3.Обоснование размеров водопропускных труб
3.1 Назначение отверстий водопропускных труб
Отверстие круглой трубы равно ее внутреннему диаметру. Отверстия труб назначают по таблицам пропускной способности (табл. 3.1) . При этом следует иметь ввиду , что эти таблицы составлены для незатопленного истечения
(hб 1,3 h кр ).
Величина отверстия трубы зависит от значения расчетного расхода при паводках от ливня летом и от таяния снега весною.\
Аккумуляция ливневых вод перед дорогой происходит вследствие уменьшения живого сечения водотока насыпью автомобильной дороги . Живое сечение водопропускной трубы меньше живого сечения нестесненного потока .Перед дорогой образуется пруд объемом
Wпр = (m1 + m2 ) H3 / (6 Jс),
где m1 и m2 - крутизна склонов водосбора ;
Jс - уклон лога у сооружения, в долях единицы .
Сбросной расход , проходящий через водопропускное сооружение при уровне Н определяют по формуле
Qc = Qp 1- Wпр/ (0,7 W) ,
где Qp – максимальный расчетный расход без учета аккумуляции, м3/с;
W – общий объем стока за паводок
W = 1000 h1 F,
где F - площадь водосбора , км 2 ;
h1 - слой стока при паводке
h1 = 4 + 2,44 F 0,18
h1 = 4 + 2,44*2,6 0,18= 6,898
W = 1000*8,15*6,4= 17934,56
Для определения отверстия трубы на пропуск паводка от ливня необходимо сначала построить график зависимости сбросного расхода от глубины пруда аккумуляции.
Для этого задаются различными значениями глубины пруда перед трубой , вычисляют объем пруда Wпр и сбросной расход . Строят зависимость сбросного расхода от глубины пруда.
Расчет представляем в табличной форме.
Таблица3.1.1 Определение сбросного расхода. км2
Рис3.1.1График зависимости сбросного расхода от глубины пруда аккумуляции
Qc=1,3 Н=1.2
Далее используем таблицу 3.1.2 пропускной способности кругых труб. В таблице приведена пропускная способность Q труб отверстием d/
Таблица 3.1.2 Пропускная способность круглых труб.
|
Для одноочковых труб |
Для двухочковых труб |
Для трёхочковых труб |
||||||||
|
Диаметр трубы, d,м |
H,м |
Q, м3/с |
Диаметр трубы, d,м |
H,м |
Q, м3/с |
Диаметр трубы, d,м |
H,м |
Q, м3/с |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
|
1,00 |
0,64 |
0,50 |
2*1,00 |
0,64 |
1,00 |
3*1,00 |
0,64 |
1,50 |
||
|
0,94 |
1,00 |
0,94 |
2,00 |
0,94 |
3,00 |
|||||
|
1,15 |
1,40 |
1,15 |
2,80 |
1,15 |
4,20 |
|||||
|
1,27 |
1,70 |
1,27 |
3,40 |
1,27 |
5,10 |
|||||
|
1,20 |
0,87 |
1,0 |
2*1,20 |
0,87 |
2,00 |
3*1,20 |
0,87 |
3,00 |
||
|
1,1 |
1,50 |
1,1 |
3,00 |
1,1 |
4,50 |
|||||
|
1,29 |
2,00 |
1,29 |
4,00 |
1,29 |
6,00 |
|||||
|
1,50 |
2,50 |
1,50 |
5,00 |
1,50 |
7,50 |
|||||
|
1,52 |
2,60 |
1,52 |
5,20 |
1,52 |
7,80 |
|||||
|
1,40 |
1,35 |
2,50 |
2*1,40 |
1,35 |
5,00 |
3*1,40 |
1,35 |
7,50 |
||
|
1,46 |
2,80 |
1,46 |
5,60 |
1,46 |
8,4 |
|||||
|
1,54 |
3,00 |
1,54 |
6,00 |
1,54 |
9,00 |
|||||
|
1,67 |
3,50 |
1,67 |
7,00 |
1,67 |
10,5 |
|||||
|
1,78 |
3,80 |
1,78 |
7,60 |
1,78 |
11,40 |
|||||
|
1,60 |
1,31 |
2,50 |
2*1,60 |
1,31 |
5,00 |
3*1,60 |
1,31 |
7,50 |
||
|
1,47 |
3,00 |
1,47 |
6,00 |
1,47 |
9,00 |
|||||
|
1,55 |
3,50 |
1,55 |
7,00 |
1,55 |
10,50 |
|||||
|
1,70 |
4,00 |
1,70 |
8,00 |
1,70 |
12,00 |
|||||
|
1,82 |
4,50 |
1,82 |
9,00 |
1,82 |
13,50 |
|||||
|
1,94 |
5,00 |
1,94 |
10,00 |
1,94 |
15,00 |
|||||
|
2,04 |
5,30 |
2,04 |
10,60 |
2,04 |
15,90 |
|||||
|
Примечание: d-отверстие трубы; Q-расход, который проходит через одно очко трубы при подпоре воды перед трубой H. |
||||||||||
Назначаем конкурентоспособные варианты труб. По данным таблицы 3.1.2 строим графики пропускной способности труб с различными отверстиями (рис 3.1.1). Для дальнеёших расчётов принимаем одноочковую трубу, у которой наименьшая скорость истечения воды при заданной глубине подпора Н=1,2м.
Для дальнеёших расчётов принимаем одноочковую трубу диаметром 1,0м, так как она пропускает расход и от ливневых и от талых вод.
Величина сбросного расхода Qc для данного отверстия определяется по графику и равна Qc=1,3 м3/сут.
По сбросному расходу, пользуясь таблицей пропускной способности труб определяют критический уклон Jкр, критическую глубину hкр, глубину воды перед трубой и скорость на выходе Vвых, приняв продольный уклон трубы i равным уклону лога у сооружения , т.е. i=Jc . Для сбросного расхода Qс по графику Qc=f(h) определяют бытовую глубину hб и проверяют режимы истечения. Необходимо, чтобы истечение из трубы было свободным (hб1,3 hкр) для которого составлена таблица пропускной cпособности труб.
Таблица 3.1.3 Гидравлические характеристики одноочковой трубы при d=1.4м
|
Диаметр трубы, d,м |
Q, м3/с |
hкр,м |
hсж,м |
Jкр, |
H, |
Vвых, м/с |
|
|
i≤Iкр |
i>Iкр |
||||||
|
1,00 |
0,5 |
0,40 |
0,36 |
0,001 |
0,64 |
1,4 |
1,7 |
|
1,0 |
0,57 |
0,52 |
0,004 |
0,94 |
2,4 |
2,9 |
|
|
1,4 |
0,68 |
0,62 |
0,004 |
1,15 |
2,7 |
3,3 |
|
|
1,7 |
0,75 |
0,68 |
0,006 |
1,27 |
2,7 |
3,3 |
|
hб=0,8м
hкр=0,65м
Vвых=3,2 м/с
Jкр=0,004
0,8≤1,3*0,65
0,8≤0,845=>необходимое условие выполнено