книги из ГПНТБ / Поляков А.В. Водоотвод и дренаж на аэродромах

*при глубине потока Н ;

§ 30. РАСЧЕТ ПЕРЕПАДОВ И БЫСТРОТОКОВ

Перепады и быстротоки аналогично другим гидротехническим

сооружениям в случае значительных расходов подлежат гидравли­

ческому расчету. Задачей расчета является установление раамеров

элементов перепадов и быстротоков в соответствии с расчетными

расходами и рельефом местности. При небольших расходах и малых

падениях местности перепады и быстротоки не рассчитываются, их размеры принимаются по конструктивным соображениям.

Исходя из условий работы перепадов и быстротоков движение

воды в них носит неравномерный характер. Поэтому гидравличе­

ский расчет перепадов и быстротоков осуществляется с примене-

с широким порогом. В процессе расчета перепадов и быстротоков

учитываются условия сжатия потока и явление гидравлического прыжка. С целью гашения энергии потока и предупреждения разру­

шения сооружения и канав перепады и быстротоки обычно проекти­

руют при условии затопления прыжка. На основании расчетных па­ раметров прыжка устанавливается длина водобойных колодцев. При­

ведем последовательность расчета перепадов и быстротоков с во­ добойными колодцами [ 3] .

Расчет перепада

I . Назначают ширину водобойного колодца 6 , исходя из нормы расхода 0 , 5 - 1 м8/сек на I пог.м ширины колодца. Чаще

всего ширину колодца принимают одинаковой с отверстием водо­

пропускной части перепада. Высоту ступени Р назначают путем

деления обцей высоты падения рельефа местности в месте устрой­ ства перепада на число ступеней. Число ступеней назначается

вначале ориентировочно (ри с.123).

Рис.123. Схема к расчету перепада с водобойным колодцем

2 . Определяют глубину потока воды на входе, равную крити­ ческой ( т . е . глубине, соответствующей минимальному значению

удельной энергии потока в данном сечении для заданного расхода):

стигнуто, то глубину колодца, принятую ориентировочно, изменя­

ют и расчет по вышеприведенным формулам повторяют снова до до­ стижения указанного равенства.

Рис.124-. График к расчету перепада

где Сс - относительная глубина потока в сжатом сечении до прыжка; порядок определения 6С показан на графике рис.124.

7 . Находится длина водобойной стенки (толщина водосливного порога)

Этот уклон должен быть не менее того, которым характеризу­

ется косогор. Если уклон местности / м меньше уклона перепада*

то длину водобойного колодца увеличивают, что только улучшает

условия затопления струи. Длину колодца, соответствующую задан­ ному уклону местности, подсчитывают по формуле

316

Расчет быстротока

I . Определяют ширину быстротока по заданным: скорости,

уклону и шероховатости быстротока (ри с.125):

Рис.125. Схема к расчету быстротока с водобойным колодцем

цией быстротока в м /сек.

Формула для определения ширины быстротока выведена в предпо­ ложении, что гидравлический радиус мало отличается от глубины

317

где /?*- глубина потока на входе в к ;

/- критический уклон канавы.

Критическим уклоном называется уклон, при котором для

данной формы русла и данного расчетного расхода нормальная глубина потока ^ т.е. глубина при равномерном движении) равна критической глубине h0 «= hK . Критический уклон может быть вычислен при известной критической глубине по формуле Шези

4 . Выясняют условия затопления струи на выходе из быстро­

тока в русло с уклоном менее критического. Для этого подсчиты­

вается наибольшая глубина прыжка по формуле

A .'- V 'f ' - - " ' * 5 V.Jh? .

ния участка высоких скоростей в русле за быстротоком следует устраивать водобойный колодец. Глубина водобойного колодца опре­ деляется по формуле

d = 1,1hg"~ t .

5. Находят длину водобойного колодца (от конца быстротока до водобойного уступа), определяемую по формуле подпертого прыжка,

где 1К - длина водобойного колодца в м.

318

РАСЧЕТ ДРЕНАЖНЫХ СИСТЕМ (ГЛУБИННОГО ДРЕНАЖА)

§ 31. ОБЩЕ ПОЛОЖЕНИЯ

При проектировании глубинного дренам на аэродромах пре­

дусматривается расчет:

а ) одиночных дрен (ловчих, головных, береговых,кольцевых); б) систематического дренажа (дрен в системе, расположенных

друг от друга на определенных расстояниях).

В процессе расчета учитываются следующие факторы:

1)климатические условия (атмосферные осадки, испарение, глубина промерзания и т . д . ) ;

2)рельеф местности (характер рельефа, условия стока, уклоны);

3)грунтовые условия (виды грунтов, их напластование, ха­

рактеристики водопроницаемости и водоотдачи, мощность и глу­

бина залегания водоносных и водоупорных горизонтов и т . д . ) ;

4)гидрогеологические условия участка (начальный уровень

грунтовых вод, направление и скорость движения грунтовых вод, условия питания грунтовых вод и т . д . ) ;

5)требования, предъявляемые к дренажу (норма осушения, время осушения, интенсивность осушения и т . д . ) .

Расчеты одиночных дрен и систематического дренам , в со­

ответствии с различием в условиях их работы, имеют свои осо­

бенности. На предел (радиус) действия одиночных дрен другие дрены, ввиду их отсутствия, не влияют, а на дрены системати­

ческого дренажа влияют. Взаимное влияние дрен в системе и определяет уровень грунтовых вод между соседними дренами.

Кроне различия в методиках расчета одиночных дрен и дрен В системе, для обоих видов дренам существуют и различия в

319

расчетах дрен с различивши условиями их расположения относитель­

но водоупора и различными условиями питания. Различают расчет дрен расположенных: а) на водоупоре (совершенные дрены) и б) в водоносном слое, выше водоупора (несовершенные, подвешен­

ные дрены). В зависимости от питания различают расчет дрен,рас­ положенных: а) в условиях грунтового потока без пополнения убы­

ли воды за счет инфильтрации атмосферных осадков, б) в условиях грунтового потока при пополнении убыли воды за счет инфильтра­ ции и в) в условиях питания дрен только за счет инфильтрации.

Во всех этих расчетных случаях и их сочетаниях различными

будут и характер движения и величина притока грунтовых вод к дренам. Различными естественно будут и расчетные формулы.

Ввиду сложности учета в расчетах многообразных широко изме­ няющихся природных факторов, прогнозирование увлажнения грун­

тов существующими расчетами глубинного дренажа пока не может претендовать на высокую точность.

Иногда данные расчетов не совсем согласуются с данными опы­ тов и практики. В связи с этим при расчетах глубинного дренажа

рекомендуется тщательный учет местных условий, с установлением

возможно более точно наиболее важных расчетных параметров и оп­ ределением некоторых на них (в части грунта) опытным путем.

Одиночные дрены в аэродромных условиях рассчитываются при

заложении их: а ) на водоупоре и б) выше водоупора. Питание дрен возможно за счет грунтового потока без пополнения инфиль­

трацией, с пополнением инфильтрацией и за счет только инфиль­

трации. Основными определяемыми величинами при расчете одиноч­ ных дрен являются: величина понижения уровня воды на различных

расстояниях от дрены в пределах ее действия, радиус влияния

дрены и величина притока воды в дрену.

Для дрен систематического дренажа аналогично одиночным

выше водоупора, в водоносном слое. Основнш типом питания дрен

систематического дренажа является питание дрен за счет инфиль­

трации воды в грунт (от дождей и талых вод ). В процессе рас­

чета систематического дренажа определяются: расстояния между дренами, величина притока воды к дренам, понижение уровня воды при различных расстояниях между дренами и время осушения уча­

стка. Наиболее часто расчет систематического дренажа на аэро­

дромах сводится главным образом к определению расстояний между дренами.