Система поверхностного дренажа автомагистрали и ее проектирование

Система поверхностного дренажа является наиболее важной в дорожном строительстве. Дорожное покрытие без надлежащего дренажа не прослужит долгое время. Вода или осадки на дороге должны собираться боковыми дренами, которые отводят дренажные воды к ближайшему ручью или любому водотоку.
Поэтому перед строительством дороги проектировщик должен оставить необходимое пространство для обеспечения надлежащих дренажных сооружений, а также построить дорожное покрытие с минимальным уклоном.
проектирование систем поверхностного дренажа автомобильных дорог

Проектирование системы поверхностного дренажа для автомагистрали

Проектирование системы поверхностного водоотвода осуществляется с помощью двух видов анализа:

  • Гидрологический анализ
  • гидравлический анализ

Гидрологический анализ дренажа для автомагистрали

Каждый раз, когда выпадает дождь, часть дождевой воды просачивается в землю и сохраняется в виде грунтовых вод, а часть может испаряться в атмосферу. Кроме этих потерь, вода, оставшаяся на поверхности, называется стоком.
Метод оценки стока называется гидрологическим анализом. Основной задачей гидрологического анализа является оценка максимального количества воды, которое должно попасть в дренажную систему. Для этого необходимо знать факторы, влияющие на сток, а именно

  • Скорость выпадения дождя
  • Состояние влажности
  • Тип почвы
  • Наличие почвенного покрова
  • Топография
  • Кроме вышеперечисленных факторов, интенсивность выпадения осадков, частота штормов в данной местности должны быть изучены по старым записям. Таким образом, можно рассчитать максимальный сток для создания надежной системы поверхностного дренажа. Сток может быть рассчитан по следующей формуле

    Q = C i Ad

    Где Q = сток (м3/сек)
    C = коэффициент стока
    i = интенсивность выпадения дождя (мм/сек)
    Ad = площадь дренажа (м2)
    Проектирование поверхностного дренажа
    Коэффициент стока «C» — это отношение стока к интенсивности осадков. Поэтому он не одинаков для всех типов поверхностей. Он различается для разных типов поверхностей, и его значения для разных поверхностей приведены ниже:
    Тип поверхности
    Коэффициент стока
    Первозданная поверхность почвы
    0.05 — 0.30
    Почва, покрытая дерном
    0.30 — 0.55
    Непроницаемая почва
    0.40 — 0.65
    Дороги с гравием и ВБМ
    0.35 — 0.70
    Битумные и C.C. дороги
    0.80 — 0.90
    Если дренажная площадь содержит различные поверхности, то коэффициент стока рассчитывается как

    C = (A1 C1+A2 C2+A3 C3) / (A1+A2+A3)

    Где C1, C2, C3 — коэффициенты стока для различных поверхностей, а A1, A2, A3 — соответствующие им площади.
    На следующем этапе необходимо рассчитать интенсивность осадков «i». Чтобы найти это значение, сначала нужно узнать время, необходимое воде для достижения водоприемника дренажа с дренируемой территории. Это можно узнать из приведенного ниже графика. Это называется время поступления.
    время-период выпадения осадков
    Теперь нам нужно рассчитать время, необходимое для прохождения воды от входа в дренаж до выхода, которое называется временем движения. Оно рассчитывается исходя из скорости, допустимой в дренажной линии, которая обычно составляет 0,3-1,5 м/с. После этого оба времени складываются, что в итоге дает время концентрации.
    После этого оба времени (время на входе и время в пути) складываются, что в итоге дает нам время концентрации. Из этой общей продолжительности вычислите интенсивность дождя по приведенному ниже графику, приняв частоту выпадения осадков (скажем, в течение 5 лет, 10 лет и т.д.).
    интенсивность осадков
    Наконец, площадь дренажа рассчитывается путем изучения топографических карт данного региона. Таким образом, получается расчетное значение стока «Q».
    Гидрологический анализ дренажа для автомагистралей

    Гидравлический анализ дорожных дренажей

    Теперь наступает второй этап гидравлического анализа, на котором размеры дренажных каналов или водопропускных труб проектируются на основе «Q», полученного на вышеуказанном этапе анализа. Теперь мы имеем расход, который является расчетным стоком «Q».
    Если мы знаем допустимую скорость «V» в канале, то площадь канала может быть рассчитана по следующей формуле:

    Q = A.V

    Но допустимая скорость не одинакова для всех типов каналов. Если канал облицован, то допустимая скорость может поддерживаться на нормальном уровне. Но если канал не имеет облицовки, это может привести к серьезным повреждениям канала в виде заиливания или размыва.
    Таким образом, допустимая скорость для различных случаев необлицованных материалов выглядит следующим образом:
    Тип почвы
    Допустимая скорость (м/сек)
    Песок или ил
    0.30 — 0.50
    Суглинок
    0.60 — 0.90
    Глина
    0.90 — 1.50
    Гравий
    1.20 — 1.50
    Почва с травой
    1.50 — 1.80
    Гидравлический анализ дренажей для автомагистралей
    Теперь мы можем узнать площадь канала в м2. Далее необходимо рассчитать продольный уклон канала «S» по формуле Маннинга:
    Формула Мэннинга
    Где V = Допустимая скорость (м/с)
    N = Коэффициент шероховатости Маннинга
    R = Гидравлический радиус (м)
    S = Продольный уклон канала
    В приведенной выше формуле мы уже знаем значение «V». Гидравлический радиус «R» — это отношение площади канала к его смоченному периметру. Теперь наступает черед коэффициента жесткости, который опять же варьируется в зависимости от материала футеровки следующим образом:
    Материал футеровки
    Коэффициент шероховатости Маннинга, n
    Обычный грунт
    0.02
    Почва с травяным слоем
    0.05 — 0.10
    Бетонная облицовка
    0.013
    Щебеночная облицовка
    0.04
    Наконец, известен продольный уклон «S» и все размеры дренажного канала. Таким образом, проектирование системы поверхностного водоотвода завершено. Этот метод в основном используется для проектирования боковых дренажей дорог.
    Читать далее:
    Горизонтальные переходные кривые для автомобильных дорог и их расчет
    Дренаж и канализация Термины Определения
    Типы водопроводных и дренажных систем в зданиях

    Читайте далее:
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Центрсельстрой