СССР
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
ГЛАВТРАНСПРОЕКТ
СОЮЗДОРПРОЕКТ

ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ
МАКСИМАЛЬНЫХ РАСХОДОВ
И ОТВЕРСТИЙ МАЛЫХ
ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ
НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ
(при F до 50 км²)

Утверждены для практического

применения при проектировании

главным инженером Союздорпроекта

ЗАВАДСКИМ В.Б.

3 октября 1968 г.

МОСКВА 1969

Введение

Практические указания составлены в соответствии с общесоюзными и ведомственными нормативными документами и предназначены для расчета максимальных расходов на малых водосборах с площадью бассейнов до 50 кв. км.

Практические указания содержат рекомендации по использованию действующих нормативно-методологических документов и устанавливают состав и порядок их применения при расчетах максимальных расходов при проектировании автомобильных дорог.

В настоящих указаниях приведены изменения и дополнения в некоторые нормативно-методологические документы, а также рекомендации по решению отдельных принципиальных вопросов, изложение которых в нормативных документах недостаточно или полностью отсутствует.

Перечень материалов, использованных при составлении практических указаний, приведен в Приложении 2.

Указания разработаны главным специалистом технического отдела Союздорпроекта, кандидатом технических наук Перевозниковым Б.Ф. и старшим инженером дорожного отдела Силковой А.И.

Начальник технического отдела

Союздорпроекта                                                                                          Ротштейн К.М.

I - Основные требования к определению расчетных максимальных расходов.

Расчет отверстий мостов, труб, возвышений отметок бровки пойменных насыпей, подтопляемых участков дорог, подходов к мостам через мелкие водотоки и на участках устройства труб производится по величинам максимальных расходов расчетной вероятности превышений (и соответствующим им уровням).

Вероятность превышения расчетных расходов нормирования СНиПом II-Д.5-62 и II-Д.7-62. При проектировании автомобильных дорог и искусственных сооружений на них расчетные вероятности превышения следует назначать согласно данным таблицы I.

Нормы вероятностей превышения расчетных расходов

Таблица I

В районах с преобладающим ледниковым, грунтовым, маревым, селевым или другими видами стока, кроме стока от ливней и снеготаяния, должны быть произведены специальные обследования и обосновывающие расчеты.

Для установления наиболее неблагоприятных условий пропуска паводковых вод на каждом объекте должны быть одновременно произведены расчеты максимальных расходов различного происхождения.

При отсутствии или недостаточности данных гидрометрических наблюдений расчеты максимальных расходов необходимо производить по нескольким методам в зависимости от происхождения максимальных паводков. Расчетные величины максимальных расходов для определения отверстий сооружений устанавливаются путем сопоставления результатов расчета по разным методам и с данными непосредственных наблюдений.

II - Расчеты максимальных расходов от снеготаяния

Расчеты максимальных расходов от снеготаяния должны выполняться в соответствия с «Указаниями по определению максимальных расходов талых вод при отсутствии или недостаточности гидрометрических наблюдений» (СН 356-66), утвержденных Госстроем СССР и введенных в действие с 1 июня 1967 года.

Для тех районов СССР, по которым в СН 356-66 отсутствуют рекомендации по определению расчетных параметров, расчеты максимальных расходов должны производиться согласно «Инструкции по расчету стока с малых бассейнов» (ВСН 63-67) Минтрансстроя СССР п. 19, 27.

При наличии надежных натурных рядов расходов «Инструкцией» ВСН 63-67 рекомендуется производить уточнения величин элементарного модуля снегового стока путем статистической обработки рядов расходов и обратным вычислением по формуле (8) при известных значениях коэффициентов залесенности, заболоченности, озерности и расчетной величины максимального расхода нормированной повторяемости.

Для определения расходов от снеготаяния в приложениях № 11, № 12, № 13 приведены расчетные ведомости.

Согласно СН 356-66 (п. 1.9) для районов, по которым выполнены специальные исследования максимального стока талых вод, допускается применение региональных формул при надежности и точности расчета по сравнению с расчетом по СН 356-66.

При установлении региональных формул или уточнении параметров расчетных формул СН 356-66 и ВСН 63-67 в неизученных районах проектирования должны быть использованы материалы краткосрочных полевых обследований водотоков по следам паводков прошлых лет, производимых при изысканиях автомобильных дорог.

Структуру региональной формулы для расчета максимальных расходов от снеготаяния рекомендуется принимать в соответствии со структурой формулы (1) СН 356-66.

При установлении региональных зависимостей максимальных расходов от снеготаяния надлежит руководствоваться указаниями п. 4 ВСН 63-67 и п. 15 Приложения № 2 настоящих Указаний.

Для учета дополнительных специфических факторов в условиях вечной мерзлоты и сурового климата рекомендуется при определении максимальных расходов от снеготаяния использовать опыт Союздорпроекта, изложенный во «Временных рекомендациях по расчету максимальных расходов и отверстий мостов на реках Северо-Западной части Якутской АССР» 1967 г.

III - Расчеты максимальных дождевых расходов

1. Общие указания

Расчеты максимальных дождевых расходов должны производиться согласно «Инструкции по расчету стока с малых бассейнов» (ВСН 63-67) Минтрансстроя СССР, введенной в действие с 1 ноября 1967 года.

Для расчетов максимальных дождевых расходов Инструкцией ВСН 63-67 разрешается применение существующих программ для ЭЦВМ «Минск-II» и «Проминь», приведенных в «Фонде алгоритмов и программ для ЭЦВМ», раздел I, выпуск I, Оргтрансстрой М, 1967 г.

Для предварительных соображений в предпроектной стадии, а для местных автомобильных дорог во всех стадиях проектирования «Инструкцией» ВСН 63-67 разрешается определять ливневые расходы по кривой зависимости расходов от площади водосборов или другими способами. Вычисление расходов рекомендуется производить для 4 - 5 характерных водосборов.

По согласованию с Главтранспроектом и ЦНИИСом Инструкцией ВСН 63-67 допускается применение упрощенных методов расчета максимальных дождевых расходов, основанных на решении уравнений скоростей стекания воды и уравнений баланса стока по указанным в п. 3а, б способам (эмпирические формулы, таблицы и т.п.).

Союздорпроектом на основании распоряжения № 78пр от 6 мая 1965 г. разрешено при расчетах максимальных расходов на стадии проектных решений без ограничений, а на стадии рабочего проектирования при расходах до 50 м³/сек использование формулы Союздорнии 1963 г., согласованной к практическому применению Главтранспроектом письмом № 3002/67 от 12 декабря 1963 года.

Для участков дороги с однородными климатическими и морфологическими условиями «Инструкцией» ВСН 63-67 разрешается в качестве местных норм определять расход по кривым зависимости модулей или расходов от площади водосборов при наличии данных о 25 - 30 натурных расходах, равномерно расположенных в расчетной диапазоне площадей, с общей суммой годопереходов не менее 300 и в случаях, если отклонения натурных точек от принятой кривой не превосходят ± 30 - 40 %.

При расчете максимальных дождевых расходов в зарубежных районах проектирования должны быть установлены региональные нормы стока.

Для обоснования региональных и местных норм стока в неизученных районах необходимо использовать материалы экспедиционных обследований водотоков по следам паводков прошлых лет, выполняемых при изысканиях автомобильных дорог, а также данные наблюдений по осадкам.

Установление региональных зависимостей максимального стока следует выполнять согласно указаниям Союздорпроекта, изложенным в «Методическом руководстве по разработке региональных норм максимального стока при проектировании автомобильных дорог в неизученных районах» 1969 г.

2. Расчеты на ЭВМ

2.1. Расчеты максимальных расходов на ЭВМ рекомендуется производить по программам и алгоритмам, основанным на решении уравнения баланса стока: «Минск-II», «Урал-2», «Проминь», а также по программе на «БЭСМ-4», разработанной в Союздорпроекте.

Для расчетов по указанным программам рекомендуется использование специальных ведомостей, формы которых приведены в таблицах 2, 2а, 3 и 3а.

Сбор исходных данных производится в полевой ведомости (табл. 4), в которой учтены новые требования ВСН 63-67 к составу исходных данных.

В связи с тем, что в величинах слоев стока в ВСН 63-67 учтен слой потерь на смачивание растительности, равный 3 мм, в расчетах на ЭВМ время водоотдачи необходимо определять по формулам:

или

В программах расчета на Минск-II, Урал-2 и Проминь слой потерь z = 3 мм не учтен, поэтому в таблицах 2, 2а и 3 вместо значения z следует принимать величину z - 3. В таблицах 2 и 3 при заполнении граф коэффициента распластывания (η) значение последнего следует принимать равным единице.

При невозможности применении ЭВМ расчеты максимальных расходов производятся по ВСН 63-67.

3. Расчеты по ВСН 63-67

Максимальный расход ливневого стока и объем стока определяются по формулам:

Q = 16,7 × а₁ × φ × F × g × δ'_δо, м³/сек.

W = а₁ × t_в × F × g, тыс. м³,

где условные обозначения те же, что в ВСН 63-67.

Сбор исходных данных и расчеты максимальных расходов по трассе проектируемой дороги при отсутствии ЭВМ рекомендуется производить в ведомости, приведенной в таблице I.

Для обеспечения единого понимания отдельных вопросов расчета стока и устранения недостаточной полноты пояснений, содержащихся в ВСН 63-67 ниже приведены необходимые рекомендации по назначению расчетных параметров, предусмотренных в таблицах 1, 2, 2а, 3, 3а, 4.

Определение интенсивности водоотдачи производится в соответствии с картой ливневого районирования СССР, приведенной на рис 1.

В случаях возникновения сомнений в нормативных величинах интенсивностей водоотдачи необходимо пользоваться указаниями ВСН 63-67 (п. 5 § 28 - 29) по уточнению ливневых характеристик. При невозможности уточнения ливневых характеристик в горных районах рекомендуется пользоваться картой ливневых районов СССР, составленной Союздорнии и приведенной на рис. 4.

Для установления границ ливневых подрайонов рекомендуется наряду с картой ливневых районов ВСН 63-67 использовать описание границ ливневых подрайонов, составленное ЦНИИСом, Описание границ ливневых подрайонов приведено в приложении № 1.

Коэффициент откосов берегов a характеризует величину заложения откосов берегов к его высоте. Определяется по обоим берегам водотока в пределах вероятного наполнения русла на расстоянии 1/8 длины лога выше перехода. К расчету принимается средневзвешенное значение величин a, вычисленных для левого и правого берегов.

Пример:

l_лев = 70 м

l_пр = 20 м

l = 90 м

H = 2 м

   

ВЕДОМОСТЬ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДОВ И ОБЪЕМОВ ЛИВНЕВОГО СТОКА С МАЛЫХ БАССЕЙНОВ (F до 50 км²) по ВСН 63-67

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ:

Q = 16,7 × а₁ × φ × F × g × δ'_δо, м³/сек.

W = а₁ × t_в × F × g, тыс. м³

ЛИВНЕВОЙ РАЙОН 1^Б
ВЕРОЯТНОСТЬ ПРЕВЫШЕНИЯ 2 %

ТАБЛИЦА 1

 

 

 

 

Примечание:

В графе № 37 дана ссылка на Практические указания Союздорпроекта изд. 1969 г.

ВЕДОМОСТЬ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДОВ И ОБЪЕМОВ ЛИВНЕВОГО СТОКА С МАЛЫХ БАССЕЙНОВ (F до 50 км²) НА ЭЦВМ МИНСК II ПО ВСН 63-67
(Расчетные данные выписываются из полевой ведомости исходных данных)

ЛИВНЕВОЙ РАЙОН 1^Б
ВЕРОЯТНОСТЬ ПРЕВЫШЕНИЯ 2 %

ТАБЛИЦА 2

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА
СТОКА ЛИВНЕВЫХ ВОД (Q и W) НА ЭВМ «УРАЛ-2»

ЛИВНЕВОЙ РАЙОН:

 

Примечание: 1 1) F - площадь водосбора

2) L - длина главного лога

3) Σl - сумма длин боковых логов

4) i_А - уклон лога

5) i_С - средний уклон пов-ти склонов

6) М_Л - характеристика гидр. шерохов. склонов

7) М_С - -«-«-лога

8) Z - потери на наполнение неровностей микрорельефа

9) n - коэф., учитывающий характер местности

10) h - слой стока в мм

11) a - коэф. формы русла

12) b - учет озерности и болот

15) g - учет неравномерности осадков

Примечание 2.

Заказчик заполняет графы с 1 по 18 включительно. При передаче по телетайпу данные передавать в указанном порядке в соответствии с нумерацией граф (всего должно быть 18 данных по каждому сооружению).

Примечание 3.

Почтовый адрес: Балашиха-6

Моск. обл. «Союздорнии»

лаборатория вычислительной техники.

Телетайп: Балашиха

Дорнии 3102

БЛАНК № 1

РАСЧЕТ ЛИВНЕВОГО СТОКА ПО УРАВНЕНИЮ БАЛАНСА ОБЪЕМОВ СТОКА НА ЭЦВМ «ПРОМИНЬ»

 

ПРИМЕЧАНИЕ:

1. Программа расчета разработана в Киевгипротрансе модернизирована в Киевском филиале ГПИ «Союздорпроект»

2. Работать совместно с Бланком № 2 «Вспомогательные материалы»

БЛАНК № 2

РАСЧЕТ ЛИВНЕВОГО СТОКА ПО УРАВНЕНИЮ БАЛАНСА ОБЪЕМОВ ЛИВНЕВОГО СТОКА НА ЭЦВМ «ПРОМИНЬ»

Вспомогательные материалы

ТАБЛИЦА 3

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Функция уклона склона f (J_с)

Табл. 1

Коэффициенты гидрографа склонов К₁; К₂

Табл. 2

Источники:

Табл. 1 - «f (J_с)» - ЦНИИС, сообщение № 37 Н.Н. Чегодаев Расчет стока 1953 г.

Табл. 2 - «К₁, К₂» - Союздорнии, нормы стока, 1955 г.

Табл. 3 - «n» - табл. 9 Практические указания

Табл. 4 - «S» - инструкция по расчету стока ВСН 63-67 п. 11

Коэффициент рельефа бассейна «n»

Табл. 3

коэф «S»

Табл. 4

Табл. 3 (продолж.)

условные обоЗнАчения

Табл. 5

1. По окончании расчета по I части программы на сумматоре значение t_z/t_c; если значение t_z/t_c меньше «1» ввести в ячейку «78» значение «К₁» и в ячейку «79» - «К₂» из табл. 2 вспомогательных материалов, если t_z/t_c > 1, то К₂ не вводится.

2. H_Т = H_max g δ'_δо η; H_max - в одной из ячеек 41 - 45, соответств. Q_max гидрографа. H_Т вычисляется вручную и вписывается в бланк табл. 3.

3. V_T = V_max; V_max - в одной из ячеек 46 - 50, соответствующее Q_max гидрографа.

ВЕДОМОСТЬ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДОВ И ОБЪЕМОВ ЛИВНЕВОГО СТОКА С МАЛЫХ БАССЕЙНОВ (F до 50 км²) НА ЭЦВМ БЭСМ-4 в СООТВЕТСТВИИ С ИНСТРУКЦИЕЙ ВСН 63-67

(Расчетные данные выписываются из полевой ведомости исходных данных)

Ливневой район 1^Б

Таблица 3^а

Вероятность превышения 2 %

ПОЛЕВАЯ ВЕДОМОСТЬ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ РАСЧЕТА ЛИВНЕВОГО СТОКА С МАЛЫХ БАССЕЙНОВ (F до 50 км²) НА ЭЦВМ по ВСН 63-67.

ливневой рАйон 1^Б

вероятность превышения 2 %

ТАБЛИЦА 4

 

 

 

Примечание: в графах №№ 36, 37 даны ссылки на практические указания Союздорпроекта изд. 1969 г.

Значение величины < в зависимости от ...

Таблица 5

Значение коэффициента  рекомендуется определять по данным таблицы 5 в зависимости от величины a и М_Л (коэффициента шероховатости русла главного лога).

В районах с муссонными осадками (13г, 13д, 13е, 14а, 14б, 14в, 14г, 14д, 15а, 15б, 15в, 15г, 15д) понижающий коэффициент δ'_a, учитывающий и заболоченность местности, в расчеты не вводится.

Для южной части территории СССР, в пределах полосы, ограниченной на карте (рис. 1) пунктиром, интенсивность водоотдачи определяется по формуле а = а₁ × b, где а₁ и b имеют обозначения принятые в ВСН 63-67.

В графах таблиц 1 и 4 приведены ссылки на номера таблиц и параграфов ВСН 63-67 и настоящих практических указаний.

Величины слоев стока (h) и интенсивности водоотдачи (а₁) при площадях водосборов до 0,5 кв. км в таблицах 2 и 3а должны быть выписаны, начиная с 5 и до 60 минут; при площадях бассейнов от 0,5 до 1,0 кв. км начиная с 10 до 120 минут; при площадях бассейнов более 1,0 кв. км начиная 20 до 180 минут.

Указанные величины h и а₁ должны выписываться для 6 интервалов времени (t_в) согласно разграфке таблиц.

Уточнение времени водоотдачи t_в для полностью или частично залесенного бассейна и построения зависимости а₁ = f (t'_в) производится с помощью таблицы 6.

Таблица 6

а₁ - интенсивность водоотдачи, выписывается для данного района из приложения I ВСН 63-67.

Z - норма потерь на смачивание леса принимается в зависимости от характеристики растительности по ВСН 63-67. по значениям а₁ и t'_в на графике (рис. 7) ВСН 63-67 строится уточненная зависимость а₁ = f (t'_в).

При частичной залесенности, охватывающей только русловую часть бассейна, (рис 2а) или большую часть склона бассейна (рис. 2б). Величина потерь на смачивание растительности (Z) и категории грунта должны быть определены по склонам водосборного бассейна.

В немуссоных районах СССР категория грунта по впитываемости на залесенных участках бассейна может быть увеличена на одну категорию, ввиду того, что почва в лесу обычно суше и более разрыхлена, чем в поле.

К учету частичной залесенности бассейна

Рис. 2а

Рис. 2б

Рис. 2в

Рис. 2г

Рис. 2д

При частичной залесенности водосборов (рис. 2д) производятся одновременно расчеты при полном отсутствии леса и при сплошной залесенности. Расчетный расход и объем стока определяются как одновременные из вычисленных величин Q и W:

 м³/сек

 тыс. м³

где Q_Л и W_Л - расход и объем стока при полной залесенности всего бассейна

Q_О и W_О - то же при полном отсутствии леса

К_Л и К_О - коэффициенты, учитывающие соответственно отношение площадей бассейна занятых лесом и без леса на всей площади водосбора (F):

При частичной залесенности бассейна, когда вся верхняя или нижняя часть его по главному логу и прилегающим склонам занята лесом (рис. 2в, г) расчеты должны производиться по специальному методу, учитывающему различия во времени добегания.

Для упрощения этих расчетов принимается величина Z как средневзвешенная для всей площади бассейна (для площадей, занятых лесом и без леса).

Значения f (J_C) для расчета приведены в таблице 7.

Таблица 7

Показатель степени n принимается для расчетов на ЭВМ согласно таблице 8:

Таблица 8

В тех случаях, когда точки В располагаются на графике (рис. 6 ВСН 63-67) выше крайней огибающей кривой со значением φ = 1,0 к расчету следует принимать φ = 1,0. Подобные случаи возможны на малых водосборах с удлиненной формой бассейна.

Рис. 3

Если кривая а₁ = f (t'_в) не доходит до крайней огибающей с φ = 1,0 необходимо графически продлить кривую а₁ = f (t'_в) до кривой с φ =1,0 и место пересечения обозначить точкой С. Дальнейший расчет производится обычным порядком.

В случаях, когда кривая а₁ = f (t'_в) пересекает кривую, идущую на графике (рис. 3) слева вниз направо, оценку самого близкого к ним расположения следует производить по перпендикуляру к выпуклой части кривой а₁ = f (t'_в).

Расчет расходов и объемов стока для гидрографа с наибольшим объемом стока производится только в следующих случаях:

а/ при проектировании водоемов (взамен водопропускных сооружений);

б/ при определении отверстий водопропускных сооружений с устройством пруда при высоких насыпях в районах с муссонными осадками.

4. Расчеты по формуле Союздорнии

Расчеты максимальных дождевых расходов по упрощенной формуле Союздорнии 1963 года следует выполнять согласно брошюре «Расчет ливневого стока с малых водосборов» (изд. Транспорт М. 1965 г.), но с учетом изменений, вызванных новым ливневым районированием территории СССР, приведенным в Инструкции ВСН 63-67.

Ниже приведены указания, по учету изменений ливневого районирования в указанной брошюре Союздорнии согласованные с Союздорнии письмом за № 2479/24-17-от 11 июля 1968 года:

1/ Взамен карты ливневых районов (рис. 1) рекомендуется пользоваться картой ливневых подрайонов, составленной ЦНИИС для ВСН 63-67 и уточненной Союздорнии в 1968 году для применения при расчетах по упрощенной формуле 1963 г. Указанная карта приведена ниже на рис 4.

2/ Для определения слоев водоотдачи h₃₀ необходимо пользоваться таблицей 13 Практических указаний, составленной МАДИ и Союздорнии по данным приложения I ВСН 63-67.

В связи с тем, что в приведенных в ВСН 63-67 слоях водоотдачи учтен слой потерь на смачивание растительности Z = 3 мм расчетные формулы Союздорнии должны применяться в следующем виде:

Q = ψ (h - Z')^m × Fⁿ × K × δ'_δо, м³/сек.

W = (h - Z') F × g, тыс. м³

где ψ - морфологический коэффициент, зависящий от уклона главного лога, определенный по таблице 9.

h - слой стока (водоотдачи) при h = 30 мин/ и Z = 3 мм, определенный по табл. 13 для рассматриваемого ливневого района, мм.

Z' = (Z - 3) - слой потерь на смачивание растительности; Z - слой потерь на смачивание леса, определяемый по данным ВСН 63-67 (§ 3 п. 25); 3 мм - слой потерь на смачивание растительности, принятый при составлении таблиц водоотдачи.

F - площадь водосбора, км²

К - коэффициент, учитывающий шероховатость лога и склонов, (табл. 12). Характеристики шероховатости назначают согласно табл. 1 и 2 ВСН 63-67.

δ'_δо - коэффициент уменьшения расхода при наличии на водосборе озер и болот (табл. 7 ВСН 63-67)

g - коэффициент, учитывающий неравномерность выпадения осадков, принимаемый в зависимости от наибольшей длины или ширины водосбора по табл. 8 ВСН 63-67.

Определение величин (h - Z')^m и Fⁿ производится с помощью таблиц 10 и 11.

Категория почв по интенсивности впитывания принимается по данным ВСН 63-67 (табл. 3, 4, 5).

Для удобства расчетов по формуле Союздорнии составлена ведомость определения максимальных расходов (табл. 14).

ВЕДОМОСТЬ РАСЧЁТА МАКСИМАЛЬНЫХ ДОЖДЕВЫХ РАСХОДОВ С МАЛЫХ БАССЕЙНОВ ПО ФОРМУЛЕ Союздорнии 1963 г.
Q = ψ (h - Z')^m × Fⁿ × K × δ'_δо (применительно к ВСН 63-67)

Ливневой район

Вероятность превышения

Таблица 14

 

Примечание: в графах № 22, №№ 24, 25, 28, 29 даны ссылки на Практические указания Союздорпроекта изд. 1969

Значение морфологического коэффициента ψ:

Таблица 9

Таблица 10

 

Примечание: Интерполяция производится по линейному закону и в целых числах.

Значения Fⁿ:

Таблица 11

Значение коэффициента К:

Таблица 12

Слои стока h за время водоотдачи t_в = 80 мин, подсчитанные Союздорнии и МАДИ по данным ВСН 63-67.

Таблица 13

Примечания к табл. 13:

Для промежуточных значений вероятности превышения паводка слои водоотдачи определяют по интерполяции.

Для почв VI категории слои водоотдачи равны нулю. По согласованию с ЦНИИС (Н.Н. Чегодаев) в зоне муссонного климата почвы принимаются по II категории ввиду большого их предварительного увлажнения.

IV. Определение отверстий малых водопропускных сооружений

Требования к учету аккумуляции

При определении отверстий малых водопропускных сооружений следует руководствоваться СНиПом П-Д.7-62, СН 200-62, Инструкцией по расчету стока с малых бассейнов ВСН 63-67, Руководством по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений и русел Гипротранстэи МПС 1967 г.

Расчеты отверстий малых водопропускных сооружений следует выполнять по величинам расчетных расходов, определяемыv согласно действующим указаниям, нормативно-методологическим документам, порядок и условия применения которых приведены в настоящих «Практических указаниях».

Аккумуляцию воды перед водопропускными сооружениями следует учитывать в случаях расчета по ливневому стоку. При расчетах по расходам других видов стока (селевого, ледникового, грунтового и т.п.) аккумуляцию, как правило, учитывать не допускается.

В качестве исключения аккумуляция может учитываться при расчетах по снеговому стоку в случаях отсутствия снеговых заносов в логах перед сооружениями (случаи, возможные в южной части территории СССР).

Отсутствие заносов может быть установлено по данным многолетних наблюдений, по показаниям старожилов и по наличию других условий, задерживающих снег у сооружения.

Уменьшение расходов в сооружениях вследствие учета аккумуляции допускается не более чем в три раза.

При допустимой аккумуляции снегового стока расход в сооружении принимается равным 0,65 максимального расчетного расхода от снеготаяния.

Расход в сооружении с учетом аккумуляции не должен быть менее величины расчетного расхода от снеготаяния при возможности заносов снегом. При отсутствии заносов снегом расход в сооружении с учетом аккумуляции принимается 0,65 Q снега.

При расчете на расход от снеготаянии режим протекания воды через проектируемое сооружение может быть безнапорным, полунапорным и напорным.

Аккумуляции не рекомендуется учитывать в районах с муссонными осадками (районы Приморья, Дальнего Востока, Черноморского побережья Кавказа, Прикарпатья и т.п., а также в зарубежных районах).

При проектировании аккумуляции необходимо учитывать возможное затопление ценных угодий, подтопление населенных пунктов и т.п.

По соображениям агрономического характера, следует учитывать продолжительность затопления различных угодий, которая не должна превышать более одних суток. Для заливных лугов, рисовых полей и т.п. этот срок может быть увеличен по согласованию с местными агрономами. Время затопления угодий определяется по формуле:

 (час),

где: W - полный объем стока в тыс. м³;

Q_соор - расход в сооружении с учетом аккумуляции, м³/сек при расчетном горизонте воды.

Q_min - расход в сооружении при минимальной допустимой отметке затопляемых угодий, м³/сек.

Особое внимание следует уделять проектированию сооружений в населенных пунктах, где подтопление не допускается.

Требования к проектированию

Водопропускные трубы следует проектировать по действующим типовым проектам: круглые трубы инв. № 101/1, прямоугольные трубы инв. № 180/1. Типовые проекты разработаны Лентрансмостпроектом и утверждены МПС и Минтрансстроем соответственно 20.Х-62 г. № II-28648/С-2917 и 14/IV-1962 г. № II-9808/ № С-1320 1961 г.

Круглые и прямоугольные железобетонные трубы применяются в строгом соответствии с расчетными высотами насыпей на периодически действующих водотоках по всей территории СССР.

На постоянных водотоках трубы могут применяться при отсутствии наледных явлений, граница распространения которых проходит по январской изотерме -13 °С.

В соответствии с этим трубы могут применяться на постоянных водотоках в районах с январской изотермой не ниже -13 °С.

Граница январской изотермы -13 °С и ее описание приведены на прилагаемой карте ливневых районов (рис. 1) и в приложении № 5.

На автомобильных дорогах II, III, IV, V категорий допускается применение труб отверстием 1,0 при длине трубы не более 30 м, отверстием не менее 1,25 при длине трубы свыше 30 м, отверстием 0,75 при длине трубы не более 15 м.

На съездах и дорогах промышленных предприятий допускается применять трубы отверстием 0,5 и при длине не свыше 15 м.

В городах трубы отверстием 0,5 м допускаются только при устройстве ограждающих приспособлений.

Определение длины труб на стадии проектного задания рекомендуется производить согласно приложению № 6, а на стадии рабочих чертежей по поперечным профилям местности.

При пропуске расчетных расходов в бесфундаментных трубах, когда звенья труб опираются непосредственно на грунтовое основание, допускается только безнапорный режим протекания воды. В фундаментных трубах допускается полунапорный и напорный режимы.

При гидравлических расчетах дорожных труб могут быть приняты следующие режимы протекания:

Для круглыx труб:

При портальном оголовке и раструбной оголовке с нормальным водным звеном - безнапорный и полунапорный;

При раструбном оголовке с коническим входным звеном - безнапорный и напорный;

Для прямоугольных труб могут быть приняты безнапорный и полунапорный режимы.

При напорном режиме не рекомендуется проектировать трубы отверстием более 1,5 м, так как при больших отверстиях значительные массы воды на выходе из трубы имеют большую разрушительную силу и для гашения энергии требуется предусматривать дорогостоящие мероприятия.

Наибольшие допускаемые расходы в трубах принимаются из условия, чтобы скорость воды на выходе не превышала допускаемой для принятого типа укрепления более чем на 35 %. Глубина подпертой воды перед трубой не должна превышать 4,0 м независимо от высоты насыпи и типа укрепления.

Укладка труб производится как правило уклоном, равным уклону местности.

Гидравлические расчеты

В результате гидравлических расчетов должны быть определены: отверстие сооружения, подпор перед ними, скорость на выходе.

При уклонах местности неравных критическим (при которых в типовых проектах определены гидравлические характеристики) необходимо уточнять величину скорости потока на выходе из сооружения по формуле:

Для безнапорного режима

 м/сек.

При уклоне местности i_фак < i_кр необходимо также внести изменения в величину подпора перед трубой:

Н_фак = Н_табл + L_тр (i_кр - i_фак), м,

где L_тр - длина трубы по подошве насыпи, определяемая для проектного задания по формулам приложения 6; для рабочих чертежей

L_тр - по поперечным профилям.

Расчет отверстий водопропускных труб производится по таблицам типовых проектов: для круглых и прямоугольных железобетонных труб под автомобильные дороги - инв. № 101/1 и инв. № 180/1.

Расчеты производятся путем подбора типовых размеров отверстий труб по расчетному расходу в сооружении (с учетом или без учета аккумуляции) и по принятой глубине пруда Н_пр. Глубина пруда должна соответствовать глубине подпора Нтабл., приведенной в таблице типовых проектов.

В случаях, когда величина Н_пр < Нтабл. (равнинные поверхности бассейнов с малыми продольными и поперечными уклонами) необходимо предусматривать заглубление трубы и отвод воды от сооружения.

Расчеты отверстий труб могут быть произведены по ведомости подбора водопропускных сооружений, приведенной в таблице 16.

Для предварительных соображений расчеты отверстий труб могут быть произведены по графикам «Руководства по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений и русел». Гипротранстэи. МПС 1967 г. и рац. предложения Б.И. Шапиро и др. (Союздорпроект).

Определение расхода в сооружении с учетом аккумуляции производится по формуле:

Q_соор = Q_расч × λ м³/сек.

При выполнении расчетов необходимо соблюдение условия: Q_соор ³ Q_{расч.снега}, а при допустимости аккумуляции по снеговому стоку:

Q_соор ³ 0,65 Q_{расч.снега}.

Объем труда рекомендуется определять по плану в горизонталях, в особенности, когда в зону подпора попадают боковые лога. При отсутствии планов можно применять формулу Л.Г. Кушнира или следующую формулу:

 тыс. м³,

где: ω - площадь живого сечения водотока при максимальной глубине Н в пониженной точке русла.

i_o - уклон у сооружения

a - острый угол пересечения трассы дороги с водотоком.

Значение коэффициентов аккумуляции λ

Таблица 15

Примечание: Объем аккумулировавшей воды должен соответствовать наибольшему подпорному уровню перед сооружением.

Определение минимальной отметки бровки земляного полотна рекомендуется производить по данным приложения № 9.

Для подсчета площадей живого сечения водотока при задаваемых горизонтах воды рекомендуется использовать форму ведомости, приведенной в таблице 16.

Таблица 16

Характеристика режимов протекания воды в трубах

Безнапорный режим труб устанавливается, если подпор (Н) превышает высоту входного звена трубы (h_тр) не более чем на 20 % (Н £ 1,2 h_тр) при обычных оголовках, не более чем на 15 % - при раструбных необтекаемых и не более чем на 40 % при обтекаемых (Н £ 1,4 h_тр).

Полунапорный режим труб устанавливается, если подпор Н при необтекаемых оголовках более чем на 15 - 20 % превышает высоту входного звена трубы (Н > 1,5 ÷ 1,2 h_тр). Уклон трубы должен быть более уклона трения трубы i_тр > i_f.

Напорный режим труб. Подпор перед трубой при обтекаемых оголовках превышает более чем на 40 % высоту входного звена трубы. Как правило, напорные трубы проектируют круглыми с обтекаемыми входными оголовками, при которых вакуум и полунапорный режим не образуются: с увеличением расхода безнапорный режим прямо переходит в напорный. Уклон трубы должен быть меньше уклона трения i_f. Рекомендуемая длина труб от L_тр ≈ 5 d до L_тр £ 55 d.

Уклоны трения

d = 1,0 м                                                                     d = 1,5 м

Таблица 16^а

Для обеспечения напорного режима в трубе - уклон труб не должен превышать уклона трения. Максимальный уклон трения i_f = 0,02.

Для расчета расходов в сооружении и подбора отверстий малых водопропускных сооружений рекомендуется специальная ведомость, форма которой приведена в табл. 17.

Порядок подбора отверстий водопропускных труб

1. Определение величин W_пр при задаваемых горизонтах воды.

2. По значениям W_пр определяются коэффициенты λ (табл. 15).

3. Определяется расчетная величина расхода в сооружении от ливневого стока исходя из условий возможной аккумуляции воды перед водопропускным сооружением и нормативным значением коэффициента λ.

4. Производился сопоставление величины Q_соор с расходом от снеготаяния (с учетом аккумуляции или без учета аккумуляции снегового стока). Расчетным принимается наибольшее значение Q_соор.

5. По принятому расходу в сооружении (Q_соор) подбирается отверстие водопропускного сооружения. Расход в сооружении и глубина пруда должны быть равны пропускной способности и глубине подпертой воды, определенными по таблицам типовых проектов.

6. В случае, если Н_табл > Н_пр, а Q_соор = Q_{соор табл} необходимо предусмотреть возможность заглубления трубы и запроектировать водоотводное русло.