Гідравлічні розрахунки

Гідравлічні розрахунки виконуються для встановлення розмірів поперечного перерізу каналів і перевірки швидкості руху води на розмив і замулення в них. Їх виконують звичайно для магістральних (розрахункових) каналів, площа водозбору яких перевищує 5 км². Перевірка швидкості руху води може виконуватись і для нерозрахункових каналів з меншою водозбірною площею, якщо похили їх перевищують 0, 0015 у піщаних, 0, 003 у суглинкових і 0, 005 у глинистих ґрунтах.

Гідравлічні розрахунки проводять за формулами рівномірного руху води у відкритих руслах:

 

(2.25)

(2.26)

 

(2.27)

де - середня за живим перерізом швидкість течії води, м/с; - витрата, м³/с; - витратна характеристика, м³/с; -гідравлічний радіус, , м; - площа живого перерізу, м²; - змочений периметр, м; і - проектний похил каналу; - швидкісний коефіцієнт, визначається за формулою Павловського ; - коефіцієнт шорсткості осушувальних каналів, залежить від стану поверхні укосів і дна русла, звичайно приймається залежно під розрахункових витрат при > 25 м³/с - =0, 025; при = l...25 м³/с - n = 0, 030; при < 1 м³/с - п = 0, 035, - показник степеня, y = змінюється в середньому від 1/5 до 1/6.

Розрахункові витрати і умови їх пропуску по каналах призначаються залежно від використання осушуваних земель.

При використанні осушуваних земель під посів багаторічних трав, ярих зернових, овочевих і технічних культур розміри поперечного перерізу осушувальних каналів повинні бути такими, щоб горизонти води в них при проходженні посівної витрати розміщувались нижче бровки каналу не менше як на 0, 7...1, 0 м, весняної та високолітної повені - на 0, 1...0, 2 м, а побутовий (меженний) горизонт води у каналі розміщувався на рівні або нижче дна нерозрахункових каналів, що впадають в нього.

У посівний період запас від розрахункового горизонту води до бровки каналу повинен становити не менше 0, 7... 1, 0 м, тому що в цей час посередині між каналами необхідно забезпечувати норми осушування 0, 5...0, 6 м і до каналів рівні ґрунтових вод знижуються. Під час пропуску літньо-осінніх паводків допускається робота каналів повним перерізом; з врахуванням нерівностей рельєфу запас до бровок при цьому приймається не менше 0, 1...0, 2 м. При побутових (меженних) витратах перевіряються умови спряження каналів у вертикальній площині. Отже,

(2.28)

де - необхідна глибина каналу, що розраховується, приймається більша з трьох обчислених, м; - глибина нерозрахункового каналу, що впадає в гирло (звичайно транспортуючого збирача), м; - розрахункові глибини наповнення каналу при посівній, високолітпій і побутовій витратах, м.

При використанні осушуваних земель під озимі зернові поперечний переріз каналу приймають таким, щоб забезпечити пропуск паводкових витрат на рівні бровок каналу, тобто .

Для осушувальних каналів, що проектуються у торф'яних ґрунтах по новій трасі, необхідно враховувати осідання торф'яного покладу і зменшення при цьому глибини каналу. У цих випадках будівельна глибина каналу повинна бути збільшена на величину осідання торфу (рис. 2.23).

 

(2.29)

 

 

Рис. 2.23. Схема до розрахунку осідання торфу:

 

1 – торф; 2 – мінеральний грунт; 3 – поверхня торф’яного покладу до осідання; 4 – те саме після осідання торфу

 

Величину осідання для низинних торфовищ визначають за фор­мулою О.Д. Панадіаді:

(2.30)

 

де - коефіцієнт, що залежить від щільності торфу, для щільних торфовищ приймають 1, для менш щільних- 1, 4, для пухких - до 1, 8; - середня по трасі каналу потужність торфу, м; - розрахункова глибина каналу, м.

При потужності торфу Hо менше глибини каналу Т_р при розрахунку приймають і

Особливості встановлення розмірів провід­них каналів:

1. Для невеликих осушувальних каналів, що прокладаються по цілині, ширину їх по дну, м, приймають , де - середня з посівної і високолітньої витрат, м³/с.

Потім встановлюють необхідні і . При цьому переріз каналу буде наближатись до гідравлічно найвигіднішого, з оптимальним співвідношенням між шириною і глибиною каналу.

2. Для великих каналів, що проходять по існуючим водотокам, не завжди витримуються гідравлічно найвигідніші перерізи; тут проектну глибину каналу приймають за середньою глибиною річки з заглибленням мілких і зарослих ділянок. Якщо існуючі розміри русел недостатні, то проектують розширення русла.

3. При заляганні пісків на невеликій глибині для підсилення осушення канали намагаються врізати в ці добре водопроникні ґрунти.

4. Якщо знизу залягають нестійкі ґрунти (пливуни, мули), то краще зменшити глибину каналу і не врізатись у ці нестійкі ґрунти. Переріз не буде гідравлічно найвигіднішим, зате він буде стійким.