Файл: Грелов В.М. Расчет стока и отверстий малых мостов и труб на автомобильных дорогах учебно-методическое пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2024
Просмотров: 33
Скачиваний: 1
Учебно-методическое пособие предназначено для слуша телей академии дорожной специальности в качестве руковод ства при выполнении гидрологических расчетов стока ливне вых и талых вод и гидравлических расчетов отверстий малых мостов и труб в курсовом проекте «Проект автомобильной до роги с учетом военно-технических требований».
Пособие написали:
главу 1— доцент, кандидат технических наук полковник Горелов В. М.;
главу 2 — профессор, доктор технических наук инженерполковник Теплое А. В.
Учебно-методическое пособие одобрено на заседании ка федры «Постройка и восстановление автомобильных дорог» и утверждено начальником кафедры профессором,, доктором технических наук генерал-майором и-т.с. Калертом А. А,
|
Только для внутриведомственной продажи (цена 21 коп.) |
|
Г-208019 |
Объем З1/<>печ. л. |
Зак. 195р |
1967 г. |
|
Типография ВАТТ |
ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЫЛА И ТРАНСПОРТА
РАСЧЕТ СТОКА |
И ОТВЕРСТИЙ МАЛЫХ МОСТОВ |
И ТРУБ НА |
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ |
Учебно-методичеокое пособие
Ленинград
1967
|
гес. Г:у |
-■ :АЯ |
} |
I |
научно-г: |
• ;ЧЕСКАЯ |
1 |
™ 5 - О'!Ь-tA СССР |
I |
2 Ш &
Ъ & Ь Ь ч
- 3 ~
Глава I . РАСЧЕТ СТОКА С МАЛЫХ БАССЕЙНОВ
I . Теоретические основы расчета стока ливневых вод
смалых бассейнов
Брезультате интенсивных дождей иди таяния снега в малых бассейнах (сухих логах) появляется временный поток,. Водопро пускное сооружение на виляний автомобильной дороге должно про пускать максимальный расчетный расход временного или постоянного водотока без повреждения сооружения и дороги.
Максимальный расход в различных климатических районах может вызываться интенсивными дождями или таянием снега,. В некоторых случаях он может быть результатом комбинированного стока.
Особо важное значение имеет сток ливневых вод. Наблюдения показывают, что южнее линии Ленинград-Казаиь наибольшие рас ходы с малых бассейнов образуются от ливневого стока. В север ных районах, в Сибири и некоторых других районах.максимальный расход может вызываться интенсивным снеготаянием. Для большей части Европы характерным является появление. максимальных рас ходов на малых бассейнах от ливневого стока.
Чтобы |
не допускать грубых |
просчетов, |
во |
всех случаях не |
обходимо |
определять расчетный расход как |
от |
ливневого стока, |
так и от снеготаяния, и отверстие водопропускного сооружения рассчитывать на наибольший из них.
Определение максимального расхода от ливневого стока с за данной вероятностью превышения представляет собой весьма слож ную задачу.
Трудность ее решения вытекает из сложности самого явления стока ливневых вод с бассейна и большой сложности нахождения расчетного слоя стока, так как интенсивность ливня с заданной вероятностью превышения (повторяемости) для различных районов земной поверхности различна и может быть найдена только путем статистической обработки метеорологических наблюдений с исполь зованием теории вероятностей.
Объем стока ливневых вод с малых бассейнов и максимальный расчетный расход зависят от различных факторов, многие из ко торых трудно учесть в расчетных зависимостях.
Такими факторами являются; - площадь водосборного бассейна и его конфигурация;
- топографические характеристики бассейна (средний уклон
главного лога |
i / / |
, уклоны склонов |
i 0 |
); |
|
« |
растительный |
покров на площади бассейна; - |
|||
- |
категории |
почв |
но впитывающий |
способности; |
|
- |
наличие на площади бассейна озер , болот, которые могут |
||||
аккумулировать |
часть отока; |
|
|
||
•г географическое положение бассейна и климатические усло |
|||||
вия, |
|
|
|
|
|
Важнейшей климатической характеристикой |
являются осадки. |
От интенсивности дсадя (ливня) и его продолжительности в больщой степени зависит величина максимального расхода, на пропуск.которого должно быть рассчитано водопропускное соо ружение,
Сложность и важность проблемы определения расчетных рас
ходов от ливневого отока заставляло многих ученых и исследо вателей.искать решение задачи как путем теоретических иссле дований, так и путем получения эмпиричеоких зависимостей на основе обработки результатов натурных наблюдений. На протя жении последнего столетия предложено более 100 различных формул, причем в некоторых из них число эмпиричеоких коэффи циентов достигало 20 .
Большую.работу в создании основ теории ливневого отока
проделал М»М.ПРОТОДЬЯКОНОВ, создавший впервые в мире (1931-
193? г г .) доотаточно полную теорию отока, которая широко ис пользовалась в практических расчетах вплоть до 1952 года.
В 1952-1953 г г , в результате, экспериментальных и теорети
ческих разработок, выполненных Е.В. Болдаковым, Н.Н. Чегодае-
вым и др.^ была создана новая теория стока и составлены нормы отока.
Сложную картину.отока воды о бассейна можно представить
схематически |
(по |
Н.Е. |
Долгову) в вида гидрографа ливневого сто |
|||
ка (рис. |
I ) |
. За |
время |
выпадения дождя |
t мин.,интенсивно |
|
стью. |
а |
мм/мин. можно выделить несколько характерных фаз: |
||||
I . |
|
Начальная фаза (ОА), когда вся |
выпавшая вода впитывает |
ся в грунт, задерживается на поверхности земли и на раститель ности и притока воды к вооружению нет. Большинство дождей не
дает |
стока в силу |
этих причин. Сток дают только интенсивные |
|
и продолжительные дожди. На Украине из |
100 дождей образуют |
||
сток |
только 5 -6, |
а в таежных районах с |
моховым покровом и |
~ 5 ~
/ мин,
tfttf&K ft Ih i n
/ушпл
в р е м я
Рис { Гидрограф литеато стока
Рис. У Схема изохрон при стоке с бассейне
—6 —
хорошо фильтрующими почвами |
из 1000 дождей д а м |
сток только |
?~8,. |
|
|
2 . Фаза подъема (ДБ) - |
период от появления |
первых струек |
на поверхности до подхода стока максимальной величины к водо
пропускному сооруженью. |
|
|
3. Фаза полного отока |
(ВС), когда сток распространяется |
|
на всю площадь бассейна. |
|
|
4 . Фаза затухания отока |
(фаза спада -- Сг>), начинающаяся |
|
после прекращения дождя или уменьшения его интенсивности. |
||
Чтобы представить |
себе |
процесс формирования дождевого стока |
о бассейна^рассмотрим |
условия, когда потери стока отсутствуют- |
и скорость отекания воды в пределах всей площади бассейна оди накова»
|
В |
этих. |
идеализированных условиях формирование сто |
||||
ка можно изобразить с помощью изохрон-линий равного времени |
|||||||
отекания |
воды с |
бассейна. Пусть на |
бассейн площадью |
р км^ |
|||
(рис. |
2) |
выпадает дождь одинаковой |
интенсивности ( |
а , |
мм/шщ.). |
||
Через |
одну минуту после начала дождя у водопропускного соору |
||||||
жения |
соберется |
вода с площади, ограниченной линией Ы |
. В |
||||
конце |
второй минуты, |
кроме воды.с |
предыдущей площади, |
к соо |
|||
ружению подойдет |
вода |
с площади, ограниченной изохронами 1-1 |
|||||
и 2-2» |
Через |
мин. |
после, начала дождя к сооружению |
одно - |
временно будет подходить вода с площади, ограниченной изохро
ной T |
- f |
. При этом может, быть |
два расчетных |
|
случая. |
||||
Первый случай, |
когда продолжительность дождя |
|
t |
больше |
|||||
времени |
Ч? |
отекания |
воды к сооружению о наиболее |
удаленных |
|||||
точек бассейна^ т . е . |
t > c \ |
|
|
|
|
|
|||
В этом случае максимальный расход будет равен произведению |
|||||||||
площади бассейна |
на интенсивность дождя: |
|
|
|
|
||||
|
|
|
а |
а * 1000 *1000 |
1.. . .. |
—, |
|
г.... |
,„3 »т/ |
|
|
|
Ч |
----------- ------ - |
-г = 16,6? |
аБ1 |
= МР |
м /с е к ., |
|
|
|
|
|
100060 |
|
|
|
|
|
где: Ч гг расход воды, м^/сек;,
а« интенсивность дождя, мм/мин:,
?- площадь бассейна,.км^;
М - модуль |
отока^ |
т .е . объем воды (м ^ /с ек ,), притекаю |
щей к сооружению с |
I км'- |
бассейна; |
7
102Q.tl222 = 16,67 - числовой множитель, учитывающий принятые
1000» 60 |
размерности. |
|
Первый расчетный случай обычно наблюдается на малых бассей |
||
нах площадью д о .3-5 км , |
полностью покрываемых дождевой тучей. |
|
Второй случай, |
когда |
продолжительность дождя b меньше време |
ни eU' , потребного для добеганго воды к сооружению о наиболее
удаленных |
точек бассейна, т .е , |
t < ZJ, |
|
|
В этом |
случае максимальный |
расход |
будет |
равен |
|
Q = 16,6? a-F - |
и*/с ек. |
(2 ) |
Рассмотренная простая схема стока с малого бассейна в дей ствительности сильно усложняется неправильной конфигурацией площади бассейна, неодинаковой скоростью стенания, впитывани ем воды в грунт, частичным задержанием ее растительностью , изменением интенсивности.дождя по площади бассейна и по вре мени и другими факторами.
|
Новая теория стока ливневых .вод основана на раздельном ре |
|||||
шении |
двух |
задач: |
|
|
|
|
|
а) |
нахождение слоя стока ь |
, |
мм за время, выпадения |
дож |
|
дя |
(ливня) |
с заданной вероятностью повторения; |
|
|||
|
б) |
транспортирование этого слоя к сооружению и построение |
||||
гидрографа |
стока. |
|
|
|
||
. |
В |
основу |
решения первой задачи |
положена графическая |
схема |
|
Е.В. |
БОЛДАКОВА нахождения слоя |
стока h о элементарной |
пло |
щадки. На схеме (рис. 3) ход дождя показан нарастающим итогом интегральной кривой ОА, а ход потерь на впитывание-
интегралыюй кривой |
ОВ. |
|
|
||
Слой стока |
h |
в |
ш |
определяется |
как разность между выпав |
шим слоем осадков |
ХТа |
, мм и слоем |
потерь от впитывания. во |
||
ды в почву Т.й |
|
|
, которые учитываются в зависимости от |
||
категорий почвы и продолжительности водоотдачи. |
|||||
Кроме того, необходимо учесть потери от смачивания расти - |
|||||
тельности |
, |
мм, |
которые определяются по таблице I . |
Рис, 3 Схема графического определения слоя ст еке
(ig ~ расчетное бремя, \ Водоотдачи с учетом слоя потерь £ ; tg - расчетное бремя Водоотдачи its учета слоя потерь Я)
|
Потери |
от смачивания растительности Z |
|
|
|
|
Таблица I |
|
Растительность |
Слой потерь z в мм |
|
Отсутствует |
|
0 |
|
Кустарник, средний лес |
5 |
||
Густой |
лес |
|
10 |
Тайга, |
завалы, |
моховое |
болото |
(в зависимости от уклонов |
|||
склонов) • |
|
го-ад |
На основании статистической обработки многолетних натурных
данных о дождях большой интенсивности для территории СССР on-