Приложение 8 (обязательное). Расчет горизонтального систематического дренажа

Приложение 8
Обязательное

Расчет горизонтального систематического дренажа

1. Гидравлический расчет закрытых дрен и коллекторов

1.1. Гидравлический расчет закрытых дрен и коллекторов следует выполнять с соблюдением СНиП 2.06.03-85. В результате гидравлического расчета должен быть определен диаметр закрытой дрены или коллектора в зависимости от величины расчетного расхода воды, уклона дрены или коллектора, материала и конструкции дренажных труб.

1.2. Расчетный расход воды в дрене (коллекторе) следует определять по формуле

, (1)

где Q - расход воды в дрене (коллекторе), л/с;

- максимальный расчетный модуль дренажного стока, ;

А - площадь, обслуживаемая дреной (коллектором), га.

1.3. Пропускную способность дренажных трубопроводов следует определять по формулам равномерного движения, трубы рассматривать как безнапорные. Допускается пропускную способность труб определять по формуле:

, (2)

где Q - пропускная способность дренажного трубопровода, ;

- внутренний диаметр труб, м;

- уклон дрены или коллектора;

С - коэффициент Шези, определяемый по формуле:

, (3)

где n - коэффициент шероховатости.

Коэффициент шероховатости при отсутствии опытных данных следует принимать:

керамические трубы длиной более 0,33 м	0,017
бетонные и железобетонные трубы	0,015
асбестоцементные трубы	0,013
гладкие пластмассовые трубы	0,012

Для определения пропускной способности пластмассовых дренажных трубопроводов из гофрированных и витых труб следует использовать, как правило, результаты гидравлических исследований, выполняемых научно-исследовательскими организациями.

1.4. Полученные расчетом значения пропускной способности дренажного трубопровода для ряда стандартных диаметров труб следует сравнить с расчетным расходом воды. Принимается диаметр дрены (коллектора) с ближайшим большим значением пропускной способности.

2. Расчет параметров горизонтального дренажа

2.1. При схематизации гидрогеологических условий следует выделять расчетные схемы:

сравнительно однородная толща, залегающая на водоупоре;

двухслойная толща с заложением дренажа в верхнем или нижнем слое;

трех- или четырехслойная толща с заложением дренажа в верхнем слое;

двухслойная или однородная толща с напорным питанием при заложении дренажа в верхнем слое.

2.2. Расчет параметров дренажа должен производиться на эксплуатационный период по формулам установившейся фильтрации и проверяться в соответствии с прогнозом водно-солевого режима и динамики грунтовых вод в характерные периоды.

2.3. Расстояние между дренами для первой схемы (однородная толща) п. 2.1. при очень глубоком залегании водоупора и следует определять по формуле:

, (4)

где g - интенсивность инфильтрационного питания, м/сут;

H - превышение поверхности подземных вод в междренье над горизонтом воды в дрене, м;

k - коэффициент фильтрации грунта, м/сут;

- расчетный диаметр дрены, м;

h - высота всей водоносной толщи от водоупора, м;

- высота от водоупора до уровня воды в дрене, м.

2.4. Для закрытых дрен с обсыпкой ее расчетный диаметр определяется по формуле

, (5)

где - смоченный периметр контура дрены (обсыпки), м.

Для открытых дрен при условии

, (6)

где - ширина дрены по дну, м;

- глубина воды в дрене, м.

2.5. Выполняется проверка водоприемной способности дрены по формуле при условии

, (7)

где - критический диаметр дрены, м;

k - коэффициент фильтрации, м/сут;

q - приток воды к дрене с двух сторон, .

2.6. Для первой, второй и третьей схемы (п. 2.1) при конечной величине залегания водоупора (h=const) расстояние между дренами определяется по формуле:

, (8)

где Т- проводимость водоносной толщи, , определяемая по формуле , где , - соответственно коэффициент фильтрации, высота (мощность) i-го слоя, j - количество слоев;

Н - превышение уровня подземных вод в междренье над горизонтом воды в дренаж, м;

f - фильтрационное сопротивление, обусловленное несовершенством дренажа от степени вскрытия водоносной толщи, м.

2.7. Фильтрационное сопротивление f определяется по следующим формулам в случаях:

а) однородная толща (черт. 8.1)

, (9)

где - сопротивление, определяемое по формуле при условии ; ;

, (10)

при условии m=0 и r<<h

, (11)

где r - радиус дрены, м;

б) двухслойная толща при расположении дрены в верхнем слое (черт. 8.2)

, (12)

где h - высота (мощность) всей толщи от водоупора, м, равная , здесь , - высота соответственно первого, второго слоя;

- коэффициент верхнего слоя, принимаемый по графику черт. 8.3 при соответствующих значениях I, и определяемых по табл. 8.1;

, - сопротивления, определяемые по формуле (10) или (11), где вместо h принимается соответственно и .

При условии >10 фильтрационное сопротивление следует определять по формуле

; (13)

в) двухслойная толща при расположении дрены в нижнем слое со свободной поверхностью подземных вод в верхнем слое (черт. 8.4)

, (14)

где - коэффициент нижнего слоя, принимаемый по графику черт. 8.3 при соответствующих значениях I, и определяемые по табл. 8.1;

- сопротивление, определяемое по формулам (10) или (11), где вместо m принимается или ;

- сопротивление, определяемое по формулам (10) или (11), где вместо h принимается , вместо m принимается или ;

г) двухслойная толща при расположении дрены и свободной поверхностью подземных вод в нижнем слое черт. 8.5

; (15)

д) трехслойная толща с дренажем в верхнем слое (черт. 8.6). При условии ; и фильтрационное сопротивление определяется по формуле:

, (16)

где , , - коэффициенты, принимаемые по графику (черт. 8.3) при соответствующих значениях I; и , определяемые по табл. 8.1;

, , - коэффициенты фильтрации, соответственно первого, второго, третьего слоев, м/сут;

, , - сопротивления, определяемые по формулам (10) или (11), где вместо h соответственно принимается:

; и .

При условии и фильтрационное сопротивление определяется по формуле:

, (17)

где - коэффициент, принимаемый по графику (черт. 8.7) при соответствующих значениях I; , , определяемые по табл. 8.1;

; - коэффициенты, определяемые по формуле:

,

где вместо для принимается , а для принимается .

При условии и

.

Во всех случаях при принимается

; ;

ж) трехслойная толща со средним слабопроницаемым раздельным слоем.

При условии и фильтрационное сопротивление определяется по формуле:

, (18)

где T- проводимость, равная ,

; - проводимость соответственно первого, третьего слоя;

- фильтрационное сопротивление, принимаемое ;

- коэффициент перетекания, принимаемый ;

- поправочный коэффициент, принимаемый по графику чeрт. 8.8 в зависимости от . При можно допустить ;

Таблица 8.1

Исходные параметры	бета_sup	бета_inf	бета_1	бета_2	бета_3	бета_4	бета_p	бета_t	альфа_1	альфа_3
I	r --- h_1	r --- h_2	r ---- h_1	r --- h_1	r_c --- h_3	r_c --- h_3	r_c --- h_3	r --- h_1	r --- h_1	r_c --- h_3
лямбда	k_2-k_1 ---------- k_2+k_1	k_1-k_2 --------- k_1+k_2	k_3-k_2 --------- k_3+k_2	k_2-k_1 ---------- k_2+k_1	k_1-k_2 --------- k_1+k_2	k_2-k_3 --------- k_2+k_3	k_2-k_3 --------- k_2+k_3	k_2-k_1 ---------- k_1+k_2	k_1-k_2 --------- k_1+k_2	k_3-k_2 --------- k_3+k_2
хи	h_2 ----- h_1	h_1 ----- h_2	h_3 ----- h_t	h_p ----- h_1	h_1 ----- h_p	h_1 ----- h_3	h_2 ----- h_3	h_2 ----- h_1	h_2 ----- h_1	h_2 ----- h_3

з) четырехслойная толща с верхним слоем покровных слабопроницаемых отложений () и раздельным слоем () (черт. 8.9), т.е.

при ; и

фильтрационное сопротивление определяется по формуле:

, (20)

где - фильтрационное сопротивление для двухслойной толщи, м, определяемое по формуле (12);

; - проводимость второго и четвертого слоев;

- поправочный коэффициент, принимаемый по графику (черт. 8.8), учитывая ;

- коэффициент, равный ,

где .

При можно допустить .

2.8. При расположении дрены в нижнем слое со свободной поверхностью подземных вод в верхнем слое (см. черт. 8.4) при расчете расстояния между дренами по формуле (8) вместо Н принимается превышение напора в нижнем слое

. (21)

2.9. Приток к дрене с двух сторон на 1 п. м дрены следует определять по формуле

. (22)

2.10. В условиях инфильтрационного и напорного питаний с постоянным напором для двухслойной толщи при условии приток к дрене определяется по формуле:

, (23)

где ; ; ; ; m - обозначения даны на черт. 8.10;

- напор в нижележащем горизонте над уровнем воды в дренах, м;

- фильтрационное сопротивление принимается по следующим формулам при условии

, (24)

где ; ; - определяются согласно формуле (17) при условии

, (25)

где ; ; .

2.11. В условиях инфильтрационного и напорного питания с постоянным напором для двухслойной толщи превышение поверхности грунтовых вод между дренами над уровнем воды в дренах определяется по формуле при условии :

, (26)

где

(при условии ); (27)

(при условии ); (28)

- поправочный коэффициент, определяемый по графику черт. 8.11 при соответствующих значениях ; при ; ;

- сопротивление, определяемое по формуле ;

при .

2.12. Интенсивность притока воды из напорного горизонта определяется по формуле

, (29)

где q - суммарный приток воды к дрене, .

В случае g=0 расчет горизонтального дренажа в двухслойной толще осуществляется только с учетом напорных подземных вод.

2.13. В условиях инфильтрационного и напорного питания для однородной толщи при близком залегании напорного горизонта параметры дренажа определяются по формуле

, (30)

, (31)

где ; ,

при условии

; (32)

, (33)

где .

Параметр находится подбором из уравнения

.