Краткие сведения о проектировании дренажных систем

Содержание

Введение

1 Общие требования к оформлению работ

2 Исходные данные для проектирования. Порядок и состав проекта.

3 Осушительные мелиорации. Регулирующая сеть

4 Системы дренажей

4.1 Однолинейный дренаж

4.2 Двухлинейный дренаж

4.3 Площадной дренаж

4.4 Контурный дренаж

5 Горизонтальный закрытый дренаж (конструктивные особенности, трубы используемые, рекомендации к трассе, глубинам, уклонам дрен, к обратным фильтрам)

6 Гидрогеологичесчкие расчеты горизонтального дренажа

6.1 Расчет слоя инфильтрации

6.2 Движение грунтового потока к совершенной дрене

6.3 Движение грунтового потока к несовершенной дрене

6.4 Гидравлический расчет горизонтального дренажа

6.5 Время понижения уровня грунтовых вод

7 Вертикальный дренаж (конструктивные особенности, рекомендации к трассе, глубинам, к обратным фильтрам)

8 Гидрогеологичесчкие расчеты вертикального дренажа

8.1 Контурный (кольцевой) вертикальный дренаж

8.2 Однолинейный вертикальный дренаж

Приложение 1. Пример оформления титульного листа

Приложение 2. Пример оформления чертежей

Приложение 3. Индивидуальные задания на выполнения практических работ

Приложение 4. Примеры выполнения практических работ

Библиографический список

 

Примеры:

Задача № 1 Расчет систематического горизонтального дренаж совершенного типа

Задача № 2 Расчет двухлинейного горизонтального дренажа

Задача № 3 Расчет придамбового дренажа

Задача № 4 Расчет вертикального кольцевого дренажа

Задача № 5 Расчет вертикального берегового дренажа

 

 

Оглавление

Содержание. 2

Оглавление. 3

Введение. 5

1 Общая часть. 6

2 Требования к оформлению отчета. 8

3 Краткие сведения о проектировании дренажных систем. 10

3.1 Стадии и состав проекта. 10

3.2 Исходные данные для проектирования. 11

4 Осушительная система. 13

4.1 Регулирующая и водопроводящая сети. 13

4.2 Типы и системы дренажей. 14

Однолинейные дренажные системы.. 17

Двухлинейные дренажные системы.. 20

Площадная дренажная система. 21

Кольцевые (контурные) системы дренажей. 22

5 Горизонтальный закрытый дренаж.. 23

6 Гидрогеологичесчкие расчеты горизонтального дренажа. 28

6.1 Расчет слоя инфильтрации. 28

6.2 Движение грунтового потока к совершенному дренажу. 29

6.3 Движение грунтового потока к несовершенному дренажу. 31

6.4 Гидравлический расчет горизонтального дренажа. 32

6.5 Время понижения уровня грунтовых вод. 35

7 Вертикальный дренаж.. 37

8 Гидрогеологичесчкие расчеты вертикального дренажа. 38

8.1 Контурный (кольцевой) вертикальный дренаж.. 38

8.2 Однолинейный вертикальный дренаж.. 41

Индивидуальные задания на выполнение практических задач. 45

Задача №1. Расчет площадного (систематического) горизонтального дренажа 45

Задача № 3. Расчет берегового горизонтального дренажа. 47

Примеры выполнения практических задач. 49

Задача № 1. Расчет площадного (систематического) горизонтального дренажа 49

Задача № 2. Расчет площадного (систематического) горизонтального дренажа 56

Библиографический список. 56

 

 

Введение

 

Настоящие методические указания разработаны с целью получения студентами навыков расчета дренажных систем в рамках выполнения практических работ по дисциплине «Инженерная мелиорация».

В методических указаниях даны рекомендации по расчетам горизонтальных и вертикальных дренажей, приведены основные сведения о методах их проектирования, а также рассмотрены практические примеры расчета различных типов дренажных систем.

Методические указания содержат краткие сведения о дренажных системах, исходные данные, методики расчета и справочные материалы, необходимые студентам для успешного выполнения практических заданий по дисциплине «Инженерная мелиорация».

Подготовленные методические указания составлены в соответствии с рабочей программой читаемого курса дисциплины и требованиями нормативно-проектной документации.

 

Общая часть

 

Мелиорация – в переводе с латинского языка на русский означает «улучшение».

Под термином «инженерная мелиорация» понимают комплекс организационно технических мероприятий и сооружений для улучшения и восстановления природных условий осваиваемых и эксплуатируемых участков земли, отдельных объектов и создание оптимальных условий их эксплуатации. В область деятельности инженерной мелиорации входит весьма широкий круг инженерных задач, таких как, орошение, осушение, борьба с эрозией, берегоукрепление и др.

В настоящих методических указаниях рассмотрено одно направление инженерных мелиораций – защита городских и промышленных территорий от подтопления с помощью дренажей.

Согласно [1] устройство дренажей обязательно в случаях расположения:

- полов подвалов, технических подполий, внутриквартальных коллекторов, каналов для коммуникаций и т.п. ниже расчетного уровня грунтовых вод или если превышение полов над расчетным уровнем грунтовых вод менее 50 см.;

- полов эксплуатируемых подвалов, внутриквартальных коллекторов, каналов для коммуникаций в глинистых и суглинистых грунтах независимо от наличия грунтовых вод;

- полов подвалов, расположенных в зоне капиллярного увлажнения, когда в подвальных помещениях не допускается появления сырости;

- полов технических подполий в глинистых и суглинистых грунтах при их заглублении более 1,3 м от планировочной поверхности земли независимо от наличия грунтовых вод;

- полов технических подполий в глинистых и суглинистых грунтах при их заглублении менее 1,3 м от планировочной поверхности земли при расположении пола на фундаментной плите, а также в случаях, если с нагорной стороны к зданию подходят песчаные линзы или с нагорной стороны к зданию расположен тальвег.

Подземная часть струящихся и эксплуатируемых на территории г.о. Самара зданий и сооружений располагается, как правило, в верхнечетвертичных отложениях, представленных глинистыми грунтами.

Таким образом, при строительстве зданий и сооружений с эксплуатируемыми подземными помещениями на большей части Самарской области устройство дренажей является обязательным.

 

 

2 Требования к оформлению отчета

 

Отчет по выполненным практическим заданиям представляется на бумажном носители в виде пояснительной записки.

Структура отчета:

- титульный лист (приложение 1);

- содержание;

- введение (формулируется цель работы, задачи);

- расчетная часть (краткое описание общих положений и хода расчетов);

- описание разработанной конструкции;

- чертежи (приложение 2);

- библиографический список.

Текст отчета набирается с помощью текстового редактора Win Word через полтора интервала и печатается на одной стороне листа белой бумаги формата A4. Работа брошюруется. Цвет шрифта - черный. Размер шрифта (кегль) - 14. Тип шрифта - Times New Roman. Размер абзацного
отступа - 1,25 см. Шрифт печати должен быть прямым, четким, черного цвета, одинаковым по всему объему текста. Разрешается использовать полужирный шрифт при выделении заголовков структурных частей работы (оглавление, введение, название главы, заключение и т.д.). Текст обязательно выравнивается по ширине.

Параметры страниц - поля: нижнее, верхнее, левое 20 мм,
правое - 10 мм. Формулы выполняются в редакторе формул Microsoft Equation, нумеруются и выравниваются по центру.

На все рисунки и таблицы в тексте должны быть даны ссылки. Рисунки и таблицы должны располагаться непосредственно после текста, в котором они упоминаются впервые, или на следующей странице. Рисунки и таблицы нумеруются арабскими цифрами, при этом нумерация сквозная, но допускается нумеровать и в пределах раздела (главы). Слова «Рисунок» и «Таблица» пишется полностью. Название рисунка пишется под ним по центру, а таблицы над ней слева. После слов «Рисунок» и «Таблица» через дефис пишется название: «Рисунок - Название»; «Таблица - Название». Точка в конце названия не ставится. Название рисунка, таблицы и текст в таблице набирается шрифтом Times New Roman (нормальный) кегль - 12 пт. Подписи к рисункам и текст в таблице набираются с межстрочным интервалом один и выравниванием по центру.

Библиографический список выполняется в соответствии с
ГОСТ 7.1-2003 «Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления» набирается шрифтом Times New Roman (нормальный) кегль - 12 пт и приводится в конце работы.

 

 

Стадии и состав проекта

 

В соответствии с существующими нормативными документами в сфере строительства […] проектная документация на строительство дренажных систем разрабатывается в две стадии:

- первая стадия «проектная документация»;

- вторая стадия «рабочая документация».

В проектной документации решают основные и общие вопросы проектирования, а также требуемые объемы финансирования:

- обосновывают техническую возможность и экономическую целесообразность строительства дренажа;

- назначают несколько конкурирующих вариантов наиболее подходящих систем дренажа и их тип;

- назначают водоприемник для сброса дренажных вод из дренажной системы;

- в случае необходимости перекачки дренажных вод проектируют насосную станцию, подбирают насосы и электрооборудование, составляется принципиальная схема ее электроснабжения;

- определяют объемы и способы производства работ, календарный план строительства дренажных и других работ;

- разрабатывают программу и объем изысканий;

- составляется сметная документация на строительство и эксплуатацию дренажа, на основании которой определяют наиболее технико-экономически целесообразный вариант системы защиты зданий и сооружений от подтопления.

В рабочей документы технические решения, принятые на стадии проектной документации прорабатываются более детально. Уточняются конструкции дренажей, других сооружений и оборудования, а также сметная документация на строительство и эксплуатацию всего комплекса защиты зданий и сооружений от подтопления.

Исходные данные для проектирования

 

Перед выполнением проектной документации проводятся изыскательские работы, объем которых зависит от размеров территории, зданий и сооружений, подлежащих защите от подтопления, от задач осушения, гидрогеологических условий территории, система и типа, предусматриваемого дренажа и стадии проектирования.

Согласно [2] материалы инженерных изысканий должны обеспечивать возможность оценки существующих природных условий на защищаемой территории, а также прогноза изменения инженерно-геологических, гидрогеологических и гидрологических условий на защищаемой территории с учетом техногенных факторов, в том числе:

- оценки подтопляемости территории;

- выбора способов инженерной защиты территорий от подтопления и затопления;

- расчета сооружений инженерной защиты;

- оценки водного баланса территории, а также уровенного, химического и температурного режимов поверхностных и грунтовых вод (на основе режимных наблюдений на створах, балансовых и опытных участках);

- оценки естественной и искусственной дренированности территорий;

- составления рекомендаций по функциональному зонированию территории.

Состав изыскательских работ для выполнения проектных работ по защите зданий и сооружений от подтопления выключает:

- топографическую съемку местности;

- геологические и гидрогеологические изыскания;

- гидрологические и гидрометрические изыскания;

- лабораторные работы.

В ходе выполнения топографических работ получают съемку местности следующих масштабов: по территории осушения от 1:500÷1:5000; по району водосбора от 1:2000 до 1:10000; по району вокруг защищаемой территории 1:10000÷1:25000.

Граница съемки на минеральных грунтах должна проходить по ближайшим рекам, оврагам и водоемам и главным водоразделам. На план кроме местности наносят все разведанные выработки, источники (выход грунтовых вод), колодцы и заболоченные места.

При проведении геологических и гидрогеологических работ получают: геологическое строение пород и их водоносность, режим грунтовых вод и физико-механические свойства грунтов. Выявляют причину переувлажнения грунтов. Источником подтопления может быть грунтовый поток, идущий с нагорной стороны или снизу от напорных вод, подтопление водой со стороны рек и водоемов и причины, вызванные неправильной эксплуатацией земель.

Минимальная и максимальная глубина стояния грунтовых вод в течение года, их колебания и связь с водами рек и водоемов, таянием снега, а также направление движения грунтового потока и его мощность определяются гидрогеологическими работами.

Полученные физико-механических свойства грунтов должны обязательно содержать следующие данные: объемный и удельный вес породы, механический состав, пористость, влажность, коэффициент фильтрации, высота капиллярного подъема воды, угол внутреннего трения и коэффициент сцепления грунта.

Коэффициент фильтрации является важнейшей характеристикой грунта. Определять его необходимо как устройством опытных откачек из скважин, так и лабораторным способом. Остальные параметры грунта могут определяться лишь в лабораторных условиях.

При переувлажнении территории, связанном с подтоплением со стороны рек и водоемов, необходимо произвести гидрологические и гидрометрические работы, как на защищаемой территории, так и на водоприемнике.

Осушительная система

 

Типы и системы дренажей

 

В зависимости от характера пространственного расположения водоприемных и водоотводящих конструктивных элементов различают горизонтальный, вертикальный и комбинированный типы дренажей.

Горизонтальный тип дренажа (рисунок 1) – наиболее распространенный, это трубы - дрены, уложенные в траншеи на определенную глубину ниже уровня грунтовых вод с уклоном, обеспечивающим самотечный сток воды в водоотводящую сеть. Горизонтальный дренаж устраивают открытым способом до глубины 5,0÷6,0 м, реже 8,0 м, при закрытом способе – до любой необходимой глубины.

Вертикальный дренаж (рисунок 2) – представляет собой ряд или группу вертикальных колодцев выполненных в водоносном слое, откуда вода откачивается насосом или сифоном с помощью всасывающей трубы. Вертикальный дренаж применятся в тех случаях, когда устройство горизонтального дренажа является экономически нецелесообразными, или представляется затруднительным либо невозможным вследствие высокой плотности застройки защищаемой территории.

а.

б.

Рисунок 1 – Горизонтальный дренаж: а. схема устройства; б. фото строительства

1 - дренажная труба; 2 - щебень фр. 20-40 мм; 3 - фильтр из геотекстиля; 4 - песок с К ≥ 5 м/сут; 5 - местный грунт

 

Вертикальный дренаж перехватывает грунтовые воды различных по водопроницаемости пластов и при любой их мощности. Вертикальный дренаж рекомендуется применять: в обводненных грунтах достаточно высокой проницаемости (с коэффициентом фильтрации более 5 м/сут), мощности обводненных пород, превышающей несколько метров, и глубине залегания водоупора свыше 8 - 10 м; при двухслойном строении обводненной толщи пород, когда верхний слой сложен слабопроницаемыми глинистыми породами мощностью несколько метров, а нижний - хорошо проницаемыми породами; при многослойном строении обводненной толщи пород значительной (более 10 м) мощности.

а. б.

Рисунок 2 – Вертикальный дренаж: а. схема устройства колодца; б. схема понижения УГВ вертикальным дренажем

1 – колодец смотровой; 2 – задвижка; 3 – всасывающий трубопровод; 4 – оголовок; 5 – всасывающая труба; 6 – наставная труба; 7 – фильтр; 8 – отстойник; 9 – обсадная труба; 10 – фильтровая труба 9 - депрессионные кривые; 10 - вертикальные дренажные колодцы; УГВ – уровень грунтовых вод до устройства дренажа

 

Комбинированный дренаж (рисунок 3) – состоит из горизонтальной дрены с рядом вертикальных самоизливающихся скважин. Горизонтальные дрены при этом, как правило, выполняю также функцию водоотвода. Комбинированный дренаж применяют при наличии в основании верхней слабопроницаемой толщи пород хорошо проницаемого слоя, при этом горизонтальная дрена укладывается на глубине до 6,0-8,0 м.

Рисунок 3 – Конструктивная схема комбинированного дренажа

1 - горизонтальная дрена; 2 - вертикальная самоизливающаяся скважина; 3 - смотровой колодец; 4 - фильтрующая обсыпка; 5 - цементный лоток

 

Каждый из типов дренажей может быть совершенным и несовершенным. Траншеи совершенного горизонтального дренажа прорезает водоносный слой до водоупора, а дрена лежит на водоупоре. При несовершенном дренаже дрена лежит в водоносном грунте, т.е. траншея до водоупора не доходит. При совершенном вертикальном дренаже скважины доходят до водоупора, а при несовершенном частично проникают в водоносный слой.

Дрены объединяются в системы дренажей разновидностями, которых являются однолинейные, двухлинейные, площадные (систематические) и кольцевые (контурные).

Площадная дренажная система

 

Площадная (систематическая) дренажная (рисунок 8) система предназначается для защиты от подтопления значительных площадей и представляет собой систему горизонтальных или вертикальных дрен, расположенных более или менее равномерно по всей дренируемой территории. Обычно дрены (в горизонтальных площадных системах) или ряды дрен (в площадных системах, объединяющих вертикальные дрены) рекомендуется располагать параллельно друг другу.

Горизонтальный площадной дренаж следует применять при питании грунтовых вод за счет инфильтрации атмосферных осадков непосредственно в пределах защищаемой территории, а также при наличии инфильтрационного питания техногенного характера (утечек из водонесущих коммуникаций и сооружений, конденсационного влагонакопления под асфальтированными и бетонированными поверхностями и др.).

 

а.

б.

Рисунок 8 - Схема площадного дренажа: а - план; б – разрез

1 - контур защищаемого сооружения; 2 - ось горизонтального дренажа; 3 - смотровые колодцы; 4 – водосборный коллектор; 5 – отводящий коллектор; 6 - пониженный уровень грунтовых вод; УГВ - уровень грунтовых вод до устройства дренажа

 

Вертикальный площадный дренаж целесообразно применять при наличии питания верхнего слабопроницаемого слоя за счет перетока грунтовых вод из нижнего напорного горизонта.

 

Расчет слоя инфильтрации

 

Слой инфильтрации Р (мм/сутки) – это количество просочившихся в грунт атмосферных осадков, равномерно распределенных по площади водосбора, его можно определить из уравнения водного баланса

,

(6.1)

где х - слой выпавших осадков; у - сток; z - испарение с суши.

Слой инфильтрации зависит от климатических и грунтовых условий, а также от степени благоустройства территорий и может меняться в зависимости от территории в весьма широком диапазоне. При большей степени благоустройства слой инфильтрации меньше и наоборот.

Для дренажей величину слоя инфильтрации принимают с обеспеченностью 5 - 10%.

Таблица 1 – Водные свойства грунтов

Грунт	tg α	К, м/сут	Р, м/сут
Песок крупный	0,003-0,005	60-200	0,01-0,02
Пески средние и мелки	0,005-0,02	40-5,0	0,01-0,005
Супеси	0,02-0,05	0,3-5,0	0,001-0,007
Суглинки	0,05-0,10	0,1-1,0	0,001-0,005
Торф, слабо разложившийся	0,20-0,06	0,05-0,5	0,0002-0,002
Торф, сильно разложившийся	0,06-0,12	0,01-0,05	0,001-0,007

Величина слоя инфильтрации изучена недостаточно, и опубликованных данных о ней мало, поэтом для задач на практических занятиях согласно [] величину слоя инфильтрации P можно принимать по предельному значению, больше которого грунт, расположенный у поверхности, не сможет пропустить через себя в единицу времени (табл. 1).

 

Вертикальный дренаж

 

Вертикальные дренажи состоят из ряда трубчатых колодцев. При большом расстоянии между колодцами, откачку воды производят из каждой скважины, а при незначительном расстоянии из группы скважин одной насосной станцией. В случае неглубокого залегании грунтовых воды и требуемого понижения уровня не более 5-6 м, откачку выполняют насосами смонтированными на поверхности земли. При глубоком залегании грунтовых вод насос устанавливают в шахте или применяют глубинные насосы, погружаемые в колодцы.

Трубчатый колодец (рисунок 15) может устраиваться в любых грунтах и породах. Для его устройства бурят скважину, в которую опускают обсадную трубу, внутренний диаметр которой должен быть достаточным для размещения в ней фильтра и оборудования для откачки воды. После установки фильтра обсадная труба приподнимается и закрепляет стенки колодца над фильтром. Для частиц грунта, прошедших через фильтр, под фильтром из глухих труб устраивают отстойник. Проходку трубчатых колодцев выполняют обычно бурением и реже погружают их с помощью подмыва породы.

Наиболее ответственной частью скважины – фильтр, конструкцию которого принимают в зависимости от рода и гранулометрического состава водоносных грунтов.

Фильтры могут выполняться (рисунок 16): а) сетчатыми на основе стержневых каркасов; б) на основе трубчатых каркасов с круглой перфорацией; г) гравийные.

Сетчатый фильтр на стержневых каркасах применяют в основном в среднезернистых химически чистых песках. Размеры проходных отверстий в сетках принимают: в однородных песках (1.5÷2.0) , в разнородных – (2.0÷2.5) .

Сетчатые фильтры на дырчатых и щелевых трубчатых каркасах применяют в крупнозернистых песках. Размеры проходных отверстий в дырчатых фильтрах: в однородных песках (2÷3) , в разнородных – (3÷4) . В щелевых фильтрах ширина их соответственно (1.25÷1.50) и (1.5÷2.0) . Щелевые отверстия должны выполняться с расширением внутрь трубы.

При дренировании средне – и особенно мелкозернистых песков, а также глинистых грунтов наиболее надежны фильтры гравийные. Их выполняют из фильтрующих материалов (гравий, щебень, крупнозернистый песок) которые загружают фильтр на поверхности земли и в собранном виде опускают в скважину.

Рекомендуемая скважность всех видов фильтров 20÷25%.

Подбор фильтрующей обсыпки в скважинах выполняют так же, как это указано для горизонтальных дрен.

При работе все типы фильтров «зарастают», если вода сильно минерализована, или заиляются, что приводит к уменьшению расхода дренажных систем и повышению уровня грунтовых вод. «Зарастание» и заиление фильтров можно ликвидировать с помощью металлических щеток, желонок, продувки сжатым воздухом и т.д.

Для успешной эксплуатации, проверки работы и ремонта скважин над каждым колодцем устраивают смотровой колодец.

 

Исходные данные

Таблица П.1– Исходные данные для выполнения практической задачи № 1

№ варианта	А, м	В, м	Н, м	К, м/сут	, м
	500,0	300,0	4,0	8,0	2,25
	500,0	350,0	4,5	7,0	2,50
	560,0	320,0	5,0	9,0	2,25
	520,0	280,0	4,5	7,0	2,40
	450,0	250,0	5,5	10,0	2,30
	550,0	310,0	6,0	12,0	2,20
	600,0	400,0	4,0	10,0	2,40
	540,0	320,0	5,0	8,0	2,25
	480,0	280,0	5,0	9,0	2,50
	620,0	380,0	4,5	7,0	2,30
	520,0	310,0	6,0	6,0	2,40
	600,0	300,0	4,7	8,0	3,00
	450,0	300,0	4,2	9,0	2,50
	480,0	250,0	5,0	7,0	2,25
	520,0	300,0	4,5	8,0	2,40
	460,0	260,0	4,6	10,0	2,50
	490,0	280,0	5,2	9,0	2,00
	540,0	320,0	5,5	11,0	2,60
	500,0	2800,	6,0	9,0	2,50
	580,0	340,0	4,8	8,0	2,40
	520,0	300,0	4,0	10,00	2,30
	480,0	400,0	4,5	9,0	2,25
	520,0	320,0	6,0	7,0	2,40
	460,0	280,0	4,7	6,0	2,50
	490,0	380,0	4,2	8,0	2,00
	540,0	310,0	5,0	9,0	2,60
	500,0	300,0	4,0	7,0	2,25
	580,0	300,0	5,0	10,0	2,40
	540,0	320,0	4,5	9,0	2,30
	480,0	280,0	5,5	11,0	2,20
	620,0	250,0	6,0	9,0	2,40

 

В таблице П.1: А – длина защищаемой площадки; В – ширина защищаемой площадки, м; Н – мощность водоносных грунтов; К – коэффициент фильтрации водоносносных грунтов; - норма осушения на защищаемой территории.

 

 

Примеры выполнения практических задач

 

Порядок расчета

1. Определяем расстояние между дренами по формуле (6.18)

м.

Т.к. у поверхности залегаю водопроницаемые грунты, радиус влияния в первом приближении находим с учетом слоя инфильтрации по формуле (6.12)

м,

а максимальную ординату кривой депрессии по формуле (6.5)

м.

Слой инфильтрации Р принимаем по максимальному значению из таблицы 1 в зависимости от типа осушаемого грунта (песок мелкий Р_тах = 0,01 м/сут).

2. С учетом полученного расстояния между дренами располагаемых их равномерно на защищаемой территории (рисунок П.7). Дрены располагаем вдоль горизонталей. Коллектор посередине участка перпендикулярно дренам.

3. Определяем расходы грунтовых вод в дренах при граничных значениях слоя инфильтрации принятых из таблицы №1.

Максимальный расход грунтовых вод

м^3/сут.

(П.1)

где - длина дрены, т.к. коллектор делит защищаемую площадку по ширине пополам, принимаем =300/2=150,0 м.

Рисунок П.7 – План защищаемой территории

Минимальный расход грунтовых вод

м^3/сут.

(П.2)

4. Определяем расход грунтовых вод в коллекторе. Расход в коллекторе зависит от количества дрен впадающих в него. Из экономических соображений разбиваем коллектор на два участка примерно посредине, тогда на участке №1 расход в коллекторе будет равен.

м³/сут.

м³/сут.

А на участке № 2.

м³/сут.

м³/сут.

Здесь , - соответственно количество дрен впадающих в коллектор на участках № 1 и № 2.

5. Исходя из условий, описанных в пунктах 4 и 5 настоящих методических указаний, предварительно для каждого участка назначаем диаметр и уклон дрен и коллектора.

Дрены: диаметр d_д =150 мм; уклон I_д =0,004.

Участок № 1

Коллектор: диаметр d_к1 =250 мм; уклон I_к1 =0,003.

Участок № 2

Коллектор: диаметр d_к2 =300 мм; уклон I_к2 =0,003.

Принимаем, что дрены и коллектор выполняются из асбестоцементных труб с коэффициентом шероховатости стенок п_ш =0,013.

6. Выполняем гидравлический расчет дрен и коллектора.

Расчет дрен

По формуле (6.20) находим расход дрен при полном заполнении водой

м³/с= м³/сут.

Вычисляем скорость воды в дрене при полном заполнении по (6.21)

м/с.

По (6.22) определяем коэффициент неполноты расхода для максимального и минимального значений слоя инфильтрации.

;

.

По значению коэффициента неполноты расхода А, по таблице 3 находим значения коэффициентов скорости В_{д mах}=0,67, В_{д min}=0,50 и отношения h_{д mах}/ d =0,26 и h_{д min}/ d =0,17.

Зная значения коэффициентов скорости В находим скорость воды в дрене при неполном заполнении.

м/с;

м/с.

Из отношения h / d находим максимальную и минимальную глубины воды в дрене h_{д mах}= d_д· 0,26=0,03 м, h_{д min}= d_д· 0,17=0,02 м

Выполняем проверки.

а. По скорости воды в дрене

Условие проверки: 0,3 м/сек < < 1 м/сек.

0,3 м/сек < < 1 м/сек – условие выполняется.

0,3 м/сек < < 1 м/сек – условие выполняется.

б. На высоту выклинивания кривой депрессии в дрену

Условие проверки: .

- условие выполняется.

Высота выклинивания кривой дипрессии в дрену определяется по формуле (6.24)

м.

в. По водозахватной способности дрены

Условие проверки: q_зах > q_р.

=1,6 м²/сут > q_р = = 1,0 м²/сут - условие выполняется.

=1,1 м²/сут > q_р = = 0,5 м²/сут - условие выполняется.

Водозохватую способность дрены определяем по формуле (6.25)

м²/сут,

м²/сут.

Допустимую скорость фильтрации по формуле Зихарта (6.26)

м/сут.

Вывод: т.к. все требуемые проверки выполнены, назначенные диаметр и уклон дрены считаем верными.

Расчет коллектора

Гидравлический расчет коллектора выполняется аналогично расчету дрен, без выполнения проверки на высоту выклинивания и водозахватную способность.

По формуле (6.20) находим расход коллектора при полном заполнении водой.

Участок № 1:

м³/с=2847 м³/сут.

Участок № 2:

м³/с=4629,0 м³/сут.

Вычисляем скорость воды в коллекторе при полном заполнении по (6.21).

Участок № 1: м/с.

Участок № 2: м/с.

По (6.22) определяем коэффициент неполноты расхода для максимального и минимального значений слоя инфильтрации на двух участках.

Участок № 1

;

.

Участок № 2

;

.

По значению коэффициента неполноты расхода А, по таблице 3 для двух участков находим значения коэффициентов скорости =0,91, =0,67, =0,91, =0,67 и отношения h_{к1 mах}/ d =0,38, h_{к1 min}/ d =0,26, h_{к2 mах}/ d =0,38, h_{к2 min}/ d =0,26.

Зная значения коэффициентов скорости В находим скорость воды в коллекторе при неполном заполнении

Участок № 1

м/с;

м/с.

Участок № 2

м/с;

м/с.

Из отношения h / d находим максимальную и минимальную глубины воды в коллекторе.

Участок № 1: h_{к1 mах}= d _к1· 0,38=0,095 м, h _{к1 min}= d _к1 ·0,26=0,065 м.

Участок № 2: h_{к2 mах}= d _к2· 0,38=0,11 м, h _{к2 min}= d _к2 ·0,26=0,78 м.

 

Выполняем проверку.

а. По скорости воды в коллекторе

Условие проверки: 0,3 м/сек < < 1 м/сек.

Участок № 1

0,3 м/сек < 0,59 м/сек < 1 м/сек – условие выполняется.

0,3 м/сек < 0,44 м/сек < 1 м/сек – условие выполняется.

Участок № 2

0,3 м/сек < 0,65 м/сек < 1 м/сек – условие выполняется.

0,3 м/сек < 0,48 м/сек < 1 м/сек – условие выполняется.

Вывод: т.к. все требуемая проверка выполнена, назначенный диаметр и уклон коллектора считаем верными.

7. Определяем время понижения уровня грунтовых вод по формуле (6.27)

сут,

м,

д.ед,

где - глубина залегания грунтовых вод от поверхности земли, м.

 

 

Порядок расчета

1. Находим расстояние (рисунок П.8) от оси дрены до уреза воды методом подбора из соотношения

,

где - коэффициент, =0,75; - мощность водоносных грунтов ниже подошвы дрены, м; - коэффициент, принимаемый в зависимости от n = f ( / T) по таблице 2.