4. Расчет малых водопропускных сооружений

Исходными данными для расчета являются:

а) план трассы на местности в горизонталях;

б) варианты возможного расположения труб;

в) категория дороги;

г) расчетная вероятность превышения паводка

д) площадь водосбора;

е) длина главного лога;

ж) уклон главного лога;

з) средний уклон лога у сооружения;

и) тип оголовка;

к) режим протекания воды через трубу.

Расчёт отверстий малого водопропускного сооружения выполняется в следующей последовательности:

1)определяется максимальный расход воды;

2)выполняется гидравлический расчет сооружения;

3)определяется минимальную высоту насыпи и длину трубы.

Для дорог IV технической категории, при проектировании малых искусственных сооружений, за расчётный принимается расход с вероятностью превышения ВП = 3% .

Максимальный расход воды от стока ливневых вод определяем по формуле:

м/с (28)

Водосбор или водосборная площадь бассейна - часть земной поверхности, включающая толщу почво-грунтов, откуда вода поступает к водному объекту. Определяется по карте с горизонталями, прилагаемой к заданию. Граница водосборной площади проводится по водоразделу, и площадь определяется планиметром или подсчетом путем разбивки на простейшие фигуры. В нашем случае площадь водосбора равна F=0,18 км2. Длина лога L -это расстояние от наиболее удаленной водораздельной точки до трассы, измеряется графически с учетом масштаба карты. В нашем случае L=0.9 км. Средний уклон вычисляем как отношение разности максимальной и минимальной отметок лога к его длине по формуле:

(29)

где: Н - отметка водораздельной точки в начале лога, м;

Н - отметка точки лога у сооружения, м;

Уклон лога () необходим для выявления бытовых условий водотока, определяют его на участке в 300 м в точках на 200 м выше и 100 м ниже сооружения по формуле:

(30)

Проектируемая дорога находится в 4-м ливневом регионе, для этого района и вероятности превышения 3% находим интенсивность ливня часовой продолжительности aчас=0,69. Затем устанавливаем коэффициент перехода от интенсивности ливня продолжительностью один час, к расчетной интенсивности (Кt), в зависимости от длины лога и уклона поверхности лога, Кt=2,53. Затем определяем коэффициент потерь стока ?. Для площади 0-1 км2 с черноземными почвами ?=0,6-0,9. Мы принимаем ?=0,75. Затем определяем коэффициент редукции . В нашем примере он равен =0,84.

Таким образом, согласно формуле (28), максимальный расход ливневых вод для трубы равен:

Qл=16,7?0,692,530,180,750,84=3,31

Объём стока воды определяем по формуле:

(31)

В нашем случае, согласно предыдущей формуле:

Максимальный расход от талых вод определяем по формуле:

(32)

где К? - коэффициент дружности половодья;

F - площадь водосборного бассейна, км?;

hр - расчетный слой суммарного стока,мм.

По приложению устанавливаем коэффициент дружности половодья (Ко) и показатель степени (n): Ко=0,008; n=0,17. Площадь водосбора равна F=0,18км2. При отсутствии озёрности, залесённости и заболоченности .

При условии, что Сv=0,3•1,25=0,375; Сs=2 сv=2•0,375=0,75; Кр=2,0;

Средний многолетний слой стока равен:

Устанавливаем расчетный слой суммарного стока h по формуле:

(34)

Максимальный расход от стока талых вод, согласно формуле (32) равен:

Сопоставляя максимальный расход талых вод и максимальный расход от ливневых вод, принимаем для дальнейшего расчета Qp= Qл=3,31.

Вычисляем количество очков по формуле:

(35)

Фактический расход воды равен:

(36)

Гидравлический расчет труб выполняют c учётом режима протекания воды в них. По приложению выбираем диаметр отверстия трубы. Тип оголовка принимаем раструбный с коническим входным оголовком. Считаем, что труба работает в безнапорном режиме. Диметр принимаем D=1,00м; тогда при расходе Qф=1,1. Глубина воды перед трубой будет равна Нв=1,05м, а скорость воды на выходе из трубы V=2,6 . Подбираем тип укрепления: одиночное мощение из булыжника размером 15-20см на щебне.

Чтобы проверить правильность выбора режима работы трубы, вычисляем высоту напора воды перед тубой по формуле:

(37)

При безнапорном режиме должно выполняться условие:

Н1,2h; 0,99<1,6 - условие выполняется.

После подбора отверстия трубы определяют минимальную высоту насыпи около неё Н по формуле:

Нmin =h++=1,20+0,10+0,5=1,8 м (38)

Длину трубы l без оголовков при высоте насыпи Н<6,0 м определяют по формуле:

(39)

где: В - ширина земляного полотна, м;

m - коэффициент заложения откосов земляного полотна (принимается равным 1,5);

i - уклон трубы (принимается равным уклону лога у сооружения i=0,005) десятичная дробь;

n - толщина стенки оголовка, м (принимают равной 0,35м);

- угол между осью дороги и трубы, град.;

Н - проектная высота насыпи, м.

Полную длину трубы с учетом длины оголовков определяют по формуле:

(40)

где: М - длина оголовка, м определяется по приложению

Согласно формуле (40) полная длина трубы равна:

V раздел. Проектирование автомобильной дороги в продольном профиле

Продольным профилем называют графическое изображение сечения дороги вертикальной плоскостью, проходящей через ее ось.

Исходными данными для проектирования дороги в продольном профиле являются результаты топографических, геологических и гидрологических изысканий:

1)карта в масштабе 1:10000 или топографический план местности с нанесенной трассой дороги и разбивкой пикетажа;

2)геологический разрез грунтов с указанием мощности каждого слоя;

3)данные о глубине залегания грунтовых вод;

4)сведения об участках с длительным стоянием поверхностных вод;

5)данные о толщине снегового покрова;

6)техническая категория дороги и ее параметры;

7)местоположение и высотные отметки фиксированных контрольных точек.

Сетка продольного профиля вычерчивается по всей длине трассы и включает в себя следующие строки:

-развернутый план трассы;

-грунты

-тип местности по характеру увлажнения;

-проектные отметки, которые включают в себя отметки бровки земляного полотна и уклоны с вертикальными кривыми;

-фактические отметки, включающие: отметки земли по оси дороги и расстояния;

-названия пикетов;

-прямые и кривые в плане;

-указатель километров.

На продольный профиль помимо сетки наносят:

-линию фактической поверхности земли по оси дороги;

-наименование слоев грунта и номера их групп;

Выше проектной линии показывают репера, надземные инженерные сети, проектируемые искусственные сооружения, переезды через железнодорожные пути, рабочие отметки насыпи и т. д.;

Ниже проектной линии наносят линии ординат точек переломов проектной линии, рабочие отметки выемок, обозначение искусственных сооружений, подземные инженерные сети;

На 20 мм ниже проектной линии поверхности земли по оси дороги наносят линию показа грунтов и от нее откладывают в масштабе 1:50 мощность грунтов.

Построение продольного профиля земли по оси дороги начинают с вычисления отметок пикетов и плюсовых точек. Плюсовые точки назначают для отражения на продольном профиле характерных изменений рельефа местности. В данной курсовой работе предусмотрено вычисление отметок с плана или карты аналитически.

Условный горизонт (УГ) для вычерчивания профиля земли по оси дороги совмещают с верхней линией сетки профиля. Величину условного горизонта, получают по формуле:

 (41)

На основании ГОСТа 21.511 - 83 приняты следующие масштабы изображения продольного профиля автомобильных дорог:

горизонтальный 1:5000,

вертикальный 1:500,

вертикальный для грунтов 1:50.

Рабочей отметкой называют разность между отметкой бровки земляного полотна и отметкой земли по оси дороги. Эта рекомендуемая рабочая отметка является высотой насыпи в начале трассы. Величину руководящей рабочей отметки устанавливают из двух условий:

1). Из условий снегозаносимости;

2). Из условий района строительства, грунтов земляного полотна и уровня залегания грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод.

В качестве руководящей рабочей отметки выбирают наибольшую из них.

По условию снегозаносимости рекомендуемую рабочую отметку устанавливают по формуле:

(42)

Из условий залегания грунтовых вод:

(43)

Для дальнейшего проектирования принимаем

Общими требованиями по установлению положения проектной линии продольного профиля независимо от метода проектирования являются:

1). Соблюдение технических норм проектирования;

2). Ограничение длин участков с предельными уклонами;

3). Ограничение минимальных длин вертикальных кривых одного знака;

4). Обеспечение минимальных объемов земляных работ и рационального распределения земляных масс;

5). Прохождения проектной линии через контрольные точки;

6). Уровней удобства и безопасности движения;

7). Обеспечения зрительной плавности и ясности трассы и связанных с ней условий;

8). Допустимые продольные уклоны;

9). Руководящую рабочую отметку;

10). Фиксированные контрольные точки.

При проектировании автомобильной дороги в продольном профиле используют три метода нанесения проектной линии:

-графоаналитический метод;

-аналитический метод;

-метод тангенсов.

Воспользуемся методом тангенсов.

Проектирование продольного профиля автомобильной дороги начинают с переноса руководящей отметки на профиль. С этой целью к отметке земли по оси дороги в начале трассы прибавляют рекомендуемую рабочую отметку и получают первую проектную линию.

Для нанесения проектной линии выбирают минимальный шаг проектирования (150м). Шагом проектирования называют участок трассы, на котором проектная линия нанесена с постоянным уклоном. В конце шага проектирования вверх откладывают в масштабе руководящую рабочую отметку и между начальной и конечной точкой проводят проектную линию. К отметке земли по оси дороги в конце шага проектирования прибавляют руководящую рабочую отметку и записывают карандашом в графу «Отметки бровки земляного полотна». После этого вычисляют уклон проектной линии по формуле:

(44)

где: - проектная отметка в начале шага проектирования;

- проектная отметка в конце шага проектирования;

l - шаг проектирования.

Например, для первого шага проектирования:

(45)

Затем вычисляют исправленную отметку в конце участка по формуле:

(46)

По вышеприведенной формуле вычисляют отметки пикетов и плюсовых точек, находящихся внутри шага проектирования. Выбирают следующий шаг проектирования, проводят аналогичные операции и т. д.

При нанесении проектной линии необходимо учитывать фиксированные контрольные и ограничивающие точки и зоны, уклон проектной линии на любом участке не должен превышать допустимый для данной категории дороги (60‰), протяженность участков с максимальным продольным уклоном не должна превышать максимально допустимого для данной категории дороги.

Таблица 5. Высотные отметки земли по оси дороги

5. Проектирование дороги в поперечном профиле

Запроектировать дорогу в поперечном профиле значит - установить линейные размеры всех элементов поперечного профиля и определить высотные отметки характерных точек.

Исходными данными для проектирования дороги являются:

1). Пикет - №3.

2). Отметка земли по оси дороги - 106,73 отметка бровки земляного полотна - 107,93. По этим данным устанавливаем высоту насыпи 1,2 м и принимаем заложение откосов m=1,5.

3). Категория дороги - IV. По категории устанавливают ширину земляного полотна - 8 м, ширину проезжей части -6м, ширину обочины - 2 м, ширину полосы отвода - для нашей категории 35м.

4). Тип покрытия и толщина конструктивных слоёв. В нашем случае покрытие щебеночное, обработанное органическими вяжущими материалами. Поперечный уклон принимаем . Конструкция дорожной одежды: щебень, обработанный битумом толщиной 8 см; основание из щебня толщиной 25 см; песчаный подстилающий слой толщиной 25 см. Площадь сечения дорожной одежды определяем по формуле

(47)

где - ширина проезжей части;

В - ширина земляного полотна;

Нд.о. - общая толщина дорожной одежды;

Нпокр. - толщина покрытия;

Носн. - толщина основания;

Нпесч.с. - толщина песчаного подстилающего слоя;

m - заложение откосов.

Уклон обочин принимаем на 20% больше уклона проезжей части и равным .

Для первого приближения принимаем глубину резерва , поперечный уклон дна резерва - от оси дороги.

Рисуем расчётную схему поперечного профиля (рис. ) и переносим на неё исходные данные.

Затем находим заложение откоса насыпи по формуле:

(48)

Приняв глубину резерва, находим заложение внутреннего откоса кювет - резерва по формуле:

(49)

Вычисляем площадь поперечного сечения земляного полотна с учётом площади дорожной одежды по формуле:

(50)

Ширину резерва понизу определяем по формуле:

 (51)

Определяем высотные отметки характерных точек, используя следующие формулы:

(52)

(53)

(54)

(55)

(56)

Высотные отметки точек 4 и 5 являются контрольными, и этот контроль у нас выполняется.

Находим глубину резерва в точке 6 по формуле:

(57)

Определяем заложение внешнего откоса кювет - резерва:

(58)

По формуле находим высотную отметку точки 7:

(59)

Контроль выполняется, так как отметка этой точки 100,00 м и она лежит на поверхности земли.

Находим ширину запроектированного поперечного профиля, приняв минимальную ширину обреза 2,0 м:

(60)

Ширина полосы отвода для нашей категории 30 м. Следовательно, поперечный профиль, запроектированный нами, умещается в ширину полосы отвода.

Ширину обреза увеличиваем с 2,0м до 4,20м.

6. Проектирование расположения внесекторных построек

К внесекторным постройкам относятся: кладбища, скотомогильники, свалки мусора, склады горюче - смазочных материалов, склады удобрений и ядохимикатов, очистные сооружения, аэродромы.

Кладбище мы расположили с подветренной стороны на южном склоне на расстоянии 400 м от населённого пункта. При проектировании предусмотрели удобный подъезд. Площадь участка под кладбище составляет 0,5 га. Уклон участка направлен в противоположную сторону от населённого пункта. Участок не подвержен оползням , обвалам и не будет затопляться при паводках.

По периметру участок кладбища огораживается, окапывается канавой с земляным валом и озеленяется. Площадь озеленения должна составлять не менее 20 % площади кладбища, не считая могил.

Скотомогильник устроили на расстоянии 2550 м от населённого пункта. При проектировании старались не занимать ценные сельскохозяйственные земли. Участок расположили на не заболоченном месте.

Склад горюче-смазочных материалов разместили на расстоянии 100 м к западу от населённого пункта, за водораздельной линией.

Свалку мусора организовали на ровной территории, с такой целью, чтобы она могла быть использована в будущем. Площадка имеет хорошую транспортную связь с населённым пунктом Расстояние от свалки мусора до населённого пункта составляет 2100м.

Аэродром запроектировали на земельном участке размером 100 на 550 м, на открытой со всех сторон местности на расстоянии 2500м от населённого пункта. Длинной стороной площадку сельскохозяйственной авиации разместили по направлению ветров господствующих в летний период. На прилегающей к участку территории нет никаких высотных препятствий, представляющих опасность для взлёта и посадки самолётов, на расстоянии 75 м. Уклон местности, отведённой под проектирование, не превышает 30, что уменьшит объём планировочных работ.

На территории взлётно-посадочной площадки расположили склады удобрений и ядохимикатов. Это было сделано для того, чтобы не было задержки с загрузкой самолёта требуемыми материалами.

7. Водоснабжение населенных мест

7.1 Понятие о водоснабжении

Система водоснабжения - комплекс инженерных сооружений, обеспечивающих подачу воды от водозабора к потребителям. В этот комплекс входят водозаборные сооружения, сооружения для очистки и улучшения качества воды, насосные станции, регулирующие и запасные емкости, водоводы и водопроводные сети.

Водоснабжение является одним из важнейших факторов санитарно-технического оборудования сельских населенных мест. Вода в населенных пунктах расходуется на хозяйственно-питьевые нужды, коммунальные, санитарно-гигиенические, производственные и противопожарные нужды.

В сельских населенных пунктах с числом жителей до 3000 человек устраивают чаще всего единую систему водоснабжения, обеспечивающую хозяйственно-питьевые, санитарно-гигиенические, производственные и противопожарные нужды.

В курсовом проекте предусмотрено, что обеспечение населенного пункта водой происходит из подземных источников, вода которых не требует очистки.

7.2 Проектирование водопроводной сети населенного пункта

Транспортирование воды от источника водоснабжения до населенного пункта осуществляется по водоводам, которые укладывают числом не менее двух параллельных ниток. Прокладка водопроводов в одну нитку разрешается, если в конце водовода расположена емкость, обеспечивающая запас воды на время ликвидации аварии в водопроводе.

Водопроводная сеть - это совокупность водопроводных линий и участков, соединенных между собой.

Водопроводная линия - это последовательное соединение водопроводных участков.

Водопроводный участок - часть водопроводной линии, по длине которого расчетный расход воды условно принимается постоянным. Поэтому по длине участка диаметр труб назначают один и тот же.

Каждый участок водопроводной сети ограничен узловыми точками. Узловые точки намечают в местах разветвления водопроводных линий, а также в местах изменения их направления или условий питания.

Водопроводные сети разделяют на магистральные и распределительные линии. Магистральные линии служат для транспортирования транзитных масс воды; распределительные линии - для подачи воды из магистральной линии непосредственно потребителям и к пожарным гидрантам.

Очертание поселковой водопроводной сети зависит от планировочной структуры поселка и рельефа местности. По очертанию в плане водопроводная сеть бывает разветвленной (тупиковой) и кольцевой. Разновидностью их может быть комбинированная схема, сочетающая кольцевую и тупиковую схемы.

Разветвленная схема состоит из отдельных тупиковых линий, в каждую из которых вода поступает только с одной стороны. Строительство тупиковых сетей разрешается на первую очередь с замыканием их в последующем в кольцевые сети.

Кольцевая сеть состоит из одного или нескольких замкнутых контуров в зависимости от размеров обслуживаемого водопроводом населенного пункта и его планировки. Водопроводные сети, обслуживающие хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды, как правило, должны быть кольцевыми.

Комбинированные водопроводные сети сочетают в себе кольцевые и тупиковые сети.

В нашем проекте часть водопотребителей обеспечивается по схеме кольцевой сети, а часть - по тупиковой схеме.

Основные требования для выбора трассы водопроводных линий:

1) водопроводная сеть должна охватывать всех потребителей с обеспечением их бесперебойной подачей воды;

2) водопроводная сеть должна иметь возможно меньшую протяженность и низкую строительную стоимость.

Первый пункт решаем устройством кольцевой сети, второй - трассировкой сетей к потребителям по кратчайшим направлениям.

При трассировке водопроводной сети поселка на плане намечаем магистральные линии, исходя из следующих соображений:

основное направление сети должно быть близким к перпендикулярам по отношению к распределительной сети прилегающей застройки;

кольца, образуемые основными магистралями, должны по возможности иметь форму, вытянутую вдоль основного направления движения воды с тем, чтобы сократить длины мало работающих перемычек;

сети должны охватывать непосредственно всех наиболее крупных водопотребителей и подавать воду к регулирующим емкостям;

линии магистральных сетей должны быть по возможности расположены по возвышенным участкам территории населенного пункта;

при выборе трасс магистральных линий необходимо увязывать их с размещением других сетей и сооружений подземного хозяйства;

трубопроводы должны пересекать проезды и улицы населенного пункта под прямым углом;

магистральные линии должны трассироваться вдоль улиц и проездов, вне проезжей части автомобильных дорог параллельно линиям застройки на расстоянии не менее 1м от кювета или 1,5м от бордюрного камня автомобильных дорог и 5м от линии застройки.

Можно трассировать магистральные линии внутри кварталов и групп жилой застройки, если это оказывается целесообразным в связи с особенностями планировки поселка. Чем более редкая сеть магистральных линий, тем меньше строительная стоимость сети и потери напора в ней. При трассировании водопроводной сети на плане стремились расположить сети магистральных линий равномерно по территории поселка.

Глубина заложения водопроводных труб зависит от степени промерзания грунта, температуры воды в трубах и режима ее подачи. Глубина заложения труб, считая до низа, должна быть на 0,5м больше глубины проникновения в грунт нулевой температуры. Минимальная глубина заложения труб составляет 0,5м от верха трубы исходя из необходимости их защиты от внешних нагрузок и предохранения воды от нагревания в летнее время.

7.3 Арматура водопроводной сети и места ее установки

На водоводах и линиях водопроводной сети в необходимых случаях надлежит предусматривать установку:

задвижек для выделения ремонтных участков;

вантузов для выпуска воздуха;

пожарных гидрантов;

водозаборных колонок;

клапанов для впуска воздуха;

выпусков для сброса воды;

компенсаторов;

обратных клапанов для выключения ремонтных участков;

аппаратуры для предупреждения недопустимого повышения давления при гидравлических ударах.

Задвижки - устройства для выключения отдельных участков сети. Они устанавливаются чтобы при их закрытии не прекращалось водоснабжение других объектов и чтобы при этом выключалось не более пяти пожарных гидрантов.

Обратный клапан - устройство для пропуска воды только в одном направлении. Они ограничивают те участки сети, на протяжении которых недопустимо обратное движение воды, главным образом на насосных станциях.

Воздушные вантузы - устройства для автоматического выпуска воздуха из трубопроводов, скапливающегося в более высоких точках кольцевой водопроводной сети, где можно ожидать скопления воздуха и образования воздушных пробок.

Пожарные гидранты. Устанавливаются на водопроводной сети в подземных колодцах, закрытых крышками. Гидранты располагаем не ближе 5м от стен здания и не далее 2,5м от края проезжей части на расстоянии друг от друга не более 150м. В нашем курсовом проекте предусматриваем установку пожарных гидрантов у блокированных и секционных домов, школы, торгового центра, здания администрации, детского сада, фельдшерско-акушерского пункта.

Местоположение скважин их число и расстояние между ними

Скважину закладывают как можно ближе к объекту водоснабжения, в районе, обеспечивающем санитарные требования и возможность получения требуемого количества воды на ровном рельефе с низкими отметками в целях сокращения глубины бурения.

Для водоснабжения малых населенных пунктов бывает достаточно 2 - 3 скважин. При значительной потребности в воде необходимо сооружать ряд скважин, объединяя их общим водосборным колодцем. В нашем проекте принимаем количество скважин - 2 штуки. Скважины располагали вне населенных пунктов на расстоянии от комплексов и производственных зон не менее 300 метров и с соблюдением санитарных норм. Особое значение приобретает вопрос взаимодействия скважин при их совместной эксплуатации, что зависит от расстояния между скважинами, дебита, напора воды, грунта. Минимально допустимые расстояния между скважинами принимаем 100 - 150 метров (дебит=100м?/час).

Заключение

«Большая советская энциклопедия». - М. Советская энциклопедия, 1974 г.

СНиП II - А.6 - 72 Строительная климатология и геофизика. - М.: Стройиздат.

СНиП 2.31 - 74 Водоснабжение, наружная сеть и постройки. - М.: Стройиздат.

«Дороги местного значения»/ Под ред. Г. А. Кузнецова - М.: Агропромиздат, 1986 г. - 351с.

«Инженерное оборудование зданий и сооружений». Учеб. Пособие для студентов вузов/ Под ред. Н. Е. Пащенко. - М.: Высшая школа, 1981 г. - 344с.

Методические указания к выполнению расчетно-графической работы № 1 курса «Проектирование и строительство дорог местного значения». - Воронеж: Типография ВГАУ, 1992г.

Методические указания к выполнению расчетно-графической работы № 2 курса «Проектирование и строительство дорог местного значения». - Воронеж: Типография ВГАУ, 1991г.

Методические указания к выполнению расчетно-графической работы № 3 курса «Проектирование автомобильной дороги в продольном профиле». - Воронеж: Типография ВГАУ, 1995г.

Методические указания к выполнению курсового проекта по инженерному оборудованию территории по разделу «Водоснабжение населенных мест». - Воронеж: Типография ВГАУ, 1992г.

Методические указания к выполнению курсового проекта по инженерному оборудованию территории по разделу «Проектирование дороги в поперечном профиле, определение объемов работ и сметной стоимости». - Воронеж: Типография ВГАУ, 1992г.

Размещено на Allbest.ru