 |
Расчет отверстия трубы с учетом аккумуляции ливневых вод перед водопропускными сооружениями
|
|
|
|
Формула ливневого стока
, где 
- площадь водосбора, км2; 
- интенсивность ливня часовой продолжительности, мм/мин; 
- коэффициент потерь стока; 
- коэффициент редукции; 
- коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительность к интенсивности ливня расчётной продолжительности, зависящей от длины водосбора 
(км), «скорости добегания» воды 
(км/мин), от наиболее удалённой токи водосбора до створа дороги и от шероховатости поверхности бассейна.
Расчетный максимальный расход талых вод для любых бассейнов определяется по редукционной формуле:
,
где k0 – коэффициент дружности половодья для района положения дороги;
– расчетный слой стока, вычисляемый по формуле:
,
где 
– средний слой стока,; 
– модульный коэффициент,
- коэффициенты, учитывающие снижение расхода на бассейнах, зарегулированных озёрами, залесенных и заболоченных,
Если Qл< Qт , то принимается Qт
Если Qл> Qт, то уточняем Qл с учетом аккумуляции Qа.
Отверстие проектируемой трубы зависит от расчетного расхода Qр, который должна пропустить труба, вида оголовка, а
также от глубины лога у сооружения и режима ее работы. Различают три режима протекания потока в трубах (рис. 2.1) [1]:
безнапорный – Hп/d ≤ 1,16;
полунапорный – 1,16 ≤ Hп/d ≤ 1,4;
напорный – Hп/d > 1,4,
где Hп – подпертая глубина воды перед сооружением, м; d –
диаметр (высота) входного отверстия трубы, м.
Рис. 2.1. Протекание потока в трубе:
а – безнапорный режим; б – полунапорный режим;
в – напорный режим
В зависимости от объемов ливневого и талого стока и возможности аккумуляции воды перед сооружением, при назначении Q р возможны три варианта [7]:
1. Если максимальный расход от талых вод Q т больше максимального расхода от ливневых вод Qл, то за расчетный
|
|
|
расход принимают максимальный расход от талых вод Q р = Q т.
2. Если максимальный расход от ливневых вод Q л больше максимального расхода от талых вод Q т и образование пруда перед сооружением невозможно, то за расчетный расход принимают максимальный расход от ливневых вод Q р = Q л.
3. Если при Q л > Q т образование пруда перед сооружением возможно и целесообразно, то за расчетный принимают расход с учетом аккумуляции перед сооружением Q р = Q а.
В первом и втором случаях отверстия труб подбирают по таблицам гидравлических характеристик типовых труб
5). В третьем случае – выполняют расчет максимального расхода с учетом аккумуляции воды перед сооружением
Расчет с учетом аккумуляции выполняется в следующем порядке:
где W пр – объем накопления воды в пруде, α – коэффициент формы лога; m 1, m 2 – коэффициенты заложения склонов(m 1 = 1 /i 1; m 2 = 1 /i 2 ) (см. рис. 1.3).
Степень снижения расхода, протекающего через сооружение, не допускается более чем в 3 раза, т. е. Q а ≥ 0,33 Q л.
С учетом недопустимых степеней снижения расход определяется по формуле: 
Подпертая глубина перед сооружением зависит от расхода Н = f(Qа). Для типовых отверстий труб построены графики пропускных способностей с координатами 3
H3 и Q а (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Построение прямых аккумуляции и определение H3 и Q а
Для определения расхода с учетом аккумуляции на графике пропускных способностей труб строятся два отрезка прямыхаккумуляций (рис. 2.2):
l-й отрезок соединяет значения 0,62 Q л с Wл/α и соответствует недопустимым степеням аккумуляции;
2-й отрезок соединяет значения Q л сα 0,7 л W и соответствует допустимым степеням аккумуляции.
Точки пересечения 2-го отрезка с кривыми пропускных способностей труб, расположенные до пересечения с 1-м отрезком, соответствуют координатам 3
H3 и Q а, равным соответствующим отверстиям труб:
|
|
|
Исходя из заданного режима работы (Hп / d) принимают необ-
ходимый диаметр трубы с фактическим расходом Q а, выбирают
тип оголовка и определяют расчетные значения подпора воды (H п),
и скорость потока на выходе из трубы (V).
Минимальная высота насыпи земляного полотна H min обеспечивающая размещение трубы, зависит от подпора воды перед трубой Н п, который в свою очередь зависит от режима протекания потока, высоты трубы в свету h тр (для круглой трубы d тр), конструктивной толщины стенки круглой трубы или плиты перекрытия прямоугольной трубы h кон, толщины дорожной одежды h д.о.
При безнапорном режиме протекания потока
где h зас – толщина засыпки над звеньями или плитами перекрытия труб
При полунапорном и напорном режимах потока:
где Δ = 1,0 м.
Рис. 3.1. Схемы для определения минимальной высоты насыпи у трубы: а – при безнапорном режиме; б – при полунапорном и напорном режимах
При определении длины трубы учитывается ширина земляного полотна в зависимости от технической категории автомобильной дороги или улицы [3, 6], высота насыпи, крутизна откосов, уклон трубы и ее конструкция. Первоначально длинатрубы определяется по формулам, а затем уточняется с учетом длины звеньев и оголовка.
Длина круглой трубы, как наиболее применяемой на строительстве дорог состоит из верховой L 1 и низовой L 2 длин без длины оголовков (рис. 3.2). В формулах принята крутизна откоса 1:1,5 и высота насыпи до 6 м, что соответствует наиболее распространенным условиям применения круглых труб.
При высоте насыпи более 6 м следует учитывать уположениерутизны откоса согласно требованиям СНиП 2.05.02–85* [3].
Длина трубы определяется по формуле:
L=Lзп+2*m*h+Lвх.оголовка+L выходного оголовки
|
|
|
