Расчет трубы, определение расчетного расхода воды

1.  Расчет трубы

1.1. Определение характеристик площади водосборного бассейна сооружения

Площадь водосборного бассейна (F = 0,38 км²) находим по топографической карте в горизонталях, очерчивая ее по водораздельным линиям.

Определим длину лога (L = 540 м) , измеряя по оси тальвега (пунктирные лини). Расстояние центра тяжести бассейна до сооружения определим по плану бассейна в зависимости от его конфигурации:

- при треугольном очертании бассейна L_о = L/3

- при прямоугольном очертании бассейна, его расстояние примерно равно половине длины бассейна L_о = L/2

- при прямоугольном очертании с вершиной у трассы L_о = 2L/3

Средний уклон главного лога (i_л) определим по разности отметок между повышенной точкой лога и местом пересечения водотока трассой линейного сооружения, которую делим на длину лога (L = 540 м). Средний угол главного лога выражаем в промилле (i_л =  19,4 ‰)

Уклон лога у сооружения (i_соор.), необходимый для определения бытовых условий водотока, обычно вычисляем на участке длиною 300 м (200 м выше и 100 м ниже сооружения); можно взять и другое расстояние, но соотношение должно быть 2:1 (i_соор. = 12,5 ‰).

Чтобы запроектировать трубу необходимо знать, где и в каких условиях будет находится сооружение, какой максимальный расход воды оно должно пропускать в соответствии с заданным районом и категории.

1.2.  Исходные данные

Для определения расчетного расхода необходимо выполнить топографогеодезическое обследование и исследование. Основными исходными данными являются: план бассейна с характеристикой его площади, длины главного лога, средний уклон лога и склонов, кроме того, необходимо установить характер поверхности бассейна: растительность, почвенный покров, геологическое строение лога, уклон тальвега у сооружения, данные о живом сечении потока в паводок.

Район проектирования – Калужская область

Расположение  –  ПК 20

Категория дороги –   IV

Расчетная вероятность превышения паводка –  Р = 3 % (для IV технической категории)

Номер ливневого стока – 5

Площадь бассейна – F = 0,38 км²

Средний уклон лога бассейна – i_л  = 19,4 ‰

Уклон лога сооружения – i_соор. = 12,5 ‰

Длина лога бассейна –  L = 540 м

Заложение склонов лога у сооружения – m₁ = 40 , m₂ = 66,7 ( по продольному профилю)

Заселенность бассейна δ_л = 9 %

Заозерность и заболоченность бассейна δ_о = 0 %

Тип почв – супесь, глина

i_л  === 19,4 ‰                                       (1.1)

i_соор. === 12,5 ‰                                    (1.2)

1.3.Определение расчетного расхода

1.3.1.Расчет максимального расхода ливневых вод

Максимальный расход ливневых вод определяется по формуле:

, м³/с                                      (1.3)

где а_ч - интенсивность ливня часовой продолжительности; определяется в зависимости от ливневого района.

а_час = 0,75 мм/мин;

K_t   -   коэффициент   перехода   от   интенсивности   ливня   часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности, зависящий от длины водосбора L и скорости добегания волны от наиболее удаленной точки водосбора до створа дороги (для обычных задернованных поверхностей бассейна скорость добегания зависит от среднего уклона лога i_n; F- площади водотока, км);

K_t= 5,24;

α  - коэффициент потерь стока, зависящий от вида и характера поверхности бассейна;

α = 0,20

φ - коэффициент редукции максимального ливневого стока, зависящий от площади водостока, и определяется по формуле:

φ =, при этом для F < 0.1 км φ =1                       (1.4)

φ = 0,7

=3,49 м³/с            (1.5)

Максимальный расход ливневых вод составляет Q_л = 3,49 м³/с.

Объем стока ливневых вод определяется по формуле:

W=(1.6)

W=, м³

 

1.3.2. Расчет максимального расхода талых вод

В соответствии с инструкцией СН 435-72 «Указания по определению гидрологических характеристик» максимальный расход талых вод определяется по редукционной формуле ГГИ (Государственный гидрологический институт):

Q_T =  ,м³/с                                                   (1.7)

где К_о - коэффициент дружности половодья;

К_о  = 0,01;

п - показатель степени зависящий от рельефа и климатических условий;

п = 0,17;

h_p- расчетный слой  суммарного стока, определяемый по формуле

h_p= h_cp∙К_р, мм                                                                      (1.8)

где h_cp - высота среднего многолетнего слоя стока, определяемая на основе карты изолиний, составленной для бассейнов площадью более 100 км (для европейской части России) и более 1000 км (для азиатской части России). Для меньших значений площадей вводятся поправочные коэффициенты: 1,1 - при холмистом рельефе и глинистых почвах и 0,9 - при плоском рельефе и песчаных почвах.