Гидравлический расчёт закрытых коллекторов

Размеры поперечного сечения дрен-осушителей не рассчитываются и принимаются конструктивно. Диаметр гончарных дрен принимается 50 мм. Для закрытых коллекторов принимаются следующие стандартные внутренние диаметры: 0,075; 0,100; 0,125; 0,150; 0,175; 0,200 м (ГОСТ – 8411 – 62).

Пользуясь формулами, определяем расход, пропускаемый закрытым коллектором минимального диаметра – 0,075 м, а затем и площадь, которую может обслужить коллектор этого диаметра.

Размеры поперечного сечения закрытых коллекторов рассчитываются на определённый расход воды, при этом учитываются и скорость течения воды. Для расчёта необходимо знать модуль внутреннего стока и проектный уклон коллектора (в курсовой работе взят средний уклон i_ср осушаемого участка). Модуль внутреннего (дренажного) стока устанавливается по приложению Г (табл. Г.1, Г.2), используя для этого рельеф, почвенный покров и количество осадков за год.

Приложение Г

Таблица Г.1 – Расчётные модули дренажного стока, л/с/га

Рельеф и почвенный покров	Расчётные модули стока при средних годовых осадках
	до 600 мм	600-700 мм	свыше 700 мм
Торфяные почвы	0,6	0,7	0,8
Минеральные почвы:
1) хорошо проницаемые (частиц с диаметром меньше 0,01 мм до 30%):
при уклоне поверхности больше 0,01	0,6	0,7	0,8
при уклоне поверхности меньше 0,01	0,7	0,8	0,9
в замкнутых положениях	0,8	0,9	1,0
2) среднепроницаемые почвы (частиц с диаметром меньше 0,01 мм 30-50%):
при уклоне поверхности больше 0,01	0,5	0,6	0,7
при уклоне поверхности меньше 0,01	0,6	0,7	0,8
в замкнутых положениях	0,7	0,8	0,9

Таблица Г.2 – Классификация пород и почв по гранулометрическому составу

Содержание физической глины (частиц меньше 0,01 мм)		Содержание физического песка (частиц больше 0,01 мм)		Название породы или почвы по гранулометрическому составу
в %
подзолистые почвы	серые лесные почвы	подзолистые почвы	серые лесные почвы
0-5	0-5	100-95	100-95	песок рыхлый
5-10	5-10	95-90	95-90	песок связный
10-20	10-20	90-80	90-80	супесь
20-30	20-30	80-70	80-70	суглинок лёгкий
30-40	30-45	70-60	70-55	суглинок средний
40-50	45-60	60-50	55-40	суглинок тяжёлый
50-70	60-70	50-30	40-30	глина лёгкая
70-80	70-80	30-20	30-20	глина средняя
>80	>80	<20	<20	глина тяжёлая

В таблице Г.1 берём столбец с осадками до 600 мм. Нам дано:

Почвы дерново-подзолистые среднесуглинистые глееватые на покровном суглинке, уклон участка 0,009.

В таблице Г.1 определяем, что это минеральные почвы.Суглинок подзолистых почв частиц диаметром меньше 0,01 м содержит 30-40%. Значит в таблице Г.1 – это среднепроницаемые почвы. Уклон 0,009 меньше 0,01, значит модуль , равен 0,6 л/(с ∙ га).

 

Основное расчётное уравнение:

(1)

где q ₀   – модуль дренажного стока, л /(с ∙ га);

F – водосборная площадь коллектора определённого диаметра, га.

0,6*2900/1000=1,74

 Площадь живого сечения, м²:

.

(2)

ω =  = 0,004 м²

ω =  = 0,008 м²

ω =  = 0,012 м²

ω =  = 0,018 м²

Гидравлический радиус, м:

.

(3)

R =  = 0,02 м

R =  = 0,03 м

R =  = 0,03 м

R =  = 0,04 м

 

Скоростной коэффициент:

.

(4)

С =  = 32,3

С = = 36,2

С = = 40,0

Скорость течения воды в дрене, м/с:

.

(5)

v = 32,3*  = 0,43

v = 36,2*  = 0,59

v = 40,0*  = 0,76

 

Минимальная расчётная скорость движения воды в закрытых коллекторах допускается 0,2 м/с. Максимальная скорость движения воды в коллекторах не должна превышать 1,5 м/с.

0,2<0,43<1,5

Площадь, которую может обслужить коллектор определённого диаметра:

(6)

F =  = 2,9 га.

 =  =7,09 га

F =  =10,6 га

F =  = 22,8 га

Результаты расчётов коллекторов записывают в ведомость специальной формы (табл. 1).

Таблица 1 – Расчёт закрытых коллекторов

Номер коллектора	Номер участка коллектора	Диаметр, м	Уклон	Скорость, м/с	Расход, л/с,	Модуль дренажного стока, л/с·га,	Площадь, га
							по расчёту,	по плану
ЗК – 1,4		0,075	0,009	0,43	1,74	0,6	2,90	2,88
		0,100	0,009	0,53	4,72	0,6	7,09	6,84
ЗК – 1,3		0,075	0,009	0,43	1,74	0,6	2,90	2,80
		0,100	0,009	0,59	4,72	0,6	7,09	6,80
ЗК – 1,2		0,075	0,009	0,43	1,74	0,6	2,90	2,80
		0,100	0,009	0,53	4,72	0,6	7,09	6,80
ЗК – 1,1		0,075	0,009	0,43	1,74	0,6	2,90	2,80
		0,100	0,009	0,53	4,72	0,6	7,09	6,80
ЗК – 1		0,075	0,009	0,43	1,74	0,6	2,90	2,80
		0,125	0,009	0,53	6,36	0,6	10,60	10,40
		0,150	0,009	0,76	13,68	0,6	22,8	22,8

F_{зд 10}=(180*20)/10000=0,36

0,36*8=2,88 < 2.90

0,36*9=3,24 > 2,90

0,36*19=6,84>7,09

0,36*20=7,20 > 7,09

F_{зд 10}=(200*20)/10000=0,40

0,40*7=2,80 < 2,90

0,40*8=3,2 > 2,90

0,40*17=6,80 < 7,09

0,44*18=7,20 > 7,09

F _зк = (200*20)/10000=0,40

0,40*24=10,40 < 10,6

0,40*27=10,80 >10,6

0,40*56=22,4

0,40*57=22,8

 Рисунок 1 – Расчёт диаметра трубок ЗК – 1 на плане