24435 (Проектирование малых водопропускных сооружений и водоотвода)

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ВОДОСБОРНОЙ ПЛОЩАДИ 5

2 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 6

3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МАЛОГО МОСТА 9

4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБ (БЕЗНАПОРНОЙ, ПОЛУНАПОРНОЙ, НАПОРНОЙ) 12

5 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ФИЛЬТРУЮЩЕЙ НАСЫПИ 15

6 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАНАВ 17

7 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 19

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ВОДОСБОРНОЙ ПЛОЩАДИ

Разбиваем площадь водосборного бассейна на треугольники и рассчитываем каждый треугольник по формуле

F= р(р-а)(р-в)(р-с) , р=а+в+с/2 (1.1)

Где: F- площадь , р- полупериметр треугольника, а,в,с- стороны треугольника.

F₁=0,144(0,144-0,074)(0,144-0,125)(0,144-0,09)= 0,329 км² (1.2)

F₂=0,135(0,135-0,09)(0,135-0,054)(0,135-0,127)= 0,206 км² (1.3)

F₃=0,139*0,012*0,053*0,074= 0,255 км² (1.4)

Складываем площади и получаем общую площадь водосборного бассейна

F= 0,329+0,206+0,255= 0,79 км² (1.5)

5

2 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

2.1 Определяем расход Q_л3%

Q_л= 16,7*А_р*а_р*F**K_i*К_ф, м³/с (2.1)

Расчетная интенсивность осадков

А_р= а_ч*К_т , мм/мин (2.2)

ливневый район №4 ,

Где, а_ч- часовая интенсивность осадков;

К_т – коэффициент редукции часовой интенсивности осадков;

а_ч= 0,74 (по таблице 1, страница 4),

К_т= 1,60 (по таблице 2, страница 4),

По формуле 2.2 расчетную интенсивность осадков

А_р= 0,74*1,60= 1,12 мм/мин

Склоновый сток

а_р= а₀* (2.3)

где, а₀- коэффициент стока при полном насыщении почвы влагой (по таблице 3, страница 4);

а₀= 0,65

- коэффициент, учитывающий естественную аккумуляцию стока,

= 1-**П (2.4)

где,  - коэффициент проницаемости почво-грунтов (по таблице 6, страница 4),

= 0,15

- коэффициент, учитывающий состояние почво-грунтов (таблица 7, страница 5),

= 1,0

П- поправочный коэффициент на редукцию проницаемости (таблица 10-11, страница 5),

П= 1,0

По формуле 2.4 рассчитываем коэффициент 

= 1-0,15*1*1= 0,85

по формуле 2.3 рассчитываем склоновый сток

а_р= 0,65*0,85= 0,55

Коэффициент редукции максимальных расходов (таблица 4, страница 4),

= 0,57

Коэффициент крутизны водосборного бассейна К_i, для чего рассчитываем уклон лога

I_л= (Н_втл-Н_тр)/L (2.5)

Где, Н_втл- высшая точка лога

Н_втл=172,5

Н_тр- точка сооружения

Н_тр= 167,5

L- длина лога

L= 1240 м

Рассчитываем по формуле 2.5 уклон лога

I_л= (172,5-167,5)/1240= 0,004= 4%₀

Тогда по таблице 5, страница 4 находим

К_i= 0,78

Коэффициент, учитывающий форму водосборной площади, К_ф 6

К _ф=(Ф/L)F (2.6)

Принимаем форму водосборной площади в виде треугольника.

Принимаем поправочный коэффициент Ф, для чего находим L²/F

L²/F=1,24²/7,9=0,19

По таблице 8, страница 5 находим поправочный коэффициент

Ф= 0,98

по формуле 2.6 рассчитываем коэффициент К_ф

К _ф=(0,98/1,24)0,79= 0,70

По формуле 2.1 рассчитываем расход

Q_л3%= 16,7*1,12*0,55*0,79*0,57*0,78*0,70= 2,5 м³/с

2.2 Определяем расход от талых вод, Q_сн

Q_сн= К_д*h_p*F/(F+1)ⁿ*К_оз*К_л.б. (2.7)

Определяем коэффициент дружности половодья, К_д

Для чего определяем категорию рельефа:

= i_л/i_тип (2.8)

н аходим типовой уклон

i_тип=25/F+1=25/0,79+1=18,66 %0 (2.9)

тогда по формуле 2.8 получаем

= 4/18,66= 0,21

0,211, значит категория рельефа- III

По таблице 14, страница 6 находим коэффициент К_д

К_д= 0,006

Определяем расчетный слой суммарного стока,h_р

h_р=К*h₀ (2.10)

где, К- модульный коэффициент

К=С_v*Ф+1 (2.11)

где, С_v- коэффициент вариации слоя стока, определяется по приложению 3, страница 3

С_v= 0,3

Ф- отклонение кривой ВП от среднего значения С_v= 1, находим по таблице 16, страница 6, для чего рассчитываем коэффициент асимметрии С_s

С_s= 3 С_v= 3*0,3= 0,9

Далее

Ф= 2,45

По формуле 2.11 рассчитываем модульный коэффициент

К= 0,3*2,45+1= 1,73

h₀ – исходная величина стока, соответствующая конкретному территориальному району. Принимается по приложению 2, страница 2.

h₀= 180 мм

Так как грунты глинистые, то

h₀=180*1,1= 198 мм

По формуле 2.10 рассчитываем h_р

h_р= 1,73*198= 342,54

По формуле 2.7 рассчитываем расход от талых вод

Q_сн= 0,006*342,54*0,79/(0,79+1)^0,25= 1,62/1,16= 1,4 м³/с

7

2.3 С учетом аккумуляции стока

Вычерчиваем живое сечение

Н= 168,75-165,5= 3,25

i_АС= 1/0,0178= 56

i_ВС= 1/0,0089= 112

Рисунок 2.1 Живое сечение

Определяем объем дождевого стока

W= 1000*А_р*а_р*F*t_ф (2.12)

Где, t_ф- расчетная продолжительность осадков, формирующих ливень часовой продолжительности. Определяется по таблице 12, страница 5

t_ф= 30 мин

Тогда

W= 1000*1,12*0,55*0,79*30= 14599 м³

Определяем объем пруда

W_п= 220*В*h²/i₀ (2.13)

34

1:112

1:56

0,2

=5 м³

Рисунок 2.2 Поперечное сечение пруда

Для Q_р= 2,5V_доп= 0,5 м/с

Отсюда находим площадь сечения пруда

= Q/V=2,5/0,5= 5 м² (2.14)

О пределяем глубину пруда

h = *2/H= 5*2/168= 0,2 м (2.15)

Далее, по формуле 2.13, рассчитываем объем пруда

W_п= 220*34*0,2²/4= 75 м³

Определяем расход с учетом аккумуляции

Q_ак= Q_л1- (W_п/W)^0.75= 2,51-(75/14599)^0,75= 2,45 м³/с (2.16)

Вывод: погрешность составляет менее 5%, аккумуляцию учитывать не надо. Следовательно принимаем Q_р= 2,5 м³/с.

8

3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МАЛОГО МОСТА

В

Рисунок 3.1 Живое сечение русла

ычерчиваем живое сечение

Q_л= Q_р= 2,5 м³/с

n= 0,033 m= 0,46

Продольный уклон лога 4 %0=

= 0,004

Грунт - глины

З адаемся бытовой глубиной

h_б= m³К/I (3.1)

где, m- русловой коэффициент. Он определяется по таблице 1, страница 7

m= 0,45

К - модуль расхода. Определяется по формуле

К= Q_р/i_л= 2,5/0,004= 39,7 м³/с (3.2)

I- сумма котангенсов

I= m+n= 1/0,0178+1/0,0083= 56+112= 168 (3.3)

Д алее рассчитываем по формуле 3.1 бытовую глубину

h_б= 0,46³39,7/168= 0,29 м

Определяем пропускную способность живого сечения

Q= *V (3.4)

где, - площадь живого сечения

= (h_б²/2)I=(0,29²/2)168= 7,06 м² (3.5)

V - скорость потока

V= СR*i (3.6)

где, С- коэффициент Шези. Определяется по рисунку 5, страница 7, для чего находим гидравлический радиус R

R= h_б/2= 0,29/2= 0,15 (3.7)

Определяем коэффициент Шези

С= 15

По формуле 3.6 определяем скорость потока

V = 150,15*0,004= 0,37 м/с

Далее по формуле 3.4 определяем пропускную способность

Q= 7,06*0,37= 2,6 м³/с

Расхождение между Q и Q_р составляет меньше 5%, следовательно принимаем

Q_р= 2,5 м³/с

Строим таблицу = (h_б)

hб		С	R	Q
0,24	4,84	13	0,12	1,4
0,29	7,06	15	0,15	2,6
0,34	9,71	17	0,17	4,3

9

С

0,20

0,25

0,30

0,35

h_б м

1

4

5

Q м³/с

троим график по данным таблицы (рисунок 2, страница 7)

h_б= 0,28 м

2

3

Q= 2,5 м³/с

Рисунок 3.1 График Q= (h_б)

По исходному расходу Q= 2,5 м³/с определяем бытовую глубину h_б= 0,28 м

Делаем проверку расхождения не более 5%

Для h_б= 0,28 м  Q= 2,17 м³/с

Расхождение 5% 2,5*0,05= 0,125; 2,5-2,17= 0,33 – условие выполнено.

Определяем критическую глубину

h_к= V²/g (3.8)

где, V- скорость течения воды в потоке

V = V_доп⁵h_б (3.9)

где, V_доп- допускаемая скорость течения воды в зависимости от глубины потока. Находим по таблице 2, страница 7.

V_доп= 3 м/с

По формуле 3.9 определяем V

V = 3⁵0,28= 2,33 м/с

По формуле 3.8 определяем h_к

h_к= 1*2,33²/2*9,81= 0,26 м

Определяем форму водослива

h_к h_б

следовательно форма водослива – затопленная.

h_к

Г.П.В.

Н_вод

Рисунок 3.2 Гидравлическая схема протекания воды через малое искусственное сооружение с затопленным водосливом

h_б

Определяем ширину моста В

В= Q_р/ h_бV (3.10)

где, - коэффициент сжатия потока

=0,8 %

По формуле 3.10

В= 2,5/0,8*0,28*2,33= 4,8 м

10

Вычисляем величину подпора воды перед сооружением

Н= h_б+V²/2g²= 0,28+2,33²/2*9,81*0,95²= 0,59 м (3.11)

где, - скоростной коэффициент

 = 0,95 %

Рисунок 3.3 Расчетные схемы железобетонного моста с вертикальными стенками устоев

Определяем высоту моста

Н_м= Н+Г+С (3.12)

где, Г- подмостовый габарит, для несудоходной реки Г= 0,25 м

С- высота строительной конструкции, определяется по приложению 3, страница 7

С= 0,46 м

По формуле 3.12

Н_м= 0,59+0,25+0,46= 1,3 м

Определяем длину моста

L= В+2mH+2а+2Р (3.13)

где, а- расстояние от вершины конуса до вершины моста, а= 0,15-0,5 м

Р- величина зазора, не менее 10 см

Тогда по формуле 3.13

L= 4,8+2*1,5*1,3+2*0,1+2*0,5= 9,2 м

Вывод: Величина типового пролета больше, чем величина пролетного, следовательно скорость не уточняем.

11

4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБ

4.1 Безнапорный режим

Коэффициент накопления трубы S=H/d  1,2

Тип оголовка – I

n= 0,013

Рисунок 4.1 Безнапорный режим протекания воды в трубе

Подбираем параметры трубы

Если d= 1 м, то по таблице 2,страница 8, при Q_р= 2,5 м³/с, Н= 2,47 м

S= 2,47/1,0= 2,47  1,2

Следовательно d= 1 не принимаем.

Если d= 1,5 м, то Н= 1,30 м, тогда

S= 1,30/1,5= 0,87  1,2

Следовательно условие выполнено. Назначаем диаметр d= 1,5 м.