4. Проектирование водопропускной трубы

4.1 Гидравлический расчет трубы

Отверстие круглой трубы равно ее внутреннему диаметру.

Отверстие трубы назначают по таблицам пропускной способности (таблица 3.1[2]). При этом следует иметь в виду, что эти таблицы составлены для незатопленного истечения (h_б≤1,3h_кр).Величина отверстия трубы зависит от значения расчетного расхода при паводках от ливня летом и от таяния снега весною.

Таблица 4.1 Данные по трубе.

Диаметр трубы d, м	Расход Q, м3/с	Критическая глубина h кр, м	H cж, м	Критический уклон J кр	Подпор воды перед трубой H, м	Скорость движения воды на выходе V вых
						i ≤ I кр	i > I кр
1,6	5,0	1,14	1,04	0,005	1,94	3,6	4,3

4.2 Расчёт укреплений русла

4.2.1 Обоснование размеров укрепления русла

Укрепление русла на выходе заканчивается ковшом размыва с предохранительным откосом и наброской камня. Так как скорость движения воды в конце укрепления больше неразмывающей для грунта русла, то в расчетный паводок за укреплением образуется воронка размыва, выполняющая роль водобойного колодца.

В курсовом проекте обосновывается глубина ковша размыва T, ширина предохранительного откоса В_п, ширина укрепления N, зависящая от ширины растекания потока B_раст.

Ширину растекания потока определяем по формуле:

; ; (5.1)

где d - отверстие одноочковой трубы (для круглой d = 1,6 м);

L - длина укрепления, отсчитываемая от конца оголовка (по таблице 4.1 [2] принимаем

L = 3 м)

b_р – ширина в конце оголовка (по таблице 5.1 [2] принимаем b_р=3,74 м)

Д_е – эквивалентный диаметр, для круглых многоочковых труб:

где n₀ – количество очков;

n – показатель степени, определяемый по формуле:

где Q_с – сбросной расход, принятый для обоснования отверстия трубы;

Q_к – эталонный расход ,

(5.2)

Получаем Q_к =2,56 м³/с

Ширина растекания потока равна:

Ширина укрепления: N= B_раст+3 = 5,46+3=8,46 м; N₁=3,74+2,6=6,34 м.

Расчетная глубина размыва в конце укрепления при ограниченном времени прохождения паводка определится по формуле:

(5.3)

где К_р=0.85 при Д_э ≤ 2.5 м;

d_гр – средний диаметр частиц ( для песка крупного принимаем равным 0,05 мм)

К_с – коэффициент снижения глубины размыва за счет ограниченного времени прохождения паводка (по таблице 4.2 [1] принимаем равным 0,75)

Расчетная глубина размыва в конце укрепления при ограниченном времени прохождения паводка равна:

Минимальная ширина предохранительного откоса определится по формуле:

(5.4)

где К₁ – коэффициент, определяемый по таблице 4.3 [1] (принимаем равным 0,73).

Тогда минимальная ширина предохранительного откоса равна:

Полученные по формуле 5.4 значение B_п сопоставляем с шириной укрепления N по формуле 5.1. Так как B_п>N, то принимаем B_п=N=8,46 м.

Глубину заложения предохранительного откоса T назначают в зависимости от расчетного расхода на одно очко, вида грунта русла и количества очков (таблица 4.4 [1]). Принимаем T = 1,1 м.