Všechny potřebné výpočty pro obecný plán a silnice. Výpočet propustků, konstrukcí vozovek a drenážní vrstvy, žlabů a dešťových vpustí, stabilita svahu, podloží.
Výpočet propustku
Propusti se používají k průchodu bouřkové a tající vody pod silnicí. Výpočet propustků se skládá z následujících kroků.
- Určení oblasti povodí a sklonu rokle.
- Předběžný výpočet délky potrubí v závislosti na příčném profilu podloží vozovky a výšce svahů. Může se ukázat, že podle výpočtů je zapotřebí potrubí s otvorem 0.6 m, nicméně vzhledem k jeho velké délce, např. 30 m, je nutné zajistit potrubí s otvorem 1.0 m. Potrubí s průměr do 0.6 m se pokládají s délkou do 10 m, do průměru 0.8 m – do 15 m, průměr 1.0 m – 30 m
- Určení pravděpodobnosti nadměrného proudění bouřkové a tání vody:
- pro silnice kategorie I – 1 %,
- pro silnice II. a III. kategorie – 2 %,
- pro silnice IV. a V. kategorie – 3 %,
- pro silnice IV. kategorie – 10 %.
4. Výpočet spotřeby vody z taveniny.
5. Výpočet průtoku dešťové vody.
6. Konstrukce grafu znázorňujícího závislost průtoku vody na hloubce vodního toku.
7. Výpočet akumulace dešťové vody, pokud je její průtok větší než průtok roztavené vody. Pro stanovení průměru propustku se používá průtok plus akumulace. Pokud je průtok roztavené vody větší než průtok dešťové vody, pak nejsou nutné výpočty akumulace. V tomto případě je průtok roztavené vody hlavním faktorem při určování průměru potrubí.
8. Určení otvoru (průměru) propustku pomocí tabulky kapacity potrubí.
Podrobný popis výpočtu propustků je uveden ve vzdělávací elektronické publikaci BNTU „Projektování propustků na malém vodním toku“. Tato učebnice poskytuje nejen podrobný výpočet, ale také určení délky potrubí, typu základu, zesílení kanálu a sklonů. Popisuje sestavení výkresu, jakož i určení rozsahu práce.
Příklad výpočtu vody z taveniny.
Uvažované místo projektu se nachází v Bělorusku v regionu Mogilev. Plocha povodí F=0.062 km2 Odhadovaná pravděpodobnost překročení povodně je 3 %. Odhadovaná spotřeba vody z taveniny je určena vzorcem:
Qр=(0.56хhхF)/((1+a)х g x t) x s1 x s2 x s3, m3/s
t2=(1.85хL)/(Q3 1/4 x J0 1/3), h,
kde h je odtoková vrstva,
a je koeficient tvaru hydrografu,
g – koeficient úplnosti hydrografu,
t – trvání vysokého vzestupu vody za den,
s1 – koeficient snížení průtoku v důsledku lesního porostu,
s2 – koeficient snížení průtoku v důsledku bažiny,
s3 – koeficient závislý na pravděpodobnosti překročení,
t1 – délka ztráty vody,
t2 – trvání průtoku kládou,
Q3 – předběžný vypočtený průtok,
J0 je průměrný celkový sklon klády.
t2=(1.85×0.25)/(0.062 1/4 x 14 1/3)=0.384566 h,
QR=(0.56x18x0.062)/((1+0.15)x 0.79 x 4.38) x 1.0 x 0.92 x 0.81=0.117 m3/s
Q3=0.062, Qр je vyšší než Q3 o více než 5 %. To znamená, že je nutné opakovat výpočet, dokud nedosáhne 5 %.
Příklad výpočtu dešťové vody.
Qr=0.56 x a x J0 0.3 x F x s1 x s2,
kde a je vypočtená intenzita ztráty vody,
J0 – obecný sklon klády,
s1 – koeficient snížení průtoku v důsledku lesního pokryvu a bažiny,
s2 – koeficient závisí na pravděpodobnosti překročení povodně,
k – koeficient závisí na reliéfu.
а=1.2/(0.062+0.15) 0.43 =2.338,
QR=0.56 x 2.338 x 14 0.3 x 0.062 x 1 x 0.77 = 0.14 m3/s
Výše uvedené výpočty byly provedeny metodou popsanou ve vzdělávací elektronické publikaci BNTU.
Při zakládání propustku pod vozovku je třeba zohlednit i minimální převýšení dna vozovky nad vypočtenou hladinu podzemní vody. O tom pojednává část vertikálního plánování v článku o inženýrské ochraně území před povodněmi.
Informace o trubkách a odkazy na sériové materiály, které lze použít při navrhování železobetonových trubek, jsou k dispozici na webových stránkách Spetszhelezobeton OJSC.
Tento výpočet se provádí v průběhu projektu za účelem stanovení geometrických parametrů potrubí, které zajišťují průchodnost maximálních průtoků, a to jak tavených vod, tak dešťových povodňových vod s průtoky 1 %, vytvořených v povodích dočasných vodních toků, resp. jejichž koryta prochází trasa rekonstruované komunikace. Mezi takové vodní toky patří: nížiny, rokle, strže. Propustky se vyrábějí jak bez základu, tak na prefabrikovaném základu.
Provádíme výpočty pro průchod taveniny a dešťové vody.
Při hydraulickém výpočtu propustků pod silničními násypy je nutné určit podmínky, ve kterých pracují, a také zjistit vliv délky potrubí na jejich průchodnost, tedy zjistit, do kterých potrubí daný objekt patří: krátké nebo dlouhé trubky.
Vliv délky propustků na jejich průchodnost se v tomto projektu posuzuje pro případ i≈0 podle výrazu:
4 N ≤ l ≤ (64 – 163 m) N,
kde N je tlak na vstupu do potrubí, m;
m – součinitel průtoku;
kde mσ = 0,300 – součinitel proudění v závislosti na obrysu stěn vtokové hlavy propustku, dle přijatého schématu její vtokové části, uvolněné ze svahu násypu „s nehladkou vtokovou hlavou“;
kde ωН – průřez potrubí, vypočtený v hloubce rovné tlaku nad prahem – N, m;
Ω=Н·В – plocha průřezu napájecího kanálu;
kde B je šířka toku na vstupu do propustku.
Povolujeme možnou maximální hloubku vody nad prahem propusti rovnou průměru potrubí.
Pro objasnění získaného závěru o vlivu délky propustku na jeho průchodnost použijeme výraz:
kde hК, m – kritická hloubka v potrubí, určená z grafů A. M. Latyšenkova pro průtok v potrubí QTP = 1,0 m3/s;
Úsek silnice na úseku silnice zvoleném studentem je charakterizován následujícími parametry:
– povodí nížiny – A, km2;
– délka nížiny podél thalweg – L, km;
– svah podél údolní roviny – I,‰;
– svah svahu nížiny – Ipojištění,‰;
– lesy zabírají plochu – FЛ, km 2 nebo % povodí;
– v nížinné oblasti nejsou žádné bažiny.
Maximální okamžité průtoky vody při dešťové povodni jsou stanoveny v projektu kurzu pomocí vzorce pro maximální intenzitu průtoku:
kde je maximální odtokový modul roční pravděpodobnosti překročení P=1 %, vyjádřený ve zlomcích produktu (φ·Н1%) při δ=1, stanoveno v závislosti na hydrometrických charakteristikách nížinného koryta – FР, trvání svahového běhu τpojištění, (min.) a region přijatý podle dodatku 22 SNiP 2.01.14-83;
Н1%, mm – maximální denní vrstva srážek s pravděpodobností překročení P=1 %, stanovená z údajů meteorologických stanic nejblíže nížinné pánvi, které mají nejdelší pozorovací období (stanice Ufa);
φ – kombinovaný koeficient, určený vzorcem:
kde C2 – empirický koeficient;
φ– kombinovaný součinitel odtoku pro povodí „A“ rovný 10 km 2 s průměrným sklonem povodí IВrovná 50‰; n6; n5;
Doba, po kterou povodí dosáhne nížiny, je určena vzorcem:
kde τН – délka korytového toku vody podél údolní údolní části nížiny se vypočítá podle závislosti:
kde τpojištění – 60 min – doba náběhu svahu se bere podle SNiP 2.01.14-83 pro lesní zónu s bažinatostí povodí menší než 20 %.
Podle Dodatku 21 SNiP 2.01.14-83 na základě získaných hodnot FР a τpojištění určit, m 3 /s.
Zkontrolujeme možnost přeskočení průtoku vody z taveniny – 1%.
Spotřebu 1% dodávky roztavené vody vypočítáme podle vzorce:
kde K– parametr charakterizující úroveň povodně;
n1– ukazatel stupně snížení poměru qР/hР v závislosti na spádové oblasti;
h1%– vypočtená vrstva celkového povodňového odtoku pravděpodobnost 1 %;
A – povodí nížiny, km 2;
А1=1 km 2 – další povodí přijato podle Přílohy 8 SNiP 2.01.14-83;
δ=1 – koeficient, který zohledňuje snížení maximálního průtoku vody v přítomnosti rybníků a nádrží na vodním toku;
δ1=- koeficient zohledňující snížení maximálního průtoku vody v zalesněných povodích;
kdeЛ=13 % – lesnatost povodí nížiny v její horní části;
α1 = 1,0, n2 = 0,22, přijato podle dodatku 13 SNiP 2.01.14-83.
δ2 – koeficient zohledňující snížení maximálního průtoku vody v bažinatých povodích;
μ – koeficient, který zohledňuje nerovnoměrnost statistických parametrů odtokové vrstvy a maximální průtoky, se bere podle přílohy 7 SNiP 2.01.14-83.
Statistické parametry odtokové vrstvy jsou stanoveny podle pokynů SNiP 2.01.14-83.
Variační koeficient se vypočítá podle závislosti:
kde α je parametr určený z údajů nížinných analogů,
A = 0,17 km 2 – povodí nížiny k projektovanému místu.
Podle dodatku 11 SNiP 2.01.14-83 bereme korekční faktor k, protože povodí nížiny je menší než 50 km 2.
Pokud rozměry propusti, určené maximálním průtokem dešťové záplavy s 1% pravděpodobností, vyhovují i průchodu roztavené vody se stejnou pravděpodobností, pak může projít průtokem určeným podle vzorce:
kde bК– průměrná šířka průtoku v potrubí v úseku s kritickou hloubkou, stanovená dle grafu Prof. A.A. Uginchus, v závislosti na.
