Искусственные сооружения. Ливневый район для Брестской области. Коэффициенты заозерности и заболоченности

3.4  Искусственные сооружения

3.4.1  Исходные данные

 

1) Ливневый район для Брестской области – 5

2) Вероятность превышения паводка для трубы на дороге IV категории ВП=3%

3) Интенсивность дождя часовой продолжительности а_ч =0,85мм/мин

4) Площадь водосборного бассейна определяется как сумма площадей геометрических фигур, на которые можно разделить площадь бассейна планиметром при помощи палетки с квадратами

F=0,81 км²

5) Длина главного лога

L=1,95 км

6) Средний уклон главного лога

i_л = (Н_з - Н_о)/L

i_л = (212,8-143,5)/1950=0,035 (35‰)

7) Уклон лога у сооружения определяем как уклон между точками, расположенными выше и ниже на  50м осевой точки трубы

i_c= (Н _в- Н_н)/100

i_c=(144-142,8)/100=0,012 (12‰)  

8) Коэффициент перехода от интенсивности  ливня часовой продолжительности к интенсивности дождя расчетной продолжительности К_t=1,59   

9)  Коэффициент потерь стока α = 0,85

10) Коэффициент редукции φ = 0,59 

11) Максимальный ливневый расход

Q_л=16,7· а_ч· К_t·F·α·φ

где а_ч - интенсивность дождя часовой продолжительности

К_t - коэффициент перехода от часовой интенсивности к расчетной

            F - площадь водосборного бассейна

α - rоэффициент потерь стока   

φ - коэффициент редукции

Q_л = 16,7·0,85·1,59·0,81·0,85·0,59 = 9,17м³/с                     

12) Общий объем стока ливневых вод

W=60000·( а_ч·F·α·φ/ √К_t)

W = 60000·(0,85·0,81·0,85·0,59/ √1,59) = 16429м³

13)  Коэффициент дружности половодья и показатель степени n

K₀ = 0,015; n = 0,25

14) Средний многолетний слой стока

h = 80·1,1 = 88 мм

15)   Коэффициент вариации

С_v = 0,5·1,25 = 0,63

где  1,25 – коэффициент при площади бассейна F=(0 – 50км²)

0,8 – (рис. 3.8 Красильщиков) 

16)  Коэффициент асимметрии

C_s=3·С_v

C_s=3·0,63=1,89

17) Модульный коэффициент, зависящий от ВП коэффициент вариации К_p=2,2

18) Расчетный слой суммарного стока

h_p=h· К_p·0,9

где h – средний многолетний слой стока

h_p=55·3,5·0,9=173,25 мм

19) Коэффициенты заозерности и заболоченности

δ₁=1; δ₂=1

20)  Максимальный снеговой расход

21)  Максимальный снеговой расход

Q_сн=(( K₀·h_p· F)/ (F+1)ⁿ ) · δ₂·δ₁

где K₀ –  коэффициент дружности половодья

h_p – расчетный слой суммарного стока

δ₂·δ₁ –  коэффициенты заозерности и заболоченности

Q_сн=((0,02·192,5·0,4207)/(0,4207+1)^0.25 ) ·1·1=1,48м³/с

Вывод: За расчетный принимаем наибольший возможный расход

Q_л > Q_сн  то берем      Q_л=9,17 м³/с

Полученные результаты заносят в таблицу 3.

           3.4.2 Установление расчетного расхода и подбор отверстия трубы 

Максимальный ливневый расход больше максимального снегового.

Пропустить ливневый расход Q_л=9,17 м³/с может круглая безнапорная двухочковая труба d=1 м с глубиной воды перед трубой H=2,32 м, со скоростью на выходе v= 4,20 м/с 

 

Таблица 3.  –             Исходные данные малых мостов и труб

Место расположения сооружения		Род и название водотока	ВП%	Площадь водосборного бассейна F, км2	Длина главного лога L, км	Средний уклон главного лога iл, ‰	Уклон лога у сооружения iс, ‰	Номер ливневого района	Часовая интенсивность дождя ач,мм/мин	Коэффициент перехода	Коэффициент потерь стока α	Коэффициент редукции φ	Максимальный ливневый расход Qл, м3/с
ПК	+
17	00	лог	3	0,81	1,95	35	12	5	0,85	1,59	0,85	0,59	9,17

Объем  ливневого стока W, м3	Коэффициент дружности половодья К0	Показатели степени n	Средний многолетний слой стока h, мм	Коэффициент вариации Cv	Коэффициент асимметрии Cs	Модульный коэффициент Кр	Расчетный слой суммарного стока hp , мм	Коэффициент заозерности δ1	Максимальный снеговой расход Qсн, м3/с
16429	0,015	0,25	88	0,63	1,89	2,2	193,6	1	2,03

3.4.3 Определение минимальной высоты насыпи у трубы

Минимальную высоту насыпи у трубы находят из двух условий:

1) с учетом подпора воды

Рисунок 3.      – Схема к определению минимальной высоты насыпи с учётом подпора воды

h_min= H_п + h

где Н – глубина воды перед трубой , м;

h – высота засыпки , м.

h_min= 1,08 + 0,5 = 1,58 м

ГПВ = H_л +H_п

ГПВ = 138,75 + 1,08 = 145,82 м

2) с учетом засыпки над трубой                                                                                

Рисунок 3.    – Схема к определению минимальной высоты насыпи с учётом засыпки над трубой

h_{n min} = h_т+δ+∆+h_д.о.- с·i_о

где h_т – высота трубы, м;

δ – толщина стенки трубы, м;

∆ - высота засыпки над трубой, м;

h_д.о – толщина дорожной одежды, м;

с – ширина обочины, м;

i_о – уклон обочины (40 % ).

h_{n min} = 1+ 0,1+ 0,75+ 0,75 – 3.75·0,04 = 2,45м

Т.к. минимальная высота с учётом засыпки над трубой больше минимальной высоты с учётом подпора воды, то принимаем минимальную высоту 2,45 > 1,58 (м), то принимаем  h_min =2,45 м

Высотную отметку у трубы находим по формуле

H_min = H_л+ H_min

H_min=138,75+2,45=141,20м

3.4.4 Определение длины трубы

Длина трубы без оголовка вычисляется по формуле

L ={(0,5·B+m(H_нас- h_тр))/(1+m·i_тр)+(0,5·B+m(H_нас- h_тр))/(1-m·i_тр)+n}·sin α

где B – ширина земляного полотна, м;

m – коэффициент заложения откоса;

i_тр – уклон трубы, ‰ ;  

n – толщина стенки оголовка, м;

α – угол между осями дороги и трубы, º (90⁰)

L ={(0,5·15+1,5(2,45-1))/(1+1,5·0,004)+(0,5·15+1,5(2,45-1))/(1-1,5·0,004)+0,1}·

·1/sin 52º=35м

Полная длина трубы с оголовками вычисляется по формуле

L_тр=L+2M

где M – длина оголовков, м.

L_тр = 35 + 2·0,1 = 35,2 м

Основные расчётные показатели запроектированной трубы находятся в таблицы 3.

3.4.5 Назначение укрепления трубы а)Скорость потока при растекании за трубой вычисляется по формуле

v =1,5·v_вых

v =1,5·2,7=4,05 м/с

Принимаем укрепление бетонными плитами б)Типовые геометрические характеристики  укрепления для трубы d=1,0 м:

- длина укрепления входного оголовка a=2,0м;

- длина укрепления выходного оголовка  L=2,0 м;

- ширина укрепления входного оголовка N₁=6,6 м;

- ширина укрепления выходного оголовка N₂ =7,2 м;

- глубина ковша размыва Т=1 м;

- высота каменной наброски в ковше размыва T_к=0,50м;

- длина укрепления откоса P=3,5 м.

	Длина моста или трубы с оголовками L, м		22,26
Таблица 3.	Тип и Отверстие сооружения		Двухочковая круглая d=2 м
	Гидрав лический режим		Безнапор-ный
	Глубина воды перед сооружением H, м		1,90
	Минимальная глубина лога перед сооружением hл, м
	Расчетный расход воды Q, м3		9,17
	Местоположение	ВП %	3
		ПК+	14+00