Введение. 
Малые водопропускные искусственные сооружения

Малые водопропускные искусственные сооружения возводят при пересечении автомобильной дорогой суходолов, оврагов, ручьев, болот и каналов. Основными их видами являются трубы и мосты длиной до 30 м. Эти сооружения должны обеспечивать беспрепятственный пропуск ливневых и талых вод и постоянно действующих водотоков с небольшими расходами.

Устройство мостов на вертикальных и горизонтальных кривых, при небольших уклонах продольного профиля усложняет их конструкцию, а значительная высота насыпи увеличивает длину даже при малых расходах, что приводит к удорожанию строительства. Трубы можно располагать при различных вариантах плана и профиля и любых высотах насыпи. Их устраивают многоочковым (не более четырех) для увеличения пропускной способности без увеличения размера отверстия и соответственно высоты насыпи. Увеличение числа отверстий обосновывается расчетом по сравнению с устройством моста. Трубы не рекомендуется устраивать на руслах с наледями, насосами, карчеходом и ледоходом.

Общие сведения о водопропускных сооружениях

Определение наибольшего количества притекающей к водопропускному сооружению воды.

Приток воды к водопропускному сооружению (ВС) можно подразделить на постоянный и временный. Источниками, образующими постоянный приток воды, являются реки, ключи и т. д. Определение расхода воды которых не составляет особой сложности. Источниками, дающими временный приток воды, являются атмосферные воды в виде дождя и таяния снега.

Количество атмосферных вод, притекающих к водопропускному сооружению, зависит от размеров бассейна. Бассейном называется часть земной поверхности, с которой вода стекает в ВС. Границы бассейна, называемые водоразделом, определяются по карте или непосредственным измерением на местности. Чем больше площадь бассейна, тем больший приток воды к ВС можно ожидать от ливня или от таяния снегов.

Как показывает опыт, для большинства районов наибольшее количество воды образует не таяние снегов весной, а ливневые воды. Поэтому при расчетах ВС можно принять, что наибольшее количество воды дает ливень. Однако не исключена возможность, что в некоторых районах воды весеннего половодья могут превзойти количество ливневых вод. Поэтому на местах следует организовать соответствующие наблюдения.

Ливнем называется дождь, дающий слой воды 0,5 м и более в минуту. Чем больше интенсивность ливня, тем меньше его продолжительность, и чем больше интенсивность, тем меньше его распространение.

Стекая к ВС, часть выпадающей ливневой водыпросачивается в почву, часть задерживается растительностью, испаряется и т. п. Поэтому определить точное количество воды, которая притекает к ВС от ливневой воды, не представляется возможным вследствие ряда факторов, влияющих на сток, но не стремиться к определению истинного количества воды, а вместо этого определяют наибольшее количество воды, которое может притекать к ВС от ливня.

Формулы, определяющие наибольшее количество воды, притекающей к ВС с определенного бассейна, называется расчетными формулами.

Для определения расчетного количества ливневых вод, притекающих к ВС, необходимо заранее определить:

a) площадь бассейна F в км²;

b) длину бассейна Lв км;

c) средний продольный уклон бассейна.

По определению данных бассейна легко по формуле Подсчитать наибольшее количество ливневых вод, по которым следует вести расчет отверстия ВС.

Длина бассейна L измеряется по главному тальвегу.

F=255,75*25=6393 м²?0,639 км²

L=30*50=1500 м²?1,5 км²

Средний уклон бассейна iназывается отношением превышения самого удаленного конца длины бассейна над самой низкой точкой у ВС к длине L.

Если обозначим превышение точки, А над Г буквой h, тогда средний уклон бассейна можно выразить так:

Превышение hопределяется по горизонталям или на местности нивелировкой. Имея численные значения F, L, iможно приступить к подсчету расчетного количества ливневых вод.

где а_ч — интенсивность ливня часовой продолжительности мм/мин;

К_t — коэффициент перехода от интенсивности ливня;

F — площадь водосбора, км²;

б — коэффициент потерь стока;

ц — коэффициент редукции.

Водообеспеченность (вероятность превышения) обозначена от 10 до 0,1%. 10% обозначает, что это наибольший уровень ливневых вод, наблюдаемый за десятилетний период, и соответственно 0,1% - за тысячу лет.

10% (0.46 можно подставить в формулу в том случае, если дорога временная, а другие значения — в зависимости от категории дороги). Если дорога І категории, берется 1%-ная водообеспеченность 0,97.

От характера поверхности водосборной площади зависит, будут ливневые воды впитываться в грунт полностью или частично.

Общий объем стока ливневых вод определяется по формуле:

Это необходимо, если вода скатывается в испаритель, озеро, водохранилище, или необходимо узнать, сколько воды может быть перед ВС, т. е. объем воды в пруду.

Теперь, зная наибольшее количество воды м³/с, которое внезапно может притекать к ВС от ливня можем переходить к определению отверстия ВС.

Но прежде мы должны узнать, сколько воды может притекать к ВС в период снеготаяния.

где h_p — расчетный слой суммарности стока (мм),.

F — площадь водосбора км²,.

К_о — коэффициент дружности половодья,.

Nпоказатель степени, д₁д₂ — коэффициенты, учитывающие снижение расхода на бассейнах (лес, озеро, болото и т. д.).

Расчетный слой суммарного стока h_pопределяется по среднему многолетнему слою стока h. Однако в отдельные годы он может превышать среднегодовой показатель на некоторую величину.

Как видно из численных значений подсчета ливневых и талых вод, ливневые воды намного преобладают над талыми, поэтому и водопропускные сооружения надо строить, рассчитывая на прохождение 21,5 м³/с.

Талые воды преобладают над ливневыми в тех районах, где снеготаяние совпадает с выпадением осадков в виде дождя. Необходимо отметить, что подсчет снеготаяния мало поддается прогнозированию, особенно на малых территориях. Это зависит от расположения водосбора — наибольшая его длина расположена с юга на север и тогда оба склона прогреваются одинаково, а если с востока на запад, тогда южная сторона склона прогревается больше, чем северная. Зависит снеготаяние и от количества древесной растительности, ее густоты и пород деревьев и от того, прогревается ли ложбина и на какой высоте она расположена. Хотя расчет проведен на талые воды, но надо учесть и наблюдения местной метеостанции, чтобы еще раз подтвердить свои выводы. На 95% ливневые воды преобладают над талыми.