3. Гидравлические расчёты водопропускных сооружений

3.1 Гидравлический расчет трубы

Гидравлический расчет трубы включает в себя определение:

• диаметра трубы и типа укрепления русла;

• высоты подпора воды и высоты насыпи над трубой;

• длины трубы.

По заданному расчетному расходу Q_расч, для определения диаметра трубы, типу оголовка, по таблице П-15 методических указаний, определяем высоту напора воды перед трубой H, скорость протекания воды в трубе v и диаметр трубы d.

Q_расч = 2,8 м³/час;

Н = 1,33 м;

v = 2,54 м/сек;

d=1,5 м.

Расчет безнапорных труб производится по табл. П-15, которая составлена из условия, что трубы имеют уклоны, не менее критического . Практически трубы укладываются по уклону местности. Т.к. он меньше критического более чем в два раза, то подпор, полученный по таблице, увеличивается на величину:

где:

–уклон трубы, 0‰;

–критический уклон; равен 6‰ (из таблицы 4 методических указаний);

–длина трубы, м

(18)

B – ширина земляного полотна, м;

m – коэффициент крутизны откоса насыпи, 1,5.

По скорости протекания воды (табл. П-16 методических указаний) назначается тип укрепления русла – каменная наброска из булыжного или рваного камня.

Определяем высоту насыпи над трубой . Бровка земляного полотна на подходе к трубе возвышается на 0,5 м над расчетным горизонтом с учетом подпора. Кроме того, высота насыпи должна обеспечивать размещение над трубой дорожной одежды.

(19)

где – высота дорожной одежды, см. рис 5.

;

;

;

Таким образом, H = 1,33 + 0,14 = 1,47 м.

Основные размеры типовых труб приведены в табл. П-17 методических указаний:

– толщина звена 0,14 м;

– длина оголовка 2,74 м.

3.2 Расчет отверстий малого моста

Расчет отверстия малого моста ведется в такой последовательности:

- определяется бытовая глубина протекания воды в неестественном русле водостока;

- устанавливается схема протекания воды под мостом;

- определяется величина отверстия моста;

- уточняются расчетные данные применительно к типовым размерам малых мостов.

3.2.1 Определение бытовой глубины

Бытовую глубину устанавливают подбором положения горизонта высоких вод (ГВВ). Для этого задаются каким-либо значением бытовой глубины =1,15 м, определяют площадь живого сечения ω, гидравлический уклон I, смоченный периметр р и гидравлический радиус R:

(20)

где: I – гидравлический уклон;

(21)

где: – уклон, 0,1;

–уклон, 0,06 (см. рисунок 6).

(22)

(23)

Далее по формуле Шези вычисляем бытовую скорость:

/сек

(24)

где – уклон русла;

(25)

где: y и n – коэффициенты шероховатости русла, определяются из табл. П-18 методических указаний: y = 0,275; n = 0,050.

Зная площадь сечения и скорость в бытовых условиях, находят расход:

(26)

Полученный расход Q сравнивают с расчетным . При отличииQ от , менее 10% принимаем назначенную бытовую глубину и скорость за действительные:

Полученный расход в предположении, что = 1,15 м, на 4% отличается от расчетного, что позволяет считать бытовую глубину действительно равной = 1,15 м. Принимаем = 1,15 м.