5.2 Расчет стока с малых водосборов

В зависимости от происхождения различают следующие виды стока: дождевой паводок (ливневый сток) и весеннее половодье (сток от снеготаяния). Количество воды, притекающей с водосбора к водопропускному сооружению в единицу времени, называется расходом стока Q, м³/с.

Вероятность превышений расходов паводков и соответствующих им уровней воды на пике паводков следует принимать:

для линии Ш категории и выше – 1:100 (1℅) при расчетных паводков и 1:300 (0,33℅) при наибольших паводках;

для линии IV категории – 1:50 (2℅) при расчетных паводках и 1:100 (1℅) при наибольших паводках.

Определение расчетного расхода поверхностного стока.

В курсовом проекте расчет стока производится для одного типового водосборного бассейна, находящегося на ПК0, а для остальных расход воды определяется пропорционально их площадям.

Исходные данные:

1. Площадь водосборного бассейна F, км²;

2. Уклон лога , ‰;

3. Грунт – суглинки, поправочный коэффициент K_л=1,05 при Р=1%, K_л=1,46 при Р=0,33%.

4. Номер ливневого района – 5;

5. Группа климатического района – III;

6. Элементарный модуль снеготаяния С_1% = 1;

7. Для нашего района проектирования принимаем заболоченность и озерность, в виду их отсутствия минимально возможную, то есть 1%.

Пример расчета водосборного бассейна №1:

Расчет расходов от ливневого стока:

F₁=0,47км²,  Q_1%=6 м³/с, тогда м³/с

м³/с

Расчет снегового стока:

м³/с

м³/с

Так как м³/с, за расчетный принимаем м³/с.

Аналогично рассчитываем следующие бассейны:

бассейн №2: м³/с

бассейн №3: м³/с

бассейн №4: м³/с

5.3 Определение отверстий и выбор типа малых водопропускных сооружений

Отверстия малых водопропускных сооружений подбирают по графикам их водопропускной способности. Принятое отверстие должно обеспечивать сохранность водопропускных сооружений и подходных насыпей при расчетном и наибольшем расходах воды.

Обеспечение сохранности труб.

В ходе проектирования, при подборе типа и отверстия ИССО, необходимо соблюдение следующих условий:

1) отверстие трубы подбирают таким образом, чтобы расчетный расход находился в зоне расчетных расходов, ограниченной на графиках линией со штриховкой вниз;

2) высота насыпи в месте расположения сооружения должна удовлетворять конструктивным требованиям, т.е. должна быть обеспечена минимальная высота насыпи для размещения труб h_констр.

Минимальная высота насыпи у трубы определяется по формуле:

h_констр = h_o + δ + h_засып – (h_ш + h_бал+ h_слив), (5.2)

где h_o – высота трубы в свету, м;

δ – толщина перекрытия или свода трубы, м

h_засып – минимальная толщины засыпки над трубой, м (1,0 – для бетонных и железобетонных; 1,2 – для металлических труб);

h_ш – толщина шпалы, м (0,18 – для деревянных шпал; 0,23 – для железобетонных шпал);

h_бал – толщина балласта под шпалой, м ;

h_слив – высота сливной призмы, м (0,15 – для однопутных железных дорог; 0,2 – для двухпутных линий).

Высота трубы в свету (h_o) для круглых труб соответствует диаметру трубы, а для прямоугольных принимается по таблицам П23.2 – П23.3 приложения 23[1].

В проектах типовых труб указывается наибольшая высота насыпи. При естественных нескальных основаниях для круглых железобетонных труб диаметром 1 м эта высота равна 6 м; для этих же труб большего диаметра и всех других железобетонных и бетонных труб – 19 м; при скальных и свайных основаниях – соответственно 5,5 и 16 – 18 м в зависимости от отверстия трубы.

Предотвращение затопления земляного полотна.

Для предохранения насыпи на подходах к водопропускному сооружению от затопления бровки земляного полотна должна возвышаться над уровнем подпертой воды при пропуске наибольшего расхода не менее 0,5 м, т.е. проектная отметка насыпи Н_бр в пределах разлива воды должна удовлетворять условию:

Н_бр ≥ Н_л + Н^’ + 0,5 (5.3)

где Н^’ – напор при пропуске наибольшего расхода

Подберем водопропускное сооружение для первого водосбора:

Требуется выбрать тип и отверстие водопропускного сооружения при следующих исходных данных: расчетный расход водосбора Q_0,33℅ = 8,8 м³/с. Отметки: лога Н_л = 325 м, проектной линии по оси водотока Н_бр = 333,25 м.

Высота насыпи по оси водотока равна 325 – 333,25 = 8,25 м.

Категория линии – II. Путь уложен на железобетонных шпалах при толщине балласта под шпалой 0,45 м. По графику подбираем круглую железобетонную трубу. Выберем двухочковую трубу отверстием 2* 2 м, она пропускает расчетный расход 8,8 м³/с при напоре Н = 1,45 м. Минимальная высота насыпи составит (по формуле 5.2): h_констр = 2,0 + 0,24 + 1,0 – (0,23 + 0,45 + 0,15) = 2,41 м. Условие выполняется.

Проверяем незатопляемость земляного полотна по условию (5.3): 333,25 > 325 +1,45 + 0,5. Условие выполняется (333,25 > 326,95), следовательно, круглая двухочковая железобетонная труба отверстием 2*2 м может быть размещена на данном водотоке.

Аналогично произведем расчет для следующих водотоков. Все подобранные водопропускные сооружения приведены в таблице 5.1.