Рис. 1Х.4. Карта средних слоев стока талых вод: 1 — районы, в которых расчетными для больших бассейнов являются расходы половодья; 2 — районы с Солее опасным лип-

Иеиым стоком; 3 — горные районы

Рис. 1Х.5. Карта коэффициентов вариации слоев стока талых вод: 1 — районы, в которых расчетными для больших бассейнов являются расходы половодья; 2 — районы с более опасным лив­невым стоком; 3 — горные районы

Рис. 1Х.6. Кривые модульных коэффициентов слоев стока

Коэффициент асимметрии С_еН для равнинных водосборов принима­ют равным 2 С_сд. Для северо-запада и северо-востока СССР, где в фор­мировании максимального стока участвуют дождевые осадки, С_8Й = = 3 С_сП. Для горных водосборов С_8Н = (3^-4) С_еП.

Ординаты кривых вероятности превышения для определения рас­четного значения слоя стока половодья ходят по таблицам или по рис. IX. 6, где даиы отношения К_в = при гамма-параметричес­ком законе распределения.

Расчетный слой стока определяют по формуле

к_р = К_рЬ. (IX.14)

Коэффициенты б для малых водосборов, особенно при учете озер- иости в величине слоя стока, можно принимать равными 1, так как размещение озер на малых бассейнах—редкое явление, а лес на незна­чительных площадях может быть полностью сведен после строительст­ва автомобильной дороги.

§ 1Х.4. Расчет отверстий труб

В зависимости от глубины подтопления и типа входного оголовка в трубах могут устанавливаться следующие режимы протекания:

безнапорный режим — если подпор меньше высоты трубы на входе либо превышает ее не более чем на 20%; на всем протяжении трубы водный поток имеет свободную поверхность (рис. IX. 7, а);

полунапорный режим — возникающий при оголовках обычных ти­пов (портальных, раструбных) в тех случаях, когда подпор превышает

165

высоту трубы на входе более чем на 20%; на входе труба работает пол­ным сечением, а на всем остальном протяжении поток имеет свободную поверхность (рис. IX. 7, б);

напорный режим — устанавли­вающийся при специальных вход­ных оголовках обтекаемой формы ¹⁰и при подтоплении верха трубы на входе более чем на 20% (рис. IX.7, в), на большей части длины труба работает полным сечением и лишь у выхода поток может от­рываться от потолка трубы.

При значительном подтоплении входа в тр\бу напорный режим мо­жет возникать периодически и при оголовках обычных типов. Однако из-за прорывов воздуха через об­разующуюся у входного отверстия воронку, протекание воды в этом случае часто переходит иа полунапорный режим.

В связи с невысокой точностью определения притока во1ы к соору­жению можно при расчете отверстий сооружений ограничиться упро­щенными расчетами.

Приближенные расчетные формулы пропускной способности труб, соответствуют трем режимам протекания воды в трубах:

а) безнапорный режим (аналогия — водослив с широким порогом)

(IX. 15)

Рпс. IX. 7. Режимы работы труб: а — безнапорный; б — гюлунапорный; е

НЯ1ЮР1ШЙ

где <3с — расход воды, проходящей в сооружении; го_с — площадь сжатого сечения в трубе, вычисляемая при глубине Л_с = 0,5 Н; <р_б — коэффициент ско­рости .

Зная, что "глубина в сжатом сечении меньше критической и прибли­зительно равна Н_с = 0,9 Н_к, можно записать

1>_с = о_к:0,9 и Н_с = 0,9й : д =0,73 ■

Далее, зная связь между глубинами Н и й., выражаемую формулой Н = +-Дг. (IX.16)

получаем при обычном ср_б = 0,82—0,85 (для всех оголовков, кроме об­текаемого, обеспечивающего протекание по напорному режиму)

2И_Г

(IX.17)

•0,93

Я = /г_с 1 +

Тогда

(1с = Щ<-0сУ~ёН. (IX. 18) Для прямоугольных сечений со_с = 0,5 ЬН

<2_С = 0,5ср_б У]г ЪН^ъп = МЬН^3/2, (IX.19)

или

<2_С = 1,35Ь#^3/2, (IX.20)

что соответствует коэффициенту расхода водослива т = 0,30.

Для круглых поперечных сечений площадь <о_с может быть вычисле­на при помощи графика (рис. IX.8), где даны величины

ю_с:й² = /(/г_с:й) и К:<*=/(Д_с:й). ,

Формулы (IX. 19) и (IX.20) могут быть использованы также для расчета отверстий малых мостов (см. ниже);

б) полунапорный режим (аналогия — истечение из-под щита).

<2с = Фп «огУ'Щ^Г-О). (IX.21)

где Н_с — 0,6 Н_Т• Н_т — высота входа в трубу. При обычных значениях ср_п = 0,85 и е = 0,6

= 0,5со_т У(2(1 (И —0,6/ц). (IX .22)

Полная площадь сечения входа ю_т легко вычисляется для прямо­угольного и круглого сечений;

в) напорный режим (аналогия — истечение из трубопровода)

<2с = Ф„ ^Лго УЧ \(Н -й₁₀) -I (*„-/)], • (IX.23)

где <в_то и Л_т0 — площадь сечения и высота основного протяжения трубы; Ф„ — коэффициент скорости; гр_а = 0,95 (для обтекаемого оголовка); г" — уклон трубы;— уклон трения

Для того чтобы установился полунапорный или напорный режим, уклон трубы I должен находиться в определенном соотношении с ук­лоном трения при котором расход (}_с проходит, целиком заполняя поперечное сечение трубы, но без превышения атмосферного давления в верхней точке.

Полунапорный режим и атмос­ферное давление в сжатом сечении у входа устанавливается при за­топленном входе в трубу и уклоне <2²

трубы / > где 1_и, = щ .

Расходная характеристика це­ли ком заполненной трубы К о — = соСУ Я подсчитывается в зави­симости от ее очертания; для круг­лых труб Ко = 24

	1	со

■ л/а

Рис. IX 8 Вспомогательные графики дли расчета круглых труб

,0,5

0,1 о,<? о,е т.-а ' ' а* • а

Эта проверка на незаполняе- мость поперечного сечення обяза-

Рис. 1X9- Графики пропускной способности типовых унифицированных труб: а — круглых б — прямоугольных; цифры на кривых — отверстия труб, м

тельна и для безнапорных труб (с незатопленным входом в соору­жение), длина которых обычно велика по сравнению с их высотой.

Напорный режим и работа трубы полным сечением практически на всем протяжении при отсутствии подтопления выхода гаранти­руется при I При этом, если I < то глубина воды перед на­порной трубой равна, как это следует из формулы (IX. 23):

я=й,о+—т-г + М'»^- 0.

где 1_Т — длина трубы

При I = /_то наступает переход от напорного режима к полунапор­ному. При I > напорный режим срывается. Глубина воды перед тру­бой в этом последнем случае определяется формулой (IX. 21).

На основе расчетных формул пропускной способности труб при раз­ных режимах протекания воды составляют расчетные таблицы или гра­фики пропускной способности типовых труб (трубы строят только ти повые). Такие таблицы приводятся в типовых проектах, в том числе для так называемых унифицированных труб (рис. IX. 9), нашедших широкое применение в строительстве.