Метода по ГГГ 2012

b h

b 2h

R

W

Q2

2g 2

3.1.7. Порівнюють довжину кривої спаду Lсп з довжиною швидкотоку L.

Якщо довжина Lсп кривої спаду виявляється меншою за довжину L , то на швидкотоці встигає встановитися рівномірний рух, і на його кінці hкін = hо. Такий швидкотік називають довгим. Якщо Lсп > L (короткий швидкотік), рівномірний рух не встановлюється на швидкотоці і на його кінці глибину hкін знаходять інтерполяцією.

3.1.9. При умові h''кін > hнб – розраховуємо гасник енергії (стрибок відігнаний).

3.1.10. Визначаючи глибину у нижньому б'єфі швидкотоку, як побутову глибину у нагорній канаві, розраховують гасник енергії у вигляді

12

3.1.12. Довжину водобійного колодязя розраховують за формулою:

lкол lпр 2,5 (1,9 hкін hкін ) .

Вона дорівнює довжині гідравлічного стрибка.

3.2.Додаткові відомості до розрахунку довжини кривої спаду.

3.2.1. Дослідження І.Д.Денисенка показали, що весь інтервал глибин від h1 = hкр до hкін = hо, на якому будують криву спаду на швидкотоці, достатньо розділити на три інтервали. При цьому мають дві проміжні глибини:

Таким чином, загальна довжина кривої спаду Lсп дорівнює сумі довжин L1-2 (відстань між глибинами h1 = hкр та h2 ), L2-3 (між h2 та h3); L3-4 (між h3 та h4=h5). Відстань між h1-2, h2-3, h3-4, можна визначити способом Чарномського, за яким:

іо – похил дна русла (швидкотоку);

i f - середнє значення похилу тертя на дільниці n – m

13

4. ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК БАГАТОСХІДЧАТОГО

ПЕРЕПАДУ КОЛОДЯЗНОГО ТИПУ

На затяжних крутих похилах у системі дорожнього водоводу будують багатосхідчасті перепади. Кількість сходин, довжина, висота їх залежать від топографічних умов місцевості та гідравлічних умов роботи перепаду.

Бувають випадки, коли довжина сходин не достатня, щоб повністю погасити енергію потоку. У цьому випадку на кінці кожної сходини розраховують водобійні стінки, що утворюють на сходинах перепаду водобійні колодязі, у межах яких має місце стрибок і досягається необхідне гасіння енергії. Це багатосхідчасті перепади колодязного типу (рис. 5).

Рис. 5. Схема перепаду

Гідравлічний розрахунок багатосхідчастих перепадів колодязного типу зводиться до розрахунку першої, другої, останньої сходинок. Розміри проміжних сходин приймають рівними розмірам другої.

4.1. Порядок виконання роботи

4.1.1. Вибирають вихідні дані (табл. 4). Витрата Q задається викладачем.

14

Таблиця 4

де ісх – похил сходин, необхідний для стоку і прийнятий рівним 0,002…0,003. 4.1.4. Визначають ширину сходин перепаду bпер виходячи з умов, що

питома витрата знаходиться у межах

де bпер – ширина перепаду. Значення ширини перепаду необхідно заокруглювати.

4.1.5. Розраховують критичну глибину. Якщо русло прямокутне, то

4.1.7. Розраховують довжину падіння струміння:

15

де φ1 – коефіцієнт швидкості [3, табл. ІХ.3].

4.1.9. Сполучену глибину визначають за формулою:

4.1.10. Розраховують необхідну довжину сходин, при якій гашення енергії чиниться без улаштування гасника енергії, для чого знаходять довжину кривої Lкрив між перетинами з глибинами hс і hкр.

b h

Якщо (Lкрив + lпад) ≈ Lcx, то на кінці сходинки встановиться hкр, що відповідає максимальному гашенню енергії на сходинці. В цьому разі розраховують багатосхідчастий перепад без гасника енергії. В протилежному випадку розраховують водобійну стінку.

16

4.1.11. Визначають геометричний напір над водобійною стінкою:

4.1.13. Стінку на першій та наступній сходинці (крім останньої)

розташовують в кінці сходинки

4.1.14. При розрахунках другої та подальших сходинок до всіх формул,

де є Р, підставляють (Р + с).

4.1.15. Особливістю розрахунку останньої сходинки є перевірка необхідності влаштування водобійної стінки, для чого h''с порівнюють з hнб.

Якщо h''с < hнб, то гаситель не потрібний, при h''с > hнб робиться розрахунок

5. ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ОТВОРІВ МАЛИХ МОСТІВ

Малими вважаються мости, довжина яких не перевищує 25 м. Їх застосовують, як водопропускні споруди на автомобільних дорогах і залізницях при перетинанні улоговин, лощин, русел періодично діючих водотоків і зрошувальних каналів.

Малі мости доцільні з економічної точки зору при невеликих висотах насипів і досить великих витратах води через їхні отвори.

Відповідно до діючих типових проектів, малі мости мають такі стандартні отвори (відстані між стоянами): 2; 3; 4; 5; 6; 7,5; 10; 12,5; 15; 20 м.

Основна мета гідравлічного розрахунку малих мостів складається у визначенні ширини його отвору b . При цьому повинні дотримуватися

17

наступні умови:

дно русла під мостом і нижньому б'єфі не повинне піддаватися розмиву;

напір перед мостом Н не повинен перевищувати припустимого значення, що відповідає висоті насипу Ннас;

швидкості під мостом не повинні перевищувати 4 - 4,5 м/с.

Вихідними даними для гідравлічного розрахунку малих мостів є:

гідрологічна інформація про максимальні витрати Q зливового стоку й весняного сніготанення, а також об'єми стоку W;

проектна висота насипу у споруди Ннас;

тип ґрунту під мостом;

морфологічні характеристики русла, що відводить воду, у нижньому б'єфі (форма й розміри русла, поздовжній похил I, коефіцієнт шорсткості n).

Вінженерній практиці гідравлічний розрахунок малого моста можна представити послідовним виконанням трьох етапів:

гідрологічного обґрунтування витрати й об'єму стоку заданої ймовірності перевищення;

гідравлічного розрахунку ширини отвору малого мосту;

розрахунку й вибору кріплення нижнього б'єфа.

5.1.Гідрологічне обґрунтування максимальних витрат і об’єму стоку.

До теперішнього часу розроблено кілька способів визначення гідрологічних характеристик поверхневого стоку, серед яких є й аналітичні,

засновані на точному й на спрощеному рішенні рівняння балансу зливового стоку. В іншому ж це емпіричні залежності, про порівняльну точність яких говорити не має сенсу, внаслідок випадкової природи метеорологічних факторів і самого процесу формування стоку.

Для практичного застосування варто вибирати залежності фізично

18

несуперечливі, логічно бездоганні й по можливості прості. Такі залежності для витрати і об'єму зливового стоку рекомендовані формулами МАДІ -

Союздорпроекта:

де: 16,7 – коефіцієнт, що приводить у відповідність розмірності ліву й праву частини формули; агод, (мм/хв) – інтенсивність водовіддачі зливи годинної тривалості, яка залежить від зливового району (додаток 1) і ймовірності перевищення (по додатку 2); Кt – коефіцієнт переходу від зливи годинної інтенсивності до розрахункової, для задернованих поверхонь, визначається

(по додатку 3) залежно від довжини L і поздовжнього похилу басейну I; F,

Для басейнів із гладкими поверхнями табличні значення Кt

подвоюються, але вони не можуть бути більше 5,24, що відповідає повному стоку, що утворюється при зливі тривалістю 5 хв і менш.

Витрата талих вод з малих водозборів визначається по редукційній формулі Державного гідрологічного інституту:

де: k0 – коефіцієнт дружності повені, що для лісостепової й степової зони приймається рівним – 0,02; F – площа водозбору, км2; n – показник ступеня,

що для рівнинних районів лісостепової й степової зони приймається рівним –

0,25; δ1 і δ2 – коефіцієнти, що враховують зменшення витрати на басейнах,

зарегульованих озерами, залесених і заболочених (для малих водозборів

19

коефіцієнти δ можна приймати рівними 1), тому що знаходження озер на малих водозборах зустрічається вкрай рідко, а ліс на незначних площах може бути повністю вирубаний при будівництві автомобільної дороги; hр –

розрахунковий рівень стоку в мм визначається по формулі:

де: h - середній шар стоку талих вод (додаток 5); Кр – модульний коефіцієнт

(додаток 6), що залежить від коефіцієнта асиметрії й імовірності перевищення.

Коефіцієнт асиметрії Csh для рівнинних районів приймається рівним

2Cvh, де Cvh – коефіцієнт варіації шарів стоку талих вод, приймається по додатку 7.

5.2. Розрахунок отворів малих мостів без врахування акумуляції.

Розрахункова формула для визначення ширини отвору малого моста b

отримується у результаті рішення рівняння Д.Бернуллі, записаного для точок на вільній поверхні потоку в перерізах 1 і 2 відносно горизонтальної площини 0-0, рис. 5.1. Перший переріз вибирається в створі з найбільшим підпором Н перед мостом, а другий – у створі з найменшою глибиною під мостом hс, що називається стислою глибиною. Записуючи рівняння Д.Бернуллі, приймається до уваги та обставина, що на вільній поверхні тиск однаковий в обох перерізах і дорівнює атмосферному.

Рис. 5.1. Розрахункова схема протікання потоку під малим мостом

20