Xreferat.com » Рефераты по геодезии » Проектирование малых водопропускных сооружений и водоотвода

Проектирование малых водопропускных сооружений и водоотвода

СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ 4


1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ВОДОСБОРНОЙ ПЛОЩАДИ 5


2 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 6


3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МАЛОГО МОСТА 9


4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБ (БЕЗНАПОРНОЙ, ПОЛУНАПОРНОЙ, НАПОРНОЙ) 12


5 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ФИЛЬТРУЮЩЕЙ НАСЫПИ 15


6 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАНАВ 17


7 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 19


1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ВОДОСБОРНОЙ ПЛОЩАДИ


Разбиваем площадь водосборного бассейна на треугольники и рассчитываем каждый треугольник по формуле

F= р(р-а)(р-в)(р-с) , р=а+в+с/2 (1.1)

Где: F- площадь , р- полупериметр треугольника, а,в,с- стороны треугольника.


F1=0,144(0,144-0,074)(0,144-0,125)(0,144-0,09)= 0,329 км2 (1.2)


F2=0,135(0,135-0,09)(0,135-0,054)(0,135-0,127)= 0,206 км2 (1.3)


F3=0,139*0,012*0,053*0,074= 0,255 км2 (1.4)


Складываем площади и получаем общую площадь водосборного бассейна


F= 0,329+0,206+0,255= 0,79 км2 (1.5)


5

2 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ


2.1 Определяем расход Qл3%

Qл= 16,7*Арр*F**Kiф, м3/с (2.1)


Расчетная интенсивность осадков

Ар= ачт , мм/мин (2.2)

ливневый район №4 ,

Где, ач- часовая интенсивность осадков;

Кт – коэффициент редукции часовой интенсивности осадков;

ач= 0,74 (по таблице 1, страница 4),

Кт= 1,60 (по таблице 2, страница 4),

По формуле 2.2 расчетную интенсивность осадков

Ар= 0,74*1,60= 1,12 мм/мин


Склоновый сток

ар= а0* (2.3)

где, а0- коэффициент стока при полном насыщении почвы влагой (по таблице 3, страница 4);

а0= 0,65

- коэффициент, учитывающий естественную аккумуляцию стока,

= 1-**П (2.4)

где, - коэффициент проницаемости почво-грунтов (по таблице 6, страница 4),

= 0,15

- коэффициент, учитывающий состояние почво-грунтов (таблица 7, страница 5),

= 1,0

П- поправочный коэффициент на редукцию проницаемости (таблица 10-11, страница 5),

П= 1,0

По формуле 2.4 рассчитываем коэффициент

= 1-0,15*1*1= 0,85

по формуле 2.3 рассчитываем склоновый сток

ар= 0,65*0,85= 0,55


Коэффициент редукции максимальных расходов (таблица 4, страница 4),

= 0,57


Коэффициент крутизны водосборного бассейна Кi, для чего рассчитываем уклон лога

Iл= (Нвтлтр)/L (2.5)

Где, Нвтл- высшая точка лога

Нвтл=172,5

Нтр- точка сооружения

Нтр= 167,5

L- длина лога

L= 1240 м

Рассчитываем по формуле 2.5 уклон лога

Iл= (172,5-167,5)/1240= 0,004= 4%0

Тогда по таблице 5, страница 4 находим

Кi= 0,78

Коэффициент, учитывающий форму водосборной площади, Кф 6

Кф=(Ф/L)F (2.6)

Принимаем форму водосборной площади в виде треугольника.

Принимаем поправочный коэффициент Ф, для чего находим L2/F

L2/F=1,242/7,9=0,19

По таблице 8, страница 5 находим поправочный коэффициент

Ф= 0,98

по формуле 2.6 рассчитываем коэффициент Кф

Кф=(0,98/1,24)0,79= 0,70

По формуле 2.1 рассчитываем расход

Qл3%= 16,7*1,12*0,55*0,79*0,57*0,78*0,70= 2,5 м3


2.2 Определяем расход от талых вод, Qсн

Qсн= Кд*hp*F/(F+1)nозл.б. (2.7)

Определяем коэффициент дружности половодья, Кд

Для чего определяем категорию рельефа:

= iл/iтип (2.8)

находим типовой уклон

iтип=25/F+1=25/0,79+1=18,66 %0 (2.9)

тогда по формуле 2.8 получаем

= 4/18,66= 0,21

0,211, значит категория рельефа- III

По таблице 14, страница 6 находим коэффициент Кд

Кд= 0,006


Определяем расчетный слой суммарного стока,hр

hр=К*h0 (2.10)

где, К- модульный коэффициент

К=Сv*Ф+1 (2.11)

где, Сv- коэффициент вариации слоя стока, определяется по приложению 3, страница 3

Сv= 0,3

Ф- отклонение кривой ВП от среднего значения Сv= 1, находим по таблице 16, страница 6, для чего рассчитываем коэффициент асимметрии Сs

Сs= 3 Сv= 3*0,3= 0,9

Далее

Ф= 2,45

По формуле 2.11 рассчитываем модульный коэффициент

К= 0,3*2,45+1= 1,73

h0 – исходная величина стока, соответствующая конкретному территориальному району. Принимается по приложению 2, страница 2.

h0= 180 мм

Так как грунты глинистые, то

h0=180*1,1= 198 мм

По формуле 2.10 рассчитываем hр

hр= 1,73*198= 342,54

По формуле 2.7 рассчитываем расход от талых вод

Qсн= 0,006*342,54*0,79/(0,79+1)0,25= 1,62/1,16= 1,4 м3



7

2.3 С учетом аккумуляции стока

Вычерчиваем живое сечение


Н= 168,75-165,5= 3,25

iАС= 1/0,0178= 56

iВС= 1/0,0089= 112


Рисунок 2.1 Живое сечение



Определяем объем дождевого стока

W= 1000*Арр*F*tф (2.12)

Где, tф- расчетная продолжительность осадков, формирующих ливень часовой продолжительности. Определяется по таблице 12, страница 5

tф= 30 мин

Тогда

W= 1000*1,12*0,55*0,79*30= 14599 м3

Определяем объем пруда

Wп= 220*В*h2/i0 (2.13)





34

1:112

1:56


0,2


=5 м3



Рисунок 2.2 Поперечное сечение пруда



Для Qр= 2,5Vдоп= 0,5 м/с

Отсюда находим площадь сечения пруда

= Q/V=2,5/0,5= 5 м2 (2.14)

Определяем глубину пруда

h= *2/H= 5*2/168= 0,2 м (2.15)

Далее, по формуле 2.13, рассчитываем объем пруда

Wп= 220*34*0,22/4= 75 м3

Определяем расход с учетом аккумуляции

Qак= Qл1- (Wп/W)0.75= 2,51-(75/14599)0,75= 2,45 м3/с (2.16)

Вывод: погрешность составляет менее 5%, аккумуляцию учитывать не надо. Следовательно принимаем Qр= 2,5 м3/с.


8

3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МАЛОГО МОСТА


В

Рисунок 3.1 Живое сечение русла

ычерчиваем живое сечение


Qл= Qр= 2,5 м3

n= 0,033 m= 0,46

Продольный уклон лога 4 %0=

= 0,004

Грунт - глины


Задаемся бытовой глубиной

hб= m3К/I (3.1)

где, m- русловой коэффициент. Он определяется по таблице 1, страница 7

m= 0,45

К- модуль расхода. Определяется по формуле

К= Qр/iл= 2,5/0,004= 39,7 м3/с (3.2)

I- сумма котангенсов

I= m+n= 1/0,0178+1/0,0083= 56+112= 168 (3.3)

Далее рассчитываем по формуле 3.1 бытовую глубину

hб= 0,46339,7/168= 0,29 м

Определяем пропускную способность живого сечения

Q= *V (3.4)

где, - площадь живого сечения

= (hб2/2)I=(0,292/2)168= 7,06 м2 (3.5)

V- скорость потока

V= СR*i (3.6)

где, С- коэффициент Шези. Определяется по рисунку 5, страница 7, для чего находим гидравлический радиус R

R= hб/2= 0,29/2= 0,15 (3.7)

Определяем коэффициент Шези

С= 15

По формуле 3.6 определяем скорость потока

V= 150,15*0,004= 0,37 м/с

Далее по формуле 3.4 определяем пропускную способность

Q= 7,06*0,37= 2,6 м3

Расхождение между Q и Qр составляет меньше 5%, следовательно принимаем

Qр= 2,5 м3

Строим таблицу = (hб)

hб

С R Q
0,24 4,84 13 0,12 1,4
0,29 7,06 15 0,15 2,6
0,34 9,71 17 0,17 4,3

9

С

0,20

0,25

0,30

0,35

hб м

1

4

5

Q м3

троим график по данным таблицы (рисунок 2, страница 7)


hб= 0,28 м






2

3


Q= 2,5 м3



Рисунок 3.1 График Q= (hб)



По исходному расходу Q= 2,5 м3/с определяем бытовую глубину hб= 0,28 м

Делаем проверку расхождения не более 5%

Для hб= 0,28 м Q= 2,17 м3

Расхождение 5% 2,5*0,05= 0,125; 2,5-2,17= 0,33 – условие выполнено.

Определяем критическую глубину

hк= V2/g (3.8)

где, V- скорость течения воды в потоке

V= Vдоп5hб (3.9)

где, Vдоп- допускаемая скорость течения воды в зависимости от глубины потока. Находим по таблице 2, страница 7.

Vдоп= 3 м/с

По формуле 3.9 определяем V

V= 350,28= 2,33 м/с

По формуле 3.8 определяем hк

hк= 1*2,332/2*9,81= 0,26 м

Определяем форму водослива

hк hб

следовательно форма водослива – затопленная.


hк

Г.П.В.

Нвод

Рисунок 3.2 Гидравлическая схема протекания воды через малое искусственное сооружение с затопленным водосливом



hб



Определяем ширину моста В

В= Qр/ hбV (3.10)

где, - коэффициент сжатия потока

=0,8 %

По формуле 3.10

В= 2,5/0,8*0,28*2,33= 4,8 м

10

Вычисляем величину подпора воды перед сооружением

Н= hб+V2/2g2= 0,28+2,332/2*9,81*0,952= 0,59 м (3.11)

где, - скоростной коэффициент

= 0,95 %



Рисунок 3.3 Расчетные схемы железобетонного моста с вертикальными стенками устоев


Определяем высоту моста

Нм= Н+Г+С (3.12)

где, Г- подмостовый габарит, для несудоходной реки Г= 0,25 м

С- высота строительной конструкции, определяется по приложению 3, страница 7

С= 0,46 м

По формуле 3.12

Нм= 0,59+0,25+0,46= 1,3 м

Определяем длину моста

L= В+2mH+2а+2Р (3.13)

где, а- расстояние от вершины конуса до вершины моста, а= 0,15-0,5 м

Р- величина зазора, не менее 10 см

Тогда по формуле 3.13

L= 4,8+2*1,5*1,3+2*0,1+2*0,5= 9,2 м

Вывод: Величина типового пролета больше, чем величина пролетного, следовательно скорость не уточняем.


11

4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБ


4.1 Безнапорный режим

Коэффициент накопления трубы S=H/d 1,2

Тип оголовка – I

n= 0,013



Рисунок 4.1 Безнапорный режим протекания воды в трубе


Подбираем параметры трубы

Если d= 1 м, то по таблице 2,страница 8, при Qр= 2,5 м3/с, Н= 2,47 м

S= 2,47/1,0= 2,47 1,2

Следовательно d= 1 не принимаем.

Если d= 1,5 м, то Н= 1,30 м, тогда

S= 1,30/1,5= 0,87 1,2

Следовательно условие выполнено. Назначаем диаметр d= 1,5 м.

По таблице 3, страница 8 находим скорость течения потока в трубе

V= 2,9 м/с

Определяем высоту сжатия потока воды в трубе при входе

hсж= 0,78hк (4.1)

где, hк- критическая глубина потока воды в трубе, определяется в таблице 1, страница 8 по соотношению hк/d. Для этого надо найти соотношение Q2/gd5

Q2/gd5= 2,52/9,81*1,55= 0,28 (4.2)

Отсюда hк/d= 0,40 , следовательно

hк= 0,40*1,5= 0,6 м (4.3)

По формуле 4.1 определяем

hсж= 0,78*0,6= 0,47 м

Находим соотношение

hсж/d= 0,47/1,5= 0,31 (4.4)

Отсюда, по таблице 1, страница 8 определяем площадь сжатия потока воды в трубе

сж= 0,196d2= 0,196*1,52= 0,44 м2 (4.5)

Определяем величину подпора воды перед сооружением

Н= hсж+ Q2/2g2сж2= 0,47+2,52/2*9,81*0,572*0,442= 5,7 м (4.6)

Находим скорость потока воды на выходе

Vвых= Qр/вых (4.7)

Где, вых- площадь потока воды на выходе, определяется как вых= (hвых)

Находим критический уклон

iк= Q2/к2Ск2Rк (4.8)

Проверяем условие iл= i0 iк

Для чего определяем соотношение

hк/d= 0,6/1,5= 0,4 (4.9)

по таблице 1, страница 8 находим:

к= 0,293d2= 0,293*1,52= 0,66 м2 (4.10)

Rк= 0,214d= 0,214*1,5= 0,32 м (4.11)

Определяем коэффициент Шези

Ск= 66

Тогда по формуле 4.8

iк= 2,52/0,662*662*0,32= 0,010= 10%0

0,0100,004

следовательно условие выполняется. Тогда

hвых= (0,8+0,85) hк= (0,8+0,85)0,6= 0,99 м (4.12)

определяем соотношение

hвых/d= 0,99/1,5= 0,66

по таблице 1, страница 8 определяем

вых= 0,540d2= 0,540*1,52= 1,22 м2

Далее по формуле 4.7 определяем скорость на выходе

Vвых= 2,5/1,22= 2,05 м/с

Вывод: Vвых= 2,05 м/с , то по приложению 1, таблице 1, страница 9, укрепление производим одиночным мощением на мху (слой мха не менее 5 см) из булыжника размером 15 см.


4.2Полунапорный режим протекания воды в дорожных трубах



Рисунок 4.2 Полунапорный режим протекания воды в дорожных трубах


По таблице 2, страница 8 находим Н

Н= 2,47

Отсюда

S= Н/d= 2,47/1= 2,471,2 (4.13)

Следовательно условие выполнено.

Находим скорость течения (смотри предыдущие расчеты)

V= 5,1 м/с

Рассматриваем условие i0 i

i= Q2/т2Ст2Rт (4.14)

где, Rт- гидравлический радиус, находится по формуле

Rт= Rт/2= ј= 0,25 м (4.15)

По таблице 1, страница 8 находим

т= 0,332

Ст= 62

Отсюда по формуле 4.14 находим

i= 2,52/0,3322*622*0,25= 0,059

i0 i

Вывод: Условие не выполняется, следовательно последующий расчет в данном режиме бесполезен.


13

4.3 Напорный режим

Коэффициент наполнения трубы- отношение S= Н/d 1,4 , условие i0 i.

Задаемся ориентировочной длиной трубы 24 м, диаметр 1 м, тип оголовка I (по таблице 2).




Рисунок 4.3 Напорный режим протекания воды в дорожных трубах


По таблице 2, страница 8 выводим соотношение S= Н/d= 2,47/1= 2,471,4- условие выполнено.

Находим скорость течения воды

V= 2,7 м/с

Определяем по формуле 4.14

i= Q2/т2Ст2Rт= 2,52/0,3322*622*0,25= 0,0590,004

i0 i- следовательно условие соблюдается.

Определяем величину подпора воды

Н= Нзад+L(i- i0 )= 2,47+24(0,059-0,004)= 3,79 м (4.16)

Определяем скорость на выходе при Е= 0,6…0,9

Vвых= Q/Ет= 2,5/0,9*0,332= 8,3 м/с (4.17)


Вывод: По показателям скорости на выходе и укрепления русла трубы выбираем безнапорный режим, как более экономичный.


14

5 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ФИЛЬТРУЮЩЕЙ НАСЫПИ

(насыпь напорная)

Дано: i0= 0,004; Qр= 2,5 м3/с; грунт- глины; В= 8; m= 1,5; дорожный строительный материал- камень круглый 40 см

а= 0,5 м




hб