§ 1Х.5. Учет аккумуляции ливневых вод перед малыми водопропускными сооружениями

При назначении отверстий труб необходимо учитывать аккумуля­цию ливневых вод в пруду перед сооружением. При этом заранее нель­зя назвать степень снижения расчетного расхода, так как глубина воды перед сооружением (глубина пруда) еще неизвестна. Это осложняет рас­чет и заставляет выполнять его либо путем последовательных прибли­жений, либо графо-аналитическим приемом, изложенным ниже.

Малые искусственные сооружения почти всегда сильно стесняют поток и изменяют его бытовой режим. В результате временного накоп­ления перед сооружением части паводка гидрограф притока трансфор­мируется в более растянутый во времени гидрограф сброса, что привб- 168

дит к снижению расчетного сбросного расхода ливневых вод в соору­жении по сравнению с наибольшим секундным притоком с бассей­на <2„ (рис. IX. 10, а). Об'/,ем накопившейся воды XV_пр при общем объеме стока УР зависит от гидрографа притока, отверстия сооружения и рель­ефа участка местности, в пределах которого образуется временный во­доем.

Расход воды в отверстии сооружения определяется высотой под­пора воды над входным лотком. При узких, ярко выраженных логах с большим уклоном этот подпор даже в течение ливневого паводка обыч­но достигает размеров, обеспечивающих практическое равенство рас­хода воды в отверстии наибольшему секундному притоку; объем воды, накопившейся перед сооружением, по сравнению с объемом всего па­водка оказывается незначительным и практически не влияет на вели­чину расхода в сооружении. При определении отверстия сооружения в таких случаях в качестве расчетного расхода может приниматься на­ибольший расход водотока заданной вероятности превышения. Также без учета аккумуляции следует производить расчет малых сооружений па пропуск паводков от таяния снега, всегда растянутых во времени (рис. IX. 10, б).

При развалистых или слабо выраженных логах с малыми уклонами образование подпора перед сооружением сопряжено с подтоплением значительных по площади участков и накоплением перед полотном до­роги больших объемов ливневых вод. Последние составляют уже су­щественную часть общего объема паводка. Подпор воды перед соору­жением возрастает медленно и обычно не успевает достичь величины, обеспечивающей равенство сброса наибольшему секундному притоку паводка. Расход воды в отверстии сооружения оказывается часто во ного раз меньшим расчетного расхода бассейна. В таких случаях ак­кумуляция воды должна учитываться при определении величины от­верстия сооружения для пропуска ливневого стока.

Рнс. 1х.Ю. Трансформация гидрогра­фа притока воды к сооружению в гид­рограф сбросных расходов:

Рис. IX.II. Схема к определению объ­ема пруда

« — ливневый сток; б— сток талых вод

Из сказанного следует, что без расчета аккумуляции нельзя уста­новить, какой вид стока более опасен для сооружения. Так, несмотря па то, что наибольший приток талых вод меньше, чем ливневых, т. е. <2_Г <С С>_ч, опасным может оказаться сток талых вод, если (?_т > <3_С < < <?_л. В связи с этим после определения максимальных расходов раз­личного происхождения следует произвести расчет отверстия соору­

жения на пропуск талых вод при <2_С = <2,, и ливневых вод с учетом аккумуляции, т. е. при (2_С< так, как указано ниже. Большее из двух полученных отверстий сооружения должно быть принято для дальнейшего проектирования.

Часть площади гидрографа притока, расположенная выше кривой сбросных расходов (см. рис. IX. 10, а), представляет собой объем на­копления воды перед сооружением. Отношение между объемом на­копления и суммарным притоком с бассейна IV определяет степень трансформации паводка и может служить показателем регулирующей способности емкости лога перед сооружением.

(IX. 24)

Зависимость IV „_р = / (Н) может быть выражена кривой, построен­ной по плану в горизонталях участка местности перед сооружением. Принимая, что склоны бассейна имеют однообразные уклоны и могут быть представлены в виде двух плоскостей, пересекающихся по линии лога, эту зависимость можно выразить аналитически (рис. IX. II):

\17_пр = ^т' ^{+ /}"» Н³ = иН\

6/

где т, {_п — крутизна склонов лога и его уклон.

Принимая по Д. И. Кочерину треугольную форму гидрографов притока и сбросных расходов, получим (см. рис. IX. 10)

(IX. 25)

При использовании таблиц расходов учет аккумуляции может быть выполнен только подбором. При использовании графиков можно вы­полнить расчет графо-аналитичёским приемом О. А. Рассказова, за­ключающимся в том, что график (см. рис. IX.9) перестраивают в новую А'истему координат (<2_С и Н³), на котором уравнение (IX.25) выражает­ся прямой линией (рис. IX. 12). Для построения прямой аккумуляции

Ос 1

Рис. IX.12. Схема графика для рас­чета отверстий труб с учетом акку­муляции

Рис. IX.13. Прямые коэффициентов

трансформации: 1 — по Д. И. Кочерину: //. III — по О. В. Андрееву

достаточно соединить по линейке точки с координатами (на оси С,»,:) и а (на оси /У³). Пересечения прямой аккумуляции с кривыми пропускной способности труб дают искомые решения непосредственно без подбора.

Каждой точке пересечения соответствует сбросной расход и определенная величина подпора Н³.

Выполняя при помощи ЭЦВМ построение гидрографов притока и сброса по балансу-объемов стока и интервалам времени, А. А. Курга- повнч получил более точное решение, чем по уравнению (IX.25). Результаты расчетов на ЭЦВМ представлены в табл. IX. 10. Расчет вы­полняется непосредственно по уравнению

(2_с = к_р(2_л, (IX.26)

где ?._р — коэффициент трансформации, но выражаемый более сложной функцией, чем по формуле (IX 25)

Использование табл. IX. 10 и формулы (IX.26) в расчетах возможно следующим образом: задают предельный подпор перед сооружением Н, затем вычисляют объем пруда II⁷_пр и, зная объем стока IV⁷, находят по табл. IX. 10 величину Я_р. Такой расчет удобен для определения от- : ерстий мостов (см. ниже). При расчете отверстий труб эта последо­вательность расчета,'очевидно, используется с трудом, так как задать I т\бнну воды Н, не зная сбросного расхода (}_с, не представляется воз­можным.

Основываясь на результатах массовых расчетов А. А. Кургановича па ЭЦВМ (см. табл. IX. 10), можно уточнить учет аккумуляции при на­значении отверстий труб. Эти расчеты показали, что фактическое (криволинейное) очертание линии сбросных расходов по сравнению а прямой Л. И. Кочерина приводит к большему снижению расчетного рас­хода. При этом прямая Д. И. Кочерина на графике заменена О. В. Андреевым двумя отрезками прямых (рис. IX. 13), один из которых охватывает всю зону снижения сбросных расходов, разрешаемую Тех­ническими условиями на проектирование мостов и труб (СН 200-62),

Таблица [Х.10 ^пр	Яр=,?с :<гл		117 пр	Ьр^с-Ол
	Р < 10 км»	Р> 10 км-	\х>	Р < 10 км2	Р > 10 кмг
0	1,0	1,0	0,50	0,30	0,35
0,05	0,97	0,97	0,55	0,26	0,31
0,10	0,90	0,90	0,60	0,23	0,27
0,15	0,82	0,82	0,65	0,20	0,24
0,20	0,73	0,73 .	0,70	0.17	0,21
0,25	0,62	0,62	0,75	0,14	0,18
0,30	0,53	0,55	0,80	0,12	0,15
0,35	0,49	0,50	0,85	0,10	0,12
0,40	0,45	0,45	0,90	0,08	0,09
0,45	0,35	0,40	0.95	0,01	0,05
			1,0	0	0

по которым уменьшение расхода в сооружении не допускается бо­лее чем в 3 раза.

Два отрезка прямых выражают уравнениями:

для зоны Я_р от 1 до 0,33

для неиспользуемой зоньн < <0,33

<20 = 0.620,(1—^Е-). (IX .28)

При использовании этих уравне­ний построения прямой аккумуля­ции на графике рис. IX. 12 заменяются построениями ломаной линии, приведенными на рис. IX. 14. Эффект учета аккумуляции оказывается при этом возросшим по сравнению с использованием формулы (IX.25).