Дорожные водоотводные сооружения. Гидравлический расчет

Исходными данными для этих расчетов являются гидравлические характеристики потока на данных участках и данные о геологических и топографических условиях. Тип крепления русла принимают в зависимости от расчетных значений скорости и глубины потока.При сопряжении бьефов по типу отогнанного прыжкас целью сокращения длины участка крепления проектируют гасители энергии в виде водобойного колодца, водобойной стенки, комбинированного водобойного колодца (колодец со стенкой на выходе) или гасителей специальных конструкций.В зависимости от типа укрепляемого участка русла назначают его размеры. Для расчета границы укрепляемого участка анализируют кинематическую структуру потока, используя эпюры распределения скоростей. Для выбора типа укрепления русел используют технико-экономические показатели [11, 16]. Применяют три основных типа укрепления русел: 1) сборными бетонными и железобетонными плитами; 2) монолитным бетоном; 3) мощением, наброской камнем, габионами. Крепления из сборного и монолитного бетона, мощения из каменнойнаброски устраиваются по слою щебеночной подготовки толщиной не менее 10 см на тщательно спланированном основании. Устройство креплений на крупно-песчаных, гравелистых и щебеночных грунтах допускается без щебеночной подготовки.В данной курсовой работе не ставится задача определения типа крепления и его размеров. Выясним необходимость укрепления русла на входной части быстротока. Для этого определим скорость течения потока на изломе (при входе в быстроток) При n = 0,027 в данном варианте характеристика поверхности – мощение из рваного камня при хорошем состоянии поверхности (прил. 2 [13]). Для данного типа грунта и поверхности укрепления максимально допустимая скорость 4,5 м/с (прил. 6 [13]). Следовательно, скоростьVизл= 4,25м/с не превышает допустимые значения средних скоростей течения воды, поэтому дополнительного укреплениявходной части быстротокане требуется.6. Экология дорожных водоотводных сооруженийАвтомобильные дороги в процессе строительства и дальнейшей эксплуатации оказывают многообразное влияние на территорию,по которой они проложены. В период строительства дороги в полосе отвода, а зачастую и вне её происходит нарушение естественного рельефа местности, изменение состава и состоянияповерхностного слоя почвы, разрушение растительного покрова, существенноеизменение условий формирования поверхностного стока, его характеристик, водного режима территории. Земельному фонду и устойчивости дорожных сооружений и их элементов угрожают размывы почвы и подстилающих пород, а также образование оврагов. Водные потоки насыщаются твёрдыми частицами при размыве и, перенося их, создают условия для заиления. Размыв и оврагообразование наиболее массовые процессыв нижних бьефах дорожных водопропускных сооружений. Протяженность оврагов может достигать до нескольких километров от дороги. Основной причиной размывов почв является концентрация стока, его трансформация из склонового в русловой. Обширные размывы и появление оврагов вызывают также переливы потока в сопрягающих сооружениях, особенно всоединениях водоотводных систем и приих резких поворотах, При движении воды по поверхности земли возникает водная эрозия почвы.Нормальная, геологическая эрозия, т.е. смыв верхнего слояпочвы в результате стока талых, ливневых и смешанных вод, имеет место в естественных условиях.В результате хозяйственной деятельности людей, если не учитываются особенности естественного эрозионного процесса,появляется ускоренная эрозия.Строительство дорог, как показывает опыт, является одним из основных направлений негативного влияния человека на природу, вызывающего ускоренную эрозию. Системы дорожного водоотвода, концентрируя поверхностный сток, приводят ксамымнеблагоприятным последствиям. Склоновый сток, который в естественных условияхобычно распределяетсяпо ширине в сотни метров,трансформируется этими сооружениями в сосредоточенные потоки, которые имеют удельный расход на порядок выше естественного склонового стока. Это приводит квозрастанию скоростей течения до величин, значительно превышающих допустимые. Вследствие чего явление размыва и оврагобразования за дорожными сооружениями имеет массовый характер. Необходимые меры по защите окружающей среды должны приниматься на каждом этапе – при изысканиях,проектировании, строительстве и эксплуатации водопроводящих сооружений.Главным направлением природоохранных мероприятий должно быть предотвращение или уменьшение наиболее опасных последствий строительства дорожных сооружений: размывов за ними и оврагообразования, затопления,заиления и заболачивания. Отводящие русла водоотводных сооруженийдолжны быть укреплены до подошвы склона.В конце крепления для снижения опасности размываследует предусматривать устройство водобойных сооружений, обеспечивающих расширение потока. При проектировании водопропускных сооружений следует учитывать последствия, к которым может привести концентрация и перераспределение стока этими сооружениями. Решая конкретные задачи экологии дорожного строительства необходимо учитывать весь комплекс природных и хозяйственных особенностей района строительства.ЗаключениеВ результате выполненной работы произведен гидравлический расчет комплекса дорожных водоотводных сооружений, состоящего из подводящего канала трапецеидальной формы, бетонного быстротока прямоугольной формы, расположенного на косогорном участке профиля, и отводящего канала с устройством для гашения избыточной кинетической энергии бурного потока, выходящего из быстротока, в виде водобойного колодца.По результатам выполненных гидравлических расчетовпостроена схема продольного профиля канала (три участка) с указанием уклонов, линий нормальных и критических глубин, гасителя энергии и формированием кривой свободной поверхности на протяжении всего водоотвода (рис. 6). Продольный профиль построен в двух масштабах: горизонтальном – 1:250 (в 1 см – 2,5 м) и вертикальном – 1:50 (в 1 см – 0,5 м). Анализируя приведенную схему, можно сделать следующие выводы.В подводящем и отводящем каналах глубина потока больше критической, а уклон дна меньше критического, поэтому поток в этих каналах находится в спокойном состоянии, скорости течения ниже допустимых неразмывающих скоростей для имеющегося типа укрепления поверхности дна канала (каменная наброска). На входе в быстроток дополнительного крепления входного участка не требуется, так как скорости потока не превышают допустимую неразмывающую скорость для имеющегося типа укрепления дна канала. На быстротоке поток находится в бурном состоянии, которое характеризуется высокими скоростями течения и малыми глубинами потока. При переходе от спокойного состояния потока в подводящем русле к бурному на быстротоке формируется кривая спада, которая характеризуется уменьшением глубин вниз по течению и увеличением скоростей. Длина кривой спада оказалась больше длины быстротока, поэтому глубина в конце лотка быстротока больше нормальной глубины.При переходе потока от бурного состояния на выходе из быстротока к спокойному состоянию в отводящем русле происходит сопряжение потоков с образование отогнанного гидравлического прыжка. Для затопления прыжка и снижения скоростей течения на участке отгона устраиваются гасители избыточной кинетической энергии потока. В данной курсовой работе запроектирован водобойный колодец, представляющий собой участок призматической формы с пониженными отметками дна по сравнению с отметками дна отводящего канала.Список использованной литературы 1. СП 78.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85 [Электрон. ресурс]. – Введен 2013-07-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014. 2. СНиП 3.06.03-85 Автомобильные дороги [Электрон. ресурс]. – Введен 1986-01-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014. 3. СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85* [Электрон. ресурс]. – Введен 2013-07-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014. 4. СНиП 2.05.02-85* Автомобильные дороги [Электрон. ресурс]. – Введен 1987-01-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014. 5. СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84* [Электрон. ресурс]. – Введен 2011-05-20 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014. 6. СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы [Электрон. ресурс]. – Введен 1986-0101 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014. 7. СП 33-101-2003 Определение основных расчётных гидрологических характеристик [Электрон. ресурс]. – Введен 2003-12-26 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014. 8. ВСН 63-76 Инструкция по расчёту стоков с малых бассейнов [Электрон. ресурс]. – Введен 1976-12-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014. 9. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* [Электрон. ресурс]. – Введен 2013-01-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014. 10. СНиП 23-01-99* Строительная климатология [Электрон. ресурс]. – Введен 2000-01-01 // Кодекс. Право / ЗАО «Информационная компания «Кодекс». – СПб., 2014.11. Руководство по гидравлическим расчётам малых искусственных сооружений и русел. – 3-е изд., перераб. и доп: утв. "ГИПРОТРАНСТЭИ" МПС: введ. в действие с 01.01.1967. – М. : Транспорт, 1967.12. Чугаев, Р.Р. Гидравлика (техническая механика жидкости): учебник / Р.Р. Чугаев. – М. : Бастет, 2008. – 672 с.13. Гидравлика для проектирования дорог [Электронный ресурс] : учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы / Т.П. Троян, О.В. Якименко, Е.В. Иванов. – Электрон. дан. − Омск : СибАДИ, 2015.14. Справочник по гидравлическим расчётам : справочное издание / П.Г. Киселев, А.Д. Альтшуль, Н.В. Данильченко и др. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Энергия, 1972. – 312 c.15. Константинов, Н.М. Гидравлика, гидрология, гидрометрия : учеб. для вузов: в 2 ч. / Н.М. Константинов, Н. Петров, Л. Высоцкий. – М. : Высш. шк., 1987. Ч. 1: Общие законы. – 1987. – 304 c.16. Пособие по гидравлическим расчётам малых водопропускных сооружений / ред. Г.Я. Волченкова. – М. : Транспорт, 1992. – 408 с.