Гидравлический расчет

Гидравлический расчет трубчатых дрен.

Пропускная способность труб должна соответствовать ожидаемому расходу дрены, определенному фильтрационным расчетом. При выполнении последнего учитывают следующее.

1. Наполнение труб с учетом условий работы дрены целесообразно принять в осушающих дренах не меньше 5—10 % полного заполнения;

в собирающих дренах — не меньше 25—30 %; в магистральных коллекторах — не меньше 40—50 %. ^{[1] [2] [3]}

Рис. 3.8. График определения величины гидравлического сопротивления

пластового дренажа

d — диаметр труб, м;

i — уклон труб, дренажной постели пластового дренажа;

С — коэффициент Н. Н. Павловского;

п — коэффициент шероховатости труб, лотков;

R — гидравлический радиус, м;

со — площадь живого сечения, м^[4];

р — смоченный периметр, м;

Q — дебит дрены, определенный фильтрационным расчетом, м^[5]/сут;

Q₁ — расход труб при полном заполнении, м^[5]/с;

Q — пропускная способность лотка, канавы, м^[5]/с;

ц — коэффициент перехода от скорости воды при полном наполнении труб к скорости при их неполном наполнении;

q — удельная водопропускная способность пластового дренажа, м/ сут;

К₀ — коэффициент фильтрации гравийно-песчаной смеси пластового дренажа, м/сут;

5 — площадь поперечного сечения закрытого и пластового дренажей, м^[4].

Традиционная методика расчета построена на принципе подбора требуемых параметров [3].

Технология расчета.

1. При полном заполнении труб водой определяют скорости о и расходы Q₂ для заданного диаметра труб d и уклона дренажа i.

Для этого используют соответственно формулы (3.28) и (3.29). Оптимальную скорость течения воды (м/с) в трубчатом дренаже вычисляют из уравнения

где п — коэффициент шероховатости (среднее значение для бетонных лотков и дренажных труб — 0,0125); у = 2,5Vn -0,13 -0,75Тя(Тп -0,1); R — гидравлический радиус.

Расход труб при работе дрен полным сечением

Значения уклонов, соответствующих той или иной скорости при полном наполнении труб,

3. По графику на рис. 3.9 находят коэффициент перехода г) от скорости воды при полном наполнении труб к скорости о₁ при неполном их наполнении. Для этого с вертикальной шкалы графика восстанавливают первый перпендикуляр от точки, соответствующей установленному соотношению Q / до пересечения с кривой скорости и второй перпендикуляр — из точки этого пересечения на горизонтальную шкалу графика, где и получают искомую величину г.

Рис. 3.9. График расчета трубчатых дрен при различном их наполнении

4. Рассчитывают искомую скорость при неполном наполнении трубы:

5. Сравнивают скорость течения воды в дренах, подсчитанную по формуле (3.31), с рекомендуемыми нормативными значениями. Если н₁ лежит в допустимых пределах, то могут быть оставлены предварительно принятые уклон и размер дрен. В противном случае задают новые параметры и повторяют расчет.

В проектной практике диаметры труб коротких дренажных линий часто принимают конструктивно (110—160 мм), не проверяя гидравлическим расчетом. Это оправданно при длине дренажных веток до 300 м, если дрена закладывается в слабофильтрующих грунтах. В хорошо водопроницаемых грунтах такой расчет обязателен независимо от длины дренажа.

Гидравлический расчет закрытых и пластовых дренажей.

В закрытых и пластовых дренажах, где вода движется внутри фильтрующего заполнения, водоотводящая способность фильтрующих обсыпок и постелей определяется размерами их поперечного сечения и скоростями фильтрации.

Водопропускную способность при линейном режиме фильтрации определяют по формуле Дарси:

где q_B — удельная водопропускная способность дренажа, м /сут.

Эффективная работа дрен обеспечивается, когда водопропускная способность дренажа, рассчитанная по формуле (3.32), больше удельного притока воды к нему, найденного фильтрационным расчетом. Расчет водопропускной способности закрытых и пластовых дрен выполняют методом подбора, как и гидравлический расчет труб.

Гидравлический расчет открытых горизонтальных дрен канав и лотков аналогичен расчету трубчатого дренажа. При этом принимают во внимание граничные значения допустимых скоростей течения воды. Минимальная скорость должна быть не меньше 0,2 м/с, максимальная — соответствовать допустимой максимальной скорости, величина которой зависит от типа крепления откосов канав и лотков.

Скорость течения воды, м/с, в открытых дренах определяют по формуле

где R = ш/р.

Пропускная способность лотка или канавы, м³ /с,

Значения уклонов, соответствующих той или иной скорости,

• [1] Допустимые скорости течения воды в трубчатых дренах составляют от 0,15 до 1 м/с в зависимости от характера (водообильности)осушаемого грунта. Меньшие скорости грозят заилением, большие —исключены из-за размыва грунта, окружающего трубу.
• [2] В расчетах по подбору параметров дрен, определению глубинынаполнения и при проверке максимальных скоростей течения водыисходят из максимального ожидаемого расхода дренажа. Последнийотвечает периодам максимальных УГВ на дренируемом участке. Дляберегового дренажа максимальный расход должен соответствоватьпериоду наивысшего горизонта воды в реке.
• [3] Проверочные расчеты на минимальные значения допустимых скоростей проводят исходя из зимнего или летнего режима работы дренажа. В нижеприведенных формулах использованы следующие обозначения: и, о2 — скорости течения воды в трубчатом дренаже соответственнопри полном и неполном заполнении, м/с;
• [4] Находят соотношение между ожидаемым расходом дренажа Q,
• [5] определенным фильтрационным расчетом, и Q1? рассчитанным по формуле (3.29), выражая их величины в одних единицах (м2/с).
• [6] определенным фильтрационным расчетом, и Q1? рассчитанным по формуле (3.29), выражая их величины в одних единицах (м2/с).
• [7] определенным фильтрационным расчетом, и Q1? рассчитанным по формуле (3.29), выражая их величины в одних единицах (м2/с).
• [8] Находят соотношение между ожидаемым расходом дренажа Q,