- •Министерство транспорта российской федерации
- •Федеральное государственное общеобразовательное учереждение высшего профессионального образования
- •«Санкт-петербургский государственный университет
- •Водных коммуникаций»
- •1. Проектирование горизонтальной осушительной системы.
- •1.5 Расчетно-пояснительная записка.
- •Определение скоростей течения воды в дренах и коллекторе при безнапорном движении.
- •Анализ полученных результатов и окончательный выбор диаметров дрен и коллекторов
- •Предлагаемая конструкция проектируемой осушительной системы для отвода вод с территории строительной площадки
- •Практическая работа № 2 осушение территории с помощью вертикальной дренажной системы
- •Практическая работа №3 проектирование магистрального канала оросительной системы
- •Практическая работа №4 проектирование трубчатого дренажа ограждающей дамбы водохранилища
- •Фильтрационные расчеты
- •Приложение 2 справочные материалы к практическим работам
- •Список литературы
Практическая работа №4 проектирование трубчатого дренажа ограждающей дамбы водохранилища
Цель работы:
Выполнить фильтрационные расчеты для проектирования трубчатого дренажа ограждающей дамбы водохранилища-охладителя ГРЭС.
Задачи:
Определить удельный фильтрационный расход дренажных вод, ординаты кривой депрессии при НПУ (основной расчетный случай) и ФПУ (поверочный расчетный случай).
Исходные данные:
Для предотвращения подтопления территории, прилегающей к ограждающей дамбе водохранилища-охладителя ГРЭС запроектирован трубчатый дренаж в основании ограждающей дамбы водохранилища.
Отметка НПУ=120 м; отметка ФПУ=121,5 м; отметка дна водохранилища 115 м. Глубина водохранилища при НПУ H1=5 м; при ФПУH1=6,5 м Ограждающая дамба – насыпная, однородная, тело дамбы сложено из песка средней крупности, коэффициент фильтрацииk=4 м/сут. Основание плотины - глины мощностью не менее 150 м, практически они являются водоупором. Заложение верхового и низового откоса дамбыm=3. Высота дамбы 8 м. Ширина плотины по гребню 6 м, по основанию 54 м. Трубчатый дренаж проектируется на расстоянииl= 4,7 м от подошвы низового откоса дамбы.
Фильтрационные расчеты
Расчеты проводятся по типовому разрезу конструкции в соответствии с рекомендациями, изложенными в «Справочнике проектировщика» [1] при проектном уровне заполнения водохранилища до отметок НПУ и ФПУ.
Расчетная схема представлена на рис.4.1.
Рис.4.1. Расчетная схема ограждающей дамбы с трубчатым дренажем
Чертеж типового разреза дамбы, выполненный в масштабе, представлен на рис.4.2.
Расстояние L для НПУ и ФПУ находится по чертежу:LНПУ=34,6 м;LФПУ=30,0 м.
Расчет удельного фильтрационного расхода сооружения при НПУ и ФПУ:
=1,37 м2/сут.
Н1
Рис.4.2. Поперечное сечение ограждающей дамбы. М 1:200.
=2,59 м2/сут.
Координаты депрессионных кривых рассчитываются по формуле:
;
где LД=0,5q/k, рассчитывается для максимального удельного расхода при ФПУ;LД≈0,35 м.
Результаты расчетов сведены в табл.4.1
Таблица 4.1
Координаты депрессионных кривых
х,м hХ, м |
5 |
10 |
15 |
25 |
30 |
при НПУ |
4,55 |
4,14 |
3,71 |
2,62 |
1,84 |
при ФПУ |
5,71 |
5,12 |
4,45 |
2,62 |
0,67 |
Кривые депрессии построенные на рис.4.2, исправлены визуально в соответствии с рекомендациями [1] в зоне hx>H1-q/k.
Полученные удельные расходы воды позволяют проектировать сечение дренажных труб, для этого необходимо знать их протяженность, конструкцию и схему водоотвода из дренажа.
По построенным депрессионным кривым можно определить проектное положение поверхности депрессии в теле дамбы. Наблюдения по уровням воды в пьезометрах за ее положением позволяют контролировать работу дренажа. На рис.3 показан предлагаемый вариант установки пьезометров.
Рис.4.3. Установка пьезометров в теле ограждающей дамбы
Приложение 2 справочные материалы к практическим работам
Коэффициенты шероховатости пканалов и естественных водотоков [11]
Таблица 1
Расход воды в канале м3/с, |
Коэффициенты шероховатости поросительных каналов в земляном русле | |
каналы |
в связных и песчаных грунтах |
в гравелисто- галечниковых грунтах |
Более 25 |
0,0200 |
0,0225 |
1 25 |
0,0225 |
0,0250 |
Менее 1 |
0,0250 |
|
Каналы постоянной сети периодического действия |
0,0275 |
|
Оросители |
0,030 |
|
Примечания: 1. Для каналов водосборно-сбросной сети значение коэффициента шероховатости повышается на 10% по сравнению со значением того же коэффициента для оросительных каналов и округляется до ближайшего принятого в таблице значения. 2. Для каналов, выполняемых взрывным способом, значение коэффициента шероховатости повышается на 10 20 % в зависимости от размеров принимаемой доработки сечений канала. |
Таблица 2
Характеристика поверхности ложа канала |
Коэффициенты шероховатости пканалов в скале |
Хорошо обработанная поверхность |
0,02 0,025 |
Посредственно обработанная поверхность без выступов |
0,03 0,035 |
То же, с выступами |
0,04 0,045 |
Таблица 3
Облицовка |
Коэффициенты шероховатости пканалов с облицовкой |
Бетонная хорошо отделанная |
0,012 — 0,014 |
Бетонная грубая |
0,015 — 0,017 |
Сборные железобетонные лотки |
0,012 — 0,015 |
Покрытия из асфальтобитумных материалов |
0,013 — 0,016 |
Одернованное русло |
0,03 — 0,035 |
Таблица 4
Таблица значений неразмывающих скоростей [2]
Тип грунтов и покрытия |
Средние глубины в м | ||
0,4 |
1,0 |
2,0 | |
1. Пески |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
2. Глины и суглинки |
0,7 |
0,85 |
1,0 |
3. Одиночное мощение на щебне |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4 Асфальтовое покрытие |
1,75 |
2,0 |
2,5 |
5. Бетон марки: 100 150 |
5,0 6,0 |
5,0 7,0 |
6,0 8,0 |
Таблица 5
Коэффициент заложения откосов проводящих каналов [2]
Грунты |
Глубина русла, м | ||
<1,5 |
1.5÷2,5 |
>2,5 | |
Крупные гравелистые пески |
1,25 |
1,5 |
1,75 |
Мелкие и средние пески, пылеватые супеси |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
Мелкозернистые и пылеватые пески |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
Средние и тяжелые глины и суглинки |
1,0 |
1,25 |
1,5 |
Легкие суглинки, супеси |
1,5 |
1,75 |
2,25 |
Торф со степенью разложения: <50% |
2,0 |
1,25 |
1,75 |
>50% |
1,25 |
1,50 |
2,0 |
Таблица 6
Таблица предельных значений слоя инфильтрации [2]
Грунт |
k, м/сут. |
Р, мм/сут. |
Крупный песок |
60-200 |
10-20 |
Песок |
5-40 |
5-10 |
Супеси |
0,3-5 |
1-7 |
Суглинки |
0,1-1 |
1-5 |
Таблица 7
Определение модуля расхода К в зависимости от диаметра труб [2]
d мм |
50 |
75 |
100 |
125 |
150 |
200 |
250 |
300 |
400 |
К л/с |
8 |
24 |
51 |
94 |
152 |
328 |
600 |
955 |
2084 |
Таблица 8
Таблица зависимости коэффициентов неполноты расходов и неполноты скорости [2]
А |
0,025 |
0,1 |
0,2 |
0,35 |
0,5 |
0,65 |
0,83 |
1,0 |
1,07 |
1,1 |
1,0 |
В |
0,35 |
0,55 |
0,75 |
0,95 |
1,05 |
1,1 |
1,15 |
1,16 |
1,15 |
1,1 |
1,0 |
h/d |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
0,95 |
1,0 |
Таблица 9
Значения угла внутреннего трения [2]
Род грунта |
Угол внутреннего трения естественной влажности, φ |
Глинистые |
40-50 |
Суглинистые |
35-40 |
Песчаные |
30-35 |
Таблица 10
Потери воды на испарение, инфильтрацию и поверхностный сброс при поливе по бороздам [11]
Уклон |
Степень водопроницаемости почвы |
Потери воды, % | ||
|
испарение |
инфильтрация |
сброс | |
0,05-0,02 |
Сильная Средняя Слабая |
1,5 2,1 6,0 |
23,0 11,4 12,2 |
5,9 10,8 11,8 |
0,02-0,01 |
Сильная Средняя Слабая |
1,6 2,7 4,0 |
16,8 6,5 6,2 |
14,7 19,8 22,9 |
0,01-0,005 |
Сильная Средняя Слабая |
1,1 2,0 4,5 |
11,5 4,4 3,0 |
15,0 21,6 23,6 |
0,005-0,001 |
Сильная Средняя Слабая |
0,7 1,7 59 |
15,8 11,0 8,8 |
9,4 10,5 12,4 |
Примечание. Степень водопроницаемости характеризуется удельным впитыванием воды, л/с на 100 м борозды, определяемым при водно-физических изысканиях на типовых участках: сильная - 0,4÷0,2; средняя - 0,2÷0,1; слабая - 0,1.
Таблица 11
Определение форсированного расхода магистрального канала [11]
Максимальный расход |
Коэффициент форсировки Kf, |
менее 1 м3/с |
1,2 |
от 1 до 10 м3/с |
1.15 |
от 10 до 50 м3/с |
1,1 |
от 50 до 100 м3/с |
1,05 |
св. 100 м3/с |
1,0 |
Таблица 12
Превышение гребней дамб канала [11]
Расход воды в канале, м3/с |
Превышения гребней дамб и бровок берм канала, см | |
без облицовки и с грунтово-пленочным экраном |
с облицовкой | |
До 1 Св. 1 до 10 Св. 10 до 30 Св. 30 до 50 Св. 50 до 100 |
20 30 40 50 60 |
15 20 30 35 40 |
Таблица 13
Коэффициенты заложения mоткосов оросительных каналов [11]
|
Коэффициенты заложения тоткосов каналов в зависимости от грунта, слагающего русло | |
Грунт |
Откосы | |
|
подводные |
надводные |
Скальный |
0,00 — 0,50 |
0,00 — 0,25 |
Полускальный |
0,50 — 1,00 |
0,50 |
Галечник и гравий с песком |
1,25 — 1,50 |
1,00 |
Глина, суглинок тяжелый и средний, торф мощностью пласта до 0,7 м, подстилаемый этими грунтами |
1,00 — 1,50 |
0,50 — 1,00 |
Суглинок легкий, супесь или торф мощностью пласта до 0,7 м, подстилаемый этими грунтами |
1,25 — 2,00 |
1,00 — 1,50 |
Песок мелкий или торф мощностью пласта до 0,7 м, подстилаемый этими грунтами |
1,50 — 2,50 |
1,00 — 2,00 |
Песок пылеватый |
3,00 — 3,50 |
2,50 |
Торф со степенью разложения до 50 % |
1,25 — 1,75 |
1,25 |
Торф со степенью разложения более 50 % |
1,50 — 2,00 |
1,50 |
Таблица 14
Отношение ширины по дну каналов трапецеидальной формы к глубине их наполнения в зависимости от коэффициента заложения откосовm [11]
m |
|
1,0 |
0,8 3,0 |
1,5 |
0,6 3,1 |
2,0 |
0,5 3,4 |
2,5 |
0,4 3,8 |
Таблица 15
Допускаемые неразмывающие скорости [11]
Средний размер частиц грунта, мм |
Допускаемые неразмывающие средние скорости потока для однородных несвязанных грунтов при содержании в них глинистых частиц менее 0,1 кг/м3, м/с, при глубине потока, м | |||
|
0,5 |
1 |
3 |
5 |
0,05 |
0,52 |
0,55 |
0,60 |
0,62 |
0,15 |
0,36 |
0,38 |
0,42 |
0,44 |
0,25 |
0,37 |
0,39 |
0,41 |
0,45 |
0,37 |
0,38 |
0,41 |
0,46 |
0,48 |
0,50 |
0,41 |
0,44 |
0,50 |
0,52 |
0,75 |
0,47 |
0,51 |
0,57 |
0,59 |
1,00 |
0,51 |
0,55 |
0,62 |
0,65 |
2,00 |
0,64 |
0,70 |
0,79 |
0,83 |
2,50 |
0,69 |
0,75 |
0,86 |
0,90 |
3,00 |
0,73 |
0,80 |
0,91 |
0,96 |
5,00 |
0,87 |
0,96 |
1,10 |
1,17 |
10,00 |
1,10 |
1,23 |
1,42 |
1,51 |
15,00 |
1,26 |
1,42 |
1,65 |
1,76 |
20,00 |
1,37 |
1,55 |
1,84 |
1,96 |
25,00 |
1,46 |
1,65 |
1,93 |
2,12 |
30,00 |
1,56 |
1,76 |
2,10 |
2,26 |
40,00 |
1,68 |
1,93 |
2,32 |
2,50 |
75,00 |
2,01 |
2,35 |
2,89 |
3,14 |
100,00 |
2,15 |
2,54 |
3,14 |
3,46 |
150,00 |
2,35 |
2,84 |
3,62 |
3,96 |
200,00 |
2,47 |
3,03 |
3,92 |
4,31 |
300,00 |
2,90 |
3,32 |
4,40 |
4,94 |
Примечание. Величины допускаемых неразмывающих скоростей приведены для грунтов, имеющих плотность= 2650 кг/м3, при коэффициенте условий работыКс= 1. При другой плотности грунтов и иных значениях коэффициента условий роботы допускаемые неразмывающие скорости определяются путем умножения величин, указанных в табл., на коэффициент, равный |
Таблица 16
Коэффициент условий работы Кс [11]
Грунт русла |
Коэффициент условий работы Ксдля каналов в связных и несвязных грунтах при содержании в потоке глинистых частиц 0,1 кг/м3и более | ||
канала |
для магистральных каналов и их ветвей |
для распределителей высоких порядков |
для распределителей низких порядков |
Песок: |
|
|
|
мелкий и средней крупности |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
крупный и гравелистый |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
Гравий: |
|
|
|
мелкий |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
средний |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
крупный |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
Галька |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
Глинистые грунты при наличии: |
|
|
|
наносов в коллоидном состоянии |
1,30 |
1,40 |
1,60 |
донных коррозирующих наносов |
0,75 |
0,8 |
0,85 |
Дно и откосы покрыты растительностью |
1,1 |
1,15 |
1,2 |
При длительных перерывах работы каналов для районов: |
|
|
|
недостаточного увлажнения |
0,2 |
0,22 |
0,25 |
с влажным климатом |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
Примечания: 1. Длительным считается перерыв, в течении которого происходит пересыхание грунтов, вызывающее снижение их сопротивляемости размыву. 2. Периодичность работы не учитывается и допускаемые скорости не уменьшаются для тех каналов, в которых размывы не препятствуют нормальной эксплуатации (каналы водосборно-сбросной сети, редко действующие сбросы и т.д.). 3. К районам недостаточного увлажнения относится территория, расположенная между изолиниями 0,0 и 0,5 л/с с 1 км2на картах изолиний годового стока рек СССР. |
Таблица 17
Допускаемые средние скорости потока [11]
Проектная марка материала облицовки по прочности |
Допускаемые средние скорости потока для каналов с монолитными бетонными, сборными железобетонными и асфальтобетонными облицовками, м/с, при глубине потока, м | |||
|
0,6 |
1,0 |
3,0 |
6,0 |
50 |
0,6 |
10,6 |
12,3 |
13,0 |
75 |
11,2 |
12,4 |
14,3 |
15,2 |
100 |
12,5 |
13,8 |
16,0 |
17,0 |
150 |
14,0 |
15,6 |
18,0 |
19,1 |
200 |
15,6 |
17,3 |
20,0 |
21,2 |
300 |
19,2 |
21,2 |
24,6 |
26,1 |
Таблица 18
Определение коэффициента µ фильтрационных потерь из каналов [11]
b/h |
m= 1 |
m= 1,5 |
m= 2 |
2 |
0,98 |
0,78 |
0,62 |
3 |
1,00 |
0,98 |
0,82 |
4 |
1,14 |
1,04 |
0,94 |
Таблица 19
Коэффициенты фильтрации для каналов с противофильтрационным покрытием [11]
Противофильтрационное покрытие |
Усредненный коэффициент фильтрации, м/сут. |
Бетонные монолитные облицовки, качество швов удовлетворительное |
0,0007 0,0003 |
Бетонные монолитные облицовки со швами, герметизированными профильными прокладками типа "констоп" |
0,0002 |
Железобетонные сборные облицовки, швы герметизированы пороизолом и битумно-полимерными мастиками |
0,0007 0,0003 |
Железобетонные сборные облицовки, швы герметизированы тиоколовыми мастиками |
0,0004 0,00025 |
Сборные бетонопленочные облицовки |
0,0003 0,00025 |
Монолитные бетонопленочные облицовки |
0,0003 0,00025 |
Асфальтобетонные облицовки |
0,0004 0,0002 |
Грунтово-пленочные экраны, поверхностные экраны из полимерных пленок |
0,00035 0,00025 |
Рис.1. График изменения коэффициентов А и В при разном заполнении трубы