7 Проектирование нагорных каналов

С целью исключения поступления на территорию полигона поверхностного стока со стороны водосбора устраивают нагорные каналы. Длину нагорных каналов принимают из условия защиты территории полигона с нагорной стороны. Поверхностный сток, собираемый нагорными каналами, отводят в водоем, водоток, либо в пруды-испарители или водопоглощающие колодцы. Выбор приемника поверхностного стока зависит от гидрологических и геологических условий территорий.

Трасса нагорного канала во избежание заноса его песком по возможности должна совпадать с направлением потока паводковых вод. Прокладку следует осуществлять с незначительным числом поворотов. Канал сопрягают с водоприемником под углом 45-60°. Минимальный уклон дна канала 0,002 - 0,003, а максимальный принимают из условий, не допускающих размыв русла. Летне-осенние паводковые расходы должны полностью вмещаться в русле, а уровень воды в нем должен быть на 10 – 30 см ниже бровки.

Гидравлический расчет нагорных каналов проводят с целью определения пропуска расчетных паводковых вод.

Принимаем трапецеидальную форму поперечного сечения нагорного канала, заложение откосов, с учетом песчаного грунта, принимаем равным 1:2,5.

С одной стороны расход воды канала в весенний период определяется по формуле 57, а с другой по формуле 58

, (57)

где - площадь водосборной площади, га;

- модуль поверхностного и грунтового стока, л/с га.

л/с.

Далее определяем глубину воды в канале методом последовательных прикидок, сравнивая значения расходов воды в канале по формулам 57 и 58.

Определим расход , на который рассчитывают габариты канала

, (58)

где - площадь живого сечения канала, м²;

v - скорость движения воды в канале, м/с.

Живое сечение канала, то есть часть площади поперечного сечения канала, занятая движущийся водой, определяется по формуле

, (59)

где - глубина воды в канале, м;

- ширина канала по дну, м (принимаем b=0.4 м);

- коэффициент заложения откоса канала.

Глубина воды в канале = 2 м и коэффициент заложения откоса канала= 2,5, так как грунт нагорного канала – песок [3].

м².

Скорость движения воды vв канале находят по формуле Шези

, (60)

где С - скоростной коэффициент;

- гидравлический радиус, м;

- уклон дна канала.

Гидравлический радиус R (м) определяют по зависимости:

, (61)

где Р - смоченный периметр (м), определяется по формуле:

(62)

м.

м.

Скоростной коэффициент Сможно определить по графику Н.Н.Павловского, знаяR и коэффициент шероховатости русла канала .Так какR = 0,97 м и = 0,011, тоС= 91 [3].

м/с; м³/с

Вычисленный по формуле 58 расход воды в нагорном канале м³/с при заданном= 2 м получился больше, чем расход воды в канале в весенний период по формуле 57м³/с,следовательно, делаем вторую прикидку глубины воды в канале, уменьшая первоначальное значениедо= 0,7 м. Далее повторяем расчеты.

м²;

м

м

Так как R₂ = 0,35 м и = 0,011, тоС= 78 [3].

м/с; м³/с

Строим график зависимости глубины воды в канале и расхода воды и по нему определяем, что глубина воды в нагорном канале в весенний период = 0,6 м.

Рисунок 1 – Зависимость глубины воды в нагорном канале от расхода воды

Общая глубина канала определяется по формуле 63

, (63)

где h- глубина воды в канале (расчетная), м;

- глубина подпора воды по длине канала, м;

= 0,2 м;

- запас глубины канала на случай подачи по нему форсированного расхода, м;

= 0,1 м;

- запас глубины для избегания перелива воды из канала, м;

= 0,15 м.

м.

Принимаем глубину канала 1 м.