—1,55K%${?)-ttmmmi представленная на графи­

ке рис.116 (нижняя кривая).

Значение Q0 подсчитывается обычным путем по методу "пре­ дельных интенсивностей" при равенстве продолжительности дождя

времени добегания воды до сечения коллектора, в котором преду­

сматривается устройство бассейна

(t ='Гв) :

 

 

Qo = у У Го

л/ свк.

 

166,П .

на I га - расчетная интенсивность дождя

 

где (j я -р,— л/сек

 

при Ъ= <С0

и параметрах дождевых осадков Л и п

;

Ц,Г0- коэффициент стока и площадь водосбора;

 

Подсчеты и анализ Н.Н.Белова и других [l5 ] показывают,

что

необходимая емкость бассейнов, получаемая при условии равенст­ ва продолжительности дождя времени добегания воды до сечений коллектора в месте устройства бассейнов, не является наиболь­

шей. Продолжительность дождя, создающего максимальный объем сброса воды в бассейн, не совпадает с продолжительностью дож­ дя, равной времени добегания воды до сечения коллектора в

292

месте устройства бассейна. Прн взятии дождя с несколько боль­ шей продолжительность!), чем время добегания воды до сечения

коллектора в месте устройства бассейна, необходимая емкость бассейна получается больна.

t—Ф

Рис.114. Схемы к определению необходимой емкости

 

бассейнов:

 

а - в случав гидрографа стока

£« С-'Го

; б - в случае гидро­

графа стока

d=C><Гв

(расчетный

случай)

Найдем необходимую емкость бассейна W при продолжитель­ ности дождя, больней, чем время добегания воды до сечения кол­ лектора в месте устройства бассейна t=<T>€g . Дождь, как и

в предыдущем случае, примем с постоянной интенсивностью, под-

чиняющейся формуле ^ = ^ — , но продолжительность дождя мо­

жет быть различной. Гидрограф стока в этом случае будет иметь вид рис.114,6. Из этого рисунка емкость бассейна равна

W = W, +W2 + W3 .

Пользуясь решением, полученным в предыдущем случае, на­ пишем для рассматриваемых условий выражение (Wf + W2) в готовом виде:

293

W^Wz = Qto(0,63K 1'St-l,55R°’ e\0,92)=Qto

Значение

W2 равно:

W2 = (t-t0) (Q -Q*)

 

 

 

Q*=KQ0.

Обозначим

=

а

и,

как в

предыдущем случае

Из сопоставления

расходов

Q = - SSf n^ y F и

 

J 66i]. &

цр

имеем

 

 

 

 

 

t

 

 

 

te

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

« - ( Н ' Ч ’ - Ь

 

 

 

 

Суммируя значения

W,,'WZ.W 3

и подставляя принятые обо­

значения,

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w=ц

 

[«я

 

 

 

 

♦[ft-tjfj-o] -

=

~n7! lt

 

 

 

 

 

 

 

 

&-4)j-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

Q010 (0 ,63K U5,o°'stn- m

K 0’Ha-°’>ln+0,92- а

- а -аМ+к).

При среднем значении показателя степени при

t

в

формуле рас­

четных интенсивностей дождей

п = 0,67, t„ =€0и, обозначая

выражение в скобках через

f

(к)

,

получим

 

 

 

 

где

 

 

W=Q0<TBf(/<),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г (К) = (о, 63К ,,51а °'3- 1,55К О,64а ом+а0,*-0,0% а0’-

аК+н).

Найдем значение продолжительности дождя

t

= <Г

или отно­

шение а

, при котором

объем сброса

воды в

бассейн достигает

своего максимума. Ввиду сложности аналитического решения, най­

ден максимальные

значения

а

,

соответствующие тем

или ннш

величинам К , графическим путем

(рис.115). Подставляя макси­

мальные величины

а

при соответствующих величинах

К в

полученную формулу для

W

, можно находить и искомые объемы

294

бассейнов. Для удобства расчетов значения f (к) в зависимо­

сти от К представлены на графике рис.П б (верхняя кривая).

Рис.115. График зависимости f

(к)

от а

и

К

при

гидрографе стока

t = г> <ид

 

 

 

 

График составлен выборкой

максимальных значений

f

(К)

при

максимальных значениях а

и соответствующих значениях

К на

основании кривых графика ри с.П 5 .

Из ри с.П б видно,

что необ­

ходимая емкость бассейна

получается в

случае

гидрографа

стока

t = <Г><Г0(рис. 114,6) действительно больше, чем в случае гид­ рографа стока t=<L=<C0 (р и с .П 4 ,а ).

Располагаемые емкости бассейнов зависят от объема понихен-

ностей, предполагаемых к использованию в качестве бассейнов.

Очевидно, что располагаемые емкости бассейнов долины быть не

менее необходимых. Емкость бассейнов, располагаемых в неболь­ ших замкнутых понихенностях, с некоторым приближением можно подсчитать по формуле

 

 

 

295

 

 

W ' - - f F , n ,

где

W 1- располагаемая

емкость бассейна, равная емкости

 

F6 -

пониженноети,

в и 8 ;

 

площадь зеркала воды в бассейне, в м8 ;

 

h -

максимальная глубина воды в бассейне, в м.

Рис.116. Графики зависимостей г(к) от

К (верхняя

кривая расчетная)

#

В случае размещения регулирующих бассейнов в пониженностях значительной емкости, возможный объем бассейнов можно подсчи­

тать по формуле (рис.117)

 

w ' *

 

 

где

Ff , F2...^.„F/^ площади, заключенные межжу первой, второй

 

и т .д .

горизонталями,

в м2 ;

 

h l0p- высота

сечения рельефа горизонталями, в м.

 

Пользуясь приведенными формулами для

W1, можно назна­

чать

границы необходимых объемов бассейнов и устанавливать при

296

этой рациональные значения коэффициента уменьшения расходов и диаметров труб коллекторов за бассейном. Расчет коллекторов

при устройстве бассейнов следует производить при напорном ре­ жиме работы сети. Отметки поверхности воды в бассейне будут при этом определяться пьеаометрическими уровнями воды в кол­

лекторах (колодцах) р н с.П 2,а и 117.

Перепуск \i

TfjL§ -

Колодец И|ас

си

ГоризонталиИЗ

н §

и5*:

Рис.117. Ьхема к определению располагаемой емкости и

времени опорожнения бассейна

Если за месте» устройства бассейнов в коллекторы поступаюг дополнительные расходы от примыкающих коллекторов или с собст­

венных водосборов, то расчетные расходы для подобных участков

коллекторов, расположенных ниже бассейнов, следует подсчиты­ вать по формуле

QP =KQ0 +Q'

л /сек.

297

где Qp - расчетный расход на участке коллекторе ниже бас­

сейна в л /сек;

Qg - максимальный (расчетный) расход у бассейна в

л/сек;

К~ коэффициент уменьшения расхода;

Q1 - дополнительный максимальный расход, поступающий

в коллектор с площади, расположенной нике бассей­ на, от примыкающих коллекторов или с собственного водосбора в л/сек.

При суммировании расходов KQ0 и (}' предполагается сов­ падение их максимумов по времени, что, как показывает анализ,

и имеет место в большинстве расчетных случаев. Только в редких

случаях, например при присоединении ниже бассейнов длинных

коллекторов,

или при обслуживании коллекторами ниже бассейнов

собственных водосборов с малым временем добегания, возможно

несовпадение

по времени максимумов расходов KQ и Q1 . При рас­

четах дополнительный расход с площади, расположенной ниже бас­ сейна Q1, можно находить обычным путем по времени стока лишь с этой площади в предположении, что выше бассейна водоотводная

сеть отсутствует. В тех случаях,

когда при подсчетах расход

с одной лишь площади, расположенной ниже бассейна Q1 , оказы­

вается больше, чем расход со всей

площади Qp , расчетным рас­

ходом, очевидно, должен являться

расход

Q1 .

 

 

 

Время опорожнения регулирующих бассейнов от воды при не­

большой емкости бассейнов можно найти следующим путем

£2 4 ] .

За промежуток времени dt ,

в случае

истечения

через

перепускную

трубу при переменном

напоре расхода

Q

,

освобо­

дится

от воды объем бассейна

dW (р и с .П 2 ,а ,

117):

 

 

 

 

 

Qdi =

dW .

 

 

 

 

Напишем выражения для

Q и

dW :

 

 

 

 

 

Q=ju.

= ju.

 

 

м/сек;

dW= FcpdH,

где

ЗП)г

площадь сечения

перепускной

трубы,

соединяющей

о)=-^—

 

 

бассейн с

коллектором, при диаметре трубы

£

 

 

в м;

 

 

 

 

 

 

 

JU - коэффициент расхода системы;

Н- высота уровня воды в баосейне над шелыгой пере­

пускной трубы в коллекторе в м;

298

Fcp- средняя площадь бассейна, равная половине максималь­

ной площади зеркала воды (

0,5/£ ) м2 ;

^ =

9,81 м/сек2 .

 

 

Подставляя выражения для Q и dW

в исходное

уравнение,

получим:

 

 

После интегрирования

iFcpW -V^h)

сек или

г

0,0096FCP

мин.

JU4П)г^2д'

 

JUD*

 

 

 

где Т -

время опорожнения бассейна

от воды;

 

h -

максимальная глубина воды в бассейне в м (ри с.117).

Значение коэффициента расхода

ju.

находится по формуле

где

I -

длина перепускной трубы в м (рис.117);

 

 

С -

коэффициент в формуле для скорости по Шези;

 

Lt,M- сумма коэффициентов сопротивлений для учета

местных

 

 

потерь напора;

 

 

 

 

 

Л -

диаметр перепускной трубы в м; (j *

9,81 м/сек2 .

Принимая коэффициент сопротивления при входе в трубу

^ а г

° » 5

^ выходе

I

(истечение под уровень) и выражая

С=ур.

'- jf f f l (где

/?*-

коэффициент шероховатости

трубы),

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

^

 

У 0,02И +1,50

'

 

Для определения времени опорожнения от воды бассейнов

значительной емкости аналогично предыдущему случаю может быть

получена следующая формула:

0,0096

мин,

JUDF

 

где F1 ,F2,...Fn_nF- площади зеркала воды в

бассейне,

заключен­

ные между первой, второй

и т .д .

горизонта­

лями (начиная сверху),

в

м2 ;

 

299

 

 

Ht, H2,...Hn_t,H- высоте уровней

воды Ft,Fz и т .д . в

бас­

сейне под шелыгой перепускной трубы в кол­

лекторе в к .

 

 

Время опорожнения по приведенным формулам находится для

случая окончания или значительного

уменьшения стока воды

в

коллекторах. В действительности опорожнение

бассейнов начнет­

ся несколько

ранее, по мере освобождения от

воды коллекторов.

§ 2 8 .

РАСЧЕТ ИСПАРИТЕЛЬНО-ПОГЛОЩАЮЩИХ

БАССЕЙНОВ

При отсутствии или значительном удалении от аэродромов водоприемников (рек, ручьев, оврагов и т .д .) вода с аэродромов

может быть отведена в испарительно-поглощающие бассейны. Наи­ больший эффект от таких бассейнов достигается в районах с

высокой испараяемостью и при расположении бассейнов на участ­ ках с хорошо водопроницаемыми грунтами.

Испарительно-поглощающие бассейны могут устраиваться в

естественных пониженных формах рельефа (рис.118), а также в искусственно создаваемых выемках грунта (котлованах). Испари­

тельно-поглощающие бассейны должны периодически освобождаться от воды. В некоторых случаях, например при расположении аэро­ дромов в долинах рек, сброс воды с аэродромов возможен и в бассейны "емкости" или "накопные бассейны". При таком решении вопроса из бассейнов необходима, как правило, периодическая откачка воды (весной и осенью).

Приближенный расчет испарительно-поглощающих бассейнов возможен следующим путем.

Для водосбора и испарительно-поглощающего бассейна состав­

ляется за какой-либо промежуток времени (месяц или несколько месяцв) уравнение водного баланса. Поступление воды в бассейн приравнивается к расходу из бассейна. Поступление определя­

ется величиной стока с водосбора, а расход - испарением и фильтрацией из бассейна. В соответствии с уравнением водного

баланса находятся необходимая площадь и средняя глубина бас- ' сейна. Опорожнение бассейна от воды предполагается к концу взятого промежутка времени. Максимальная глубина бассейна мо­

жет быть принята равной удвоенной средней глубине (если бас­

сейн располагается в естественной замкнутой пониженности рель­ ефа’) .