Малые водопропускные искусственные сооружения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общие сведения о водопропускных сооружениях

2. Определение отверстия трубы. Определение пропускной способности трубы при безнапорном режиме

Заключение

Список использованной страницы

Введение

Малые водопропускные искусственные сооружения возводят при пересечении автомобильной дорогой суходолов, оврагов, ручьев, болот и каналов. Основными их видами являются трубы и мосты длиной до 30 м. Эти сооружения должны обеспечивать беспрепятственный пропуск ливневых и талых вод и постоянно действующих водотоков с небольшими расходами.

Устройство мостов на вертикальных и горизонтальных кривых, при небольших уклонах продольного профиля усложняет их конструкцию, а значительная высота насыпи увеличивает длину даже при малых расходах, что приводит к удорожанию строительства. Трубы можно располагать при различных вариантах плана и профиля и любых высотах насыпи. Их устраивают многоочковым (не более четырех) для увеличения пропускной способности без увеличения размера отверстия и соответственно высоты насыпи. Увеличение числа отверстий обосновывается расчетом по сравнению с устройством моста. Трубы не рекомендуется устраивать на руслах с наледями, насосами, карчеходом и ледоходом.

1. Общие сведения о водопропускных сооружениях

водопропускной труба вода строительство

Определение наибольшего количества притекающей к водопропускному сооружению воды.

Приток воды к водопропускному сооружению (ВС) можно подразделить на постоянный и временный. Источниками, образующими постоянный приток воды, являются реки, ключи и т.д. Определение расхода воды которых не составляет особой сложности. Источниками, дающими временный приток воды, являются атмосферные воды в виде дождя и таяния снега.

Количество атмосферных вод, притекающих к водопропускному сооружению, зависит от размеров бассейна. Бассейном называется часть земной поверхности, с которой вода стекает в ВС. Границы бассейна, называемые водоразделом, определяются по карте или непосредственным измерением на местности. Чем больше площадь бассейна, тем больший приток воды к ВС можно ожидать от ливня или от таяния снегов.

Как показывает опыт, для большинства районов наибольшее количество воды образует не таяние снегов весной, а ливневые воды. Поэтому при расчетах ВС можно принять, что наибольшее количество воды дает ливень. Однако не исключена возможность, что в некоторых районах воды весеннего половодья могут превзойти количество ливневых вод. Поэтому на местах следует организовать соответствующие наблюдения.

Ливнем называется дождь, дающий слой воды 0,5 м и более в минуту. Чем больше интенсивность ливня, тем меньше его продолжительность, и чем больше интенсивность, тем меньше его распространение.

Стекая к ВС, часть выпадающей ливневой водыпросачивается в почву, часть задерживается растительностью, испаряется и т.п. Поэтому определить точное количество воды, которая притекает к ВС от ливневой воды, не представляется возможным вследствие ряда факторов, влияющих на сток, но не стремиться к определению истинного количества воды, а вместо этого определяют наибольшее количество воды, которое может притекать к ВС от ливня.

Формулы, определяющие наибольшее количество воды, притекающей к ВС с определенного бассейна, называется расчетными формулами.

Для определения расчетного количества ливневых вод, притекающих к ВС, необходимо заранее определить:

a) площадь бассейна F в км²;

b) длину бассейна Lв км;

c) средний продольный уклон бассейна.

По определению данных бассейна легко по формуле

Подсчитать наибольшее количество ливневых вод, по которым следует вести расчет отверстия ВС.

Длина бассейна L измеряется по главному тальвегу.

F=255,75*25=6393 м²?0,639 км²

L=30*50=1500 м²?1,5 км²

Средний уклон бассейна iназывается отношением превышения самого удаленного конца длины бассейна над самой низкой точкой у ВС к длине L.

Если обозначим превышение точки А над Г буквой h, тогда средний уклон бассейна можно выразить так:

Превышение hопределяется по горизонталям или на местности нивелировкой. Имея численные значения F, L, iможно приступить к подсчету расчетного количества ливневых вод.

где а_ч - интенсивность ливня часовой продолжительности мм/мин;

К_t - коэффициент перехода от интенсивности ливня;

F - площадь водосбора, км²;

б - коэффициент потерь стока;

ц - коэффициент редукции.

Водообеспеченность (вероятность превышения) обозначена от 10 до 0,1%. 10% обозначает, что это наибольший уровень ливневых вод, наблюдаемый за десятилетний период, и соответственно 0,1% - за тысячу лет.

10% (0.46 можно подставить в формулу в том случае, если дорога временная, а другие значения - в зависимости от категории дороги). Если дорога І категории, берется 1%-ная водообеспеченность 0,97.

От характера поверхности водосборной площади зависит, будут ливневые воды впитываться в грунт полностью или частично.

Общий объем стока ливневых вод определяется по формуле:

Это необходимо, если вода скатывается в испаритель, озеро, водохранилище, или необходимо узнать, сколько воды может быть перед ВС, т.е. объем воды в пруду.

Теперь, зная наибольшее количество воды м³/с, которое внезапно может притекать к ВС от ливня можем переходить к определению отверстия ВС.

Но прежде мы должны узнать, сколько воды может притекать к ВС в период снеготаяния.

где h_p - расчетный слой суммарности стока (мм),

F - площадь водосбора км²,

К_о - коэффициент дружности половодья,

N -показатель степени,

д₁д₂ - коэффициенты, учитывающие снижение расхода на бассейнах (лес, озеро, болото и т.д.)

Расчетный слой суммарного стока h_pопределяется по среднему многолетнему слою стока h. Однако в отдельные годы он может превышать среднегодовой показатель на некоторую величину.

Как видно из численных значений подсчета ливневых и талых вод, ливневые воды намного преобладают над талыми, поэтому и водопропускные сооружения надо строить, рассчитывая на прохождение 21,5 м³/с.

Талые воды преобладают над ливневыми в тех районах, где снеготаяние совпадает с выпадением осадков в виде дождя. Необходимо отметить, что подсчет снеготаяния мало поддается прогнозированию, особенно на малых территориях. Это зависит от расположения водосбора - наибольшая его длина расположена с юга на север и тогда оба склона прогреваются одинаково, а если с востока на запад, тогда южная сторона склона прогревается больше, чем северная. Зависит снеготаяние и от количества древесной растительности, ее густоты и пород деревьев и от того, прогревается ли ложбина и на какой высоте она расположена. Хотя расчет проведен на талые воды, но надо учесть и наблюдения местной метеостанции, чтобы еще раз подтвердить свои выводы. На 95% ливневые воды преобладают над талыми.

2. Определение отверстия трубы. Определение пропускной способности трубы при безнапорном режиме

При различных типах входных оголовков и глубины подтопления Н в трубах могут устанавливаться следующие режимы протекания воды: при Н?1,2 h_т - безнапорный, где Н - глубина воды перед входным отверстием.

На всем протяжении воды трубы водной поток имеет свободную поверхность, где h_т - высота (диаметр) трубы; при Н?1,4 h_т и оголовках конической формы - напорный, на всем протяжении труба работает полным сечением и лишь у выхода поток отрывается от потолка. Желательно, чтобы сооружение работало в безнапорном режиме.

Малые искусственные сооружения почти всегда стесняют поток и изменяют его бытовой режим, поэтому необходимо учитывать аккумуляцию ливневых вод в пруду перед трубой. В этом случае отверстие трубы выбирается по сбросному расходу Q_c за исключением случаев, когда продолжительность ливня составляет 5 мин и менее.

Уровень воды перед ВС:

где V_c - скорость воды на выходе из трубы, м/с.

Когда мы подбираем величину отверстия ВС, мы ориентируемся на несколько факторов: на пропускную способность ВС, высоту земляного полотна автодороги - высота насыпи над ВС должна быть не менее 0,5 м и над ней имеется дорожная одежда, которая может составлять 0,8 м, иначе ВС быстро выйдет из строя из-за частых ударных нагрузок от проезжающего над ней автотранспорта.

1. Все предлагаемые нами решения прежде всего должны соответствовать пропускной способности 21,5 м³/с.

2. Возможно насыпать над ВС защитный слой заданной высоты.

3. Цена.

4. Наличие сортамента на местном рынке, сроков сдачи объекта, скорости воды на выходе из ВС (зависит от качества грунта за ВС) и т.д.

Отверстия трубы допускается увеличивать для использования их в качестве пешеходных переходов, не ниже h=2,3 м, скотопрогонов, а в случае технико-экономической целесообразности - для пропуска автотранспорта с обеспечением соответствующих габаритов.

Сбросный расход непосредственно определяют по уравнению:

Последовательность расчета следующая: задают предельный подпор перед сооружением Н, вычисляют объем пруда W_пр и, зная объем стока W находят величину л. В данном случае F< 10 км² величина =1

Это значит, что аккумуляция не будет и вся вода от ливня будет проходить ВС.

Однако здесь следует пояснить, что если перед дорогой ровная местность и вода поднимается до отметки в 2 м, то она зальет значительную часть придорожной территории и начнет подмывать земляное полотно. Чтобы этого не произошло, следует возводить дамбы, которые бы не допускали разлива стока, а направляли ее к ВС. Высота дамбы должна быть на 0,5 м выше Н. Необходимо определить высоту и длину дамбы (конец дамбы должен доходить до отметки на водосборной площади, где она на 0,5м выше отметки верха ВС).

Трубы под насыпями высотой 12 м и менее следует укладывать со строительным подъемом, равным 1/80 h при фундаментах на песчаных, галечниковых и гравенистых грунтах основания; 1/50 h - при фундаментах на глинистых и супесчаных грунтах и 1/40 h - на остальных; h - высота насыпи. Входной оголовок должен быть на 2-3 см выше среднего звена трубы, чтобы исключить осадку. Если труба на скальном грунте или сваях, то строительный подъем не предусматривается. Под оголовками и звеньями труб (как правило, это секции по 2-4 м) необходимо предусматривать фундаменты, а при необходимости и противофильтрационные экраны.

Длина трубы определяется по

l = B+2mh = 7+2Ч0,66Ч2,8 = 10,69м

где В - ширина земляного полотна (по верху) м,

m - заложение откосов,

h - высота насыпи м.

Необходимо учитывать, что труба должна на входе выходить от земляного полотна на 0,2 м, а на выходе 0,5 м. На практике основание трубы с обоих концов совпадает с нижним обрывом насыпи.

На выходе из ВС вода приобретает некоторую скорость, которая может размыть грунт и привести ВС в нерабочее состояние. Поэтому эта часть должна крепиться различными способами. Когда выбирали трубы, то заметили, что при трех округлых трубах скорость на выходе из ВС будет 3,7 м/с, а когда брали трубу прямоугольную, то скорость на выходе равна 6,8 м/с. Значит, в первом случае можем ограничиться двойным мощением камнем размером 15-20 см, а во втором случае должны быть уложены бетонные плиты. Эти показатели также должны быть учтены при принятии решения по выбору трубы.

Заключение

На основании расчетов спроектировано водопропускное сооружение при строительстве местных дорог. Общая площадь водосбора - 0,639 км ². Выбрали две трубы диаметром 2 м, выполнены из железобетонных колец.

Список использованной литературы

1. Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1987. С.306.

2. Иванов И.А., Медведев С.С. Габионы в мелиорации и дорожном строительстве. Улан-Удэ, 2006. С.117.

3. Лорберг А.Г. Расчет отверстий дорожных водопропускных сооружений. Л.: Сельское хозяйство, 1937. С. 8-9.

4. Лорберг А.Г. Устройство земляных плотин. Л.: Сельское хозяйство, 1937. С. 5-6.

Размещено на Allbest.ru