Определение расчетного расхода воды

Лабораторная работа № 5

Определение расчетного расхода

Для определения расчетного расхода воды (Q_р) сначала необходимо определить ливневый расход (Q_л):

Q_л = φ * (h - Z)^m * Fⁿ * k * δ * γ, м³/с

где φ – морфологический коэффициент, зависящий от уклона лога;

       h – расчетный сток водоотдачи, мм;

       Z – потери стока на заполнение микрорельефа и смачивание растительности, мм;

       F – площадь бассейна, км² ( F = 1,5 км²);

       k – коэффициент, учитывающий потери стока в зависимости от коэффициента шероховатости лога m_л и склонов m_ск;

       δ – коэффициент уменьшения расхода при наличии в бассейне озер;

       γ – коэффициент, учитывающий неравномерность выпадения осадков;

       m,n – показатели, зависящие от величины (h-Z) и F (значения (h-Z)^m и Fⁿ.

       m_л = 25 (ровное земляное);

       m_ск = 100 (невпитывающие);

       k=2,8;

       δ = 0,9;

       γ = 0,99;

       i – уклон лога (i = 10 ‰).

Q_л = 0,030*174*2,4*2,8*0,9*0,99 = 31,25 м³/с

Для определения расчетного стока (расхода) воды из двух стоков ливневого и весеннего принимают наибольший и уменьшают его на коэффициент, который учитывает срок службы сооружения:

Q_р = Q_мах/n_с,

где Q_р – расчетный сток воды;

               n_с – коэффициент учитывающий срок службы сооружения, принимаем равным 2 (со сроком службы до 5 лет).

Q_р = 31,25/2 = 16 м³/с

16/4 = 4 – количество проектируемых труб.

Безнапорный режим устанавливается тогда, когда напор воды перед трубой Н<h_т. В моем случае d_м = 1,5 м, Н = 1,6<1,9, следовательно, проектируем безнапорную трубу. Труба работает, как водослив с широким порогом, и по всех длине трубы сохраняется свободная поверхность воды.

Пропускная способность безнапорной трубы:

Q_п = φ*ɷ_т*,

где φ – коэффициент скорости, учитывающий потери энергии воды при входе в трубу (для обтекаемых оголовков φ=0,85);

               ɷ_т – сечение отверстия трубы, м;

               ɷ_т = πd²/4 = 3,14*1,5²/4 = 1,76 м

     g – ускорение свободного падения, g = 10 м/с;

       Н – напор воды перед трубой (Н = 1,6 м);

               h_с – глубина воды в трубе (h_с = 1,5 см).

Q_п = 0,85*1,76*= 6,67 м³/с

Минимальную высоту насыпи, измеряемую по бровке земляного полотна, определяем по формуле:

Н_{н min} = h_т+ δ+h₀,

где h_т  - диаметр отверстия трубы (h_т = 1,5 м);

              δ – коэффициент уменьшения расхода при наличии в бассейне озер (δ=0,9);

              h₀ – толщина слоя грунта над трубой (принимаем не менее 0,5 м для автомобильных дорог).

Н_{н min} = 1,5+0,9+0,5 = 2,9 м

Затем определяем длину трубы с портальными оголовками:

L = [B+2m*(H_H + δ + h_т)+2K]/sinα,

        где В – ширина земляного полотна, м (В= 8,5 м);

    δ – толщина стенки трубы (при d = 1,5 м, (δ = 0,14);

    α – угол между осью дороги и осью трубы (α = 90);

              К – выход оголовков трубы за пределы откосов насыпи, К = 0,35 м.

L = [8,5 + 2*1,5*(2,9 + 0,14 + 1,5) + 2*0,35]/1 = 52,91 м

Рисунок 5.1 – Безнапорный режим протекания воды через трубу де в трубу (для обтекаемых трубргии воды при входе в трубу (для обтекаемых труб свободная поверхность воды.