Материал: 4817

16

Коэффициенты откосов зависят от почвогрунтов, глубины канала и других факторов и принимаются обычно кратными 1-4

При проектировании коэффициенты откосов принимают по табл. 3.

Для лесопарков коэффициенты откосов, приведенные в табл. 3, следует увеличить на 0,25, а для парков - на 0,5 (с целью засева откосов травами и придания им большей устойчивости).

Если каналы углубляются в минеральные грунты (за исключением песков) на 1 / 2 Тпр и более или в пески больше чем на 0,25 м, коэффициенты для всего откоса принимаются по этим фунтам.

2.7 Поперечный профиль осушителя

Поперечный профиль вычеркивают для осушителя. На профиле показывают все элементы канала, включая и воронки. Профиль вычеркивают для нулевого пикета, ширину по дну принять 0,3 м. Ширина бермы при устройстве канала экскаватором принимается равной глубине каната. Масштабы горизонтальный - в 1 см - 0,5 м, вертикальный - в 1 см - 0,3 м (рис 5).

Рис. 5. Поперечный профиль осушителя: 1 – бровка; 2 – берма; 3 – кавальер

2.8. Гидрологический и гидравлический расчеты

17

Гидрологический и гидравлический расчеты проводят с целью определения ширины по дну крупных проводящих каналов. Для небольших собирателей, водосборная площадь которых менее 500 га, ширину по дну можно принимать без расчетов равной 0,4 - 0,5 м.

Непосредственно ширина каналов по дну находится гидравлическим расчетом. В этом расчете ширина канала по дну определяется подбором и принимается такой, чтобы в расчетный период канал отводил всю поступающую в него воду и уровень воды в нем не превышал расчетного горизонта. Следовательно, расход воды с водосборной площади Qв в этот период должен быть равен расходу воды по каналу (пропускной способности канала) Qк. На осушенной площади в расчетный период корнеобитаемый слой почв не должен подтопляться. Поскольку Qв=qpF, а Qк = wυ, должна проектироваться такая ширина канала по дну, чтобы в расчетный период наблюдалось равенство:

т.е. определить расчетный период, на какие воды проводить расчет и расчетную обеспеченность;

2)как определить расчетные модули стока;

3)каким принять положение расчетного горизонта воды в канале.

В курсовой работе нужно привести обоснованные ответы на все вопросы гидрологического расчета.

При осушении лесных земель важнейшим требованием является освобождение от гравитационной влаги корнеобитаемой зоны почв к началу роста корней древостоя. С учетом этого за расчетный период правильнее принимать весну и расчет производить на послепаводковые воды. Расчетные модули стока при осушении лесных земель принимают с обеспеченностью 25%, при осушении лесопарков - 10%. При такой обеспеченности модули стока, равные расчетному или превышающие его, будут наблюдаться в среднем соответственно 1 раз в 4 года и 1 раз в 10 лет. В этих случаях каналы могут не справиться с пропуском поступающей в них воды и на осушенных

18

площадях возможно подтопление корнеобитаемого слоя почв.

Для упрощения в данной работе за расчетный период можно принять лето и расчет произвести на средневысокие летние воды, модули стока и расходы которых легко рассчитать.

Расчетный модуль стока средневысоких летних вод qр (средний по наблюдениям за многолетний период модуль стока самых высоких летних паводков) определяется по формуле А.Д. Дубаха.

где

Р - площадь водосбора, га;

К - коэффициент прихода расхода влаги (берется по учебнику); этот

коэффициент для таежной зоны варьирует от 1,20 до 2,0, в среднем - около

1,60; по областям принимается равным: Архангельская - 1,66, Волгоградская

- 1,51, Нижегородская - 1,10, Карелия - 1,66, Тверская - 1,62, Кировская -

1,10, Ленинградская - 1,67, Московская - 1,58, Новгородская - 2,00, Пермская

-1,20, Псковская - 1,77.

i- средний уклон дна рассчитываемого канала.

Положение расчетного горизонта воды принимается ниже бровки канала после торфа при осушении лесных земель на 0,2-0,3 м, при осушении лесопарков – на 0,3-0,4 м.

б. Гидравлический расчет

Подбор ширины по дну b начинают обычно с минимального значения 0,4 м. При этой ширине определяют скорость течения и расхода воды, для чего находят следующие величины и в такой последовательности:

а. Площадь живого сечения w (часть поперечного сечения канала, занятого водой) – вычисляется как площадь трапеции:

где

19

m – коэффициент откоса;

hp – расчетная глубина воды в канале.

б. Смоченный периметр Х (подводная часть периметра поперечного сечения канала)

в. Гидравлический радиус

г. Скоростной коэффициент С по формуле Н.Н. Павловского

где n – коэффициент шероховатости русла, равный 0,030;

у– переменный показатель степени:

у= 1,5 √n при R < 1 м;

у= 1,3 √ n при R >1 м.

Скоростной коэффициент С можно определить и по формуле И.И. Агроскина:

Впроцессе подбора ширины по дну коэффициент С можно определять

ипо (приложение 1). При окончательном расчете С следует вычислять по одной из указанных выше формул.

д. Скорость течения воды по формуле равномерного движения воды в открытых водотоках (формула Шези)

Если полученный расход Qk равен расходу с водосборной площади Qв = qF или отличается от него не более как на 5% (при b = 0,4 допускаются любые превышения), то ширина по дну b принята правильно. В противном слу-

20

чае изменяют значение b и снова проводят расчет по вышеуказанным формулам до тех пор, пока не будет соблюдено равенство

В производственных проектах гидравлический расчет проводят для всех проводящих каналов, за исключением небольших собирателей с водосборной площадью менее 500 га. Причем для одного и того же канала расчет производят в тех сечениях, где сильно изменяется величина водосборной площади и резко изменяется уклон дна. В курсовой работе достаточно сделать один расчет для устья магистрального канала или собирателя. Величина водосборной площади канала дается в задании или определяется по карте.

Для примера приведем гидравлический расчет для устьевого сечения магистрального канала.

Допустим, что водосборная площадь F = 1950 га. Глубина магистрального канала после осадки торфа равна 1,1 м. Коэффициент откоса 1,0. Средний уклон магистрального канала примем равным 0,0012. Уклон дна канала в расчетном сечении 0,0015. Значение коэффициента К для Вологодской области равно 1,51. Средневысокий летний модуль стока (по формула 1) равен:

qp = 3/3√1950 · 4√0,0012 / 0,0003 · 1,51 / 1,55 = 0,332 л/с с 1 га.

Приток воды с водосборной площади к каналу

Qв = 0,332 · 1950 = 647 л/с.

Следовательно, надо подобрать такую ширину канала по дну, чтобы расход воды по каналу был в пределах 615 – 679 л/с.

Примем b равным 0,4 м (наименьшее значение для магистрального канала) и по формулам 2 – 4 произведем расчет:

hp = То – h = 1, 1-0,3 = 0,8 м; w = (0,4+1,0 · 0,8) 0,8 = 0,96 м2;

Х = 0,4+2 · 0,8 √1+12 = 2,66 м; R = 0,96 / 2,66 = 0,36 м.

При R = 0,36 (приложение 1) примем С = 25,3, тогда по формуле Шези при уклоне канала, равном 0,0015, находим:

υ = 25,3 √0,36 · 0,0015 = 0,588 м/с;

Qk = wυ = 0,96 · 0,59 = 0,566 м3/с = 566 л/с.

Таким образом, в результате расчета мы получим, что расход воды по каналу меньше притока воды к каналу с водосборной площади Qв: