Расчет водоотводной канавы

Для сбора и отвода поверхностных вод проектируется водоотводная (на­горная) канава по известному расходу паводкового и ливневого стока. При гидравлическом расчете определяются размеры поперечного профиля водо­отводной канавы: глубина h_K, ширина по дну Ь_к, уклон продольного профиля 4, вид укрепления для каждого из трех (или более) j-x участков длиной l_к (с однообразными уклонами), на которые разделяется канава по длине. Длину каждого из трех участков можно принять примерно равнойl_j ~ (1/3)L_к.

Предварительно определяются уклоны местности i_mj на каждом участке по уклонам продольного профиля; принимается крутизна откосов 1 : m_j,- по виду грунта (для глины, суглинка - 1 : 1,5; супеси - 1 : 2,0); уклоны дна кана­вы i_kj- по i_mj выбирается вид укрепления, соответственно коэффициент шеро­ховатости К_шj и допустимая скорость течения воды V_дj.

Продольный уклон местности на участках

По известным расходам воды для каждого участка qy определяются об­щие расходы (с учетом транзита) Q_j= Затем вычисляются коэффициенты

; ; y= 1,5 .

Для каждого участка канавы определяется площадь наивыгоднейшего

гидравлического сечения

Вычисляются ; м.

Если b_kj< 0,6 м (в случае ω_{min j} < 2,1 м²; h_kj < 1,0 м), то принимают b_kj = 0,6 м и для определения h_kj вычисляют корни уравнения

,

;

Для проверки по скорости V_дj и расходу Q_pj вычисляют гидравлический радиус

Должно быть

Расчетный расход воды Q_pj = ω_jV_j. Должно быть ∆ = 100 • (Q_j – Q_kj) / Q_j < 5 %.

Если погрешность ∆ > 5 %, изменяют h_kj и повторяют проверочный рас­чет итерационно до соблюдения принятой погрешности (сходимости резуль­татов).

Таблица 2.1 – Расчет водоотводной канавы

Расчетные показатели	Значения показателей по участкам	Примечания
Низовой 1-й	Средний 2-й	Верховой 3-й
qkj,м3/с	1,8	1,1	1,0
Qkj,м3/с	3,9	2,1	1,0
ikj	0,03	0,016	0,0067
Грунт	суглинок
1:m	1:1,5	1:1,5	1:1,5
	3,6	3,6	3,6
	0,345	0,345	0,345
Вид укрепления	ж/б лотковые секции	Одиночное мощение камнем	Одиночное мощение камнем
Kшj	0,014	0,020	0,020
	0,177	0,212	0,212
Vдj, м/с	8,0	3,5	3,5
, м	0,72	0,71	0,62
, м	0,59	0,58	0,29
, м	0,35	0,35	0,18
м	0,6	0,6	0,6	Принимается
, м	0,52	0,51	0,47
, м	0,72	0,71	0,67
, м	0,29	0,32	0,27
, м/с	5,4	2,84	1,61	Приложение 5/1
, м3/с	3,86	2,02	1,004
, %	0,91	3,8	0,4

Вариант каменной наброски

Конструкция каменной наброски состоит из верхнего (первого δ₁), нижнего (второго δ₂) слоев камня и обратного фильтра δ_ф. Расчетная схема показана на рисунке 1.6.

Исходные данные: λ_в = 9,47 м; h_в1% = 0,69 м; γ_к = 25,0 кН/м³; m = 2,0.

Принимаем К_fr = 0,025

Вычисляем высоту волны с обеспеченностью 2%:

, м

м

Вес камня верхнего слоя в зоне обрушения определяется по формуле:

, т,

где К_fr – коэффициент, учитывающий форму материала наброски;

γ_к, γ_в – удельный вес камня, воды, кН/м³;

α_от – угол крутизны откоса.

т

Расчетный размер камня первого слоя определим исходя из выражения:

, м;

м.

Расчетный размер камня второго слоя определим исходя из выражения:

, м;

м.

Определим толщину каменной наброски первого слоя по формуле:

, м,

где Кс – коэффициент междуслойности. Принимаем равным 2,0.

м.

Определим толщину каменной наброски второго слоя по формуле:

, м;

м.

Толщину однослойного обратного фильтра из песчано-гравийного материала принимаем δ_ф = 0,35 м.

Общая толщина каменной наброски рассчитывается по формуле:

, м;

м.

Рисунок 1.6 – Укрепление откоса каменной наброской

Вариант плитного покрытия

Конструкция покрытия сборная из железобетонных плит размером АÍВ, толщиной δ_пл. Под плитами расположен слой обратного фильтра, толщиной δ_ф. В основании покрытия – бордюрный упор с рисбермой (рисунок 1.7).

Исходные данные: λ_в = 9,47 м; h_в1% = 0,69 м; γ_п = 26,0 кН/м³; m = 2,0.

Верхняя граница укрепления находится на уровне H_нк = 7,3 м.

Выбираем плиты размером АÍВ = 2,5Í2,0; в_ш = 0,01 м.

Толщина железобетонной плиты определяется по формуле:

, м,

где К_з – коэффициент запаса. Принимаем К_з = 1,1.

К_п – коэффициент, учитывающий тип покрытия. Принимаем К_п = 1,1.

В_пл – размер (длина ребра) плиты нормально урезу воды.

м.

Количество плит n_п на откосе определяется по длине низового откоса l_от:

, шт.

шт.

Принимаем n_п = 8 шт.

В качестве обратного фильтра принимаем слой геотекстиля, укладываемого на слое песка или каменной мелочи, толщиной 0,2 м.

Рисунок 1.7 – Укрепление откоса плитным покрытием

2.3 Проектирование дренажа

Для понижения уровня грунтовых вод под основной площадкой в выемке следует запроектировать дренаж. Производится выбор типа дренажа, определение его технической эффективности, расчет глубины заложения, ширины траншеи, сроков осушения, расхода воды в дренаж и гидравлический расчет с подбором трубы (дрены), разработка конструкций смотровых колодцев и выпуска воды из дренажа.

Выбор типа дренажа выполняется согласно классификации с учетом местных условий: гравитационные горизонтальные траншейные трубчатые, несовершенные, совершенные (врезанные в водоупор), подкюветные, закюветные, откосные, односторонние, двусторонние и др.