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:
32
Добавлен:
30.10.2023
Размер:
16.48 Mб
Скачать

300

Рис.118. Пример устройства испарительно-поглощающего бас­ сейна в естественной пониженности рельефа

При водосборе с однородной поверхностью и промежутке вре­ мени, например, один месяц из уравнения водного баланса следу­ е т :

 

/ч =

HV

п

*

 

HVF

 

Ни +Нф Г м

 

 

где

Fg -

необходимая площадь испарительно-поглощающего

 

F

 

бассейна

в м2 ;

*

 

 

-

площадь водосбора в м2 ;

 

у

-

коэффициент стока на водосборе;

 

И

-

месячный слой осадков

в ы ;

 

Нц

-

месячный слой испарения воды в ы ;

 

Нф -

месячный слой потерь

воды ив бассейна на филь­

 

hcp -

трацию в м;

 

 

 

 

средняя

глубина

бассейна в м.

301

В случав опорожнения бассейна в пределах не одного, а не­

скольких месяцев значения Fff и hcp находятся соответствен­

но из формул:

Н1Ц +Нгуя +Н3чь* ...+ Н а уп____________

** Ни (г)+Н и(3) +■• -+ Н и(п))+(н р « )+Нф(1?Н<р(з)+ ■• ■*

h с р ~ (^ u(t) +^ и (г )+ Ни ($) + . . •* Н и (П^ + (Н ф (1)-1'Нф(г)+Мф(3)+. ..+ Н ^ п^) м,

где Н{ 7- Нг ;Н3...,Н^

месячные

слои осадков в м;

 

Ч>1уУг,Уз---,Уп~

коэффициенты стока за

отдельные месяцы;

 

Ни(1)’ Ни(г)Ла)~>Нф месячные

слои потерь

воды на испарение в м;

ИФ(»’НрйьНр(з) "^ф7п)ивсяч1П1в слои потерь

воды из бассейна

на

 

фильтрацию.

 

 

Максимальная глубина испарительно-поглощаюцих баосейнов

(hmax),Kb* ухе упоминалось выие, может быть принята

 

hmax

м*

 

 

Значения величин, входящих в

формулы для определения Fg и

hcp%

принимаются при расчетах в соответствии

с климатическими и

 

грунтовыми условиями аэродромов. Месячные слои осадков указа­

ны в климатологических справочниках; испарение с водной поверх­

ности можно принимать по данным Б.Д.Зайкова (Труды ГГИ, вып.21, 1949); испарение со снегового покрова достигает 20-30%

от месячных сумм осадков; коэффициенты стока и слои потерь во­ ды на фильтрацию могут быть получены опытным путем, заливани­

ем в поле небольших площадок иля могут быть приняты в виде

осредненных величин по литературным данным.

Расчет бассейнов, принимающих воду с водосборов, имеющих разнородные поверхности, производится так же, как и расчет бассейнов с однородными поверхностями, на основании составле­ ния уравнения водного баланса за тот или иной промежуток вре­ мени. Так как коэффициенты стока для различных поверхностей

различны, то поступление воды в бассейны при этом следует

учитывать с каждой поверхности отдельно.

При приближенных подсчетах можно принимать: коэффициент

стока

для

грунтовых водосборов в период стока талых вод

0 ,8 -0 ,9 5 ;

в летний период при стоке дождевых вод 0 ,1 -0,2 и в

302

осенний период при стоке дождевых вод 0 ,3 - 0 ,5 . Коэффициенты

стока: для асфальтобетонных покрытий 0 ,9 5 ,для цементно-бетон­

ных 0,85 .

Очевидно, что рациональные раэнеры испарительно-поглощаю- щих бассейнов должны определяться из расчета опорожнения бас­

сейнов не за короткие промежутки времени, исчисляющиеся не­

сколькими днями или неделями, и не при опорожнении бассейнов поздней осенью или ранней весной. Известно, что поздней осенью

и ранней весной потери осадков на испарение и впитывание в грунт невелики. Бассейны, рассчитанные на опорожнение в корот­

кие сроки или поздней осенью, или ранней весной, должны иметь

весьма большие площади и незначительные глубины ( ^ 0 , 1 м ). Проектирование таких бассейнов нецелесообразно. На период nos-

дней осени, зимы и ранней весны (включая сток талых вод) бас­ сейны следует рассматривать как аккумуляторы стока.

Бассейны следует проектировать с опорожнением один pas в

один или несколько месяцев. Глубина бассейнов целесообразна не менее 0,5 м.

Размеры бассейнов, принимающих воду с грунтовых водосбо­

ров, в большинстве случаев (особенно в северных условиях) бу­ дут определяться стоком талых вод. Бассейны, обслуживающие во­

досборы с разнородными поверхностями (грунт, искусственные по­

крытия), могут рассчитываться из условия стока как талых, так

и дождевых вод. Расчетный олучай будет определяться соотноше­ нием на водосборе площадей с покрытиями и без покрытий, а так­ же климатическими условиями аэродрома. При назначении оконча­

тельной глубины бассейна необходимо учитывать характер пони-

женности, используемой под бассейн, необходимую емкость бас­ сейна (его размеры) и отметку дна трубы или канавы, подводя­ щих воду в бассейн.

§ 29 . ОТВОДОСПОСОБНОСТЬ ГРУНТОВЫХ ЛОТКОВ И ВРЕМЯ

ОПОРОЖНЕНИЯ ИХ от воды

Грунтовые лотки являются весьма распространенным элемен­ том водоотводных систем на аэродромах. Устройство грунтовых

лотков возможно как на аэродромах с покрытиями, так и бее покрытий. Лоткам обычно придается треугольное сечение (гл.Ш ). Ввиду особой важности и перспективности грунтовых лотков в

303

•аэродромном строительстве, остановимся на них подробнее. Рас­

смотрим подробно вопросы отводоспособности и конструкций лот­ ков, а также выясним время опорожнения их от воды после окон­

чания дождей.

Выше указывалось, что в настоящее время принято .устраивать

около летных полос (с покрытиями и без покрытий) грунтовые лот­ ки большой ширины, но малой глубины. Уклоны боковых сторон

таких лотков составляют 0,015 - 0,035. Глубина потока в таких лотках обычно незначительна. Ввиду сложности профилировки та­

ких лотков, в отдельных местах по их длине часто возможны за­

стои воды (лужи). Такие лотки особенно невыгодны при малых продольных уклонах их дна. Создаваемые по дну лотков осушите­ ли часто не выполняют своей роли. В этих случаях, как уже от­

мечалось в § I I , целесообразно по дну широких лотков устраи­ вать узкие лотки, т .е . создавать как бы "лоток в лотке". Узкие,

но глубокие лотки особенно выгодны для устройства на обочинах

МС, РД и различных площадок с покрытиями. Возможно устройство таких лотков и на обочинах летных полос.

Грунтовые лотки большой ширины с уклоном боковых сторон

0,015-0,035 не имеют преимуществ в отводоспособности (пропу­ скной способности) перед лотками меньшей ширины, но с иным

сечением или

перед треугольными лотками меньшей ширины,

но несколько

большей глубины. Это объясняется малым увели­

чением гидравлического радиуса, а следовательно, и скорости в треугольных лотках большой ширины, но малой глубины при прира­ щении площади жив.ого сечения потока в этих лотках. Малое уве­ личение гидравлического радиуса происходит по причине значи­ тельного возрастания смоченного периметра при увеличении пло­ щади сечения потока в широких лотках. Покажем справедливость

отмеченного следующим анализом. Сравним пропускные способности

грунтовых лотков различных сечений. Сопоставим лотки сечения­

ми ОАБ и ОГДЕЖ (рис.119). В соответствии с р и с .П 9 ,а :

304

Рис.119. Сравнение пропускных способностей лотков различных сечений

где

 

Qf -

пропускная способность треугольного

лотка се-

 

 

2^

чением САБ;

 

 

 

 

 

 

 

 

ч = -

-- площадь живого сечения лотка ОАБ при ширине В

 

 

и глубине

h

.(лоток

значительной ширины, но

 

 

 

 

 

 

налой глубины);

 

 

 

 

 

 

а( г А -

скорость

потока в

лотке

сечениен ОАБ при укло­

 

 

 

не

1

, коэффициенте

шероховатости

и гидрав­

 

 

 

лической радиусе при малых уклонах боковых сто-

 

 

 

рон

I .

*

Я =

h

1

_Л

 

 

 

 

 

 

 

1о

м ~

2

 

 

 

сечениен ОГДЕЖ

 

 

Qz - пропускная опосо< ость лотка

 

 

 

или ОГГИ;

 

 

 

 

 

 

 

 

(dfbhcp площадь живого сечения лотка ОГДЕЖ при ширине

 

 

 

b

и средней

глубине

потока

/?

 

 

 

 

скорость

потока в

лотке

сечением ОГДЕЖ при гид­

 

 

 

равлическом радиусе

R ■

6 hep

 

 

 

 

3 W

 

 

Найдем соотношение пропускных способностей лотков:

30b

 

Qz_ 2bhcv 2bhcp

 

 

Q,

 

Bh

h (b +Zh‘)

 

Из р и с .П 9 ,а :

h = 0 ,5 BI0 >

hcp = h - 0,25Ы0 и h'=h-0,5blg

Обозначая

 

и подставляя в отношение

-jj- значе­

ния h, hcp , h 'и Ъ=KB%

 

 

 

 

получим

 

 

 

 

 

 

 

Qt

2KB(h-0,25blOl)

2кВ (h - 0,25bl0)

 

Q, ~

В 0,5Bl0

 

 

 

0,5BI0 [кВ +2 (h-0,5big)]

2 к(0,5Blo ~ 0,25кВ I0)

 

f

2k (0,5BI„-0,25kBIo) \ _

0,5BIo

 

\

0,51о[кВ *2(Ц5В1с-0,5кВ Щ

- * (г-к) Г * г?-;> Л *

/ »

 

 

L

К+1о(1-к)л

 

(так как для

лотков в аэро­

Пренебрегая значением

 

10(1-к)хО

дромных условиях 10^ 0,1

*

0 ,0 5 ),

имеем

 

 

f

 

 

- * ( * - * ) * -

 

Полученное выражение представлено на графике рис.119,6. Макси­

мальное значение

отношения

имеет место

при к - 0,75:

-

л^Ткк)]/з° ° *

{

ы н - н Ф - о

- J- к (2 -к)^ = (2-к)5/з,

Y l< = 2~K i

К =0,75 .

Из графика рис.119,6 видно, что лоток сечением 0ГДЕ1 по срав­

нению с треугольным лотком сечения ОАБ имеет при меньяей шири­

не потока следующие пропусные

способности: при к =-w= 0,75

Qz = 1,Щ , при

/ < = 0 , 5

Qz~0i и при

к = 0,3

Q2=0,75Qf

Значительное уменьшение ширины лотка мало сказывается на

уменьшении его пропускной способности, а при

/<>0,53

имеет

место даже обратная картина. Лоток сечением ОГДЕН, имея преи­ мущества в гидравлическом отношении и в удобстве захвата воды тальвежныии колодцами (уменьшается проскок воды сбоку колод­

306

ц ев), имеет, однако, и недостаток. Недостаток состоит в неже­

лательности устройства в лотках на аэродромах слишком крутых

откосов около линий ГГ*и И*. В практических целях на аэродро­

мах желательно сохранить треугольную форму сечения лотков. Од­ нако по оси широких лотков целесообразно устраивать более уз­

кие, но глубокие треугольные лотки. В этом случае получим сле­ дующие соотношения пропускных способностей лотков. В соответ­

ствии с рис.120,а

1

т ь н Ш ) * *

 

» / * ] *

,

а

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

где Qt - пропускная

способность треугольного

лотка

с большой

шириной В

и малой глубиной

h ;

сечение

ОАБ;

Q3 - пропускная способность треугольного

лотка

с неболь­

шой шириной д и глубиной

H>h

,

сечение ГДЕ или

ГД^ ("лоток в лотке").

 

 

 

 

Рис.120. Сравнение пропускных способностей лотков

треугольных сечений при различной ширине и

глубине лотков

 

 

 

 

307

Обозначая

Ь

 

и

^ , mean

-g- = * н

 

 

 

 

-я* = KnSh .

Выражение для

в,

 

'

 

представлено на графике рис.120,б.

Из этого графика видно, что уменьшение значительной пирины тре­

угольного

лотка

(В) при некоторой увеличении его глубины

 

( Г[ = 1,3

t 2)

без большого ущерба для

пропускной способно­

сти лотка возможно до 5 раз (

к= 0 ,2 ) .

В соответствии

с

этим

выводом и исходя из принятых в

настоящее

время размеров

обочин

(от кромки ВПП до оси грунтовых лотков 20 - 25 м, для МС,

РД

Ю - 15 м ), можно рекомендовать устройство узких лотков

в

широ­

ких лотках следующих размеров:

около ВПП и полосных КС

ширина

лотка 10 м, уклоны боковых сторон 0,05;

около неполосных

НС,

РД и различных площадок с покрытиями ширина лотка 5 м, уклоны боковых сторон 0,1 (рис.121). Около грунтовых летных полос воз­

можно устройство таких же лотков, как и около полос с покрытия­

ми. В рекомендуемых узких лотках в силу более хороших условий стока, чем в широких, но неглубоких лотках, сокращается веро­ ятность застоя воды в неровностях микрорельефа. Такие лотки

особенно выгодны при малых продольных уклонах местности, так

как дну этих лотков можно придавать необходимый искусственный уклон. По оси узких лотков, так же как и широких, устанавлива­

ются тальвежные колодцы. При необходимости дно узких лотков

может укрепляться (гравием и т . д . ) . Ремонт узких лотков более

удобен, чем широких. Узкие лотки напоминают треугольные кюве­ ты при дорогах. Что же касается значительных изломов рельефа, появляющихся вблизи летных полос в связи о устройством реко­ мендуемых лотков, то последние, как и изломы при существующих лотках, разумеется, далеки от допустимых по уоловиям взлетов и посадок самолетов. Однако, ввиду отсутствия взлетов и поса­

док самолетов поперек летных полос, наличие указанных изломов

не может явиться сдерживающей причиной для применения узких

лотков. Для КС, РД и различных площадок с покрытиями и без по­

крытий узкие грунтовые лотки заслуживают самого широкого внед­

рения в первую очередь. При расчете таких лотков особое вни­ мание должно быть обращено на размыв грунтов.

При проектировании грунтовых лотков иногда важно знать время опорожнения их от воды после выпадения осадков.

Для определения времени освобождения лотков от воды,оче-

308

видно, необходимо гнать объем водн, оставшийся в лотке после

дождя. Указанный объем с некоторым приближением можно найти следующим путем. Иа рис.122 следует

где

Щу -

объем воды в лотке на

участке

х

;

 

 

h2

площадь живого сечения потока

при глубине

h и

 

 

уклоне боковых сторон

лотка

(сечение

I - I ) .

Рис.121. Примеры проектирования узких грунтовых лотков

Для определения Wx

необходимо

знать

закономерность изме­

нения глубины потока по длине лотка

/? = f(x)

. С целью уста­

новления приближенной зависимости h = Р(х)

напишем уравнение

баланса стока. В любом сечении потока, например I - I ,

поступле­

ние воды к сечению, т .е .

расчетный

расход

Q

, равен

пропуск­

ной способности этого сечения лотка

Q0 :

 

 

 

Q~Qe ■

309

Расчетны й

р а схо д

Q по м е то д у

"пр едельны х

и н те н с и в н о с те й "

 

 

 

 

 

 

 

Q = S F = S B x ,

 

 

где

$

-

величина

стока

с

I га

при продолжительности дождя,

 

 

 

 

равной времени добегания воды от наиболее удаленной

 

 

 

 

точки водосбора до сечения I - I ;

 

F=B x - площадь водосбора для

сечения

I - I , при длине скло­

 

 

 

 

на

В

и длине

участка

лотка - х .

Пропускная

способность лотка в сечении I - I

 

 

 

 

 

Q0= сол Ул ,

Va = CV R1 '

-

по Шеэи .

При

С = -~Г R1/6

*

принимая для треугольных лотков с малым зна-

чением

п*

гидравлический

радиус

 

h

получим:

10

 

 

 

 

 

 

 

у

L. -p'/s-п1/г

 

 

t

 

i'k .

 

 

 

 

 

 

h2

1

fl*/sJ 1k _

/

 

 

 

 

 

Qc- IO

2% n„

 

2 * n, I,

 

Подставляя выражения для

Q и

Qg

в

исходное уравнение,

имеем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SB x

=

 

1

А

 

h = 2 * n , I0 SB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пл 1„

 

 

 

 

 

/W

Значение

h

подставим в выражение для

Wx :

При

где

х = L

 

 

 

j- -yo L = j

0,57m l ,

W -

объем воды в лотке после дождя на участке Z ;

со -

площадь живого сечения потока в конце участка L

 

при глубине потока

Н .