Проектирование и расчет водопропускных труб

Страница 3

где H — подпор перед трубой, м;

hтр — высота трубы в свету, м.

Принимаем наиболее максимальный расход для определения диаметра трубы, т. е. ливневый расход равный 4,24 м3/с. Принимаем по выбранному расходу диаметр трубы (1,5 м) и скорость воды на выходе (3,9 м/с) по табл. IV [2] стр. 26.

Критическая скорость Vкр, м/с, определяется по формуле:

где Vс — скорость в сжатом сечении, м/с.

Критическая глубина hкр, м, определяется по формуле:

где g — ускорение свободного падения, м/с2.

Глубина воды в сжатом сечении hс, м:

Подпор воды перед трубой определяется по формуле, H, м:

где φ — коэффициент скорости, принимаемый для конического звена 0,97.

Произведем проверку выбранной трубы на высоту подпора трубы по формуле (7):

Произведем проверку пропускной способности выбранной трубы. Пропускная способность трубы Qc, м/с3, при безнапорном режиме определяется по формуле:

где ωс — площадь сжатого сечения в трубе, м2, который определяется из рис. I [2] стр. 13 из соотношения hc/d = 0,38. По этому графику видно, что ω/d2 = 0,29. Следовательно, ωс = 0,65 и по формуле (12):

Выбираем одноочковую трубу диаметром 1,5 м.

2.5. Расчет отверстий труб с учетом аккумуляции воды у сооружения.

Аккумуляция учитывается во всех случаях расчета по преобладающему ливневому стоку. В результате аккумуляции воды перед трубой образуется пруд. Время прохождения воды через трубу увеличивается по сравнению с продолжительностью паводка, вследствие чего происходит снижение расчетного сбросного расхода в сооружении Qс по сравнению с максимальным паводочным расходом Qр, что приводит к значительному уменьшению отверстия трубы. Расчет производится по ливневому стоку с соблюдением условия Qc ≥ Qт, где Qт по формуле (3) равно 1,9 м3/с, а Qc по формуле (1) равно 4,24 м3/с. Условие выполняется.

Порядок определения расчетного сбросного расхода в сооружении с учетом аккумуляции следующий:

1. Вычисляется объем стока W, м3, по формуле:

где ачас — интенсивность ливня часовой продолжительности в зависимости от ливневого района и вероятности превышения максимальных расходов расчетных паводков, мм/мин. По табл. XV.2 [1] ачас = 0,89;

φ — коэффициент редукции, определяемый по формуле (2). φ = 0,5;

kt — коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности. По табл. XV.3 [1] kt = 1,39.

2. Определяется крутизна склонов m1 и m2.

3. Для ряда значений H (с интервалом 0,5 м) в форме таблицы вычисляются объемы пруда аккумуляции Wпр, м3, по формуле:

где H — максимальная глубина в пониженной точке живого сечения при расчетном уровне подпертых вод, м;

m1, m2, iл — крутизна склонов лога и его уклон.

А также расчетный расход Qс по формуле:

где Qл — максимальный расход дождевых вод, м3/с, определяемый по формуле (1);

Wпр — объем пруда аккумуляции перед сооружением, м3, вычисляется по формуле (14);

W — объем ливневого стока, м3, вычисленный по формуле (13);

Kr — коэффициент, учитывающий форму расчетного гидрографа паводка. Для немуссонных районов равен 0,7.

Точка 1.

Точка 2.

Точка 3.

Таблица 2.1. Определение расчетных сбросных расходов при различных величинах H.

Номер точки	H, м	H3, м3	Wпр, м3	Wпр/Kr∙W	Qс, м3/с
1	0	0	0	0	4,24
2	0,5	0,125	1224	0,05	4,03
3	1	1	9792	0,38	2,6

4. По данным гидравлических характеристик типовых труб (табл. IV [2] стр. 26) строят график пропускной способности Qтр = f∙(H) трубы данного отверстия и режима протекания и график Qс = f∙(H) по данным таблицы 2.1. Искомый расчетный сбросной расход с учетом аккумуляции Qс и величина подпора H соответствуют точке пересечения двух графиков Qс и Qтр.