Расчёт искусственного водопропускного сооружения (ВПС). Расчет ливневого стока. Сток талых вод

Расчёт искусственного водопропускного сооружения (ВПС).

1. В первую очередь необходимо по схеме определить водосборную площадь F:

F = 1,35 км²;

2. Длина бассейна определяется как расстояние между самой низкой и самой высокой точками бассейна:

L = 7,2 ∙ 0,2 = 1,44 км = 1440м;

3. Уклон бассейна определяется по формуле:

;                   ‰;

4. Уклон лога определяется по той же формуле, что и уклон моста, и составляет:

‰;

5. Расчет ливневого стока.

Ливневый сток рассчитывается согласно СН 435-72 по способу МАДИ и Союздорпроекта по формуле:

;

где:

Q_л- ливневый сток, м³/с;

а_ч - средняя интенсивность ливня часовой продолжительности при проектной                                                                                                      вероятности превышения паводка, зависящая от района, мм/мин;

k_Т - коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к расчетной,.зависит от уклона бассейна и его длины;

α - коэффициент стока, зависящий от вида грунтов на площади водосбора, определяется по СН 435-72;

φ - коэффициент редукции, учитывающий неполноту стока, зависит от площади водосбора;

F- площадь водосбора, км².

Для того, чтобы установить интенсивность ливня часовой продолжительности, необходимо по карте-схеме ливневых районов и по заданному району строительства установить номер ливневого района.

Вероятность превышения паводка ВП в процентах дана в задании.

Средняя интенсивность ливня часовой продолжительности будет равна 0,64 мм/мин.

При длине лога L = 1,44 км и уклоне лога i_лога  = 0,022, интерполируя, находим величину коэффициента перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к расчетной: k_Т  = 2,5.

Для гравелистого грунта  при площади водосбора 1,35 км² находим коэффициент стока α:

Принимаем α = 0,15.

Коэффициент редукции вычисляем по формуле:

;                          ;

Подставляя найденные значения в формулу для определения ливневого стока, найдем его величину:

Q_л = 16,7 ∙ 0,64 ∙ 2,5 ∙ 0,55 ∙ 0,5 ∙ 1,35 = 9,92 м³/с;

6.Сток талых вод определяем по формуле:

;

где:

Q_Т- сток талых вод, м³/с;

k₀ - коэффициент дружности половодья;

h_р - расчётный слой суммарного стока, той же вероятности превышения паводка, что и искомый максимальный, мм;

n - показатель степени;

σ₁ - коэффициент, учитывающий снижение расхода в бассейнах, имеющих озёра;

σ₂ - коэффициент, учитывающий снижение расхода за счёт залесенности и заболоченности.

Для заданного района находим коэффициент дружности половодья k₀и показатель степени n:

k₀ = 0,010; n = 0,17;

Определяем коэффициент σ₁, учитывающий озёрность бассейна:                                                           

σ₁ = 0,90;

Определяем площади озёр F_O3и болот F_б:

км²;      км²;

Площадь лесов определяем по формуле:

F_л = 1,35 – 0,0405 – 0,108 = 1,2015км²;

Находим  вспомогательный коэффициент:

;

По вычисленному значению β находим величину коэффициента σ₂:

σ₂ = 0,37;

Величину среднего многолетнего слоя стока hдля Новгородской области находим по карте:

h = 140 мм;

Учитывая холмистый рельеф местности, принимаем поправочный коэффициент, равный 1,1, тогда:

h_р = 1,1 ∙ 140 = 154 мм;

По карте находим величину коэффициента вариации C_vслоев стока талых вод:

C_v = 0,35;

Учитывая малую площадь бассейна, вводим поправочный коэффициент k_П =1,25, тогда:

C_v  = 1,25 ∙ 0,35 = 0,438;

Находим коэффициент асимметрии C_s  равный:

C_s = 3 ∙ C_v = 3 ∙ 0.438 = 1,314;

При вероятности превышения наводка ВП = 4% и вычисленных значениях C_v и C_sиз графика находим величину модульного коэффициента стока k_р:

k_р = 2,1;

Расчетный слой суммарного стока талых вод определим по формуле:

h_р = 2,1 ∙ 154 = 323 мм;

Определим величину стока талых вод:

м³/с;

Сравнивая величину Q_л и Q_T, устанавливаем, что за расчетную величину следует принять ливневый сток:

Q_р = Q_л = 9,92 м³/с.

7. Определение расчетного расхода при аккумуляции воды перед сооружением.

Для учета аккумуляции ливневых вод необходимо установить по карте в горизонталях предельную высоту подпора воды H перед сооружением с учетом допустимого затопления части территории.

По принятой  высоте  подпора  определяется  объем  пруда (м³):

;

где:

m₁ и m₂ - показатели крутизны откосов русла в месте пересечения;

i_лога - уклон лога в месте пересечения.

м²;

Объем полного стока ливневых вод  (м³)  определяется по формуле:

;       м³;

По отношению  находится значение коэффициента трансформации гидрографа λ_р = 0,99;

Расчет воды с учетом аккумуляции (объём сбросных вод Q_c) определяется по формуле:

;                                  м³/с;

Для окончательного определения расчетного расхода воды сравниваем Q_cи Q_T и за расчётный принимаем больший из них, то есть

Q_р = Q_c = 9,82 м³/с.

8. Для дальнейших расчётов используется программа miss.exe. Все результаты расчётов приведены далее.