Расчет малых водопропускных сооружений (мостов и труб)
Гидравлический расчет трубы
Определим исходные данные для расчета:
- а) вероятность превышения паводка для дороги V категории ВП=3%;
- б) площадь водосбора F=0,45 км2;
- в) длина главного лога L = 1,86 км;
- г) средний уклон лога, определенный по формуле
где НН - отметка высокой точки водосборной площади в начале лога, м;К - отметка точки лога у сооружения, м;
д) уклон лога у сооружения (iсоор,). Необходим для выявления бытовых условий водотока, определяют его на участке длиной в 300 м в точках на 200 м выше и 100 м по тальвегу ниже сооружения по формуле:
- е) гидравлический режим протекания воды в трубе - безнапорный;
- ж) вид оголовка - раструбный конический;
- и) количество очков - не более шести;
- к) район проектирования - Липецкая область;
- л) почвы - выщелоченные черноземы.
определяем расход воды от ливневых вод
, м3/с
где ачас - средняя интенсивность ливня продолжительностью в 1 ч, мм/мин.
принимаем ачас равным 0,81 (шестой ливневый район и вероятность превышения ВП = 3% ).- коэффициент перехода от интенсивности ливня продолжительностью в 1 ч к расчетной интенсивности = 1,13. Коэффициент потерь стока а принимаем равным 0,65.
? - коэффициент редукции, учитывающий неполноту стока =0,49
Для учета аккумуляции воды перед сооружением необходимо знать объем стока (W),м3.
определяем расход воды от ливневых вод
, м3/с
где К0 - коэффициент дружности половодья = 0,006;- площадь водосборного бассейна, км2;p - расчетный слой суммарного стока, мм;
где h - средний многолетний слой стока, мм.
Средний многолетний слой стока h = 60 мм, а поправочный коэффициент для малых бассейнов принимаем равным 1,1.
Модульный коэффициент Кр зависит от трех параметров - вероятности превышения паводка, коэффициентов вариации и асимметрии.
Коэффициент вариации Сv = 0,3, а с поправочным коэффициентом на малую водосборную площадь Сv = 1,25 ? 0,3 =0,375.
Коэффициент асимметрии принимаем для равнинных водосборов равным Сs = 2 Cv=2*0,375=0,75
При вероятности превышения наводка ВП = 3% и Сv = 0,875 определяем Кр = 5.
d1 - коэффициент, учитывающий снижение расхода от наличия озер = 1.
d2 - коэффициент, учитывающий залесенность и заболоченность площади водосборного бассейна = 1
Таким образом, расчетный слой стока равен
Определяем расход от талых вод
В качестве расчетного принимаем максимальный расход из двух, то есть Qp = Qл = 2,19 м3 /с.
Для первого приближения принимаем трубу диаметром равным 1 м. Одна труба диаметром 1 м с раструбным входным оголовком, работая в безнапорном режиме, может пропустить максимальный расход, равный 2,2 м3/с.
Количество очков определяем по формуле:
Устанавливаем фактический расход воды через одну трубу по формуле:
При этих данных узнаем глубину воды перед трубой и скорость воды на выходе: Hв = 1,39 м, V = 3,4 м/с.
По этим данным из таблицы 23 подбираем тип укрепления: одиночное мощение из булыжника размером 15-20 см на щебне.
С использованием геометрических размеров труб устанавливаем минимальную высоту насыпи над трубой
Hmin = hтр + d+ ?
где hтр - высота отверстия входного звена = 1,2;
d - толщина звена = 0,1 м;
? - минимальная толщина засыпки над трубой у входного оголовка принимается равной 0, 5 м;min = 1,2 + 0,1+ 0,5=1,8 м.
Длину трубы без оголовков определяем по формуле:
при минимальной высоте насыпи над трубой.
где В - ширина земляного полотна, м;- коэффициент заложения откосов земляного полотна (принимается равным 1,5);тр - уклон трубы ( принимается равным уклону лога у сооружения - icoop ), десятичная дробь;
n - толщина стенки оголовка, м (принимают равной 0,35м);
? - угол между осью дороги и трубы, град.;
Ннас - проектная высота насыпи, м.
Полную длину трубы с двумя оголовками определяем по формуле:
LТР = lТР + 2 М, м
где М - длина оголовка, мТР = 23 + 2?1,78=26,56, м