4.4. Гідравлічний розрахунок колекторно-дренажної мережі

Гідравлічний розрахунок колекторно-дренажної мережі проводиться з метою:

1. Встановити матеріал та діаметр дрен та колекторів.

2. Встановити швидкість води в дренах та в колекторах та їх наповнення.

Послідовність гідравлічного розрахунку:

Викреслюємо схему розрахункової траси.

Встановлюється витрата, яка надходить в дрену або колектор за формулою:

де - витрата, яка надходить в дрену (колектор);

-модуль дренажного стоку.

де t- тривалість вегетаційного періоду, t =120... 150 діб;

А - площа водозбору дрени (колектора), га;

3. Встановлюється розрахунковий діаметр дрен та колекторів, шляхом підбору в такій послідовності:

а) встановлюється похил траси дрен та різних ділянок колекторів;

б) для дрен приймається похил рівний природному, але не менше і=0,002, для колекторів не менше і=0,001;

в) на схему (рис. 3.1) виписуємо розрахункові похили та витрати, що надходять в дрену або колектор;

г) встановлюємо витрату та швидкість води в дренах та колекторах при умові, що вони працюють повним, перерізом;

д) задаючись внутрішнім діаметрам визначаємо: C, K, M, Q₀, V₀, Q_ф;

е) знаходимо відношення фактичної витрати води до пропускної здатності трубопроводу;

Проведемо гідравлічний розрахунок для розрахункової траси, що складається з колектора старшого порядку 1Др. колектора молодшого порядку 1.4.Др, що впадає в колектор 1Др, та дрени 1.4. Др-5, яка впадає в колектор 1.4Др.

Вихідні дані до розрахунку :

а) планове розташування колекторів та дрен (див. Лист1);

б) об'єм води, що надходить в колекторно-дренажну систему за вегетаційний період м³/га.

Послідовність розрахунку :

І. Розрахункову трасу розбиваємо на пікети. Визначаємо похил місцевості по трасі дрени 2.5.Др -8. колектора 2.5. Др та окремих ділянок колектора 2Др та ГД. Похил визначаємо з точністю до 0. 0001.

2. Викреслюємо схему по розрахунковій трасі, на якій показуємо пікетаж і похили дрен та колекторів (див. рис. 4.4).

Рис .4.4. Схема до гідравлічного розрахунку колекторно-дренажної мережі.

3. Встановлюємо модуль дренажного стоку за вегетаційний період за формулою:

;

4. Виконуємо гідравлічний розрахунок дрени 2.5Др-8 в такій послідовності:

а)приймаємо, що дрена буде влаштована з дренажних гнучких труб з ПВП, для яких n=0,015;

б) визначаємо витрату, що надходить в дрену за формулою:

, м³/с;

,га;

де А_др - площа, з якої дрена збирає воду, га;

l_др- довжина ділянки водозбору дрени (l = 600м);

В_др - ширина площі водозбору дрени м, В_др = 35 м.

в) знаходимо витрату дрени при роботі повним перерізом в безнапірному режимі за формулою:

, м³/с;

Де - витрата, яку пропустить дрена з внутрішнім діаметром при роботі повним перерізом, м³/с; i_р- розрахунковий похил дрени (і_р=0.0054); -внутрішній діаметр дрени (приймаємо =0,05м, труби ПВП);

;

значення коефіцієнти шорсткості n для труб ПВХ приймаємо n = 0.015;

г) знаходимо швидкість води в дрені при роботі її повним перерізом

, м/с;

в) знаходимо коефіцієнт заповнення дрени Б

;

В зв’язку з тим, що значення Б не перевищує 1,07 при діаметрі дрени 0,05м , вона буде працювати в безнапірному режимі і тому прововодимо подальші розрахунки не міняючи діаметр дрен.

г)встановлюємо фактичну швидкість води в дрені та глибину води в дрені за формулами:

де V_ф -фактична швидкість води в дрені, м/с; V_р - швидкість води в дрені при роботі її повним перерізом, м/с; hф-фактична глибина води в дрені, м; а і b -коефіцієнти, які приймаються в залежності від Б ( а=0,5; b = 1,0).

Гідравлічний розрахунок для колектора 2,5Др, витрата якого зростає дискретно, з впаданням кожної з дрен (таблиця 4.2), проводимо в такій послідовності:

а) приймаємо, що колектор виконаний з азбестоцементних безнапірних труб для яких n=0,013;

б) задаємось мінімальним стандартним внутрішнім діаметром Dкол=100мм;

в) знаючи n та Dкол а також розрахунковий похил і_р=0,0054, використовуючи рівняння рівномірного руху води в дрені. знаходимо максимальну витрату, яку може пропустити колектор при даному похилі- Q_р та швидкість - V_р;

м³/с;

;

, м/с;

г) користуючись табл. 4.1. встановлюємо ділянку колектора, на якій діаметр D_кол буде пропускати витрату, що надходить в нього з дрен.

д) знаходимо коефіцієнт Б, а по ньому значення а, b, а в подальшому - фактичну швидкість, витрату для кінцевої ділянки коллектора;

е) результати розрахунку заносимо в таблицю 4.3;

ж) в подальшому задаємось більшими діаметрами і виконуємо розрахунки для наступних ділянок в табличній формі (табл. 4.3).

Гідравлічний розрахунок колектора 2Др та ГД виконуємо аналогічно розрахунку дрени. На різних його діїянках витрата відповідно буде різною. Розрахунок ділянок колектора проводиться в табличній формі (табл.4.1). Труби для цього колектора приймаємо азбестоцементні безнапірні.