Akvedukto ir sifono akveduko projektavimo principai

Perskaitykite šį straipsnį, kad sužinotumėte apie akvedukto ir sifono akveduko projektavimo principus.

Akveduko projektavimo principai:

(i) Drenažo (didžiausio) potvynių išleidimo skaičiavimas:

Kryžminis nutekėjimas gali būti mažas arba panašus į upę. Visais atvejais reikia iš anksto įvertinti teisingą maksimalaus potvynių ar nuotėkio srauto vertinimą.

ii) Vandens kelio reikalavimas nuotėkiui:

Lacey režimo perimetro lygtis suteikia gerą pagrindą drenažo vandeniui apskaičiuoti. Lygtis yra

P _w = 4, 825 Q ^1/2

Kur, P _w yra vandens kelias, kuris turi būti įrengtas nutekėjimui vietoje metrais. Q yra nuotėkio nuotėkis iš m ³ / sek. Kadangi prieplaukos sumažina esamą vandens kelią, ilgis tarp atramų (P _w ) gali būti padidintas 20 procentų. Kai vandentakis yra fiksuotas iš Lacey režimo perimetro lygties, režimo būklė nutekėjime upėje ir pasroviui nuo konstrukcijos nėra pastebimai sutrikdyta. Gali būti pastatyti drenažo vanduo į pageidaujamus vandens kelius.

(iii) srauto greitis per barelį:

Srauto srautas per cilindrą gali svyruoti nuo 1, 8 m / s iki 3 m / s. Šio diapazono pasirinkimo priežastis yra ta, kad mažesni greičiai gali sukelti dumblį dumbluose. Kadangi kai greitis yra didesnis nei 3 m / s, lovos apkrova gali sukelti statinės grindų dilimą, o vėliau gali būti pažeista.

(iv) Atidarymo aukštis:

Nustačius vandens kelio išleidimo ir greičio nustatymą, galima lengvai gauti srauto gylį. Tarp HFL ir kanalo dugno turi būti pakankamas atstumas arba atstumas. Pakanka 1 m arba pusę aukščio viršūnės, priklausomai nuo to, kuris yra mažesnis. Taigi atidarymo aukštis = srauto gylis + išlyga arba eiga.

v) Išlaidų skaičius:

Nustačius bendrą akvedukto ilgį tarp atramų, gali būti nustatyta, kiek laidų turi būti, remiantis šiais dviem argumentais: \ t

i. Reikalingas konstrukcinis stiprumas ir

ii. Ekonomiškas vertinimas.

Pavyzdžiui, kai naudojamos arkos, gali būti daugiau laidų. Kai statybų kaina pamatuose yra gana didelė, turėtų būti priimtas nedidelis spindulių skaičius ir tada gali būti naudojamos RCC sijos.

vi) kanalo vandens kelias:

Apskritai rūkymo santykis yra 1/2. Šis santykis priimamas m taip, kad srauto greitis lovelyje neviršytų kritinio greičio ribos. Paprastai srauto greitis turi būti ne didesnis kaip 3 m / s. Ši atsargumo priemonė yra skirta išvengti hidraulinio šuolio susidarymo. Akivaizdu priežastis yra ta, kad kai hidraulinė šuolio forma sugeria energiją. Šiame procese prarandama vertinga galva ir konstrukcijoje susidaro dideli įtempiai.

vii) susitraukimo arba požiūrio perėjimo trukmė:

Kai plotis gerklėje yra fiksuotas, susitraukimo trukmę galima nustatyti, žinant konvergencijos koeficientą. Konvergencijos santykis paprastai laikomas 2: 1 (horizontalus: šoninis), ty ne stačiau nei 30 °.

viii) Plėtros arba išvykimo perėjimo trukmė:

Išplėtimo ilgis akveduko žemyn pusėje gali būti nustatytas po to, kai žinoma išsiplėtimo santykis. Išsiplėtimo santykis paprastai laikomas 3: 1 (horizontalus: šoninis), ty ne didesnis nei 22, 5 °. Siekiant išlaikyti supaprastintą srautą ir sumažinti galvos praradimą, perėjimai dažniausiai susideda iš lenktų ir išpūstų sparnų sienų.

Pereinamojo laikotarpio dizainas gali būti parengtas naudojant bet kurį iš šių trijų būdų:

i. Hindo metodas;

ii. Mitros hiperbolinis perėjimo metodas;

iii. „Chaturvedi“ pusiau kubinis parabolinis pereinamasis metodas.

Pažymėtina, kad, nors „Hind's“ metodas gali būti naudojamas, kai vandens gylis normaliajame ruože ir skleidžiamas lovelis taip pat skiriasi, likusieji du metodai gali būti naudojami tik tada, kai vandens gylis išlieka pastovus normalioje kanalo dalyje, taip pat ir lovio sekcija .

ix) banko ryšiai:

Akvedukui reikia keturių sparno sienų rinkinių (du kanale ir du - dramui (19.24 pav.)).

Kanalo sparno sienos viršutinėje ir žemutinėje akveduko pusėje apsaugo ir saugo žemę kanalų bankuose. Kanalo sparnų sienų pamatai neturėtų būti palikti į embankedinę žemę. Sparnų sienos turėtų būti pagrįstos natūraliame pagrinde esančiu garso pagrindu. Perėjimuose natūralios sekcijos šoniniai šlaitai (paprastai 11/2: 1) yra sulenkti, kad atitiktų lovos formą (paprastai vertikalią) per kanalizaciją.

Drenažo sparno sienos yra tiekiamos iš priekio ir žemyn iš statinės, siekiant apsaugoti ir išlaikyti natūralią nutekėjimo pusę. Kadangi nutekamoji drenažo patalpa išplaunama, drenažo sparno sienos turėtų būti giliai įdėtos į pamatą žemiau maksimalaus gilumo. Sparnų sienos turėtų būti pakankamai sugrąžintos į gido bankų viršų. Sparnų sienos turėtų būti suprojektuotos taip, kad būtų galima sklandžiai patekti į nuotekas ir iš jo išlipti.

Hindo metodas pereinamojo laikotarpio projektavimui:

Šis metodas grindžiamas prielaida, kad yra mažiausias galvos praradimas, srautas yra supaprastintas ir normalios srauto sąlygos kanale yra atkurtos, kol kanalo išleidimai nuleidžiami į žemę tiesiai po išlenktų ir iškilusių perėjimų.

19.25 pav. Parodyta susitraukimo ar artėjimo tūpti perėjimas, gerklės dalis ir išsiplėtimo arba išvykimo perėjimas. Matyti, kad 1-1, 2-2, 3-3 ir 4-4 skyriai rodo susitraukimo pradžią, susitraukimo pabaigą, išplėtimo pradžią ir išplėtimo pabaigą.

Tokiu būdu susitraukimo arba artėjimo tūpti perėjimas yra tarp 1 ir 2 sekcijų, gerklės tarp 2 ir 3 sekcijų ir išsiplėtimo arba išvykimo perėjimo tarp 3 ir 4 sekcijų. Iki 1 ir daugiau sekcijų 4 kanalas teka įprastomis sąlygomis, todėl kanalo parametrai yra šie du taškai yra lygūs ir jau žinomi. Taip pat srauto ir kanalo parametrų sąlygos yra vienodos tarp 2–3 sekcijų, kurios yra gerklės arba lovio dalis.

Projektavimo procedūrą galima apibūdinti taip:

Leiskite D ir F su atitinkamais abonementais nurodyti keturių sekcijų gylį ir greitį. Taip pat, kadangi kanalo lygis ir matmenys jau žinomi 4-4 skyriuje:

1 žingsnis: TEL 4-4 skyriuje = vandens paviršiaus pakilimas + V ² ₄ / 2g

kur vandens paviršiaus aukštis yra sek. 4-4 = lovos lygis + D ₄

(Prisiminti TEL yra visos energijos linijos santrumpa)

2 žingsnis: TEL sek. 3-3 = (TEL 4–4 sek.) + (Energijos nuostoliai tarp 3 ir 4 sek.) Energijos nuostoliai tarp 3-3 ir 4-4 sekcijų vyksta dėl padidėjusių srautų ir dėl trinties. Nedideli nuostoliai dėl nedidelio trinties ir nuostolių, atsirandančių dėl plėtros

5 veiksmas:

Kaip minėta pirmuose keturiuose etapuose, keturiuose skyriuose galima nustatyti lovos lygį, vandens paviršiaus lygį ir bendrą energijos liniją.

Dabar TE liniją, vandens paviršiaus liniją ir lovos liniją galima nubrėžti taip:

(a) Dabar bendrą energijos liniją galima traukti sujungiant šiuos taškus keturiuose ruožuose tiesia linija.

b) Lova taip pat gali būti nubrėžta kaip tiesios linijos tarp gretimų sekcijų, jei lovos lygio kritimas arba padidėjimas yra mažas. Kampai turi būti suapvalinti. Tuo atveju, kai lašų linijos lašas pastebimas, lovų linijos turi būti sujungtos su lygia tangentine atvirkštine kreive.

c) Dabar aišku, kad tarp bet kokių dviejų sekančių sekcijų vandens paviršiaus lygio sumažėjimas gali atsirasti dėl (i) dviejų linijų TE linijos sumažėjimo; (ii) padidėjęs greičio galvutės susitraukimas; ir (iii) sumažėjusio greičio galvos plėtimosi.

Šį vandens paviršiaus sumažėjimą derina dvi parabolinės kreivės. Kaip parodyta Fig. 19.26 ir 19.27 dėl susitraukimo (artėjimo tūpti) ir išsiplėtimo (išvykimo pereinamojo laikotarpio) tai pasiekiama išgaubta aukštyn kreivė, po kurios įgaubta aukštyn kreivė ankstesnėje pereinamojo ir įgaubtoje viršutinėje kreivėje, po kurios pastaroji perėjimas yra išgaubta.

Jis gali būti matomas iš Fig. 19.26 ir 19.27

L = perėjimo trukmė (susitraukimas arba išvykimas) = ​​2x ₁ ir

2y ₁ = bendras vandens paviršiaus sumažėjimas arba padidėjimas. Taškas m yra perėjimo ilgio vidurio taškas ir yra toks, kad bendrasis lašas ir ilgis būtų vienodai padalyti.

Vandens paviršiaus pjūvio taške, kaip parabolo kilmės lygtis, nurodoma

y = cx ²

Pakeičiant žinomas y ₁ ir x ₁ reikšmes

c = y ₁ / x ₂

Naudojant šią c parabolinio vandens paviršiaus kreivę galima brėžti nuo sekcijų taškų, kurie yra kilmė.

Dabar lyginimui, kuris bus naudojamas braižyti, sumažinama iki

y = (y ₁ / x ₁ ² ). x ²

Taigi galima pavaizduoti vandens paviršiaus profilį.

6 žingsnis: galima gauti greitį ir srauto sritį įvairiuose taškuose

i) Greičio galvutę bet kuriame taške nurodo skirtumas tarp TEL ir vandens paviršiaus.

Greičio galvutė h _v = TEL - WS linija

Taip pat = h _v = v ² / 2g

Taigi greitis (V) kiekviename taške = √2g.h _v

(ii) Dabar srauto sritis bet kuriame taške gali būti gaunama paprasta formulė

A = Q / V

Su žinomomis A ir D reikšmėmis galima apskaičiuoti kitus trapecinio kanalo matmenis

A = BD + SD ²

kur B yra lovos plotis ir S: 1, ty (H: V) yra šoninis nuolydis.

Jei yra išpūstos sparno sienos, šoniniai šlaitai palaipsniui pradedami vertikaliai nukreipti nuo pradinio nuolydžio. Šoninio nuolydžio reikšmę bet kuriame pereinamojo ilgio tarpiniame ruože galima interpoluoti proporcingai pereinamojo laikotarpio trukmei iki to momento.

Mitros hiperbolinis perėjimo metodas :

Šis metodas pagrįstas principu, kad :

i. Kartu su iškrovimu kanalo gylis taip pat yra pastovus; ir

ii. Greičio pokytis perėjimo vieneto ilgiui yra pastovus per visą perėjimo laikotarpį.

19.25 pav. Matyti, kad:

B ₀ = normalus kanalo plotis;

B _t = lovos plotis gerklėje arba lovelyje;

B _x = plotis bet kuriame atstumu x nuo lovio galo;

ir L = bendras perėjimo laikas.

„Chaturvedi“ pusiau kubinis parabolinis perėjimo metodas:

Jame teigiama, kad (žr. 19.25 pav.)

Sifono akveduko projektavimo principai:

Akivaizdu, kad sifono akvedukai iš esmės skiriasi nuo paprastųjų akvedukų. Kadangi tokie akvedukto konstrukcijos kriterijai yra nepakankami sifono akvedukų projektavimui.

Be pirmiau minėtų priežasčių, projektuojant sifono akveduktus, reikėtų priimti šiuos kriterijus:

i) Išmetimas per Sifono barelį:

Per apverstą sifono cilindrą galvos, kuri sukelia srautą (jis taip pat reiškia galvos nuostolius), galima gauti iš Unwin formulės

kur h yra srautas, tai taip pat yra galvutės praradimas statinėje m.

L yra statinės ilgis m.

R yra hidraulinis vidutinis statinės spindulys m.

V - srauto greitis per cilindrą m / s.

V _a yra artėjimo tūpti greitis (m / s), paprastai ignoruojamas.

f ₁ - galvos praradimo koeficientas atvykstant ir paprastai laikomas 0, 505.

f ₂ yra koeficientas, kuris sudaro trinties barelyje.

kur a ir b yra konstantos.

19.2 lentelėje pateikiamos skirtingų paviršių a ir b vertės:

Srauto srautas per cilindrą paprastai ribojamas nuo 2 iki 3 m / s.

Taigi, kadangi visos vertės yra žinomos, gali būti apskaičiuotas galvos nuostolis statinėje arba galvos sukėlime. Ši reikšmė, pridėta prie didelio potvynių lygio (HFL) ant akveduko d / s, suteikia u / s HFL.

Įtraukus nemokamą valdybą į u / s HFL, mes galime gauti upių apsaugos viršų, pvz., Gidų ir ribinių paketų.

ii) slėgio padidėjimas barelio stogui:

Kadangi statinė užtvindoma per visą užtvanką, barelyje yra teigiamas slėgis. Dėl teigiamo slėgio statinėje stogas yra pakeltas pakilimo slėgiui. Stogo aukščio slėgio diagramą galima nubrėžti, žinant slėgio galvutę ant cilindro u / s ir d / s pusės.

Slėgio galvutė cilindro d / s pusėje lygi vandens lygio aukščiui virš stogo dugno. Slėgio galvutė u / s pusėje gali būti gaunama pridedant galvos praradimą į slėgio galvutę d / s pusėje. Galvos praradimą galima gauti iš Unwin formulės. 19.28 pav. Pavaizduota hidraulinių gradientų linija, kuri gali egzistuoti. Galima matyti, kad maksimalus pakilimo slėgis atsiranda statinio stogo u / s gale.

Projektuojant lovą būtina apsvarstyti dvi ekstremalias sąlygas, būtent:

i. Didžiausios potvynio metu statinė veikia pilnai, o kanalo lovelyje nėra vandens. Ši sąlyga suteikia maksimalų slėgio padidėjimą, veikiantį lovelį.

ii. Kanalo kanalas yra visiškai iškrautas, tačiau statinė neveikia visiškai, todėl ant stogo stogo nėra pakilimo.

Siekiant apriboti lovio storį, patartina įrengti gelžbetoninį stogą su armatūra apačioje, kad galėtumėte įkrauti kanalo lovelį ir armatūrą viršuje, kad pasipriešintų pakėlimo slėgiui.

iii) slėgio padidėjimas statinės grindyse:

Skirtingai nuo kitų hidraulinių konstrukcijų, akvedukams taikomi du skirtingi pakilimo slėgio tipai iš dviejų skirtingų šaltinių. Jie yra šie:

a) Statinis padidėjęs slėgis dėl didėjančio vandens stalo:

Vandens stalas daug kartų pakyla iki kanalo lygio. Ypač sifono akvedukui, kurio grindų dugnas yra nuspaustas žemiau drenažo sluoksnio, statinis pakilimo slėgis veikia grindų dugną. Pakilimo slėgis yra lygus drenažo sluoksnio lygio ir barelio grindų lygio skirtumui.

(b) Slėgio padidėjimas dėl kanalo vandens išleidimo į kanalizaciją:

Kadangi egzistuoja skirtumas tarp kanalo vandens lygio ir drenažo vandens lygio, nuotėkio srautas vyksta esant palankioms sąlygoms. Ši nuotėkio galvutė yra maksimali, kai kanalas važiuoja su visu pajėgumu, o žemiau esančiame kanale nėra srauto. Kaip parodyta 19.29 pav., Srovės srautas šiuo atveju nėra paprastas, bet srauto modelis visur yra trimatis. Išsiliejimo srautas prasideda iš bet kurios neperšlampamos kanalo lovos pusės ir vėl pasirodo abiejose drenažo skysčio neperšlampamos grindų pusėse.

Kadangi neįmanoma suderinti dviejų matmenų srauto, Khoslos teorija negali būti griežtai taikoma. Galima išspręsti sudėtingą „atsipalaidavimo metodą“, tačiau tai per daug darbo. Projektavimo tikslais gali būti taikomas „Bligh“ šliaužimo teorijos principas. Tačiau svarbiausių darbų atveju būtina patikrinti preliminaraus projekto rezultatus, gautus atlikus modelinius tyrimus.

19.29 pav.

Atsižvelgiant į pirmojo statinio atvejį, kai susidarys didžiausias srautas, bendras šlavimo ilgis - (šliaužimo ilgis ab) + (šliaužimo ilgis bc)

L = L ₁ + L ₂

Bendras nuotėkio galvutė = kanalo FSL - d / s lovos lygis kanalizacijoje = H _s

Likutinė išleidimo galvutė, kai b = -H _s / L x L ₂

Galima laikyti, kad visa bėgių srovės liekamoji galvutė sukuria visą visų statinių grindų storį.

Vamzdžio grindų storis yra iš tikrųjų suprojektuotas atsižvelgiant į visišką padidėjimo slėgį, susidariusį dėl aukščiau minėtos statinės pakilimo būklės ir kanalų nutekėjimo.

Siekiant sumažinti grindų storį, RCC konstrukcija gali būti priimta, nes tada dalis slėgio yra atspari grindų svoriui ir lenkiama grindų lenkimo jėga. Tokiu būdu slėgis perkeliamas į krantines ir yra atsparus visam antstato svoriui.

Matant, kad pakilimo slėgis yra labai aukštas, jį galima sumažinti užtikrinant tinkamas apsaugines priemones.

Jie yra:

a) Padidinti neperšlampamo kanalo dugno grindų ilgį, kad padidėtų šliaužimo ilgis;

(b) Talpyklos grindyse su apverstu filtru žemiau grindų turi būti įrengtos drenažo angos arba atleidimo angos. Kad išvengtumėte atraminių angų užsikimšimo ir filtro žemiau drenažo slenksčio, atleidimo angos turi būti su sklendėmis.