
книги из ГПНТБ / Поляков А.В. Водоотвод и дренаж на аэродромах
.pdf300
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 |
1д |
(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 . |