Устройства для отвода поверхностных вод. Проектирование водоотводных канав.

Поверхностные водосборно-водоотводные устройства предназначены для сбора и отвода атмосферных вод. В отдельных случаях они также собирают и отводят грунтовые воды из верхних слоев грунтов.

В качестве этих устройств применяются: канавы, лотки, быстротоки, перепады, водоотводные валики (временные устройства)

При проектировании поверхност­ных водоотводов исходят из следую­щих основных положений.

1. Водоотводные устройства (ка­навы, быстротоки, перепады и т. п.) должны пропускать весь расчетный расход воды без переполнения. Расчетные расходы воды определя­ются по общим нормам стока, приме­няемым для малых искусственных сооружений.

 Вероятность превы­шения расчетных расходов при про­ектировании кюветов, нагорных ка­нав и водосбросов принимают 1, 3 и 5 % на дорогах I, II-III и IV-V категорий соответственно, а для водоотводных канав — 4, 6 и 10 %. Расчетный уровень воды в канаве должен быть ниже наинизшей бровки канавы не менее чем на 0,2 м.

Длинные канавы разделяют на ряд участков с достаточно однообразны­ми условиями их работы обычно дли­ной 50—150 м. Для каждого участ­ка определяют расход Q' со стороны поля и транзитный расход Q", по­ступающий на этот участок канавы с её верховой части. Полный расход воды на этом участке, таким образом,

Q= Q'+ Q"

Если нет специальных указаний, принято относить (в известный за­пас) этот расход к началу данного участка.

2. Водоотводные устройства долж­ны как можно медленнее заиливаться, не размываться и требовать минималь­ных эксплуатационных расходов (по содержанию и ремонту).

Как известно, в условиях равно­мерного течения жидкости в откры­том русле:

Здесь даны следующие обозначе­ния: Q— расход воды через данное живое сечение, м³/с; v — средняя ско­рость потока в том же живом се­чении, м/с; i-уклон водотока; R-гидравлический радиус, м; w — площадь живого сечения, м²; χ - смоченный периметр, м; значе­ния w и χ даны для трапецеидального сечения, имеющего ширину дна b, м, глубину живого сечения h, м, крутиз­ну одного откоса 1 : m1  и другого— 1 : m₂ (рис. 1); С — параметр, определяемый по Н. Н. Павловскому через коэффициент шероховатости n и показатель степени у.

         Рис. 1

Из последней формулы вид­но, что с увеличением Н растет R, а следовательно, растут С и скорость течения v. Несмотря на то, что ука­занное выше относится к равномер­ному течению воды, характер явле­ния остается тем же при наполнении канавы водой, при котором следует опасаться размыва, и при спаде во­ды в канаве, при котором следует опасаться из-за уменьшения скорос­ти течения ее заиливания в связи с выпадением взвесей, несомых водой.

Во избежание заиливания забанкетным канавам дают уклон не ме­нее 5⁰/₀₀, чтобы получить скорость те­чения воды не менее той, которая является обычной для нагорных, продольных и других канав, имею­щих большее сечение и, как правило, продольный уклон не менее 3°/₀₀.

Заиливание канавы при спаде воды неизбежно; поэтому следует стремиться к тому, чтобы при сле­дующем наполнении ее водой ско­рости увеличивались столь быстро и были столь большими, чтобы про­исходило промывание канавы, но без ее размыва. Однако такая очист­ка канав не всегда осуществима (на­пример, в случае цементации нано­сов при высыхании их в канаве). Следовательно, целесообразно про­ектировать канавы с достаточно боль­шими уклонами, но вполне безопас­ными в отношении размывов. Во вся­ком случае, следует стремиться к тому, чтобы уклон дна канав был не менее 3—4°/oo.

Чтобы в нижних участках канавы не получилось осаждения взвесей, несомых водой с ее верховых участ­ков, надо по возможности увеличи­вать или хотя бы не уменьшать ско­рости течения воды в канаве от вер­ховьев к устью.  Во избежание заили­вания скорость течения воды должна быть не менее 0,25 м/с, а при нано­сах из мелкого песка — 0,5 м/с. Сле­дует по возможности также добиться, чтобы вода в канаву поступала с минимальным количеством взвесей. Со стороны притока воды к канаве иногда целесообразно продолжить укрепление поверхности в сторону поля для предотвращения вымыва­ния в канаву грунта, прилегающего к ней.

Чтобы не было размыва канав, укрепление дна и откосов нужно привести в соответствие со скоростя­ми движения воды.

Принятием мер против заиливания и размыва можно обеспечить мини­мальные эксплуатационные расходы на содержание и ремонт канав.

3. Строительные расходы на уст­ройство канав должны быть мини­мальными при условии выполнения предыдущих требований. В част­ности, это означает, что при одном и том же способе защиты откосов и дна канав от размыва количество земляных работ должно быть ми­нимальным. Для этого следует оп­ределить гидравлически наивыгод­нейшее сечение канав и обеспечивать его в сечениях прохода наибольшего количества воды, т.е., как правило, в низовых участках канав. Гидрав­лически наивыгоднейшим живым се­чением канавы называют такое, через которое при заданной его площади может пройти наибольшее количест­во воды. Это может быть, когда ско­рость течения воды максимальна. Однако v_max бывает тогда, когда гидравлический радиус R максима­лен. При задан­ной площади живого сечения w будет Rmax когда χ минимально. Извест­но, что минимальным периметром при заданной площади обладают круг и описанные или вписанные пра­вильные многоугольники или их половины.

⇐ Предыдущая49505152535455565758Следующая ⇒

Поделиться: