Iл по заданию равен 4 ‰.

К₀=(30+40)/6·0.004=2916.67

По формуле (22) вычисляем объём пруда:

W_пр=2916.67·2.48³= 44487,94 м³.

Расчёт отверстия трубы вычисляем с использованием графиков для определения пропускной способности типовых труб показанных на рисунке 15.14[1]. Эти графики перестраиваем в новую систему координат: ось абсцисс Q_с (сбросной расход) и ось ординат H³.

Выбираем из графика 15.14[1] три графика пропускной способности труб, близкие к принятому виду трубы и строим их в системе координат Q_c – H³ по уточнённому приёму учёта аккумуляции (рисунок 7). Затем по графику определяем Q_с, сниженный не более чем в 3 раза и глубину воды H и окончательно назначаем размеры отверстия труб.

Вычисляем координаты, необходимые для построения графика: W/K₀; 0.62·Q; 0.7· W/K₀.

W/K₀=17286,7/2916.67=5.93;

0.7· W/K₀=0.7·5.93=4.15;

0.62·Q=0.62·18.74=11.619

Строим график для определения пропускной способности труб.

По графику, на пересечении двух линий принимают трубу с отверстием 2.5×2.0 м и расходом Q_с=10,55 м³/с, что удовлетворяет условию снижения расхода с учётом аккумуляции не больше чем в 3 раза. Глубина воды перед трубой из графика H=2,0 м, скорость на выходе 4.31 м/с.

Размеры двух остальных труб принимаем без учёта аккумуляции.

После подбора размеров труб и скорости на выходе из трубы необходимо подобрать укрепление русла и откоса. Выбираем укрепление русла на выходе трубы по таблице 15.6 [1].

Тип укрепления – одиночное мощение на щебне.

Длину трубы рассчитываем графоаналитическим способом. Для этого изображаем в масштабе 1:200 поперечные профили труб. Ось труб располагаем под уклоном, который рассчитывается по заданным параметрам: ширины насыпи для заданной категории дороги, высоте насыпи, отметкам земли по оси трассы и на входе в трубу (рисунок 8).

4.4 Ведомость искусственных сооружений для трубы

Для принятых водопропускных труб составляем ведомость искусственных сооружений (таблица 9)

Таблица 9 – Ведомость искусственных сооружений

№	Место положения		Размер отверстия	Расход м3/с	Подпор, м	Скорость на выходе, м/с	Длина, м	Тип укрепления русла выходного оголовка	Тип фундамента
	ПК	+
1	16	30	3.0×2.5	16,25	2,24	4,17	37,4	одиночное мощение на щебне	Сборный ж/б
2	20	40	2.5×2.0	10,55	2,0	4,31	41,2	То же	То же
3	25	55	4.0×2.5	26,35	2,56	4,64	55,9	То же	То же

5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ВОДООТВОДНОЙ КАНАВЫ

1. Расчет основных параметров

Дорожные канавы рассчитывают по уравнению равномерного движения жидкости. Так как площадь водосборного бассейна для всех труб меньше 0.1 км², то для определения расхода (м³/с) используют следующую формулу:

Q=87.5·a_расч·F·φ (24)

где а_расч - расчетная продолжительность интенсивности ливня;

F - площадь водосбора канавы, км;

φ - коэффициент редукции.

По формуле (10) считаем расчетную продолжительность интенсивности ливня а_расч:

а_час=0.74;

K_t=0.54(для уклона и длины канав). φ =1/(10·F)^1/4

а_расч=0.74·0.54=0.40 мм/мин

По формуле (11) считаем коэффициент редукции φ:

F=0.52(для всех канав).

φ =1/(10·0.52)^1/4=0.66

Q=87.5·0.40·0.52·0.66=12,012 м³/с

При расчете водопропускной канавы требуется определить глубину наполнения канавы, зная ее уклон и расход, подобрать тип укрепления.

Тип укрепления канавы выбирается в зависимости от уклона канавы, таблица 15.1[1]

После этого выбирают сечение канавы трапециевидной формы (рису-

нок 9)

Рисунок 9 – Трапециевидная канава

Гидравлические элементы трапециевидной канавы находим по зависимости:

а) площадь сечения потока (м²):

ω=b·h+(m₁+m₂)·h²/2 (25)

где b - ширина канвы по дну, b=0,8м;

h - глубина воды, меньшая чем полная глубина канавы на 0,2м, м;

m₁ и m₂ - показатели крутизны откосов канавы, m₁= m₂=1,5м.

По формуле (25) вычисляем площадь сечения потока (м²):

ω₁=0.8·0.1+(1.5+1.5)·0.1²/2=0.095 м²

ω₂=0.8·0.2+(1.5+1.5)·0.2²/2=0.22 м²

ω₃=0.8·0.3+(1.5+1.5)·0.3²/2=0.375 м²

ω₄=0.8·0.4+(1.5+1.5)·0.4²/2=0.56 м²

ω₅=0.8·0.5+(1.5+1.5)·0.5²/2=0.775 м²

ω₆=0.8·0.6+(1.5+1.5)·0.6²/2=1.02 м²

ω₇=0.8·0.7+(1.5+1.5)·0.7²/2=1.295 м²

ω₈=0.8·0.8+(1.5+1.5)·0.8²/2=1.6 м²

б) смоченный периметр, м:

x=b+h·((1+m₁²)^1/2+(1+m₂²)^1/2) (26)

По формуле (26) вычисляем смоченный периметр, м:

x₁=0.8+0.1·((1+1.5²)^1/2+(1+1.5²)^1/2)=1.161 м

x₂=0.8+0.2·((1+1.5²)^1/2+(1+1.5²)^1/2)=1.522 м

x₃=0.8+0.3·((1+1.5²)^1/2+(1+1.5²)^1/2)=1.883 м

x₄=0.8+0.4·((1+1.5²)^1/2+(1+1.5²)^1/2)=2.244 м

x₅=0.8+0.5·((1+1.5²)^1/2+(1+1.5²)^1/2)=2.605 м

x₆=0.8+0.6·((1+1.5²)^1/2+(1+1.5²)^1/2)=2.966 м

x₇=0.8+0.7·((1+1.5²)^1/2+(1+1.5²)^1/2)=3.327 м

x₈=0.8+0.8·((1+1.5²)^1/2+(1+1.5²)^1/2)=3.688 м

в) гидравлический радиус, м:

R=ω/x (27)

По формуле (27) вычисляем гидравлический радиус, м:

R₁=0.095/1.161=0.0818 м

R₂=0.22/1.522=0.145 м

R₃=0.375/1.883=0.199 м

R₄=0.56/2.244=0.25 м

R₅=0.775/2.605=0.298 м

R₆=1.02/2.966=0.344 м

R₇=1.295/3.327=0.389 м

R₈=1.6/3.688=0.434 м

Результаты расчета сводят в таблицу 10.

Таблица 10 - Результаты расчета гидравлических элементов

h, м	b, м	m1	m2	ω, м	x, м	R, м	R2/3	ω·R2/3
0.1	0.8	1.5	1.5	0.095	1.161	0.0818	0.188	0.0179
0.2	0.8	1.5	1.5	0.22	1.522	0.145	0.276	0.0607
0.3	0.8	1.5	1.5	0.375	1.883	0.199	0.341	0.128
0.4	0.8	1.5	1.5	0.56	2.244	0.25	0.397	0.222
0.5	0.8	1.5	1.5	0.775	2.605	0.298	0.446	0.346
0.6	0.8	1.5	1.5	1.02	2.966	0.344	0.491	0.501
0.7	0.8	1.5	1.5	1.295	3.327	0.389	0.533	0.69
0.8	0.8	1.5	1.5	1.6	3.688	0.434	0.573	0.917

Глубину воды в канаве определяют графоаналитическим способом, который сводится к построению графика (рисунок 10).

По оси абсцисс откладывают значения ω·R^2/3 и R^2/3, по оси ординат высоту h. Затем определяется величина ω·R^2/3 с учетом расхода по формуле:

ω·R^2/3=Q·n/i^1/2 (28)

где Q – расход на данном участке канавы, м/с;

n – коэффициент шероховатости, выбираемый для принятого типа укрепления на этом же участке по таблице 15.9[1];

i – уклон участка канавы.

Величину ω·R^2/3 считаем по формуле (28) для каждого участка.

Первый участок:

ω·R^2/3=12,012·0,030/3^1/2=0,208

Второй участок:

ω·R^2/3=12,012·0,025/18^1/2=0,0708

Третий участок:

ω·R^2/3=12,012·0,02/32^1/2=0,043

Четвёртый участок:

ω·R^2/3=12,012·0,017/68^1/2=0,0248

Для полученного значения ω·R^2/3, найденного по формуле (28), по графику на рисунке (10) определяется высота воды h:

h₁=0,385 м

h₂=0,235 м

h₃=0,165 м

h₄=0,15 м

Для найденной по графику высоты на рисунке 10 находим значение R^2/3 и вычисляем скорость течения воды в канаве по формуле:

υ=R^2/3·i^1/2/n (29)

Первый участок:

R^2/3=0,38 => υ=0,38^2/3·3^1/2/0,03=30,29 м/с

Второй участок:

R^2/3=0,29 => υ=0,29^2/3·18^1/2/0,025=74,35 м/с

Третий участок:

R^2/3=0,25 => υ=0,25^2/3·32^1/2/0,02=112,25 м/с

Четвёртый участок:

R^2/3=0,215 => υ=0,215^2/3·68^1/2/0,017=174,09 м/с

Считаем площадь сечения потока по формуле (25) для каждого участка канавы при найденных по графику h и b=0,8м.

ω₁=0,8·0,385+(1.5+1.5)·0,385²/2=0,53 м²

ω₂=0,8·0,235+(1.5+1.5)·0,235²/2=0,27 м²

ω₃=0,8·0,165+(1.5+1.5)·0,165²/2=0,173 м²

ω₄=0,8·0,15+(1.5+1.5)·0,15²/2=0,154 м²

Вычислят расходы на участках канавы по формуле:

Q=ω·υ (30)

Q₁=ω₁·υ₁=0,53·30,29=16,054 м³/с

Q₂=ω₂·υ₂=0,27·74,35=20,07 м³/с

Q₃=ω₃·υ₃=0,173·112,25=19,42 м³/с

Q₄=ω₄·υ₄=0,154·174,09=26,81 м³/с

Определяем общую глубину канавы, которая на 20см больше высоты воды в канаве, по участкам (м):

Н_1общ=h₁+0,20=0,385+0,2=0,585 м

Н_2общ=h₂+0,20=0,235+0,2=0,435 м

Н_3общ=h₃+0,20=0,165+0,2=0,365 м

Н_4общ=h₄+0,20=0,15+0,2=0,35 м

5.2 Продольный профиль канавы

Далее строим продольный профиль канавы (рисунок 11) по заданным уклонам и длинам участков канавы и отметке земли на ПК 0+00, равной 100,00м, вычисляют отметки земли по формуле:

H_j=H_i-1-i·d (31)

где H_i-1 – отметка земли предыдущей точки, м;

i - уклон участка канавы, ‰;

d - длина участка канавы, м.

H₁=100-0,003·145=99,565 м

H₂=99,565-0,018·175=96,415 м

H₃=96,415-0,032·225=89,215 м

H₄=89,215-0,068·335=66,435 м

Отметки дна канавы вычисляют, отняв от отметок земли общую глубину участка канавы:

H_дна=H_j-Н_общ (32)

H_1дна=99,565-0,585=98,98 м

H_2дна=96,415-0,435=95,98 м

H_3дна=89,215-0,365=88,85 м

H_4дна=66,435-0,35=66,085 м

5.3 Объемы земляных работ

Считаем объемы работ при устройстве канавы, равные объемам участков канавы. Каждый участок канавы имеет форму призматоида (рисунок 10), объем которого равен:

V=(S₁+S₂)·L/2 (33)

где S₁ и S₂ - площади сечений канавы при высотах h₁ и h₂, м²;

L - длина участка канавы, м.

Рисунок 12 – Схема канавы

Общий объем работ вычисляют суммируя объемы на участках.

V₁=(0,981+0,981)·145/2=142,2 м³

V₂=(0,981+0,631)·175/2=141,05 м³

V₃=(0,631+0,492)·225/2=126,319 м³

V₄=(0,492+0,464)·335/2=160,088 м³

V_общ=V₁+V₂+V₃+V₄ (34)

V_общ=142,245+141,05+126,319+160,088=467,702 м³

4. Ведомость расчетных параметров для канавы

Для принятых участков канавы составляем ведомость искусственных сооружений для канавы (таблица 12).

Таблица 12 - Ведомость искусственных сооружений для канавы

№ участка	глубина канавы, м	расход, м3/с	скорость воды, м/с	длина, м	тип укрепления	объёмы работ, м3
1	2	3	4	5	6	7
1	0,585	16,054	30,29	145	без укрепления	142,2
2	0,435	20,07	74,35	175	то же	141
3	0,365	19,42	112,25	225	мощение	126,3
4	0,35	26,81	174,09	335	быстроток	160,1
						Σ=467,7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом в ходе выполнения курсовой работы были рассмотрены вопросы определения устойчивости откосов и величины осадки земляного полотна, определения максимального расхода от ливневых и талых вод, расчётного расхода, расчёта отверстия и геометрических размеров водопропускных труб, составления ведомости искусственных сооружений, расчёт сечения канавы, назначения укрепления и определения объёмов работ.