Задача № 2. Расчет берегового горизонтального дренажа

 

В связи с тем, что основное питание грунтовых вод на защищаемой территории идет за счет инфильтрации из реки, а мощность водоносных грунтов более 8,0 м, проектируем береговой горизонтальный дренаж несовершенного типа. Т.к. на защищаемой и выше расположенной территории у поверхности земли залегают слабоводопроницаемые грунты и предусмотрена система ливневой канализации инфильтрацию атмосферных осадков в грунт не учитываем.

 

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.

Рисунок П.8 – Расчетная схема берегового дренажа

 

Для чего задаваясь различными величинами строим график . Полученные значения сводим в таблицу П. 3.

Таблица П. 3 - Результаты расчетов для построения графика

	0,47	0,29	0,21	0,165	0,13	0,12	0,095	0,085	0,067	0,056	0,045	0,034

 

Рисунок П. 9 – График зависимости расхода воды в дрене от расстояни до уреза воды

Из графика (рисунок П. 9) видно, что при увеличении величины значение расхода грунтовых вод в дрене уменьшается и оптимальная величина находится в пределах от 50 до 100 м. Для дальнейших расчетов принимаем =50,0 м.

2. Вычисляем радиус влияния дрены в сторону защищаемой территории (берега) в первом приближении ( =0 м) по формуле (6.7):

м,

- максимальная ордината кривой депрессии, равная

м.

3. Определяем удельный расход притока грунтовых вод q_р к дрене со стороны реки в первом приближении ( =0 м) (рисунок. П. 8):

м²/сут,

где - удельный приток грунтовых вод к дрене из области водонасыщенного грунта расположенного выше подошвы дрены, вычисляется по формуле (6.15):

м²/сут,

- удельный приток грунтовых вод к дрене из области водонасыщенного грунта расположенного ниже подошвы дрены (6.16)

м²/сут,

где - коэффициент, принимаемый в зависимости от n = f ( / T) по таблице 2.

4. Определяем удельный расход притока грунтовых вод q_р к дрене со стороны берега (защищаемой территории) в первом приближении ( =0 м) (рисунок. П. 8):

м²/сут,

где - удельный приток грунтовых вод к дрене из области водонасыщенного грунта расположенного выше подошвы дрены, вычисляется по формуле (6.15):

м²/сут,

- удельный приток грунтовых вод к дрене из области водонасыщенного грунта расположенного ниже подошвы дрены (6.16)

м²/сут,

- коэффициент, принимаемый в зависимости от n = f ( / T) по таблице 2.

5. Определяем удельный расход воды к боковым дренам

м²/сут.

6. Определяем общий расход в боковой дрене

,

где - длина боковой дрены, равная

7. Находим общий удельный расход в береговом дренаже

м²/сут.

8. Вычисляем полный расход береговой дрены на длине L_б = А /2=1000 м, т.к. посредине её располагается насосная станция (НС)

Q_б = q ∙ L_б =10,57∙1000,0=10570,0 м³/сут,

здесь - длина береговой дрены, равная

9. Для сброса дренажных вод в реку (водоприемник) по средине береговой дрены устраиваем насосную станцию, тогда расчетный расход у насосной станции будет равен

Q_н.с = м³/сут.

10. Исходя из условий, описанных в пунктах 4 и 5 настоящих методических указаний, предварительно назначаем диаметр и уклон боковой дрены и береговой дрены у насосной станции.

Боковая дрена: диаметр d_д1 =150 мм; уклон I_д1 =0,004.

Береговая дрена у насосной станции: диаметр d_д2 =150 мм; уклон I_д2 =0,004.

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

11. Выполняем гидравлический расчет дрен.

Расчет боковой дрены

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 1}=0,67, и отношения h_{д 1}/ d =0,26.

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

м/с.

Из отношения h / d находим глубину воды в дрене h_{д 1}= d_д1· 0,26=0,03 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.

б. На высоту выклинивания кривой депрессии в дрену

Условие проверки: .

- условие выполняется.

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

м,

здесь - максимальный удельный приток грунтовых вод к дрене из области водоносыщенного грунта расположенного выше подошвы дрены, принимается максимальное значение из и .

в. По водозахватной способности дрены

Условие проверки: q_зах > q_р.

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

Водозохватую способность дрены определяем по формуле (6.25)

м²/сут.

Допустимую скорость фильтрации по формуле Зихарта (6.26)

м/сут.

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

Расчет береговой дрены у насосной станции

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.

,

здесь - расчетный расход в береговой дрене у насосной станции при неполном заполнении равный

 

По значению коэффициента неполноты расхода А, по таблице 3 находим значения коэффициентов скорости В_{д 1}=0,67, и отношения h_{д 1}/ d =0,26.

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

м/с.

Из отношения h / d находим глубину воды в дрене h_{д 1}= d_д1· 0,26=0,03 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.

б. На высоту выклинивания кривой депрессии в дрену

Условие проверки: .

- условие выполняется.

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

м,

здесь - максимальный удельный приток грунтовых вод к дрене из области водоносыщенного грунта расположенного выше подошвы дрены, принимается максимальное значение из и .

в. По водозахватной способности дрены

Условие проверки: q_зах > q_р.

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

Водозохватую способность дрены определяем по формуле (6.25)

м²/сут.

Допустимую скорость фильтрации по формуле Зихарта (6.26)

м/сут.

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

 

12. Строим кривую депрессии в сторону защищаемой территории (берега) по уравнениям (6.2):

Расчет по определению координат кривой депрессии сводим в табл. 2

х, м
у, м		0,895	2,00	2,45	2,82	3,16	3,47	3,74	4,00

 

13. Находим расстояние от дрены до дальней границы защищаемой территории l ₃, для чего вычисляем ординату кривой депрессии в конце этого расстояния у ₃

Тогда расстояние l ₃ можно определить из уравнения кривой депрессии откуда l ₃= .

Сравниваем, полученное значение l ₃=78,0 м и В =200,0 м. Если l ₃ ≥ В, то требуемое понижение уровня грунтовых вод под всей защищаемой территорией обеспечивается. В случае l ₃ < В