3. Расчет нагорной водоотводной канавы

Из задания на курсовой проект имеются следующие исходные данные:

1 2 3

Расход воды, м³/с: 0,15 1,10 0,89

Уклон, ‰: 9 15 21

Длина участка, м: 100 250 100

Участок №1.

Определим минимально необходимую площадь живого сечения канавы:

, (3.1)

где: n=0,017 – коэффициент гидравлической шероховатости, в первом приближении принимается канава правильной формы в хорошем состоянии поверхности;

i – уклон дна канавы, i=0,021.

(3.2)

, (3.3)

где: k – коэффициент, определяемый по формуле:

, (3.4)

где: m=1,5 – показатель откоса канавы.

Геометрические характеристики канавы:

.

По ω_min определяется h:

h-глубина стояния воды в канаве:

. (3.5)

При известном значении h найдем b:

. (3.6)

Размер b сравниваем с минимально допустимым [b]=0,6 м:

так как 0,33 м<0.6 м, то есть b<[b], то принимаем b=0,6 м.

Новое значение ω_min пересчитаем по формуле:

, (3.7)

1,5h²+0,6h-0,621=0,

,

h_I=0,44.

Проверяется, может ли канава, имея размеры, равные 0,6 м и h_I=0,44 м, пропустить потребный расход воды:

Смоченный периметр: . (3.8)

Гидравлический радиус: . (3.9)

Так как R<1, то y определим по формуле:

, (3.10)

. (3.11)

Скорость тока воды в канаве:

. (3.12)

Тогда расход через сечение канавы:

. (3.13)

Полученный расход сравниваем с потребным значением расхода. Разница не должна превышать 5%.

.

. (3.14)

Полученное значение расхода удовлетворяет поставленному условию, поэтому расчет продолжается.

Определяется глубина канавы в верховом сечении:

, (3.15)

где: – уклон местности,

– уклон дна канавы,

– длина участка.

.

Участок №2.

Определяется высота живого сечения воды в верховом сечении:

.

b=0,6 м и не меняется на всем протяжении канавы:

.

.

.

.

.

.

.

.

Условие не выполняется. Расчетный расход воды больше, чем потребный.

Пересчитываем Q, поменяв вид укрепления (в обычном состоянии поверхности).

n=0,020.

.

.

.

.

.

.

.

.

Геометрические размеры канавы назначаем больше, чем минимально допустимые.

Принимаем b=0,6 м, h=0,44 м.

Определяется глубина канавы в верховом сечении второго участка:

Участок №3.

Определяется высота живого сечения воды в верховом сечении:

.

b=0,6 м и не меняется на всем протяжении канавы:

.

.

.

.

.

.

.

.

Продольный и поперечный профиль канавы приведен на рисунках 12 и 13 соответственно.

4. Расчет подкюветного дренажа

Как правило, дренажи устраивают там, где необходимо предохранить грунт выемки от морозного пучения, когда уровень грунтовых вод находится выше расчетного горизонта промерзания грунта. Либо там, где по каким-либо причинам водоотводная канава не в силах справиться со своими функциями.

Расчет дренажа включает в себя решение следующих задач:

1. Определение эффективности дренажа;

2.Определение места расположения дренажа, технико-экономическое обоснование выбранного дренажа по срокам осушения и строительно-эксплуатационным расходам;

3. Определение глубины заложения дренажа;

4.Гидравлические расчеты дренажа, в которые входят:

• определение расхода воды;

• определение диаметра дрены;

• подбор дренажного заполнителя.

Расчеты выполняют в соответствии с расчетной схемой представленной на рис.14

Рис. 14

4.1. Определение эффективности дренажа

Основной характеристикой эффективности дренажа является коэффициент водоотдачи, который определяется как:

, (4.1)

где: n – пористость грунта (n=35%);

m₀ – объем пор из которых вытечет вода при осушении:

Объем пор, из которых вытечет вода при осушении:

, (4.2)

где: – процент капиллярнозастрявшей воды (%);

W_м=W₀ – максимальная молекулярная влагоемкость (W_м=4%);

– удельный вес сухого грунта;

– удельный вес воды.

, (4.3)

где: е – коэффициент пористости, которую определим из соотношения:

. (4.4)

Откуда:

. (4.5)

Тогда:

,

, (4.6)

. (4.7)

Т.к. полученный коэффициент водоотдачи больше чем 0,2, то эффективность применения данного сооружения оправдана.