содержание   ..  60  61  62  63  64  65  66 

§ 70. НАЗНАЧЕНИЕ ОТВЕРСТИЙ МАЛЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Отверстия малых водопропускных сооружений теоретически могут быть назначены любой величины при условии обеспечения достаточной высоты насыпи и соответствующих размеров укреплений. Возможность непосредственного установления отверстия осложняется тем, что при наличии аккумуляции воды перед сооружением, происходящей в большинстве случаев при расчете ливневого стока, расход воды в сооружении (исходная величина в расчете) зависит также и от его отверстия. В этом случае приходится задаваться вариантами отверстий сооружений и в процессе расчета устанавливать расходы в них и соответствующие подпертые уровни, скорости и глубины размыва на выходах из сооружений. Такой метод целесообразно применять вне зависимости от наличия аккумуляции, дополнив его технико-экономическим сравнением для выбора наиболее рациональных вариантов.
 

При сравнении вариантов отверстий необходимо учесть принципы типизации сооружений, так как в ряде случаев бывает экономически оправдано увеличить величину отверстий, сократив при этом число типоразмеров.

Исходными данными для расчетов, связанными с назначением отверстий малых водопропускных сооружений, являются расходы притока воды к сооружениям и соответствующие им гидрографы, определяемые согласно указаниям § 66. Расчет начинают с назначения вариантов отверстий данного типа сооружений (мостов, труб, лотков и т. п.), причем типы сооружений подбирают согласно рекомендациям § 60.

При назначении вариантов отверстий используют данные о расходах, пропускаемых трубами, и соответствующих им подпертых уровнях, приведенные в типовых проектах труб.

Для мостов следует предварительно принимать погонные расходы 1—3 м3/сек на 1 пог. м отверстия моста.

Далее устанавливают расходы воды в сооружении и строят соответствующие им гидрографы паводков заданной повторяемости (гидрографы сброса). Расходы воды непосредственно в сооружении меньше расходов, притекающих с бассейнов, вследствие аккумуляции воды перед сооружениями. При аккумуляции уровень воды перед сооружением определяется не только притоком воды с бассейна, но и пропускной способностью отверстия. Если приток воды превышает пропускную способность сооружения, то избыточное количество воды способствует возрастанию уровня и объема воды в водоеме, образующемся перед сооружением. В результате накопления воды перед сооружением гидрограф притока преобразуется :в более растянутый во времени гидрограф сброса, что приводит к снижению наибольшего расхода в сооружении по сравнению с наибольшим расходом притока с бассейна. Объем накопившейся воды перед сооружением зависит от объема стока, гидрографа притока, отверстия сооружения и рельефа водоема.

В настоящее время распространен упрощенный способ расчета расходов воды в сооружениях при наличии аккумуляции, основанный на использовании формулы Д. И. Кочерина [53].

После определения стока выполняют гидравлические расчеты водопропускных сооружений, в результате которых устанавливают подпертый уровень перед сооружением, скорости и глубины воды в сооружении и за ним, а также размывы за укреплениями. На железных дорогах устанавливают также заполнение трубы при расчетном расходе, как это рекомендуется Техническими условиями (СН 200-62).

Гидравлические расчеты для разных типов водопропускных сооружений отличаются некоторой спецификой, так как в каждом типе сооружений расчет зависит от гидравлических особенностей их работы.

Водопропускные трубы в зависимости от уклона, с которым они укладываются, делятся на равнинные и косогорные. Равнинные трубы имеют уклоны, существенно не превышающие критические.

В практике принято к равнинным относить трубы, укладываемые с уклонами <=0,02.

Косогорные трубы имеют уклоны >0,02. Для этих труб, как правило, требуются специальные меры по вводу потока в сооружение и гашению энергии за ним (или внутри его).

Гидравлический расчет труб зависит от режима протекания потока в пределах входного оголовка и трубы. Излагаемая ниже методика гидравлических расчетов труб разработана в ЦНИИСе [87, 88].

Различают следующие режимы работы труб: безнапорный, при котором по всей длине сооружения поток не касается верхней точки трубы;

полунапорный — входное сечение трубы затоплено, а на остальном протяжении свободное протекание;

напорный — входное сечение заполнено и на большей своей части труба работает полным сечением.

Для установления режима работы трубы необходимо предварительно установить, короткой или длинной в гидравлическом отношении является труба и не оказывает ли влияние на протекание потока глубина воды в выходном русле.

На пропускную способность коротких труб длина не оказывает влияния, а у длинных с увеличением длины пропускная способность снижается.

При отсутствии в нижнем бьефе подтопления, вызванного какими-либо сооружениями (например, насыпью второго пути при раздельном земляном полотне) или уровнями воды в реке (при долинных ходах) и уклонах лога на выходе >=0,01, трубы считаются как неподтопленные.

Если подтопление, вызванное внешними причинами, отсутствует, а уклоны лога на выходе <0,01, то в качестве глубины в нижнем бьефе принимают бытовую глубину в логу, определяемую морфометрически, подбором.

Короткие неподтопленные со стороны нижнего бьефа трубы встречаются наиболее часто.

Гидравлические расчеты этих труб выполняются в следующей последовательности.