 |
Кратко изложить методику расчета стока с малых водосборных бассейнов
|
|
|
|
Расчет расхода ливневого стока Количество воды, притекающей к сооружению с малого водосбора, поддается теоретическому расчету. Однако при этом неизбежны некоторыедопущения. Наиболее трудно учесть ход дождя во времени, ход снеготаяния ивпитывания воды в почву.Ливневые воды притекают к сооружению по почти треугольному гидрографу. Максимальный расход, т.е. наибольшая ордината гидрографа,наблюдается весьма короткое время, однако он является расчетной величиной,подлежащей обязательному определению.СНиП 2.01.14-83 "Определение расчетных гидрологическиххарактеристик'' рекомендует для малых водосборов использовать расчет ливневого стока, пользуясь принципом предельных интенсивностей, но необходимых расчетных формул для определения объема стока не дает.Способом расчета, основанным на принципе предельных интенсивностей и дающим все необходимые характеристики ливневого стока,используемые в дорожном проектировании, является способ, разработанный в
МАДИ и Ташкентском автомобильно-дорожном институте [1, с. 221]. При этом способе расчета рекомендуется использовать характеристикиметеорологических факторов стока, установленные Союздорпроектом. Такназываемый коэффициент неполноты стока (редукции) также следует принимать по нормам Союздорпроекта.В основе расчета лежит общая формула ливневого стока: Q л = 16,7 α расч 𝜑, где α расч – расчетная интенсивность ливня, зависящая от вероятности превышения, продолжительности ливня и района строительства дороги, мм/мин; F – площадь водосбора, км2; 𝜑 – коэффициент редукции, вычисляемый по формуле 
Расчетная интенсивность дождя различной вероятности превышенияопределяется по формуле α расч = α час К t, где α час – интенсивность ливня часовой продолжительности, выбираемая изтаблицы Союздорпроекта для ливневого района, номер которого устанавливают по карте, мм/мин; К t – коэффициент, который осуществляет переход от ливня часовой продолжительности к расчетной интенсивности α расч, выбираемый из таблицы, составленной на основе использования принципа предельных интенсивностей, заключающегося в теоретическом установлении наиболее опасной продолжительности ливня, равной времени добегания воды, выпавшей в начале ливня в наиболее удаленной (от сооружения) точке водосбора, до малого моста или трубы, и вероятности превышения паводка, %. Окончательно формула ливневого стока имеет следующий вид: 
Объем ливневого стока определяется по теоретической формуле: 
Коэффициент K t определяется по табличным данным для перехода от ливня часовой продолжительности к расчетной составлена для случая стекания воды по естественным склонам местности. Коэффициент K t зависит от длины бассейна L и его уклона I. Расчет расхода стока талых вод Расчет стока талых вод с малых водосборов ведется на основании СНиП 
2.01.14-83 ”Определение расчетных гидрологичесих характеристик”. Расчетный максимальный расход талых вод определяется по [1, формула (15. 8)]: 
где k0 – коэффициент дружности половодья; hр – расчетный слой стока весенних вод той же вероятности превышения, что и расчетный расход; n –показатель, учитывающий климатическую зону; δ 1 – коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов в залесенных бассейнах: δ 1 = 1 /(Ал + 1), где Ал – залесенность водосбора, %; δ 2 – коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов в заболоченных бассейнахδ 2 = 1 − 0,7 lg(0,1Аб + 1); Аб – заболоченность водосбора, %.Слой стока h р устанавливается на основе натурных наблюдений. В связи с тем что натурные наблюдения за стоком талых вод с малых водосборов практически не производились, можно воспользоваться картой, где приведены значения лишь средних слоев стока. Переход к слоям стокарасчетной вероятности превышения осуществляют путем введения множителяК р, выбранного для соответствующего коэффициента вариации Cv, определяемого по карте для заданного района проектирования. Коэффициент асимметрии C s для равнинных водосборов принимается равным C s = 2 C v. Для пересеченной и горной местности, где в формировании максимального стока участвуют дождевые осадки, принимается C s = 3 C v. Горной местностью ориентировочно можно считать такую местность, на которой перепад высот на 500 м по трассе дороги ревышает 50 м. Окончательно hр определяется по формулеHр = Кр h′, где h ′ – средний многолетний слой стока талых вод, определяемый по картеКоэффициенты дружности половодья (паводка талых вод) k 0 принимают: в зонах тундры и леса 0,01, для Западной Сибири 0,013, в зонах лесостепи и степи 0,02-0,03, в зоне полупустынь 0,06.Показатель степени n в формуле максимального расхода в большинствеслучаев принимается равным 0,25. Для тундры и лесной зоны европейскойтерритории Российской Федерации и Восточной Сибири он снижается до 0,17.
|
|
|
|
|
|
Задачи по варианту №5
Задача № 1
По исходным данным построить эпюру скоростей и определить среднюю скорость движения воды в расчётном створе.
Исходные данные для расчётов Таблица 1
| Расстояние от базиса до промерной вертикали, м | Глубина на промерной вертикали, м | Расстояние от базиса до скоростной вертикали, м | Скорость между скоростными вертикалями, м/с |
| 0,28 | |||
| 1,0 | 0,41 | ||
| 1,3 | 0,43 | ||
| 1,9 | 0,56 | ||
| 2,4 | 0,70 | ||
| 3,6 | 0,75 | ||
| 3,1 | 0,68 | ||
| 2,8 | 0,50 | ||
| 1,5 | 0,41 | ||
| 0,30 |
Решение:
Эпюра скоростей приведена в Приложении № 1. Для расчёта средней скорости движения воды следует вычислить площадь эпюры скоростей суммированием площадей между скоростными вертикалями, и поделить на ширину створа (основание эпюры).
Подсчёт площади эпюры скоростей Таблица 2
| Номер скоростной вертикали | |||||||||||
| Расстояние между скоростными вертикалями, м | |||||||||||
| Скорость на скоростной вертикали, м/с | 0,28 | 0,41 | 0,43 | 0,56 | 0,70 | 0,75 | 0,68 | 0,50 | 0,41 | 0,30 | |
| Площадь эпюры скоростей между скоростными вертикалями, м2/с | 1,68 | 6,21 | 8,40 | 10,89 | 18,9 | 21,75 | 28,6 | 23,6 | 9,10 | 7,10 | |
| Суммарная площадь эпюры скоростей, м2/с | 139,23 |
Ширина створа равна 272 м, тогда средняя скорость движения воды: Vср=Sэп/В=139,23/272=0,512 м/с
|
|
|
Задача № 2
По данным табл.2 методических указаний построить поперечный профиль расчетного створа и определить в нем расход любым методом.
Решение:
Для определения расхода в поперечном створе следует найти площадь живого сечения суммированием площадей, заключенных между промерными вертикалями глубин (Таблица 2). Поперечный профиль расчётного створа приведён в Приложении №1.
Расчёт площади живого сечения
| Номер промерной вертикали | ||||||||||
| Расстояние между промерными вертикалями, м | - | |||||||||
| Глубина на промерной вертикали, м | 1,0 | 1,3 | 1,9 | 2,7 | 3,6 | 3,1 | 2,8 | 1,5 | ||
| Площадь сечения между промерными вертикалями, м2 | 34,5 | 35,2 | 60,2 | 154,1 | 129,8 | 64,5 | 22,5 | - | ||
| Площадь сечения, м2 | 566,8 |
Расход в расчётном створе равен:
Q=Vcp· ω =0,512·566,8=290,20 м3/с
Задача № 3
Используя результаты решения задач №№ 1 и 2 определить коэффициент шероховатости русла с уклоном i=0,00009. По числовому значению коэффициента шероховатости описать поверхность русла (использовать при описании «Справочник по гидравлическим расчётам»).
Решение:
Для вычисления коэффициента шероховатости следует вычислить гидравлический радиус, который будет равен:
, где
ω - площадь живого сечения, м2
Х - смоченный периметр канала.
Х = В = 272 м, тогда
м
м0,5/с
Согласно данным «Справочника по гидравлическим расчётам», такой коэффициент шероховатости характеризует естественное русло, чистое, прямое, не засоренное, земляное со свободным течением.
Список использованной литературы
1. Гидрология и гидротехнические сооружения: Учебн. для ВУЗов/ Под ред. Г.Н. Смирнова. – М.: Высш. школа, 1988. -472 с.
|
|
|
2. Дорожно-мостовая гидрология: Справочник/ Под ред. Б.Ф. Перевозникова. – М.: Транспорт, 1983. -200 с.
3. Г.В. Железняков. Гидрометрия: Учебник для ВУЗов. – М.: «Колос», 1972. -255 с.
4. Н.М. Константинов. Гидрология и гидрометрия: Учебное пособие для ВУЗов. – М.: Высш. школа, 1980. -199 с.
5. А.А. Лучшева. Основы гидравлики и гидрометрии: Учебное пособие для техникумов. – М.: Недра, 1989. -174 с.
6. М.А. Михалев. Инженерная гидрология. Загрязнение вод суши. Математические основы гидрологических расчётов: Учебн. пособие. – С.-Пб.: Изд-во СпбГТУ, 1995. -96 с.
7. Справочник по гидравлическим расчётам / под ред. П.Г. Киселёва. – М.: Энергия, 1974. -312 с.
|
|
|
