3.3 Назначение расчетного максимального расхода воды

Расчетным считают расход воды, на пропуск которого проектируется малое искусственное сооружение. За расчетный принимается максимальный расход талых вод Q_р = Q_л=1,37 м³/с.

3.4 Расчет размеров отверстия малого искусственного сооружения

Так как в расчетно-графической работе режим протекания воды в трубе безнапорный, при котором входное отверстие не затоплено и на всем протяжении трубы поток имеет свободную поверхность; глубина воды перед трубой , где- высота входного отверстия.

Отверстие проектируемой трубы зависит от расчетного расхода воды , а также от глубины водосборного бассейна у сооружения.

Для значения расчетного расхода размер отверстия трубы подбирают по таблицам гидравлических характеристик типовых труб.

При этом необходимо, чтобы табличное значение расхода воды было равным или немного больше расчетного, а соответствующее ему табличное значение глубины воды перед трубой не превосходило глубину бассейна у сооружения .

Гидравлический расчёт трубы

1. По таблицам пропускной способности для безнапорного режима подбираем размеры трубы по значению расчетного расхода воды Диаметр трубы принимаем равным 1.5 м.

2. Определяем критическую глубину (расчет ведем графо-аналитическим способом).

₍₁₁₎

Ширина потока по верху: ₍₁₂₎

Смоченный периметр: ₍₁₃₎

Площадь затопленного сечения: ₍₁₄₎

Полученные значения заносим в таблицу 8.

Таблица 8 – Полученные данные

H, м	b	l	ω	ω^3/b
0,1	0,87177979	0,90184995	0,05862407	0,00023111
0,2	1,2	1,2858201	0,16291005	0,00360298
0,3	1,42828569	1,58745079	0,2938254	0,01776041
0,4	1,6	1,84752086	0,44376043	0,05461674
0,5	1,73205081	2,081666	0,6078203	0,12964775
0,6	1,83303028	2,29782506	0,78230647	0,26119276
0,7	1,9078784	2,50066658	0,96415153	0,4697699
0,8	1,95959179	2,69320132	1,15064148	0,77741777
0,9	1,98997487	2,87749891	1,33925071	1,20708559
1	2	3,05505046	1,52752523	1,78211277
1,1	1,98997487	3,22696968	1,71298359	2,52587591
1,2	1,95959179	3,39411255	1,89301545	3,46175929
1,3	1,9078784	3,55715242	2,06475797	4,61377872
1,4	1,83303028	3,7166293	2,2249207	6,00860941
1,5	1,73205081	3,87298335	2,36950437	7,68089658
1,6	1,6	4,02657837	2,49328918	9,68719352
1,7	1,42828569	4,17771868	2,58875933	12,1467459
1,8	1,2	4,32666153	2,64333077	15,3912285

_{Рисунок 3 - График для определения критической глубины}

.

Делаем проверку, чтобы не получился полунапорный или напорный режим.

Глубина потока в сжатом сечении. м (15)

₍₁₆₎

₍₁₇₎

м² (18)

Напор воды перед трубой:

м (19)

Проверка выполняется.

3. Определяем критический уклон

Сначала вычисляем для

м (20)

₍₂₁₎

₍₂₂₎

Определяем гидравлический радиус.

м (23)

Определяем коэффициент Шези где n = 0,012÷0,014

₍₂₄₎

Критический уклон ₍₂₅₎

Находящий уклон трубы 0,006=0,006

Находим скорость и глубину потока на выходе из трубы

м/с (26)

м

3.5 Определение минимальной отметки насыпи над трубой

Значение минимальной отметки бровки насыпи Н_min зависит от глубины воды перед трубой Н, от высоты трубы h, толщины стенки трубы δ.

При безнапорном режиме протекания потока

Н_min = Н_дн + d + δ +Δ = 151,8+2+0,16+0,5=154,46м, (27)

где Δ - минимальная высота засыпки трубы у входного оголовка, Δ=0,5 м

Н_дн - отметка дна бассейна у трубы, Н_дн =159,7м.

3.6 Расчет длины трубы

При высоте насыпи Н_н ≤ 6,0м длина трубы без оголовков -

₍₂₈₎

где В - ширина земляного полотна, В=15м

m - коэффициент заложения откоса насыпи, m=1,5

i_тр - уклон трубы, принимаемый равным уклону бассейна перед сооружением i_c, i_тр =0,006

m₀ - толщина стенок оголовка, m₀=0,35

α - угол между осями дороги и трубы, α=90.

3.7 Проектирование укрепления за малым искусственным сооружение

При растекании воды за малым искусственным сооружением ее скорость возрастает примерно в 1,5 раза, что вызывает размыв русла. Защита от размыва заключается в правильном выборе типа и размеров укрепления, заканчивающиеся предохранительным откосом с каменной наброской. Укрепление устраивают из железобетонных плит, монолитного бетона или мощением. Тип укрепления подбирают по расчетной скорости потока, далее назначается длина укрепления l_укр. За трубой длина укрепления должна быть в пределах (3-4)в=4 ·2 м = 8,0 м, где в – ширина трубы, в=2 м.

Глубина размыва определяется следующем образом. Сначала вычисляется параметр

₍₃₀₎

где α - угол растекания воды, не превышает 45˚

в - ширина трубы, в =2м.

= 162,36 + 2=164,36м

Глубина размыва h_разм определяется по формуле

₍₃₁₎

Глубина заложения предохранительного откоса h_отк определяется по формуле