Дорожные водопроводящие сооружения. Гидравлический расчет

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

Кафедра «Проектирование дорог»

Курсовая работа

«Дорожные водопроводящие сооружения. Гидравлический расчет».

Работу выполнила:

cтудентка СИб- 11Д1

Кваско В.Б. 93-11

Принял: ст. преподаватель

Якименко О.В.

Омск - 2012

Содержание

1. Исходные данные

2. Гидравлический расчёт водопропускных сооружений

2.1 Подводящий канал

2.1.1 Определение нормальной глубины

2.1.2 Определение критической глубины

2.1.3 Определение критического уклона

2.1.4 Расчёт канала гидравлически наивыгоднейшего профиля (поперечного сечения)

2.1.5 Определение скорости течения в канале

2.2 Быстроток

2.2.1 Определение критической глубины

2.2.2 Определение критического уклона

2.2.3 Определение нормальной глубины

2.2.4 Расчёт кривой свободной поверхности на быстротоке

2.3 Отводящий канал

2.3.1 Определение гидравлических характеристик потока

2.3.2. Расчёт гидравлического прыжка

2.3.3. Расчёт водобойного колодца

3. Укрепление русел

4. Экология дорожных водопроводящих сооружений

Литература

1. Исходные данные

Исходные данные для курсовой работы приведены в таблице 1.

Таблица 1

№ варианта	Обозначение величин
	Q0	b				l	P	m	n
93	8,8	2,3	0,003	0,20	0,0015	30	2,3	3,0	0,0225

Q₀ - расход, м³/с;

b - ширина канала понизу, м;

- уклон подводящего канала;

- уклон быстротока;

- уклон отводящего канала;

l - длина быстротока, м;

P - высота перепада, м;

m - коэффициент заложения откоса канала;

n - коэффициент шероховатости стенок канала.

Быстроток - прямоугольного сечения (m = 0), материал стенок - бетон (n = 0,014).

2. Гидравлический расчёт водопропускных сооружений

2.1 Подводящий канал

Устройство подводящего канала необходимо для принятия вод, стекающих по склонам к логу, и подведения к трубе, мосту или быстротоку. Искусственные подходные русла должны обеспечивать пропуск всего расхода без их переполнения.

Расчёт подводящего канала сводится к определению нормальной и критической глубины, критического уклона, анализа состояния потока, определению средней скорости и обоснованию укрепления русла. Кроме этого необходимо привести расчёт гидравлически наивыгоднейшего профиля канала.

2.1.1 Определение нормальной глубины

Нормальная глубина h₀ - это такая глубина, которая при заданном расходе установилась бы в русле, если в этом русле движение было бы равномерным.

Основная расчётная формула - формула Шези:

, (2.1)

где ? - площадь живого сечения, м²; С - коэффициент Шези, м^0,5/с;

R - гидравлический радиус, м; i₀ - уклон канала.

Для трапецеидального сечения (рис. 1.)

?=(b+m·h)·h, (2.2) где h - глубина канала, м.



Рис. 1. Трапецеидальное сечение канала

Для определения коэффициента Шези С может применятся формула Павловского:

, (2.3)

При R<1,0 м у=1.5·,

y=0,24

Гидравлический радиус в общем случае определяется по формуле:

(2.4)

где ? - смоченный периметр, м, и для трапецеидального русла может быть определён:

 (2.5)

Важным показателем при расчёте является расходная характеристика (модуль расхода) , м³/с:

(2.6)

Вычисление нормальной глубины произведу графоаналитическим методом.

Расчёт

1) определяем необходимую расходную характеристику, соответствующую нормальной глубине :

(2.7)

2) задаваясь числовыми значениями произвольно выбранных глубин, вычисляем соответствующие расходные характеристики по формуле:

K=?·C· (2.8)

Для удобства расчёт сведем в таблицу 2.

Таблица 2

Расчетные формулы	Ед. изм.	Назначаемые и определяемые величины
		h1	h2	h3	h4	h5
h	м	0,2	0,4	0,6	0,8	1
	м2	0,58	1,4	2,46	3,76	5,3
	м	3,56	4,82	6,09	7,36	8,62
	м	0,16	0,29	0,40	0,51	0,61
	м0,5/с	29,43	33,64	36,16	38,19	39,76
	м3/с	6,83	25,36	56,27	102,54	150,48

Примечание: перед вычислением коэффициента Шези С определяем числовое значение показателя степени у: т.к. при h₁ = h₂ = … = h₅ гидравлический радиус R < 1,0 м, то по Н.Н. Павловскому

3) построим кривую К=f(h) по значениям глубин и соответствующих расходных характеристик (рис. 2.).

4) из графика видно, что при числовом значении ==160,66 м³/с величина нормальной глубины принимает следующие значение =1,01 м

В качестве второго метода определения нормальной глубины используем метод проф. Б.А. Бахметева:

1) задаем две произвольно выбранные глубины = 0,8м, = 0,2м и вычисляем для этих глубин и. Из таблицы 2.1 = 102,54 м³/с, = 6,83 м³/с.

2) из соотношения:

 (2.9)

находим гидравлический показатель русла:

.(2.10)

Если предположить, что =, a =, то можно написать равенство:

.(2.11)

Зададим значение: = 0,2 м из таблицы 2.1 = 6,83 м³/с.

= = 160,66 м³/с, = 3,908.

Вывод: по результатам определения нормальной глубины двумя методами принимаем = 1,01 м.

2.1.2 Определение критической глубины

Критической глубиной h_к называется глубина, отвечающая минимуму удельной энергии сечения.

Если задано поперечное сечение русла, а также расход Q₀, то критическая глубина определяется из уравнения:

(2.12)

где Э - удельная энергия сечения, м, определяемая по формуле:

(2.13)

Для дорожно-мостового и аэродромного строительства при движении жидкости в каналах коэффициент Кориолиса принимают ? =1,1

Дифференцируя выражение по h из условия при глубине, равной критической, получаем уравнение критического состояния потока:

(2.14)

где g - ускорение свободного падения, м/с²; ?_k - площадь живого сечения при критической глубине, м²; В_k - ширина канала поверху при критической глубине, м (рис.3.).

B_k=b+2·m·h_k(2.15)



Рис. 3. Схема трапецеидального сечения для расчета критической глубины

Для определения критической глубины используем метод подбора.

Расчёт

1) из уравнения критического состояния потока при заданном расходе Q₀ определяем числовое значение величины

; (2.16)

= 8,68 м⁵.

2) задаваясь числовыми значения произвольно выбранных глубин, вычисляем соответствующие значения . Для удобства расчёт сведем в таблицу 3.

Таблица 3

0,2	0,58	3,5	0,056
0,4	1,4	4,7	0,58
0,6	2,46	5,9	2,52
0,8	3,76	7,1	7,48
1,0	5,3	8,3	17,93

3) строим кривую =f(h).

Из графика видно, что при

= 8,68 м⁵ , = = 0,87 м.

В качестве второго метода определения критической глубины используем графический метод Э = f(h).

Для удобства расчёт сведем в таблицу 4.

Таблица 4

0,4	1,40	2,61
0,5	1,90	1,71
0,6	2,46	1,32
0,65	2,76	1,22
0,7	3,08	1,15
0,75	3,41	1,12
0,8	3,76	1,11
0,85	4,51	1,06
0,9	4,50	1,11
1,0	5,30	1,15

2.1.3 Определение критического уклона

Критическим уклоном называется такой уклон, при котором заданный расход Q₀ проходит по каналу в условиях равномерного движения с глубиной, равной ,т.е. при соблюдении равенства:

(2.17)

Для определения критического уклона используем следующую формулу:

, (2.18)

где: ?- площадь живого сечения, м²;

С - коэффициент Шези, м^0,5/с;

R - гидравлический радиус, м.

Определим значения w, С, R и ? для найденной критической глубины h_k:

(2.19)

= 7,4 м.

(2.20)

= 3,83

(2.21)

0,52 м

(2.22)

= 38,36 м^0.5/с

= 0,006

сравню полученное значение:.

т.к. >

< ,

то можно сделать вывод, что поток находится в спокойном состоянии.

2.1.4 Расчёт канала гидравлически наивыгоднейшего профиля (поперечного сечения)

Гидравлически наивыгоднейшим профилем (ГНП) называется такой, у которого при заданной площади поперечного сечения ?, уклоне i₀, шероховатости и коэффициенте заложения откоса пропускная способность Q₀ оказывается наибольшей.

Малые каналы дорожного и аэродромного водоотвода целесообразно проектировать с гидравлически наивыгднейшим сечением.

Для трапецеидального канала гидравлически наивыгоднейшего сечения относительная ширина ?_гн = b/h определяется по формуле:

(2.23)

При заданной площади живого сечения ? и уклона i₀ расход Q₀, средняя скорость течения V, гидравлический радиус R будут наибольшими, а смоченный периметр ? - наименьшим. Гидравлический радиус трапецеидального канала при этом равен R_гн=h/2, т.е. равен половине глубины канала.

Для определения гидравлически наивыгоднейшего сечения, т.е. h_гн и b_гн, воспользуюсь графоаналитическим способом.

Расчёт

Определим относительную ширину канала по формуле:

(2.24)

?_гн = 0,324

1) задаем числовое значение произвольно выбранным глубинам, определяем числовые значения расходов. Для удобства расчёт сведем в таблицу 5.

Таблица 5

h м	b=?·h м	?=(b+m·h)·h, м2	м	,м0,5/с	, м3/с
0,2	0,064	0,133	0,1	26,47	0,061
0,4	0,129	0,531	0,2	30,94	0,402
0,6	0,194	1,196	0,3	33,89	1,216
0,8	0,259	2,127	0,4	36,16	2,664
1,0	0,324	3,324	0,5	38,03	4,896
1,2	0,389	4,786	0,6	39,62	8,045
1,4	0,453	6,514	0,7	41,02	12,245

3) на построенном графике видно, что при Q=Q₀= 8,8 м³/с, h=h_г.н.=1,28 м.

4) определяем гидравлически наивыгоднейшую ширину, используя числовое значение относительной ширины:

b_г.н.=?_г.н.·h_г.н.. (2.25)

b_г.н = 0,419 м.

Для проверки правильности расчёта построим ГНП и совместим его с поперечным сечением для заданной ширины канала понизу b и вычисленной нормальной глубиной h₀ (рис. 7.).

2.1.5 Определение скорости течения в канале

Средняя скорость по живому сечению в канале, м/с, V определяется из формулы:

, (2.26)

где ? - площадь живого сечения, в котором необходимо определить скорость.

Как правило, скорость необходимо знать, чтобы выяснить, является она размывающей или нет. Утверждённые МПС Временные нормы допускаемых (неразмывающих) средних скоростей течения воды для несвязных и связных грунтов приводятся в пособии и справочниках.

Определяем скорость течения воды при нормальной глубине.

(2.27)

= 1,64 м/с

Определю скорость течения воды при критической глубине.

 (2.28)

=2,29 м/с

При коэффициенте откоса (m = 3,0), в данном варианте -- мелкозернистые песчаные грунты. При n= 0,0225, в данном варианте характеристика поверхности - мостовая из крупного рваного камня с резко выступающими углами. В моей работе несвязный грунт - песок с максимальной скоростью 0,2 - 0,6 м/с и крепление - одиночная мостовая 3 -3,5 м/с.

Можно сделать вывод: если = 1,64 м/с и = 2,29 м/с для подводящего канала входят в допустимые значения средних скоростей течения воды, то укрепления русла не требуются.

2.2 Быстроток

Быстротоком называют искусственное сооружение (русло) с уклоном больше критического (i₀ > i_к). Гидравлический расчет быстротока сводится к расчету входной части, лотка быстротока и выходного участка.

Рис. 7. Схема быстротока(1-входная часть, 2-водоскат, 3- выходной участок)

При значительных расходах воды, больших уклонах и наличии в воде твердых включений при благоприятных геологических условиях, обеспечивающих устойчивое положение круто наклонённого лотка, наиболее целесообразны быстротоки.

Входная часть быстротока в этом случае представляет собой участок сужения с прямолинейными в плане боковыми стенками, сопрягающий подводящий канал с водостоком. Ширину лотка быстротока рекомендуют принимать меньше ширины подводящего и отводящего каналов, т.к. благодаря высокой скорости течения на водоскате поперечное сечение потока невелико. Иногда входную часть устраивают в виде лотка той же ширины и формы, что и лоток быстротока. Но в том, и в другом случае гидравлический расчёт входной части можно выполнить как для незатопленного водослива с широки порогом.

Ширина лотка быстротока может быть задана или определена из условия поддержания необходимой глубины потока в концевой части подводящего канала, т.е. исходя из условия поддержания в подводящем канале равномерного движения.

Уклон для входного участка принимают равным уклону дна подводящего канала. Глубина в конце входной части (на изломе) h_изл принимается равной h_к, а при более чем двукратном превышении критической глубины над нормальной глубиной на водоскате глубина на изломе дна равна (0.7-0.8)h_к .

Если лоток быстротока уже, чем отводящий канал, то выходную часть устраивают в виде расширяющегося переходного участка. Характер растекания бурного потока может принимать различные формы. Достаточно равномерное распределение глубин в перечисленных сечениях расширяющегося выходного участка с прямолинейными стенками может быть получено лишь при их отклонении меньше чем на 7° от оси потока.

Если ширина и глубина быстротока не ограничены и не определяются конструктивными соображениями, можно принимать гидравлически наивыгоднейшее сечение.

Расчёт водостока заключается в определении на нём глубин и скоростей потока. Поэтому основная задача сводится к расчёту и построению кривой свободной поверхности на быстротоке.

Скорость течения в лотке быстротока бывает высокой и требует применения соответствующего материала для его изготовления. Чаще всего это бетон. Из технико-экономических соображений бетонные быстротоки устраивают прямоугольного сечения (m=0).

При высоких скоростях течения на быстротоке поток захватывает пузырьки воздуха, и в результате этого образуется вводно-воздушная смесь. Это явление (аэрация) приводит к увеличению глубин, что необходимо учитывать в расчетах. Коэффициент шероховатости стенок и дна канала для аэрированного потока n_a приближённо определяется по формуле:

(2.29)

,

где a - коэффициент аэрации, зависит от значения уклона i₀ , определяется по таблице.

Определение коэффициента аэрации приведено в таблице 6.

Таблица 6

а	1.33	1.33-2.00	2.00-3.33
i0	0.1-0.2	0.2-0.4	0.4-0.6

2.2.1 Определение критической глубины

Для прямоугольного сечения (m=0) можно воспользоваться следующей формулой:

, (2.30)

где - удельный расход, м²/c , b - ширина лотка быстротока, принятая равной ширине понизу в подводящем канале, ? - коэффициент Кориолиса, ? =1,1

2.2.2 Определение критического уклона

Для определения критического уклона использую следующую формулу:

(2.31)где

(2.32)

=м

(2.33)

(2.34)

=

(2.35)

=

Сравнивая i_k с заданным можно сделать вывод, что поток находится в бурном состоянии.

2.2.3 Определение нормальной глубины

Определим нормальную глубину_,используя графоаналитический метод.

а) определяем необходимую расходную характеристику, соответствующую нормальной глубине, вычисляя:

(2.36)

б) вычисляем расходные характеристики.

Примечание:

,

.

в) строим кривую К = f(h).

Расчет расходных характеристик сведем в таблицу 7.

Таблица 7.

Расчетные формулы	Ед. изм.	Назначаемые и определяемые величины
		h1	h2	h3	h4	h5
h	м	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
	м2	0,58	1,4	2,46	3,76	5,3
	м	3,56	4,82	6,09	7,36	8,62
	м	0,16	0,29	0,40	0,51	0,61
	м0,5/с	30,41	34,39	36,76	38,66	40,13
	м2/с	7,05	25,93	57,19	103,81	166,12

2.2.4 Расчёт кривой свободной поверхности на быстротоке

Исследуя дифференциальное уравнение неравномерного движения в призматических руслах

, (2.37)

где П_к - параметр кинетичности, сделать вывод о типе и форме кривой свободной поверхности на быстротоке.

Рис. 9. Схема распределения глубин( и ) на участках с уклоном и

По схеме (рис. 9) принимаем глубину на изломе .

Существует несколько методов расчёта кривой свободной поверхности на водоскате быстротока: Б.А. Бахметева, метод акад.Н.Н. Павловского и другие. В практике дорожно-мостового и аэродромного строительства приходится решать задачи по расчёту неравномерного плавноизменяющегося движения воды не только в призматических руслах, но и на непризматических участках каналов. Поэтому используется универсальный метод конечных разностей В.И. Чарномского.

Метод В.И. Чарномского заключается в следующем: зная глубину в одном из сечений канала, например глубину на изломе дна подводящего канала и лотка быстротока h_n = h_изл , задаёмся значением глубины в соседнем сечении и находим искомое расстояние ?l между двумя соседними сечениями с известными глубинами по уравнению:

(2.38)

где ?Э - изменение удельной энергии сечения в пределах выбранного участка;

i_тр - уклон трения (среднее значение гидравлического уклона в пределах рассматриваемого участка).

Приведу необходимые для расчета понятия и формулы

1) ; - последняя глубина на быстротоке принимается на 5% больше нормальной глубины, т.е. ; промежуточные глубины рекомендуется задавать с интервалом 0.1 м, опираясь на удобные при последующем построении числовые значения глубин.

2) , т.к. лоток прямоугольной формы и коэффициент откоса m = 0;

3) , т.к. лоток прямоугольной формы и коэффициент откоса m = 0;

4), .к. лоток прямоугольной формы и коэффициент откоса m = 0;

5) , где - гидравлические радиусы, соответствующие соседним глубинам;

6) ,где n_a - коэффициент шероховатости с учётом аэрации потока;

7) ,где - коэффициенты Шези соседним глубинам

8) ,где - заданный расход воды, поступающий из подводящего канала;

9) ,где - средние скорости в соседних сечениях;

10) ; т.к. лоток прямоугольной формы и коэффициент откоса m = 0;

11) , где Э - удельная энергия соответствующих сечений

12) , где - удельные энергии соседних сечений, причём в последующем сечении для данного типа кривой спада удельная энергия сечения больше, чем в предыдущем;

13) ; т.к. лоток прямоугольной формы и откоса m = 0;

14) l₁ =0, т.к. расчёт кривой свободной поверхности начинается с точки излома дна; последующее числовые значение длин l₂ , l₃, определяются путём наращивания, а именно: , и т.д. Для удобства расчет сведу в таблицу 8.

Таблица 8

h	?	?	R		C					Э	?Э	?l	l
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
0,95	2,18	4,20	0,51		46,01		4,04			1,86			0
				0,49		45,63		4,41	0,019		0,22	1,22
0,8	1,84	3,90	0,47		45,25		4,78			2,08			1,22
				0,455		44,96		5,12	0,02		0,29	1,62
0,7	1,61	3,70	0,44		44,66		5,46			2,37			2,84
				0,42		44,13		5,92	0,04		0,50	3,13
0,6	1,38	3,50	0,39		43,59		6,37			2,87			4,44
				0,37		43,13		6,51	0,06		0,11	0,78
0,5	1,15	3,30	0,35		42,66		6,65			2,98			6,75
				0,32		41,87		8,11	0,12		2,54	31,75
0,4	0,92	3,10	0,29		41,09		9,56			5,52			38,5

2.3 Отводящий канал

Для защиты от размыва низового откоса земляного полотна дороги и выходной части водопропускного сооружения часто устраивают водоотводные искусственные русла, по своей конструкции мало отличающеёся от подходных русел. Вода, выходящая из отверстия сооружения, часто обладает ещё большой энергией, т.е. повышенной против его естественного состояния разрушительной силой. Опыт эксплуатации водопропускных сооружений показывает, что если не предусмотреть специальных мер, отводные русла на выходе из сооружений сильно размываются, что иногда приводит к авариям сооружений.

Мерами против размывов водоотводных русел, т.е. способами гашения энергии водного потока, являются: непрерывное рассеивание энергии водного потока в самом сооружении; сосредоточенное гашение энергии потока на выходе из трубы; укрепление отводных русел.

Известно много различных принципов гашения энергии потока. Наиболее распространенные из них:

1) усиленное перемешивание (этот принцип используется при устройстве повышенной шероховатости поперечных расщепляющих балок, зубчатых порогов).

2) соударение свободных струй в атмосфере;

3) рассеивание энергии в вальцах гидравлического прыжка;

4) сосредоточенное гашение энергии в замкнутом блоке - напорные гасители;

5) отброс струи от сооружения с одновременным их расщеплением и аэрацией (этот принцип реализуется в рассеивающих трамплинах);

6) силовое воздействие на поток в направлении, противоположном течению, путём установки различных препятствий: порогов, шашек, пирсов и.т.п.

2.3.1 Определение гидравлических характеристик потока

Для определения нормальной глубины отводящего канала воспользуемся графиком K=f(h), построенном в подразделе 2.1.1, предварительно вычислив расходную характеристику , соответствующую нормальной глубине .

(2.48)

=

Из графика видно что при числовом значении = = 71,7м³/с, величина нормальной глубины принимает следующие значение = 1,17м.

Критическая глубина не зависит от уклона дна, поэтому сохранится неизменной на протяжении всего призматического русла:

Соответственно не изменится и критический уклон: сравню полученное значение = 0,006 c заданным = 0,0015 и полученное значение = 0,81 м с = 1,17м (т.к. > и > ),то можно сделать вывод что поток находится в спокойном состоянии.

Выясняя условие сопряжения бьефов быстротока и отводящего канала, приходим к следующему выводу: при смене уклонов на возникает гидравлический прыжок.

2.3.2 Расчёт гидравлического прыжка

Явление скачкообразного перехода бурного потока с глубиной меньше критической называется гидравлическим прыжком.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 11. Схема гидравлического прыжка

Расчёт гидравлического прыжка сводится к определению его характеристик: h' - второй сопряжённой глубины, l_п - длины гидравлического прыжка (рис. 11).

Выполняю расчёт в следующей последовательность:

1. Определю сжатую глубину h_c методом последовательного приближения:

, (2.49)

где q - удельный расход;

(2.50)

? - коэффициент скорости, ? = 0.9;

Е₀ - энергия, с которой поток приходит в отводящий канал.

Е₀=Е_кб, т.е. энергия на конце быстротока, которую можно определить из уравнения:

, (2.51)

где h_кб - глубина на конце быстротока, определяется по кривой свободной

поверхности при длине l, указанной в исходных данных;

V_кб - скорость на конце быстротока, определяется по формуле:

(2.52)

В первом приближении не учитывается h_c в знаменателе тогда

(2.53)

=

Во втором приближении учитывается h_c1 в знаменателе тогда

т.к расхождение между h_c1 и h_c2 составляет меньше 5% то принимаем за сжатую глубину последнее числовое значение h_c=0,44 м.

2.Рекомендуется за первую сопряжённую глубину принять глубину равную сжатой:

3.Определю вторую сопряженную глубину по формуле:

(2.54)

4. Сделаем выводы о типе гидравлического прыжка:

т.к. то гидравлический прыжок отогнанный.

В случае отогнанного гидравлического прыжка для погашения энергии, с которой приходит с быстротока, необходимо в выходной части установить гаситель энергии.

2.3.3 Расчёт водобойного колодца

Гашение энергии в водобойном колодце осуществляется затоплением гидравлического прыжка, образующимся в колодце при входе потока с быстротока. Расчёт гасителя энергии за быстротоком сводится к определению глубины и длины водобойного колодца. Глубина колодца определяется методом подбора.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 11. Схема водобойного колодца

В первом приближении глубина колодца d определяется по формуле:

, (2.55)

где - коэффициент запаса (1.05); - выше определенная глубина, сопряжённая с глубиной при энергии =Е_кб; h_б - нормальная глубина в канале за быстротоком, она не зависит от глубины колодца и остаётся постоянной во втором и третьем приближении (h_б=).

1)

2) (2.56)

3)

4)

5) (2.57)

Сравниваем:

,

т.к. d₁ и d₂ отличаются более чем на 5% , определяем глубину в третьем приближении:

6) (2.58)

7) (2.59)

8) (2.60)

9) (2.61)

Сравниваем:

Принимаем:

Длина водобойного колодца l_к определяется суммой дальности отлёта струи l_отл длины подпёртого прыжка l_пп:

(2.60)

Существует разные рекомендации по определению этих длин. Воспользуюсь следующим:

(2.62)

(2.63)

где l_п - длина гидравлического совершенного перышка, определяется по рекомендациям Н.Н. Павловского:

(2.64)

(2.65)

3. Укрепление русел

При изменении уклонов, на входном и выходном участках быстротока, на входной части перепада скорость потока в большинстве случаев превосходит допустимую скорость по грунту. В этих условиях требуется устройство укрепления русла.

Существует три типа укрепления русел:

1) сборными бетонными и железобетонными плитами;

2) монолитным бетоном;

3) мощением или наброской камнем.

Тип укрепления русел выбирают на основании технико-экономических показателей [3, 4].

4. Экология дорожных водопровпдящих соружений

В нашей стране охрана природы стала всенародной задачей. Приняты важнейшие законодательные акты природоохранного содержания.

Строительство и последующая эксплуатация дорог оказывает многофакторное влияние на прилегающую к ним территорию как с нагорной стороны, так и нижней трассы дороги. При строительстве дороги в полосе отвода, а часто и вне её нарушается естественный рельеф местности, меняется состав и состояние верхнего слоя почвы, разрушается растительный покров, существенно меняются условия формирования и характеристики поверхностного стока, водный режим территории.

Размыв почвы и подстилающих пород, образование оврагов представляет угрозу как земельному фонду, так и устойчивости дорожных сооружений и их элементов. Насыщение водных потоков твёрдыми частицами при размыве и переносе последних создают предпосылки противоположного процесса заиления.

В нижнем бьефе дорожных водопропускных сооружений наиболее массовым процессом является размыв и оврагообразование. Этот процесс может распространятся на значительные расстояния от дороги вплоть до нескольких километров. Первопричина отмеченного негативного явления - концентрация стока, перевод его из склонового в русловой. Для сопрягающих сооружений характерны переливы, особенно на сочленениях водоотводных систем и резких их поворотах, что так же приводит к крупномасштабным размывам, появлению оврагов.

Водная эрозия почвы вызывается движением воды по поверхности земли. В естественных условиях возникает нормальная, геологическая эрозия - смыв поверхностных слоёв при образовании стока талых, ливневых и смешанных вод.

Ускоренная эрозия возникает как результат хозяйственной деятельности человека без учёта особенностей естественного процесса эрозии. Как показывают многочисленные примеры, строительство дорог - одно из основных направлений производственного воздействия человека на природу, инициирующее ускоренную эрозию.

Самые негативные последствия имеет концентрация поверхностного стока системами дорожного водоотвода. Распределенный обычно по ширине в сотни метров склоновый сток переводится этими сооружениями в сосредоточенные потоки, удельный расход которых обычно на порядок превышает естественный на склоне.

Это вызывает аналогичное увеличение скорости течения, далеко превышающее допускаемые. Поэтому размывы и образования оврагов за дорожными сооружениями носят массовый характер.

На всех этапах от изысканий и проектирования до эксплуатации водопроводящих сооружений необходимо принятие необходимых мер по защите окружающей среды. В первую очередь следует предусмотреть предотвращения или уменьшения наиболее массовых последствий от строительства дорожных сооружений: размывов за ними и оврагообразовония, заиления, затопления и заболачивания.

За водопроводящими сооружениями необходимо укрепление водящих русел до подошвы склона и устройство водобойных сооружений в конце крепления с обеспечением расширения потока. При большём удалении трассы от подошвы склона крепление отводящего русла, обычно в виде бетонного лотка, может вызвать значительные затраты, а его отсутствие - появление размыва и развитие оврага. Прогноз обязательно должен учитывать концентрацию и перераспределение стока дорожными сооружениями.

При решении конкретных задач экологии дорожного строительства в том или ином районе необходим учёт всего комплекса региональных особенностей [4].

Литература

1. Киселев П.Г. Справочник по гидравлическим расчетам: справочное издание/ П.Г. Киселев, А.Д. Альтшуль, Н.В. Данильченко, 4-е издание, перераб. И доп. - М.: Энергия, 1972 - 312.:ил.

2. Константинов Н.М. Гидравлика, гидрология, гидрометрия. Ч.1,2. уч. Для вузов: В 2ч./Н.М. Константинов, Н.А. Петров, Л.И Высоцкий. - М.: Высшая школа, 1987 - ч.1: -304 с; 1987 - ч.2: - 431с.

3. Муромов В.С. Косогорные водопропускные трубы. / В.С. Муромов, М.Х. Лившиц. - М.: Транспорт, 1975. - 144 с.

4. Пособие по гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений: ВНИИ транспортного строительства/ ред. Г.Я. Волченкова. - М.: Транспорт, 1992. - 408 с.

5. Примеры гидравлических расчетов: учебное пособие для вузов/ ред.: А.И. Богомолов, Н.М.Константинов, В.А. Александров, Н.А. Петров. - М.: Транспорт, 1992. - 408 с

6. СНиП 2.05.02-85: Автомобильные дороги. - М.: Госстрой СССР, 1987. - Взамен СНиП П-Д. 5-72 и СН 449-72. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 51 с.

7. СНиП 2.05.03-84^*: Мосты и трубы. - М.: Госстрой России,2005. - [250]с.: рис., табл. -: Строительные нормы и правила.

8. Справочник по гидравлическим расчетам / ред.: В.А. Большакова. -К.:1984. - 407 с.

9. Толмачев К.Х. Автомобильные дороги. Специальные сооружения: учеб. пособие для вузов/ К.Х. Толмачев. - М.: Транспорт, 1986. - 200 с.: ил.

10. Чугаев Р.Р. Гидравлика: учеб. Для вузов/ Р.Р. Чугаев. - 2-е изд., Л.: Энергия, 1971. - 552 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru