СРАВНЕНИЕ МЕТОДИК РАСЧЕТА ВОДОПРИЕМНОЙ СПОСОБНОСТИ ДРЕНАЖНОЙ ТРУБЫ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 628.2.

Кузьмин В.Д.

студент

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (г. Санкт-Петербург, Россия)

СРАВНЕНИЕ МЕТОДИК РАСЧЕТА ВОДОПРИЕМНОЙ СПОСОБНОСТИ ДРЕНАЖНОЙ ТРУБЫ

Аннотация: статья посвящена сравнению двух расчетных зависимостей для оценки водоприемной способности трубы. Приводится краткий обзор литературы по теме оценки водоприемной способности дренажных труб. Дана оценка формулам падения напора на входе в водоприемное отверстие.

Ключевые слова: расчет водоприемной способности, сопротивление отверстий, трубчатый водозабор.

Введение

Основные методики, применяемые на практике для расчета притока к дренажным трубам [1, 3] не учитывают водоприемную способность трубы, то есть по умолчанию считается, что водоприемная способность такова, что падения напора на входе в отверстия или щели трубы не происходит. Тем не менее некоторые производители дренажных труб приводят формулы для подбора диаметров отверстий [6], ориентируясь на которые можно подобрать должный тип трубы по каталогу. Как правило дренажные трубы производятся 2х типов - с щелевыми отверстиями и дырчатыми имеющими определенный шаг.

Методики

Подобная методика расчета через формулу сопротивления донного отверстия встречается в статьях, посвященных фильтрам дренажных труб [4] и

расчету водоприемной способности трубчатых водозаборов [2]. Для нахождения требуемого числа отверстий (п1) предлагается следующая зависимость [2]:

Щ =-С1)

Где:

2

- площадь отверстия, м 2; к0 - потери гидростатического напора при истечении воды сквозь отверстие, м.

ц - расход, поступающий в трубу; д0 - коэффициент расхода.

Рис.1. Расчетная схема водоприемного отверстий [2]: 1- поверхность грунтовых вод в окружающем грунте (кривая депрессии);2 - уровень воды в фильтрационной обсыпке; 3 - уровень воды внутри трубы; 4 - контур фильтрующей обсыпки; кв - участок высачивания на внешнем контуре; к0 -потери напора при истечении воды сквозь водоприемные отверстия.

Существует и второй подход к расчету водоприемной способности пластмассовых дренажных труб, рассмотренный в [7]. Там представлен расчет, учитывающий несовершенство водоприемной поверхности дренажных труб.

Общий вид формулы, учитывающий несовершенство водоприемной поверхности дренажной трубы [7]:

2^Кфильтр^

Qi = тт (2)

Т>

1п—+С

1

Г 0

Где:

С1 - коэффициент, учитывающий несовершенство водоприемной поверхности рассматриваемой трубы;

г0 - радиус дренажной трубы.

Автором за основу взята формула притока к одиночной скважине, и путем интегрирования в полярных координатах получено уравнение, учитывающее несовершенство водо-приема для труб с щелями, имеющее вид [7]:

_ , 4£, , 2 (3)

В

ш Где:

т - ширина щели в трубе; Б - диаметр трубы; Ь -длина дрены (дренажной трубы). t - глубина от поверхности.

Или решением задачи в сферических координатах получен коэффициент для круглых отверстий в трубе [7]:

с _ 49,4(1,102^—1,82 + 1)

отв д^(0,0066^4,5+1,033) ( )

Где:

й0 -диаметр перфорационных отверстий в трубе; N - число перфораций на 1 погонный метр.

Сравнение методик

Выполним расчет расхода, поступающего в трубу, пользуясь формулой 1 с использованием поправки для круглых отверстий. Для определения радиуса влияния воспользуемся формулой [1]:

Я = Н №^(5) Где:

Ш - интенсивность просачивания атмосферных осадков, м/сут (принимаем равной 0,05).

Таблица 1. Результаты расчета расхода по формуле 1

R, м N, шт ш0, м2 d0, м Кфильтр , м/сут H, м с W, м/сут R, м Q, м3/сут

0,2 5 0,0392 5 0,01 20 1,5 45068,6 3 0,005 67,0820 4 0,0041 8

>

ю >

а.

0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0

0,03925 0,0785 0,11775 0,157 0,19625 0,2355 0,27475 0,314 Суммарная площадь отверстий, м2

Рис.2. Зависимость расхода от площади отверстия по формуле (2)

Теперь, зная, из расчета выше расход и площадь отверстий найдем потери напора по формуле донного отверстия, коэффициент расхода (д0) примем равным 0,5. Из формулы (1) выразим потери напора:

ho =

(6)

Соответственно, для рассмотренного случая:

2

ч

Таблица 2. Результаты расчета расхода по формуле 6

Я, м К, шт , м2 д, м3/сут д, м3/с к0, м

0,2 5 0,03925 0,00418 0,0000000484 0,00013228

Теперь, по методике расчета для несовершенной дренажной трубы [1, 3] определим расход, поступающий в дренажную трубу в ситуации аналогичной расчетам выше, но без учета потерь на входе в отверстия:

С = К

фильтр

к

. п .

я

. К^аУ 2-Т

(7)

Где: = 0,5 • Ь Д - радиус депрессии дренажа,

Т - разница отметок водо-упора и лотка водоприемной трубы.

Таблица 3. Результаты расчета расхода по формуле 7

Кфильтр, м/сут Н, м Г, м Я, м м3/сут

20 1,5 1 67,07 1,56

Обсуждение результатов

Так как из таблицы 2 видно, что потери напора на входе в отверстие незначительны (0,00013228 м), то можно сделать вывод, что они не должны оказывать большого влияния на расход, поступающий в трубу, который получен в таблице 3. Однако при расчете по формуле 1 расход получается в разы меньше, что говорит о противоречии методик.

Выводы

Существующие методики расчета водоприемной способности нуждаются в уточнении. В литературе чаще всего встречается подход определения площади

водоприемных отверстий исходя из максимальных допустимых потерь. В то время как подход, учитывающий непосредственно и потери гидростатического напора при движении в грунте и поправку потери в водоприемных отверстиях дает совершенно иные результаты расчета.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. РМД 50-06-2009. Дренажи в проектировании зданий сооружений. СПб., 2009. -30 с.

2. Плотников Н. А., Алексеев В. С. Проектирование и эксплуатация водозаборов подземных вод. — М.: Стройиздат, 1990— 256 с;

3. Абрамов С.К. Подземные дренажи в промышленном и городском строительстве. — М.: Издательство литературы по строительству, 1967.

4. Климков В.Т. Митрахович А.И. Совершенствование фильтров из волокнистых полимерных материалов для водозаборных скважин / Мелиорация 2012 №1(67).

5. Инженерная геология. В 4 ч. Ч. III. Гидрогеологические карты и расчеты : лабораторный практикум / М. В. Беспалова ; М-во образования Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. - Гомель : БелГУТ, 2013. - 32 с.

6. Технические рекомендации по проектированию и монтажу осушительных и оросительных дренажей из полиэтиленовых двуслойных гофрированных дренажных труб производства ООО «ПОЛИТЭК ПАЙП», Москва 2010.

7. Мурашко А.И. Горизонтальный пластмассовый дренаж. Минск: Ураджай, 1973.

Kuzmin V.D.

student

Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering

(Saint Petersburg, Russia)

COMPARISON OF METHODS FOR CALCULATING WATER INTAKE CAPACITY OF A DRAINAGE PIPE

Abstract: the article is devoted to the comparison of two calculated dependencies for assessing the water intake capacity of the pipe. A brief review of the literature on the topic of assessing the water intake capacity of drainage pipes is given. The formulas of the pressure drop at the entrance to the water intake opening are evaluated.

Keywords: calculation of water intake capacity, hole resistance, tubular water intake.