7. Проектирование водоотводной системы.
Исходные данные для проектирования:
карта М 1:25000;
район проектирования;
категория проектируемой дороги.
7.1. Расчётный сток воды
Стоком называется количество воды, поступающее к малому искусственному сооружению. Различают следующие виды стоков
Ливневый сток в результате летнего ливня
Сток талых вод в результате интенсивного таяния снега
Смешанный сток – суммарное количество воды, появившееся от таяния снега и весеннего дождя.
Расчётный сток это наибольший объём воды от одного ливня или снеготаяния, притекающий к искусственному сооружению за срок его работы.
Расход воды это объём воды, который протекает за единицу времени.
Расчётный максимальный расход воды определяется с некоторой заранее заданной вероятностью превышения (ВП).
Под вероятностью превышения понимается возможность наступления такого события, при котором полученный расчётом расход воды будет превышен большим значением. Например, мы определили расход воды от расчётного стока с вероятностью превышения 2 %. Это значит, что расход может быть больше расчётного, но вероятность такого события весьма мала и составляет 0,02. Конечно, есть некоторый риск при проектировании водопропускного сооружения или мостового перехода, что расход будет больше расчетного, но степень этого риска известна заранее и события с малой вероятностью случаются крайне редко (в данном случае 2 раза за 100 лет). Зато вероятность события, при котором расход воды будет меньше расчётного, равна 0,98.
Вероятности превышения при проектировании водоотводных дорожных сооружений нормируются и приведены в табл. 9.
Таблица 9
Вероятность превышения расчётного расхода воды
|
Вид сооружения на автомобильной дороге |
Категория автомобильной дороги |
Вероятность превышения расчётного расхода воды, % |
|
Большие и средние мосты Большие и средние мосты Малые мосты и трубы Малые мосты и трубы Малые мосты и трубы Малые мосты и трубы |
1, 2, 3 4, 5 1 2, 3 4, 5 Временные дороги со сроком работы до 6 лет |
1 2 1 2 3 10 |
Водотоки бывают постоянными и переменными. К переменным водотокам относятся такие, которые заполняются водой в периоды ливней или весеннего снеготаяния, а в остальное время это суходолы или пересохшие ручьи.
Площадь (F), с которой поверхностные воды стекают к искусственному сооружению, называют водосборной площадью или бассейном водотока. Бассейн ограничивается линией водораздела и осью дороги. Линия, соединяющая пониженные места (точки) бассейна, называется логом или тальвегом.
тальвег
горизонталь
Ось автодороги
Линия водораздела
7.2. Расчёт объёмов ливневых вод на малых водосборах
Интенсивность ливня – это количество осадков в мм, выпавших за единицу времени. Интенсивность ливня - важная характеристика дождя, вся территория РФ разбита на 10 ливневых районов (рис. 1 приложение 2). Для каждого ливневого района принята расчётная интенсивность ливня продолжительностью 1 час (табл. 6).
Табл. 10
Расчётная интенсивность ливня часовой продолжительности
|
Номер ливневого района |
Расчётная интенсивность ливня часовой продолжительности a Ч мм/мин при вероятности превышения, % | |||
|
1 |
2 |
3 |
4 | |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
0,40 0,50 0,70 0,90 0,97 1,01 1,15 1,41 1,48 1,74 |
0,34 0,45 0,58 0,74 0,82 0,89 0,97 1,24 1,28 1,46 |
0,32 0,42 0,58 0,69 0,75 0,81 0,89 1,15 1,20 1,35 |
0,27 0,29 0,29 0,45 0,46 0,49 0,54 0,79 0,81 0,82 |
Расчёт разработан МАДИ и Союздорпроектом. В основе расчёта лежит формула ливневого стока
,
м 3/
сек;
(110)
где F – площадь водосбора, определяется по карте (карта М 1:25000), км 2; аЧ - интенсивность ливня часовой продолжительности (табл. 6), мм/мин, определяется в зависимости от номера ливневого района (определяется по карте и району проектирования) и заданной вероятности превышения (табл. 10); К t – коэффициент перехода от часовой интенсивности к расчётной в зависимости от величины уклона и длины главного лога в км. На коротких бассейнах коэффициент перехода достигает максимального значения (К t = 5,24), что соответствует полному стоку (табл. 11); - коэффициент стока, зависящий от вида грунта на поверхности водосбора (табл. 12). Р- коэффициент редукции, учитывающий неполноту стока
При площади водосбора до 100 км 2 коэффициент редукции определяется по формуле:
(111)
при этом для F ≤ 0,1 км 2 принимается Р = 1.
Объём полного стока с бассейна W определяется по формуле:
,
м 3;
(112)
уклон лога определяется по формуле: отметка земли Н вверху лога – Н земли у сооружения, деленное на длину лога в метрах.
Табл.11
Коэффициент перехода от часовой интенсивности к расчётной *
|
Длина главного лога L, км |
Значение К t при уклоне бассейна iл | ||||
|
0, 0001 |
0, 001 |
0, 01 |
0, 1 | ||
|
0, 15 0, 30 |
4. 21 2, 57 |
3, 86 |
Полный сток 5, 24 | ||
|
0, 50 0, 75 |
1, 84 1, 41 |
2, 76 2, 08 |
3, 93 2, 97 |
4, 50 | |
|
1, 0 1, 25 |
1, 16 1,00 |
1, 71 1, 49 |
2, 53 2, 20 |
3, 74 3, 24 | |
|
1, 50 1,75 |
0, 88 0, 80 |
1, 30 1, 18 |
1, 93 1, 75 |
2, 82 2, 58 | |
|
2, 0 2, 5 |
0,73 0, 63 |
1, 07 0, 92 |
1, 59 1, 37 |
2, 35 2, 02 | |
|
3, 0 3, 5 |
0, 56 0, 50 |
0, 82 0, 74 |
1, 21 1, 10 |
1, 79 1, 62 | |
|
4, 0 4, 5 |
0, 46 0, 42 |
0, 68 0, 62 |
1, 0 0, 93 |
1, 48 1, 37 | |
* - промежуточные значения определяются интерполяцией.
Табл. 12
Коэффициент стока, a
|
Вид и характер поверхности |
Площадь водосбора, км 2 | ||
|
0 – 1 |
1 - 10 |
10 – 100 | |
|
Жирная глина |
0,7 - 0,95 |
0,65 – 0,95 |
0,65 – 0,9 |
|
Суглинок, подзолистые почвы, тундровые и болотные почвы |
0,6 – 0,9 |
0,55 – 0,9 |
0,5 – 0,75 |
|
Чернозём, каштановые почвы, тундровые и болотные почвы |
0,55 – 0,75 |
0,45 – 0,7 |
0,35 – 0,65 |
|
Супесь, степные почвы |
0,3 – 0,55 |
0,2 – 0,5 |
0,2 – 0,45 |
|
Песчаные, гравелистые рыхлые каменистые почвы |
0,2 |
0,15 |
0,10 |