2. Расход ливневых вод

Проектируемая дорога расположена в Ташкенте, который по карте ливневого районирования России относится к 3 ливневому району.

Вероятность превышения расчетного паводка для труб на дорогах III категории принимается равной р = 2 %.

Расход ливневых вод для данных условий определяется по формуле:

Q_л = 16,7 К_t а_час F α φ , (2)

где Q_л – максимальный расход ливневых вод, м³/с; где а_час – средняя интенсивность ливня часовой продолжительности (а_час=0,58), К_t - коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к расчетной (К_t = 2,54); F – площадь водосбора (F=0,6), км²; α – коэффициент потерь стока, зависящий от вида грунта на поверхности водосбора (α=1); φ – коэффициент редукции, учитывающий неполноту водоотдачи при больших площадях и вычисляемый по формуле:

φ = 1 / ⁴√ 10 F, (3)

φ = 1 / ⁴√ 10 ∙ 0,6 = 1 / 1,56 = 0,64.

Q_л = 16,7* 2,54*0,58* 0,6 *1*0,64=9,45 м³/с

1.3 Расход талых вод

Расход талых вод определяют по формуле (4):

Q_Т = k h_Т К_р F δ₁ δ₂ δ₃ / (F + 1)ⁿ , (4)

где Q_Т – максимальный расход талых вод, м³/с; k – коэффициент дружности половодья, (k = 0,06); h_Т – средняя толщина слоя стока талых вод, принимаемая по карте (h_Т=60), мм; К_р – коэффициент перехода к расчетной толщине слоя стока с вероятностью р=2% в зависимости от коэффициента вариации Сv , равный 5,4; δ₁, δ₂, δ₃ – коэффициенты, учитывающие потери стока при наличии леса или заболоченности на поверхности водосборного бассейна, совместное влияние болот и лесов; n – показатель степени равный 0,35.

Коэффициенты, учитывающие наличие леса, заболоченности на поверхности водосборного бассейна определяем по формуле (5):

δ₁ = 1 – к₁ lg (1 + F _л / F) =1 – 0,25* lg (1 + 0,02 /0,6)=0,996,

δ₂ = 1 – к₂ lg (1 + 0,1 F _б / F)= 1 – 0,6 lg (1 + 0,1 *0,02 / 0,6)= 0,999,

δ₃ = 1 – 0,6 lg (1 + 0,1 F _б / F + 0,05 F _л / F) - расчет не производим ,

где F_л, F _б – площадь лесов и болот на поверхности водосборного бассейна соответственно (F_л=0,02, F _б=0,02), км² ; к₁, к₂ – коэффициенты (к₁ = 0,25); к₂ = 0,6.

Q_Т = 0,06* 60*4.5 *0,6*0,996*0,999/ (0,6+ 1)^0,35= 8,2 м³/с

2. Гидравлический расчет трубы

2.1. Расчет трубы с учетом аккумуляции

Расчет отверстия трубы

По максимальному расходу талых вод Q_т = 8,2 м³/с и ливневых вод Q_л = 9,42 м³/с назначаем отверстия трубы по табл. П3. Данные: диаметр трубы, режим протекания, расход воды, величину напора воды перед трубой, тип оголовка трубы на входе, скорость воды заносим в табл. 2.

Расчет отверстия трубы с учетом аккумуляции вод

Объем ливневого стока определяем по формуле (6)

W_л = F h_л = 60 000 а_час α φ F / √ К_t , (6)

где W_л – объем ливневого стока, м³; h_л – толщина слоя ливневого стока.

W_л = 60 000 *0,58*0,64*0,6√1,59= 8404,5м³.

Средние уклоны склонов лога у сооружения, определяемые по плану в горизонталях участка местности, составили i₁ = 9,4‰, i₂ = 17,4 ‰. Коэффициент формы лога определяем по формуле (7):

к = (m₁ + m₂) / 6 i_л , = (1/i₁ + 1/i₂) / 6 i_л , (7)

к = (1/0,0094 + 1/0,0174) / 6 ∙ 0,0117 = 2337,6

График пропускной способности труб (табл. П3) перестраиваем в новую систему координат (рис. 12) H³ = f (Q_с). Для двухочковых труб по оси абсцисс откладываем расход, приходящийся на два очка, т.е. вдвое больший, чем для одноочковых.

Отражаем уравнение Q_с = λ Q_л в виде прямой линии, соединив точки:

Q_л = 9,42 м³/с, W_л / к = 8404,5 / 2337,6 = 3,6 м³.

Строим ломаную линию, состоящую из двух отрезков, используя формулы (8), (9):

Q_с = 0,62 Q_л (1– к H³ / W_л) при H³ = 0, Q_с = 0,62 Q_л ; (8)

Q_с = Q_л (1– к H³ / 0,7 W_л) при Q_с = 0, H³ = 0,7 W_л / к , (9)

при H³ = 0, Q_с = 0,62 Q_л = 0,62 ∙ 9,42 = 5,84 м³/с,

при Q_с = 0, H³ = 0,7 W_л / к = 0,7 ∙ 3,6 = 2,52 м³.

Точка пересечения ломаной линии аккумуляции с кривой пропускной способности трубы определяет:

1. Для d = 1,25х2 м в безнапорном режиме: Q₁ = 3,2 м³/с, Н³₁ = 1,60 м³, Н₁ = 1,17 м;

2. Для d = 2,0 м в безнапорном режиме: Q₂ = 4,4 м³/с, Н³₂ = 1,40 м³,

Н₂ = 1,12 м.

Снижение расчетного расхода воды Q₁ = λ Q_л.

Для d = 1,5 м в безнапорном режиме: коэффициент аккумуляции составит λ = 3,2 / 9,42 = 0,34. Степень изменения паводка, или показатель регулирующей способности лога, определяем по табл. П4 W_пр / W_л = 0,31. Объем пруда при этом составит W_пр = 0,31 ∙ 8404,5= 2303 м³.

Рис. 1. Графоаналитический метод учета аккумуляции:

расчетный сток, учет формы гидрографа, учет СНиП

d=1,25х2 м безнапорный, d=2,0 м безнапорный

Для d = 2,0 м в полунапорном режиме: коэффициент аккумуляции составит λ = 4,4 / 9,42 = 0,47. Степень изменения паводка, или показатель регулирующей способности лога W_пр / W_л = 0,37. Объем пруда при этом составит W_пр = 0,37 ∙ 8404,5 = 3110 м³.

Данные: диаметр трубы, режим протекания, расход воды, величину напора воды перед трубой, тип оголовка трубы на входе, коэффициент аккумуляции, скорость воды заносим в табл. 2.