Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕЛИОРАЦИИ
Посмотреть оригинал

Трубы

Условно трубы можно отнести к простейшим гидротехническим сооружениям, особенно в случаях, когда речь идет о пропуске через них небольших расходов воды. Область применения труб в гидротехническом строительстве очень обширна. Трубы применяются в дорожном строительстве, при пропуске воды под различными насыпями, при устройстве водосбросов, водовыпус- ков, водоспусков, дюкеров и других видов гидротехнических сооружений.

Примерно 80... 90 % малых труб встречается в дорожном строительстве. В целом по России их число превышает 1,0... 1,5 млн. По гидравлическим показателям конструкции малые трубы можно подразделить на безнапорные водопропускные трубы (рис. 9.5, а), работающие как водослив с широким порогом; напорные (рис.

9.5, б) и полунапорные (рис. 9.5, в), работающие как насадки и короткие трубы или отверстия в тонкой стенке. Трубы могут быть как одноочковыми, так и многоочковыми.

Основной целью гидравлических расчетов малых труб является определение их отверстия; напора перед ним, т.е. отметки подпертого уровня; глубины и скорости потока на выходе для определения вида крепления в отводящем русле.

Отверстием водопропускного сооружения называется его наибольший горизонтальный размер в свету в плоскости, перпендикулярной направлению движения потока воды. Для круглых труб отверстие равно их внутреннему диаметру d, для нескольких труб — сумме внутренних диаметров всех труб, для труб прямоугольного сечения — расстоянию между внутренними гранями боковых стенок.

Отверстия малых водопропускных сооружений, как известно, меньше ширины водотока. Из-за стеснения потока уровень воды в верхнем бьефе повышается. Этот уровень называется подпертым.

Глубина потока за сооружением, как правило, равна нормальной глубине /г0, определяемой по формуле Шези с учетом бытовых морфометрических показателей водотока, поэтому ее также называют бытовой глубиной /гб.

Безнапорные дорожные трубы работают как длинные водосливы с широким порогом, когда отношение их длины L к напору Я составляет L/Н> 15...30. Безнапорные трубы с нулевым или незначительным продольным уклоном (/о < /ц) работают, как подтопленные водосливы (в этом неравенстве /к — критический уклон). Если уклон трубы довести до критического (/0 = /к) или немного превысить его, то режим подтопленного водослива будет исключен. Поэтому условие /0 > /к является обязательным при проектировании.

Разделение труб по гидравлическим показателям

Рис. 9.5. Разделение труб по гидравлическим показателям:

а — безнапорные; б — напорные; в — полунапорные; 1—1, 2—2 — расчетные сечения; К — поверхность воды в трубе при безнапорном режиме; Ис глубина воды в сжатом сечении; Ик критическая глубина; И6 — глубина в нижнем бьефе (бытовая); /0 — уклон дна трубы; /к — критический уклон дна трубы; /„* — длина входа в трубу (до сжатого сечения); /exyN — длина входного участка (от начала трубы); /сп — длина кривой спада в пределах трубы; Я — напор воды перед трубой; / — длина трубы между расчетными сечениями; /с — длина участка от сжатого сечения до начала кривой спада; L — полная длина трубы; Лсп — глубина воды на участке спада; 1пол расстояние от сжатого сечения до высшей точки подъема воды; С—С — сечение в зоне кривой спада

Пропускная способность безнапорных труб зависит от наличия подтопления. У неподтопленных труб она определяется по формуле водослива с широким порогом:

где Q — расход воды, м3/с; т — коэффициент расхода; Ь — ширина отверстия, м; g— ускорение силы тяжести, равное 9,8 м/с2; Я0 — полный напор с учетом скорости подхода, м.

Для подтопленных труб пропускная способность определяется по формуле

где оп — коэффициент подтопления.

Для труб большого сечения в приведенных формулах под величиной b следует принимать среднюю величину, определяемую по площади и глубине соответствующего сечения. При расчете по сжатому сечению в конце входного участка b = соСС. Если использовать сечение с критической глубиной, то

где со — площадь поперечного сечения, м2; И — соответствующая глубина, м.

Безнапорные трубы. Способ гидравлического расчета безнапорных труб зависит от их длины I, продольного уклона /0 и бытовой глубины воды в нижнем бьефе Л6.

Безнапорные трубы можно подразделить на короткие и длинные, неподтопленные и подтопленные.

Короткие неподтопленные т р у б ы. Ориентировочно можно считать, что при /0 < /к трубы будут короткими, если их длина / < 20АТ, где йт — глубина воды в трубе, м.

Тогда пропускная способность определяется по формуле

а коэффициент расхода т определяется по формуле

где от0 — табличный коэффициент расхода; /0 — уклон трубы; /вх — длина входной части, м; Я0 — полный напор с учетом скорости подхода, м.

Длинные неподтопленные трубы. Такие трубы оказывают влияние на напор перед трубой. При заданном расходе Q напор перед длинной трубой Нт, м, приближенно (более точно — для круглых труб) можно определить по формуле

где Я — напор перед короткой трубой, м; L, — длина длинной трубы, м.

Трубы с затопленным входом. Если глубина потока на входе в трубу Авх превышает вертикальный размер входного отверстия, то вход окажется затопленным.

Полунапорные трубы. Полунапорные трубы работают по принципу истечения из отверстия или из-под щита. Пропускная способность определяется по формуле

где ц — коэффициент расхода; со — площадь поперечного сечения трубы, м2; Н0 — гидродинамический напор, м; hc — глубина сжатого сечения, м.

Напорные трубы. Напорные трубы работают по принципу насадка. Пропускную способность напорных труб можно определить по формуле

где /0 — уклон трубы; / — длина трубы, м; И — глубина на выходе из трубы (в сечении 2 — 2 (см. рис. 9.5, а, б)) при гидростатическом распределении давления, м.

Для неподтопленных труб, т. е. при А6 < Ат и незатопленном пространственном гидравлическом прыжке в выходном сечении трубы, коэффициент расхода определяется по формуле

где 4вх — коэффициент сопротивления на вход; ^г1 — коэффициент сопротивления по длине.

Глубина в выходном сечении И из-за нарушения гидростатического закона распределения давления принимается равной h = = 0,85Ат, где йт — глубина воды в трубе.

Коэффициенты сопротивления на вход ориентировочно можно изменять в зависимости от формы входа: для обтекаемых оголовков 4вх= 0,15; для трубы, выпущенной из откоса и воротникового оголовка, qBX = 0,45; для портальных, раструбных, коридорных оголовков ^вх= 0,25.

Коэффициент 4д, вычисляется по формуле

где п — коэффициент шероховатости; /11Х — длина входной части, м, приблизительно равная 3,6Ат (/^ — глубина воды в трубе, м); R — гидравлический радиус, равный частному от деления площади живого сечения на смоченный периметр, м.

Для бетонных труб и = 0,015, для гофрированных металлических труб при размерах гофра 32,5 к 130 мм п = 0,028.

Контрольные вопросы

  • 1. Назовите основные части грунтовых плотин. Какова их роль в процессе строительства и эксплуатации?
  • 2. В чем заключаются гидрологические расчеты при проектировании плотин и водоемов?
  • 3. Что такое максимальные расходы и как их используют при проектировании плотинных водоемов?
  • 4. Опишите внутрисуточный гидрограф стока и расскажите о методах его использования.
  • 5. Для чего нужны донные водоспуски и в чем особенности их расчета и проектирования?
  • 6. Как классифицируются трубы по гидравлическим признакам и каковы особенности их расчета?
 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Популярные страницы