Расчет водоотвода с автомобильных дорог

Поперечный профиль дороги может быть принят исходя из некоторой высоты слоя воды. Наряду с устройством кювета, прилегающего к бордюру, дороге можно придать такой профиль, при котором высота слоя воды поперек дороги будет одинаковой. Рассмотрим дорогу, показанную на рис. 3.8.

б

а

Сток воды происходит в боковом направлении к обоим краям дороги, т.е. ее центр приподнят. Будем считать, что интенсивность осадков равномерна и потерь нет, слой воды достиг равновесия и одинаков во всех точках. Элементарный расход воды (м²/с) (на единицу длины дороги):

q = i_Д· x, (3.46)

где i_Д – интенсивность осадков, м/с; х - расстояние от верхней точки профиля дороги, м.

Рис. 3.8. Отведение воды с поверхности дороги:

а - часть поперечного сечения дороги в увеличенном масштабе; б - дорога в плане

Среднюю скорость потока в лотках и каналах обычно определяют по формуле Шези через модуль скорости:

, (3.47)

где продольный уклон лотка или канала; коэффициент Шези; гидравлический радиус, м; коэффициент шероховатости; – модуль скорости течения; множитель, зависящий от шероховатости покрытия (для асфальтированных и бетонных покрытий с^-1).

Вода, стекающая с поверхности дороги к ее краям, может разливаться на прилегающей местности, отводиться в боковую канаву или собираться в кюветы, проложенные у обочины дороги. Последние могут представлять собой трапецеидальные канавы, идущие в стороне от дороги или расположенные между наклонной поверхностью дороги и почти вертикальным бордюром. Вода будет течь по ним в продольном направлении, пока не попадет через впускное отверстие в дождевую канализацию. Таким образом, на сток в кювете будут влиять и продольный, и поперечный уклон дороги.

Расход воды в канале трапецеидального сечения можно рассчитывать по формуле [3, 9]:

, (3.49)

где i_пр – продольный уклон канала (кювета); при определении площадь сечения и смоченный периметр будут определяться соответственно: м²; , м; b – ширина канала по дну, м; m₁ и т₂ – коэффициенты откосов, выраженные через котангенс угла наклона откосов к горизонтальной плоскости.

Заложение откосов назначается в зависимости от грунтов и типов крепления. Для каналов треугольной формы b = 0.

Если один борт канала образован бордюром дороги, а другой – выпуклой поверхностью дороги с уклоном i_поп (который согласно рис. 1.25 можно выразить как ), уравнение для определения расхода будет иметь вид:

Q= (3.50)

Минимальные размеры водоотводных канав рекомендуется принимать шириной по дну 0,3 м, глубиной - 0,4 м. Максимальная глубина протока воды в них должна быть не более 1,0 м.

Бровка канавы должна возвышаться над расчетным уровнем воды не менее чем на 0,2 м. Скорости течения дождевых вод в кюветах и каналах не должны превышать наибольших скоростей, величины которых при глубинах от 0,4 до 1,0 м принимаются равными (м/с):

при креплении стенок канала бетонными плитами….4

при одерновке откосов плашмя.............. ………..1,0

то же, в стенку.......................................... ………..1,6

при одинарном мощении откосов........... ……….2,0

при двойном………………................... ……….3-3,5

для скальных грунтов............................. 4,0

При глубинах потока менее 0,4 м значения наибольших скоростей следует брать с коэффициентом 0,85; при глубинах выше 1,0 м - с коэффициентом 1,25.

Наименьшие продольные уклоны лотков проезжей части, кюветов и канав принимают следующим:

лотки проезжей части при асфальтобетонном покрытии……0,003

то же, при брусчатом или щебеночном покрытии ……………0,004

то же, при булыжной мостовой.................. ……………….0,005

отдельные лотки и кюветы............................... ……………….0,005

водоотводные канавы.................................. ……………….0,003

Ширина зеркала воды в лотках мостовых при часто повторяющихся дождях должна быть не больше 0,6-1 м, а при расчетных дождях может достигать максимум 2 м.

При расчете внутриквартальной сети водоотведения время поверхностной концентрации принимают равным 2-3 мин. Поверхностные воды в кварталах стекают по лоткам внутриквартальных дорог, имеющим выпуски в лоток улицы или дождеприемный колодец внутриквартальной сети водостоков. Глубина и ширина потока воды зависят от площади водосбора F _кви продольного уклона i_пр. Уклоны лотка i _л обычно изменяются от 0,004 до 0,02. Для кварталов шириной В при ширине улиц b_л площадь стока до дождеприемника, установленного на углу квартала, будет F _кв = (В + b_л /2)· l_л, где l_л – длина лотка до первого дождеприемника от линии застройки квартала. Умножая площадь водосбора на расчетную интенсивность дождя и на коэффициент стока, получим расчетный расход воды, притекающей к первому дождеприемнику по лотку.

Внутриквартальные дороги шириной 3,5 – 4,5 м используются и как пешеходные. Заполнение дороги водой на глубину 6 см при дождях частой повторяемость (ширина разлива 3 м) затрудняет пешеходное движение. При высоте заполнения лотка более 10 см вся проезжая часть покроется водой, и движение автотранспорта будет затруднено.

Пропускная способность лотка Q_л выраженная через модуль расхода К определяется по формуле:

(3.51)

В формуле (3.51) К= .

При уклоне i_пр пропускная способность Q_л должна быть такой, чтобы заполнение внутриквартальных дорог водой на глубину 6 - 5 см происходило не чаще 3 раз в год.

В таблице 3.4 приведены модули расхода и скорости для лотков проезжей части улиц шириной b_л при коэффициенте шероховатости n= 0,017.

Таблица 3.4

Модули расходов К (м³/с) и скоростей W (м/с) лотков проезжей части улиц шириной b_л (м) при заполнении лотка h (м) у борта для

асфальтированных и бетонных покрытий

h, м	Ширина улицы bл, м
3,5	6,0	9,0	12,0
К	W	К	W	К	W	К	W
0,05 0,06 0,08 0,10 0,12 0,15	0,16 0,47 1,10 2,00 3,30 5,35	3,90 5,20 6,94 8,78 11,00 13,30	0,16 0,47 1,28 1,98 3,02 5,05	3,90 5,20 7,80 9,40 11,20 14,00	0,16 0,47 1,03 1,98 3,40 5,95	3,90 5,20 6,40 7,90 10,00 12,50	0,16 0,47 1,03 1,86 3,04 6,05	3,90 5,20 6,40 7,45 8,45 11,20

Время протока воды от наиболее отдаленного здания квартала до дождеприемника, расположенного в уличном лотке, необходимое для определения расчетной интенсивности дождя, будет складываться из времени протекания (время поверхностной концентрации)от наиболее удаленной точки до уличного лотка (t_con) и времени протекания по уличному лотку до дождеприемника (t_can). Ориентировочно можно принять t_can = 1 мин. При наличии водоотводящей дождевой сети и на территории квартала время t_can не учитывается.