Водоотводящие системы и сооружения (часть 2)

Гидравлические закономерности движения дождевых стоков

Для дождевых потоков характерны следующие особенности:

1. Одновременное движение потока и увеличение его объема от бокового притока в него через дождеприемники новых масс воды; в этом случае расход потока является переменной по длине и во времени величиной;

2. Формирование потока в верхней части коллектора и сохранение его объема приблизительно постоянным на рассматриваемом участке, хотя волна дождевого потока при этом движется, меняя свою форму и как бы распластывается.

Движение дождевых вод в коллекторах является неустановившимся безнапорным. Это движение считается одномерным. Для его исследования используются методы математического моделирования, в частности, система дифференциальных уравнений Сен-Венана. На практике при расчетах уклон трения жидкости рассчитывают по зависимостям установившегося равномерного движения:

,

где λ – коэффициент гидравлического трения,
d_г – гидравлический диаметр,
v – средняя по сечению скорость,
Q – расход стоков,
K – модуль расхода, ,
ω – площадь живого сечения потока.

Для расчета коэффициента Шези можно использовать формулу Н.Н.Павловского, для расчета коэффициента λ – формулу Н.Ф.Федорова, которая справедлива во всех областях турбулентного движения.

По мнению А.М.Курганова, составленные на основе формулы Шези таблицы для расчета имеют завышенную пропускную способность труб при наполнениях (0,8…0,9) в среднем на 12 %. Для учета особенностей формирования воздушного потока, возникающего при неполных заполнениях труб, и влияния его на скорость течения воды вводится понятие приведенного гидравлического радиуса R_пр и приведенного модуля расхода K_пр:

R_пр = K_RR и K_пр = K_QK,

где K_R и K_Q – коэффициенты, зависящие от степени наполнения трубы.

При этом считается, что средняя скорость течения: во-первых, в круглой трубе не зависит от степени наполнения при глубине потока, большей половины диаметра, во-вторых, принимается равной соответствующему значению при полном заполнении.

Для лотков проезжей части расход Q и скорость v находятся по модулям расхода K и скорости W:

и ,

где i – уклон лотка.

Модули скорости и расхода зависят от ширины проезжей части L и наполнения h лотка у борта (см. рис).