Расчет отверстий водопропускных труб (Практическая работа № 18)

Практическая работа №18

Расчет отверстий водопропускных труб

Теоретическая часть

Расчет отверстий малого водопропускного сооружения выполняют в следующей последовательности: по известной площади водосбора определяем максимальный расход воды, а затем выполняем гидравлический расчет нескольких вариантов отверстий.

1. Определение максимального расхода воды

При определении максимального расхода воды рассчитывают одновременно максимальный расход ливневого стока и максимальный расход талых вод. В качестве расчетного принимают большее из найденных значений.

1.1 Максимальный расход ливневых вод (м³/с)

,                      (18.1)

где      F – площадь водосбора (по заданию);

 – интенсивность ливня часовой продолжительности, с вероятностью превышения 1 %, определяется в соответствии с номером ливневого района (рисунок 18.1, таблица 18.1):

Таблица 18.1 – Интенсивность ливня часовой продолжительности

Рисунок 18.1 – Карта-схема ливневых районов

α – коэффициент потерь стока, определяется по таблице 18.2, в соответствии с видом поверхности указанным в задании;

Таблица 18.2 – Коэффициент потерь стока

φ – коэффициент редукции, определяемый как:

;                                                (18.2)

 – коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности, зависящий от длины водосбора L («скорости добегания» воды V_доб (км/мин) от наиболее удаленной точки водосбора до створа дороги и от шероховатости поверхности бассейна, определяется по формуле:

,                                               (18.3)

где      i – уклон лога определяемый как отношение разности его максимальных и минимальных отметок (h_max - h_min) к общей длине L:

,                                             (18.4)

Итак, объем стока ливневых вод:

.                                               (18.5)

1.2 Максимальный расход талых вод (м³/с):

.                                           (18.6)

где      k₀– коэффициент дружности половодья для района проложения дороги:

Таблица 18.3 – Значения коэффициента дружности половодья

h_p – расчетный слой стока, вычисляемый по формуле:

,                                                   (18.7)

 – средний слой стока, определяемый по карте средних слоев стока талых вод (рисунок 18.2);

К_р – модульный коэффициент, значение которого определяем в зависимости от расчетной вероятности превышения и коэффициента вариации С_v, умноженного на 1,25 (по карте коэффициентов вариации слоев стока талых вод (рисунок 18.3) находим для района проложения дороги С_v; 1,25∙С_v; в соответствии с этим значением для вероятности превышения 1% и С_S = 2С_v по графику кривых модульных коэффициентов слоев стока (рисунок 18.4) определяем К_р.

Рисунок 18.2 – Карта средних слоев стока талых вод, мм

Рисунок 18.3 – Карта коэффициентов вариации слоев стока талых вод

Рисунок 18.4 – Кривые модульных коэффициентов слоев стока, цифры на кривых – вероятность превышения

δ₁, δ₂ – коэффициенты, учитывающие снижение расхода в зависимости от озерности, залесенности и заболоченности водосбора, принимаемые по таблицам 18.4, 18.5.

Таблица 18.4 – Коэффициент учитывающий озерность

Таблица 18.5 – Коэффициенты учитывающие заболоченность и залесенность

F_Л и F_Б – площади леса и болот на бассейне (принимаются по заданию).

2. Расчет отверстий искусственных сооружений. В качестве сравниваемых вариантов в данной работе выбираются круглые трубы диаметром 1,5 м (одно – и двухочковую) и 2 м с раструбными оголовками.

Принятые варианты рассчитываются с учетом аккумуляции графоаналитическим методом.

Для этого строят графики пропускной способности труб в системе координат H³ и Q_a (рисунок 18.5).

Рисунок 18.5 – Графо-аналитический способ расчета труб с учетом аккумуляции:

1 – для одноочковых труб; 2 – для двухочковых труб

Кривая Q_a = f(H³) в принятой системе координат изображается ломаной линией, состоящей из двух отрезков:

Координаты для построения верхнего отрезка:

H³=0; Q_a=λ∙Q_л, м³/с;

λ – коэффициент трансформации, принимается равным 0,62.

Q_а=0; .

Координаты для построения нижнего отрезка:

H³=0; Q_a= Q_л, м³/с;

Q_а=0; .

Для двухочковых труб по оси абсцисс откладываем расход, приходящийся на одно очко, т. е. вдвое меньший, чем для одноочковых.

По полученным координатам строим ломаные линии Q_а = f(H³) отдельно для одноочковых и двухочковых труб (рисунок 18.5). Точки пересечения этих линий с кривыми пропускной способности дают значения действительного расхода, проходящего через сооружение, и соответствующего ему значения Н³. Результаты расчета сводим в таблицу 18.6.

Таблица 18.6

Задание

По исходным данным, представленным в таблице 18.7, рассчитать:

1. Максимальный расход воды:

– ливневого стока;

– талого стока.

2. Отверстия водопропускных труб.

Таблица 18.7 – Варианты заданий

Вопросы к практической работе

1. Какие параметры учитываются при расчете расхода ливневых