 |
Проектирование дорожной канавы
|
|
|
|
При большой длине канавы или при большой площади, с которой стекает вода, канаву делят на участке по длине (100…300 м) и рассчитывают каждый участок на свою величину расход. Площадь, с которой вода стекает в низовую канаву, определяется половиной ширины дороги и длиной участка и некоторой площади, контуры которой могут быть определены по плану в горизонталях. Для расчёта наиболее опасного ливневого стока к канавам используется формула полного стока
, м3 / сек; (61)
В формуле (61) обозначение те же, что и в формуле (55).
Расход воды, которая протекает в канаве, определяется из выражения:
, м3 / сек; (62)
где wБ – площадь поперечного живого сечения русла, м 2; V Б– скорость течения, м / сек.
, м/сек, (63)
С Б – скоростной множитель, рассчитывается по формуле
где i Л – уклон лога дна канавы, относительная величина; R – гидравлический радиус потока в бытовых условиях, равный частному от деления площади живого сечения на смоченный периметр, м; n – коэффициент шероховатости (для обычного, естественного земляного русла - 0,04, для извилистого и заросшего - 0,055…0,67); у – показатель степени,
(при R < 1,0 м у = 1,5 
и при R > 1,0 м у = 1,3 ).
Для вычисления бытовой глубины русла водотока коэффициент шероховатости «n» берут следующие значения:
- Чистое прямое, незасорённое земляное русло - 0, 025
- Периодические водотоки при очень хорошем состоянии поверхности и формы русла - 0, 033
- Земляное русло частично заросшее, слабо извилистое - 0, 040
- Водотоки засорённые и заросшие - 0, 050
- Сильно заросшие и извилистые - 0, 067
- Валунные горного типа русла, значительно заросшие - 0, 080
- То же самое, но с сильно неправильным течением - 0, 100
, м; (64)
Площадь живого сечения
|
|
|
, м 2; (65)
где b д – ширина кювета по дну, м; h Б – глубина воды в канаве, м; m 1, m 2 – коэффициенты крутизны откосов канав.
Смоченный периметр
, м: (66)
Затем вычисляют бытовой расход по формуле (62).
Расчётные зависимости (62) - (66) могут использоваться для расчёта пропускной способности канав и русел временных водотоков.
Сравниваем Q Б, формула (62), и расчётную величину полного стока Q Л, формула (61). Если разница между ними составляет меньше 10 %, то величину h Б принимаем за бытовую глубину. В противном случае задаются другим значением и повторяют расчёт, или строится график. Для построения графика задаются различными значениями бытовой глубины и по заданному расходу на графике определяют бытовую глубину:
Принятые размеры канавы должны быть не менее минимально допустимых значений. Для нагорной и водоотводной канавы ширина по дну не менее 0,6 м, а после укрепления не менее 0,5 м. Глубина канавы должна быть на 0,2…0,25 м больше расчётной бытовой глубины, но не менее 0,6 м.
Расчёт отверстий труб
В зависимости от глубины подтопления и типа входного оголовка в трубах могут устанавливаться следующие режимы протекания
Безнапорный режим, если подпор меньше высоты трубы на входе или не превышает её не более чем на 20 %; на всём протяжении трубы водный поток имеет свободную поверхность
Полунапорный режим, возникающий при оголовках обычных типов (портальных, раструбных) в тех случаях, когда подпор воды больше чем на 20 % на входе труба работает полным сечением, а на всём остальном протяжении поток имеет свободную поверхность.
Напорный режим устанавливается при специальном входном оголовке обтекаемой формы и при потоплении верха трубы на входе более чем на 20 %; на большей части длины труба работает полным сечением и лишь у входа поток может оторваться от потолка трубы.
При значительном подтоплении входа в трубу напорный режим может возникнуть периодически и при оголовках обычных типов. Однако из-за прорывов воздуха через образующуюся у входа воронку, протекание воды в этом случае часто переходит на полунапорный режим.
|
|
|
В связи с невысокой точностью определения притока воды к сооружению можно при расчёте отверстий сооружений ограничиться упрощенным расчётом.
Расход воды при безнапорном режиме (аналогия – водослив с широким порогом.).
м 3/сек, (67)
где Н – высота подпора воды, м; h C – высота воды в сжатом сечении, h C = 0,5 H; wС – площадь воды в сжатом сечении, м 2; jБ – коэффициент скорости (0,82…0,85);
Для круглых сечений диаметром d площадь wС может быть определена при помощи графика (рис. 1).
Рис. 4. Вспомогательные графики для расчета круглых труб
|
Полунапорный режим (аналогия – истечение из под щита)
, м3/сек, (68)
где h C = 0,6 h Т; h Т – высота входа в трубу.
При обычных значениях jП= 0,85 и e = 0,6
, м3/сек, (69)
Напорный режим (аналогия – истечение из трубопровода)
, м3/сек, (70)
,
где wТО, h Т О – площадь сечения и высота в свету основного протяжения трубы; jН– коэффициент скорости, для обтекаемого оголовка jН = 0,95; l, i – длина и уклон трубы; iW – уклон трения.;
; 
(71)
где: К 0 – расходная характеристика целиком заполненной трубы; для круглых труб. К 0 = 24 . d 3 / 2
Полунапорный или напорный режим устанавливается при соответствующем соотношении уклона трения и фактического уклона трубы
Полунапорный режим устанавливается при заполнении входа в трубу и уклоне трубы i < i W. Напорный режим гарантируется при i ³ i W. При i = i W наступает переход от напорного режима к полунапорному. При i < i W напорный режим срывается.
На основе расчётных формул пропускной способности труб при разных режимах протекания воды составляют расчётные таблицы или графики пропускной способности типовых труб. Такие таблицы или графики приводятся в типовых проектах.
Портальные оголовки рекомендуется применять лишь для труб диаметром 0,5, 0,75, 1,0 м; у труб большего диаметра следует проектировать обтекаемые оголовки (даже у труб, работающих в безнапорном режиме).
|
|
|
