Методика расчетов каналов и коллекторов

Задаваясь рядом значений h в пределах от 0 до H, получим по (6.19) или (6.20) соответствующие им значения b1, изменяющиеся от 0 до B1 (см. рис. 6.1, д). Длина донной ставки b = B – 2B1.

Площадь параболического сечения с донной вставкой, определяемая по формуле:

равна площади, получаемой по морфометрическим зависимостям,

т. е. ω = BНс.

Средняя глубина:

При В ≤ 2B1 проектируется поперечное сечение трапецеидальной или полигональной формы. Но если при этом грунтовые и гидравлические условия неадекватны созданию трапецеидального профиля, то сечение строят по параболе с параметром p = B2 / 8H (здесь Н = 1,5 Нс), т. е. по каноническому уравнению:

Радиус поворота русла r принимается для гидравлически нерассчитываемых каналов r ≥ 2,5 В; для гидравлически рассчиты-

ваемых при максимальных расходах Qmax до 5 м3/с r ≥ 5 В, а при Qmax > 5 м3/с – определяется по формулам А. Ф. Печкурова из усло-

вий продольной и поперечной устойчивости русла на повороте. Допускаемый радиус русла на повороте А. Ф. Печкуров предла-

гает определять приближенно:

Радиус закругления русла из условия его поперечной устойчивости можно определить по формуле Э. И. Михневича:

92

B / Hc 12,6.

2.Найдем площадь поперечного сечения:

ωBHc 34,2 2,71 92,7 м2

исреднюю скорость:

vQω 92,778 0,84 м/с.

3.Проверим соблюдение условий, при которых русло находится

в динамически устойчивом состоянии, v ≤ 1,8vнер и В / Нс ≤ (В / Нс)доп. Предварительно определяем неразмывающую скорость vнер, которая

соответствует стадии начала влечения грунта на дне по формуле (3.23) (для которой значения а = 2,06; х = 0,17), принимая R = Нс:

а максимально допустимую в данных грунтовых условиях величину

94

7.СПОСОБЫ И КОНСТРУКЦИИ КРЕПЛЕНИЙ РУСЕЛ РЕК

ИКАНАЛОВ

7.1. Классификация типов креплений и общие принципы их проектирования

Если по расчету русло оказывается неустойчивым к размыву или фильтрационному давлению, то его крепят. При выборе способа

иконструкции крепления исходят из характеристик и величины действующих на откос сил, грунтовых условий, гидрологического

игидравлического режима работы водотока или сооружения, а также из наличия материалов и средств механизации для их изготовления и устройства.

Наибольшее распространение получили крепления из местных материалов: плетневые стенки, фашины (хворостяные канаты), одерновка, а также наброска (пригрузка) из камня, щебня и гравия. Бетонные крепления применяются в основном на неустойчивых участках водотоков, имеющих большие уклоны дна и высокие скорости течения воды, и для крепления гидросооружений.

На мелиоративных каналах с шириной по дну b 1 м чаще всего применяют следующую схему крепления: подошву откоса крепят плетневой, фашинной или бетонной подпорной стенкой на высоту 0,2…0,4 м, выше – дерном или пригрузкой из крупнозернистых материалов, а верхнюю часть – залужением (рис. 7.1, а, б). Однако такие крепления имеют ряд недостатков: процессы их изготовления и устройства слабо механизированы и требуют больших затрат ручного труда; прочность и особенно долговечность недостаточны, в связи с чем стоимость их, отнесенная к первому году службы сооружения, высокая. Перспективны способы и конструкции для крепления нижней части откосов с применением фильтрующего и обычного бетона, крупнозернистых, полимерных, стекловолокнистых и биохимических материалов; для крепления верхней, сухой, периодически затапливаемой зоны откосов – гидропосев многолетних трав с одновременным внесением удобрений, пленкообразующих и мульчирующих материалов. Эффективность крепления фильтрующих откосов повышается при устройстве приоткосного дренажа.

При действии на откос комплекса сил одна и та же конструкция крепления может одновременно выполнять несколько функций. На-

96

сением необходимого количества удобрений и обогащением растительным грунтом. Эффективен здесь гидропосев с нанесением на поверхность откоса мульчирующих и пленкообразующих веществ, предохраняющих его от водной и ветровой эрозии.

Таблица 7.1

98

В однослойных песчаных грунтах допускается пригрузка откосов сыпучими крупнозернистыми материалами (щебнем, гравием, галькой), толщина слоя и крупность которых устанавливается расчетом (см. раздел 3). Если крупность применяемых материалов ниже расчетной, их отсыпают в «карманы» из фильтрующих стекловолокнистых или синтетических тканей.

Для крепления донной траншеи, по которой пропускают меженный русловой поток, применяют плетневые и заборные стенки, хворостяные канаты, а также дренирующие конструкции из пористого бетона или перфорированной пластмассовой ленты.

7.2. Методика проектирования креплений каналов на основе эпюр распределения скоростей по ширине русла

Если скорости течения воды в русле превышают допускаемые, то устойчивость каналов к размыву русловым потоком обеспечивается путем их крепления. Существующая методика проектирования креплений, исходя из средней по сечению скорости потока, как правило, требует одинакового типа крепления по всей высоте откоса, соответствующей пропуску расхода воды расчетной обеспеченности, что приводит к повышенной капитальности и стоимости креплений. Эта методика не отражает полную физическую картину воздействия руслового потока на откосы канала, так как фактические разрушения откосов вызывают не средние по живому сечению, а средние на вертикали скорости, которые неодинаковы на различной глубине воды на откосе. Эпюры распределения в русле средних по вертикали скоростей показывают, что они имеют практически постоянные значения только по ширине дна, а по ширине откоса изменяются от максимальных значений у его подошвы до минимальных к урезу воды. При этом допускаемые скорости, напротив, по мере приближения к урезу воды несколько увеличиваются (рис. 7.2).

Все это дало возможность предложить более рациональную методику проектирования креплений откосов, позволяющую снижать капитальность креплений, назначая их типы дифференцированно по высоте откоса с учетом эпюр распределения по ширине русла сред-

них на вертикалях и допускаемых скоростей [19].

100