1 2 3

4

6

5

Рисунок 1- Поперечный профиль осушителя

1 - бровка канала, 2 - берма, 3 - кавальер, 4 - линия поверхности после осадки торфа, 5 – дно канала, 6 - откос канала

5 Гидрологические расчеты

Гидрологическими расчётами определяются расчётные и поверочные расходы воды в каналах проводящей сети с площадью водосбора более 5 км². По расчётным расходам воды определяются размеры поперечных сечений каналов при допустимой глубине их наполнения в зависимости от условий работы.

По поверочным расходам воды определяется устойчивость русел каналов против размыва и заиления.

Гидрологические расчёты, в зависимости от объекта проектирования проводятся для весеннего половодья, летне-осенних паводков и меженного периода.

Обеспеченность расчётных и поверочных расходов указанных периодов принимается следующая:

а) водоприёмники и каналы в лесах хозяйственного значения рассчитываются на пропуск летне-осенних паводков 25% обеспеченности, поверка таких каналов на устойчивость русел размыву производится на пропуск весеннего половодья 25% обеспеченности;

б) водоприёмники и каналы в зелёных зонах городов, а также дренажные системы на окультуренных сенокосах рассчитываются на пропуск летне-осенних паводков 10% обеспеченности, а устойчивость русел на размыв проверяется на пропуск весеннего половодья 25% обеспеченности;

в) водоприёмники и каналы в лесопарках рассчитываются на пропуск весеннего половодья 25% обеспеченности; на пропуск этих же вод проверяется и устойчивость русел на размыв.

Расчёт максимальных расходов весеннего половодья производится по формуле:

Q_25%=K₀h_25%Aµδ₁δ₂δ₃/(A+A₁)ⁿ¹,

где А – площадь водосбора, км²;

К₀– коэффициент дружности весеннего половодья, который равен 0,006 (согласно МУ);

А₁= 1 (согласно МУ);

n₁=0,17 (согласно МУ);

μ– коэффициент, учитывающий неравенство статических параметров стока и максимального расхода воды в половодье, равных 0,9 (согласно МУ);

δ₁,δ₂,δ₃– коэффициенты, учитывающие снижение максимальных расходов воды в залесённых, заболоченных и зарегулированных прудами, водохранилищами, озёрами, водосборах.

Коэффициент δ₁находим по формуле:

δ₁=α/(1+ƒ₁)ⁿ²,

где α– параметр равный 1 (согласно МУ);

ƒ₁– относительная заселенность, %;

n₂– 0,22 (согласно МУ);

δ₁=1/(1+31,2)^0,22=0,465

Коэффициент δ₂находим по формуле:

δ₂=1-βlg(1+0,1ƒ_δ)=1-β*0,43*ln(1+0,1 ƒ_δ),

где β – коэффициент равный 0,8 (согласно МУ);

ƒ_δ– относительная заболоченность водосбора ,%.

δ₂=1-0,8*0,43ln(1+0,1*23,6)=0,579

Коэффициент δ₃=1, так как на участке озеро.

Теперь найдем слой стока половодья h_25% обеспеченности по формуле:

h_25%=h₀*k_25%,

где k_25% - ордината кривой заданной обеспеченности 1,23 (согласно МУ);

h₀– средний многолетний слой стока половодья (мм), который определяется по формуле:

H₀=h₀*k_A*k_оз*k_д*k_k,

где h₀– средний многолетний слой стока половодья равный 90 (согласно МУ);

k_A– коэффициент, учитывающий влияние величины стока, равный 1;

k_оз– коэффициент, учитывающий влияние озёр на водосборе на величину слоя стока, который равен 1;

k_л– коэффициент, учитывающий влияние лесистости на величину слоя стока весеннего половодья, который равен 0,7 (согласно МУ);

k_к– поправка на карст равная 1 (согласно МУ).

H₀=90*1*1*0,7*1=63 мм,

h_25%=63*1,23=77,49 мм,

Далее на основе полученных данных проводим расчет максимальных расходов весеннего половодья:

Q_25%=0,01*77,49*17,1*0,9*0,465 *0,579*1/(17,1+1)^0,17=1,962 м³/с.

Максимальные мгновенные расходы воды летне-осенних паводков рассчитываются по формуле:

Q_25%=q_1%φH_1%δλ_p%А,

где q_1% - максимальный мгновенный модуль стока ежегодной вероятности превышения Р=1%, выраженный в долях от произведения ^.Н_1%;

 - сборный коэффициент стока;

Н_1% - максимальный суточный слой осадков 1% обеспеченности, определяемый по ближайшей метеостанции или по карте; в нашем случае равный 115 мм.

 - коэффициент, учитывающий снижение максимального стока рек, зарегулированных проточными озерами;

 - переходный коэффициент от вероятности превышения Р=1% к максимальным расходам воды другой расчетной вероятности превышения (приложение Е м.у.), предварительно определив район по карте (приложение Д м.у.), =0,34;

А – площадь водосбора, 17.1 км².

Максимальные мгновенные расходы воды определяют в следующей последовательности: находят Н₁, затем φ. Для нахождения q_1%необходимо предварительно знать гидроморфометрическую характеристику русла (Ф_р), продолжительность склонового добегания () и район кривых редукции осадков.

φ=(С₂φ₀/(А+1)ⁿ⁶)*(i_B/50)ⁿ⁵,

где С₂– эмпирический коэффициент, принимаемый для лесной зоны равным 1,2;

_о– сборный коэффициент стока для водосбора площадью равной 10 км²со средним уклоном водосбора i_Bравным 50 ‰, принимается по таблице 13 из методических указаний, с учетом механического состава подстилающих грунтов и типа почвы, равен 0,28;

n₅– показатель степени, равный 0,65;

i_B– средний уклон водосбора, 14,8⁰/₀₀,;

n₆– для лесотундры и лесной зоны принимается равным 0,07;

По имеющимся данным определим сборный коэффициент стока:

φ=(1,2*0.28/(17,1+1)^0,07)*(14,8 /50)^0,50=0,124.

Гидроморфометрическую характеристику русла водотока определяют по формуле:

Ф_р=1000L/Н_рi_h^1/3А^1/4(φ*Н_1%)^1/4,

где L – длина водотока, км;

Н_р– гидравлический параметр русла, зависящий от состояния русла. Принимается равным 9, так как русло протекающего по участку водотока частично заросшее;

i_p– уклон русла водотока, % (0,468).

Ф_р=1000*5,4/9*0,468*2,033*(0,124 *115)^1/4=265,5.

Значения продолжительности склонового добегания можно определить, исходя из средних экспериментально установленных величин в тундровой и лесной зонах при заболоченности f_б20 %= 60 мин., при f_б 2040% = 100 мин., при f_б 40 %= 150 мин. Так как Калужская область находится в лесной зоне и заболоченность водосбора составляет 23,6%, продолжительность склонового добегания равняется 100 мин.

С учетом того, что осушаемый участок относится ко второму району типовых кривых редукции осадков, продолжительность склонового добегания равна 100 мин и значение гидроморфометрической характеристики русла равняется 115, определим максимальный мгновенный модуль стока ежегодной вероятности превышения Р=1 %, выраженный в долях от произведения H. Согласно приложению 7 q_1% равняется 0,0118.

Подставляя известные данные, получим:

Q=0,0082*0,124 *115*0,34*0,34*17,1=0,68 м³/с.

Таким образом, обобщим результаты и получим что:

максимальный расход весеннего половодья составляет – 1,73 м³/с;

максимальный расход воды летне-осенних паводков – 0,68 м³/с.