6. Гидравлические расчёты закрытых коллекторов и каналов

6.1. Гидравлические расчёты закрытых коллекторов

Цель гидравлических расчётов – определение размеров поперечного сечения (диаметра) коллектора и определение скорости движения воды в нём.

Гидравлический расчёт закрытых коллекторов и дрен из керамических труб для нормальных условий строительства дренажа следует выполнять по формуле:

,(6.1)

Гидравлический расчёт от истока к устью ведётся в следующей последовательности:

1. Минимальный диаметр в истоке принимается равным 75 мм.

2. По приложению 19 [1], определяется площадь водосброса.

3. Определяется расход по 6.1

,

4. Для облегчения расчётов площадь определяют по формуле:

(6.2)

Из этой формулы определяют суммарную длину дрен , которая может быть подключена к коллектору принятого диаметра:

(6.3)

где – расстояние между дренами, м.

Результаты гидравлических расчётов сводятся в таблицу 8.

Гидравлический расчёт закрытых коллекторов Таблица 8

№ коллектора	Уклон коллектора	Наружный диаметр D, м	Внутренний диаметр , м	Площадь возможная к обслуживанию F, га	Возможная суммарная длина дрен м	Реальное количество обслуживаемых дрен n, шт.	Реальная суммарная длина дрен , м	Реальная площадь обслуживания , га	Расход Q, л/с	Скорость v, м/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	0,01	0,101	0,075	2,59	761,76	4	700	2,38	1,9	0,43
		0,130	0,100	5,58	1641,18	4	1420	4,83	3,9	0,49
11	0,0082	0,101	0,075	2,34	688,24	7	670	2,28	1,8	0,41
		0,130	0,100	5,04	1482,35	1	820	2,79	2,2	0,28

6.2. Гидравлические расчёты открытых каналов

В результате гидравлического расчета должны быть обеспечены условия пропуска расчетных расходов в канале в соответствии с требованиями, приведенными в табл. 4.1[1].

Задачами гидравлического расчета являются:

• Определение насколько принятые параметры (уклон , глубина , ширина по дну ) удовлетворяют расчетным расходам и минимально допустимым уровням воды в канале до бровок в расчетные периоды.

• Определение максимальной и минимальной скорости течения воды в канале, сравнение с допустимыми для имеющихся грунтов, а при необходимости - проектирование соответствующего типа крепления канала.

Проектирование канала ведется в следующей последовательности:

1. На плане намечается трасса канала.

2. На миллиметровой бумаге по намеченной трассе строится профиль ее поверхности (рис. 6.1).

3. Устанавливается глубина канала , которая откладывается на профиле.

4. Придерживаясь принятой глубины проектируется дно канала. Уклон дна канала соответствует уклону поверхности его трассы и составляет .

Расчет ведется методом последовательных приближений. В соответствии с принятым уклоном, назначается ширина канала по дну - (минимальная глубина по условию производства работ). Принимается трапецеидальная форма поперечного сечения с заложением откосов (в зависимости от типа грунта табл.5.1[1]). Для 4-х глубин канала ( , , , ) определяются расходы воды (табл.9) и строятся кривые связи зависимости расхода от глубины воды в канале. (рис.6.2), для двух групп расчетных периодов с различными коэффициентами шероховатости.

Коэффициент шероховатости для предпосевного периода и периода весеннего паводка ,определяемый по табл.6.3[1].

Коэффициент шероховатости для меженного периода и периода летне-осеннего паводка .

Площадь поперечного сечения трапецеидального канала по формуле:

. (6.4)

Смоченный периметр определяется по формуле:

. (6.5)

Гидравлический радиус находится из равенства:

. (6.6)

Коэффициент Шези находится по формуле:

, (6.7)

где . (6.8)

Подставляя найденные значения в

формулу Шези , (6.9)

определяется расход воды в канале при заданном значении .

Гидравлический расчет канала для ВП, ППВ, ЛОП и БП Таблица *

b,м	h,м	w,м2	X,м	R,м	Yвп	Yлоп	Свп,ппв, м0,5/c	Vвп	Qвп,ппв, м3/c	Слоп,бп, м0,5/c	Vлоп	Qлоп, бп, м3/c
0,6	0,5	0,675	2,4	0,28	0,056	0,029	35,82	1,00	0,68	30,12	0,84	0,57
0,6	1	2,1	4,2	0,50	0,056	0,029	36,99	1,38	2,90	30,63	1,15	2,40
0,6	1,5	4,275	6,0	0,71	0,056	0,029	37,74	1,68	7,20	30,94	1,38	5,90
0,6	2	7,2	7,8	0,92	0,056	0,029	38,29	1,95	14,00	31,18	1,58	11,40
0,6	2,5	10,88	9,6	1,13	0,056	0,029	38,73	2,18	23,70	31,36	1,77	19,19

По графикам (рис.6.2) снимаются значения глубин, которые соответствуют расчетным расходам воды в канале в различные расчетные периоды (табл.7).

Рис.6.2

По принятым значениям глубин производится проверка правильности их выбора расчетом (табл.10).Значение скоростей потока при заданных расходах Таблица 10

Расход Q, м3/с	Глубина воды в канале h, м	Площадь поперечного сечения w, м2	Скорость воды v, м/с
Qвп=15,8	2,0	7,2	2,19
Qлоп=10,37	1,7	5,36	1,93
Qппв=0,83	0,5	0,675	1,23
Qбп=0,31	0,3	0,315	0,98

Скорость течения воды в канале определяется по формуле:

. (6.10)

Т.к. скорости превышают допустимые на размыв для данного вида грунта (супесь) V_раз=1 м/с (табл.6.6[1]), то предусматривается крепление канала в виде хворостяной выстилки.

Полученные в результате гидравлического расчета уровни воды в канале при пропуске расчетных расходов наносятся на продольный профиль канала (рис 6.1).