Метода по ГГГ 2012
.pdf
категорії) беремо інтенсивність зливи годинної тривалості, що дорівнює агод =
1,01 мм/хв. Значення коефіцієнта Кt береться з таблиці додатка 3, що для Iл =
0,01 після інтерполяції між значеннями L = 3,0 км і 3,5 км, складає Кt = 1,25.
Коефіцієнт стоку дорівнює α = 0,55 (по таблиці додатка 4).
Коефіцієнт редукції визначається за формулою (5.2):
1 |
1 |
0,12 |
|
|
|
10F |
10 |
6,8 |
Таким чином, витрата зливового стоку дорівнює:
м3
Qл 16,7 агод Kt F α 16,7 1,01 1,25 6,8 0,55 0,12 9,46 ( с )
Об'єм стоку обчислюється за формулою (5.3):
W 60000 a |
|
F |
α |
60000 1,01 |
6,8 |
0,55 0,12 21758 м3 |
|
|
|
|
|
||||
год |
|
|
|||||
|
|
Kt |
|
|
1,25 |
|
|
Розрахунок витрати води від сніготанення визначається за формулою
(5.4), у якій для малих басейнів δ1 = δ2 = 1. Далі послідовність розрахунку така.
По карті додатка 5 визначається середній шар талих вод h 20мм. По
карті додатка 7 визначається коефіцієнт варіації шару стоку Сvh=1. Тоді коефіцієнт асиметрії буде дорівнювати Сsh=2·1=2, як для рівнинної місцевості.
По графіках додатка 6 залежно від Сsh |
і ймовірності перевищення |
|||||||||||
визначається модульний коефіцієнт Кр |
= |
|
4,6. |
У цьому випадку |
||||||||
розрахунковий шар стоку буде рівним: |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
hр |
K p h |
4,6 20 |
92мм |
|
|
||||||
Тоді витрата від талих вод буде такою: |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
k 0 h р F |
|
|
0,02 |
92 |
6,8 |
|
3 |
|
|||
|
7,49 |
м |
|
|||||||||
QТ |
n 1 |
2 |
|
|
0,25 |
с |
||||||
|
|
|
||||||||||
|
F 1 |
|
|
|
6,8 |
1 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Таким чином, Qл > QТ і в якості розрахункової для визначення отвору малого моста приймається витрата зливового стоку Qл = 9,46 м3/с.
31
Б. Визначення ширини отвору малого моста без врахування акумуляції.
Тип зміцнення русла під мостом вибирається, наприклад, обдерновка в стінку, для якої по табл. 5. допускається швидкість, яка дорівнює 1,8м/с.
Отже приймається Vс = 1,8 м/с.
За відомою швидкістю в стислому перерізі під мостом по формулі (5.9)
обчислюється напір:
|
2 |
|
2 |
|
|
||
H 1,45 |
Vc |
1,45 |
1,8 |
0,48 |
м |
||
g |
|
9,81 |
|||||
|
|
|
|
||||
Цьому напору відповідає мінімальна висота моста, що визначається по залежності (5.11):
Hmin 0,88H |
hп.б. 0,88 0,48 0,5 0,46 1,38м Hнас 1,4м |
Таким чином, напір знаходиться в межах допустимої висоти насипу.
Ширина отвору при такому напорі буде дорівнювати за формулою (5.8):
b |
Q |
9,46 |
21,1м |
||
|
|
|
|||
1,35 H3/2 |
1,35 0,483/2 |
||||
|
|
||||
Приймається найближчий типовий отвір b = 20 м і встановлюється зміна напору по (5.10):
|
|
2/3 |
2/3 |
||
|
|
|
|||
H |
Q |
|
9,46 |
0,49м |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|||
1,35 bТ |
|
1,35 20 |
|
||
Напір збільшився всього на 0,01 м, що залишає в силі співвідношення між припустимим напором і висотою насипу.
У цьому прикладі не можна скоротити отвір моста за рахунок прийняття більш кращого типу зміцнення, допустивши при цьому збільшення швидкості під мостом, а, отже, і напору, що і так перебуває на межі допустимого.
32
В. Визначення ширини отвору з урахуванням акумуляції.
Ширина отвору може бути зменшена, якщо врахувати акумуляцію води перед малим мостом. У цьому випадку скидна витрата Qс, що пропускається малим мостом буде менше витрати зливового стоку Qл і рівною:
по В.І. Кочеріну (5.12)
|
|
|
|
1843 |
|
3 |
|
Qc |
Q 1 |
W |
ак 9,46 1 |
8,7 |
м |
, |
|
|
|
|
|||||
|
W |
21758 |
|
с |
|||
|
|
|
|||||
де об'єм акумульованої води по (5.13) становить:
|
3 |
250 |
250 |
3 |
|
3 |
|
Wак |
m1 m2 H |
|
|
0,48 |
1843 |
м |
, |
|
|
||||||
|
6 Iл |
6 |
0,005 |
|
|
|
|
По таблиці О.А. Кургановича виходить та ж скидна витрата 8,7 м3/с.
Ширина отвору при такій витраті дорівнює:
b |
Q |
|
|
8,7 |
|
19,38м |
|
|
|
|
|
||
3/2 |
|
|
|
3/2 |
||
|
|
|
|
|
||
|
1,35 H |
1,35 |
0,48 |
|
|
|
Таким чином, найближча типова ширина отвору та ж bТ= 20 м. Істотно зменшити ширину отвору можна тільки за рахунок збільшення висоти насипу з одночасним посиленням зміцнення під мостом.
Якщо умови місцевості дозволяють збільшити напір, наприклад, у два рази (2·0,48 = 0,96 м), то об’єм акумульованої води (об’єм ставка)
збільшиться майже у 8 разів и буде дорівнювати:
|
3 |
250 |
250 |
3 |
|
3 |
Wак |
m1 m2 H |
|
|
0,96 |
14746 |
м |
|
|
|||||
|
6 Iл |
6 |
0,005 |
|
|
|
а скидна витрата зменшиться у 3 рази, що відповідає максимально допустимому зменшенню витрати зливового стоку:
|
|
|
|
14746 |
|
3 |
|
Qc |
Q 1 |
W |
ак 9,46 1 |
3,05 |
м |
|
|
|
|
|
|
||||
|
W |
21758 |
|
с |
|||
|
|
|
|||||
При цьому ширина отвору зменшиться майже в 8 разів:
33
b |
Q |
|
|
3,05 |
|
2,4м |
|
|
|
|
|
||
3/2 |
|
|
|
3/2 |
||
|
|
|
|
|
||
|
1,35 H |
1,35 |
0,96 |
|
|
|
Найближче стандартне значення bТ = 3 м. Цьому отвору відповідає напір:
|
|
2/3 |
2/3 |
||
|
|
|
|||
H |
Q |
|
3,05 |
0,83м |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|||
1,35 bТ |
|
1,35 3 |
|
||
Необхідна мінімальна висота насипу повинна бути:
Hmin |
0,88H |
hп.б. |
0,88 0,83 0,5 0,46 1,70м , |
|
|
тобто повинна бути збільшена всього на 0,35 м.
Зі збільшенням напору збільшиться швидкість під мостом, що стане рівним:
|
|
gH |
|
9,81 0,84 |
2,37 |
м |
|
Vc |
1,45 |
1,45 |
с |
||||
|
|||||||
|
|
||||||
Цій швидкості по табл. 5 відповідає тип зміцнення русла у вигляді одиночного брукування на шарі щебеню каменем 15 - 20 см.
Г. Гідравлічні розрахунки нижнього б'єфа.
Укріплена ділянка за мостом, як правило, планується і його поперечний переріз здобуває прямокутну форму. Ширина зміцнення приймається рівною
2·b = 2·3 = 6 м. Довжина укріпленої ділянки назначається 4·b = 4·3 = 12 м.
При цьому глибина розмиву в кінці укріплення по табл. 8 буде 0,59·Н =
0,59·0,84 = 0,50 м, а глибина рисберми с врахуванням запаса 0,5 м буде відповідно равна 1 м.
Побутова глибина в руслі, яке відводить воду, у межах укріпленої ділянки розраховується по формулі рівномірного руху:
(5.17)
де: Q = Qc – скидна витрата; ω = bh – площа поперечного перерізу відвідного русла; C = R1/6/n – коефіцієнт Шезі; n = 0,02 – коефіцієнт шорсткості для
34
грубої бетоніровки; R = ω/χ – гідравлічний радіус; χ = b + 2h – змочений периметр для прямокутного русла; I – поздовжній похил русла, прийнятий рівним похилу довжика.
Побутова (нормальна) глибина по формулі (4.13) визначається підбором, кількість заданих глибин можна звести до трьох, якщо скористатися графо-аналітичним способом. Цей спосіб заснований на побудові допоміжного графіка h = f(K), де: K0 = ωо·Wо – витратна характеристика; W = R2/3/n – швидкісна характеристика. Витратна характеристика, яка відповідає нормальній глибині дорівнює:
Ko |
Qc |
|
(5.19) |
|
|
|
|
||
|
I |
|||
|
|
|
|
|
З формули (5.19) легко видно фізичний зміст витратної характеристики, що є ні що інше, як витрата при похилі дна рівному одиниці.
Для побудови графіка h = f(K) необхідно задатися трьома довільними значеннями глибин і обчислити для них відповідні їм витратні характеристики. Ці обчислення зручно виконувати в табличній формі, табл.9.
Таблиця 9
h |
ω |
χ |
R |
W |
K |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
0,1 |
0,6 |
6,2 |
0,1 |
8,75 |
5,25 |
0,4 |
2,4 |
6,8 |
0,35 |
20,0 |
48,0 |
0,6 |
3,6 |
7,2 |
0,5 |
25,32 |
91,15 |
35
Рис. 5.7. Допоміжний графік h = f(K) |
Використовуючи дані таблиці 9, будують графік (рис. 5.7), на вісі абсцис якого відшукується точка зі значенням витратної характеристики, що відповідає нормальній глибині по формулі 5.19:
|
Q |
3,05 |
|
|
3 |
||||
|
|
43,13 |
м |
||||||
K 0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
с |
||
|
I |
0,005 |
|||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
||||||
Через цю точку проводиться вертикаль до перетинання із кривою графіка. По горизонталі, напроти цієї точки на осі ординат зчитується значення побутової глибини – hб = 0,39 м. Побутова глибина виявилася менше ніж критерій підтоплення 0,73· Н = 0,73·0,84 = 0,61 м, отже малий міст працює по схемі вільного витікання.
36
Додаток 1.
Карта-Схема зливових районів
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Додаток 2 |
|
|
|
|
Інтенсивності зливи годинної тривалості |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Райони |
|
Інтенсивність зливи годинної тривалості, мм/хв, при ВП, % |
||||||||
10 |
|
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0,3 |
|
0,1 |
|
|
|
|
||||||||
1 |
0,27 |
|
0,27 |
0,29 |
0,32 |
0,34 |
0,40 |
0,49 |
|
0,57 |
2 |
0,29 |
|
0,36 |
0,39 |
0,42 |
0,45 |
0,50 |
0,61 |
|
0,75 |
3 |
0,29 |
|
0,41 |
0,47 |
0,52 |
0,58 |
0,70 |
0,95 |
|
1,15 |
4 |
0,45 |
|
0,59 |
0,64 |
0,69 |
0,74 |
0,90 |
1,14 |
|
1,32 |
5 |
0,46 |
|
0,62 |
0,69 |
0,75 |
0,82 |
0,97 |
1,26 |
|
1,48 |
6 |
0,49 |
|
0,65 |
0,73 |
0,81 |
0,89 |
1,01 |
1,46 |
|
1,79 |
7 |
0,54 |
|
0,74 |
0,82 |
0,89 |
0,97 |
1,15 |
1,50 |
|
1,87 |
8 |
0,79 |
|
0,98 |
1,07 |
1,15 |
1,24 |
1,41 |
1,78 |
|
2,07 |
9 |
0,81 |
|
1,02 |
1,11 |
1,20 |
1,28 |
1,48 |
1,83 |
|
2,14 |
10 |
0,82 |
|
1,11 |
1,23 |
1,35 |
1,46 |
1,74 |
2,25 |
|
2,65 |
37
|
|
|
|
|
|
|
|
Додаток 3 |
|
|
|
Значення перехідних коефіцієнтів Кt |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L, км |
|
|
Значення Kt при похилі басейну I |
|
|
|
|||
0,0001 |
0,001 |
0,01 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,5 |
|
0,7 |
|
|
|
||||||||
0,15 |
4,21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,30 |
2,57 |
3,86 |
|
|
|
|
|
|
|
0,50 |
1,84 |
2,76 |
3,93 |
|
|
|
|
|
|
0,75 |
1,41 |
2,08 |
2,97 |
4,50 |
5,05 |
|
|
|
|
1,0 |
1,16 |
1,71 |
2,53 |
3,74 |
4,18 |
4,50 |
4,90 |
|
5,18 |
1,25 |
1,00 |
1,49 |
2,20 |
3,24 |
3,60 |
3,90 |
4,23 |
|
4,46 |
1,50 |
0,88 |
1,30 |
1,93 |
2,82 |
3,15 |
3,40 |
3,70 |
|
3,90 |
1,75 |
0,80 |
1,18 |
1,75 |
2,58 |
2,84 |
3,06 |
3,33 |
|
3,52 |
2,0 |
0,73 |
1,07 |
1,59 |
2,35 |
2,64 |
2,85 |
3,09 |
|
3,27 |
2,5 |
0,63 |
0,92 |
1,37 |
2,02 |
2,26 |
2,44 |
2,65 |
|
2,80 |
3,0 |
0,56 |
0,82 |
1,21 |
1,79 |
2,0 |
2,16 |
2,34 |
|
2,49 |
3,5 |
0,50 |
0,74 |
1,10 |
1,62 |
1,81 |
1,95 |
2,12 |
|
2,31 |
4,0 |
0,46 |
0,68 |
1,0 |
1,48 |
1,65 |
1,78 |
1,94 |
|
2,11 |
4,5 |
0,42 |
0,62 |
0,93 |
1,37 |
1,53 |
1,65 |
1,78 |
|
1,95 |
5,0 |
0,40 |
0,58 |
0,86 |
1,27 |
1,42 |
1,54 |
1,67 |
|
1,82 |
6,0 |
0,35 |
0,52 |
0,76 |
1,13 |
1,26 |
1,36 |
1,48 |
|
1,61 |
6,5 |
0,33 |
0,49 |
0,73 |
1,07 |
1,20 |
1,29 |
1,40 |
|
1,53 |
7,0 |
0,32 |
0,47 |
0,69 |
1,02 |
1,14 |
1,23 |
1,33 |
|
1,45 |
8,0 |
0,29 |
0,43 |
0,63 |
0,93 |
1,04 |
1,12 |
1,22 |
|
1,33 |
9,0 |
0,27 |
0,39 |
0,58 |
0,86 |
0,96 |
1,04 |
1,13 |
|
1,23 |
10,0 |
0,25 |
0,37 |
0,54 |
0,80 |
0,90 |
0,97 |
1,05 |
|
1,14 |
11,0 |
0,23 |
0,34 |
0,51 |
0,75 |
0,84 |
0,91 |
0,98 |
|
1,07 |
12,0 |
0,22 |
0,32 |
0,48 |
0,71 |
0,79 |
0,86 |
0,93 |
|
0,98 |
13,0 |
0,21 |
0,31 |
0,46 |
0,67 |
0,75 |
0,81 |
0,88 |
|
0,96 |
14,0 |
0,20 |
0,29 |
0,43 |
0,64 |
0,72 |
0,79 |
0,84 |
|
0,91 |
15,0 |
0,19 |
0,28 |
0,41 |
0,61 |
0,68 |
0,74 |
0,80 |
|
0,87 |
20,0 |
0,16 |
0,23 |
0,34 |
0,50 |
0,56 |
0,61 |
0,66 |
|
0,72 |
38
|
|
|
|
Додаток 4 |
|
|
Коефіцієнти стоку |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коефіцієнт α при площах водозбору, |
|||
№ |
Вид і характер поверхні |
|
км2 |
|
|
|
|
0 – 1 |
1 – 10 |
|
10 – 100 |
I |
Асфальт, бетон, скеля без тріщин |
1,0 |
1,0 |
|
1,0 |
II |
Жирна глина |
0,7 – 0,95 |
0,65 – 0,95 |
|
0,65 – 0,9 |
III |
Суглинки, підзолисті ґрунти, |
0,6 – 0,9 |
0,55 – 0,8 |
|
0,5 – 0,75 |
тундрові й болотні грунти |
|
||||
|
|
|
|
|
|
IV |
Чорнозем, каштанові ґрунти, лес, |
0,55 – 0,75 |
0,45 – 0,7 |
|
0,35 – 0,65 |
карбонатні ґрунти |
|
||||
|
|
|
|
|
|
V |
Супіски, степові ґрунти |
0,3 – 0,55 |
0,2 – 0,5 |
|
0,2 – 0,45 |
VI |
Піщані, гравелистые пухкі |
0,2 |
0,15 |
|
0,10 |
кам'янисті ґрунти |
|
||||
|
|
|
|
|
|
Додаток 5
Карта середніх шарів стоку талих вод
39
Додаток 6
Криві модульних коефіцієнтів шарів стоку
Додаток 7
Карта коефіцієнтів варіації шарів стоку поталих вод
40