Инструкция по расчету ливневого стока воды с малых бассейнов (стр. 1 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 |
Инструкция
по расчету ливневого стока воды с малых бассейнов
Министерство транспортного строительства
«Инструкция по расчету ливневого стока воды с малых бассейнов» 
разработана Всесоюзным научно-исследовательским институтом транспортного строительства Минтрансстроя в развитие «Указаний по определению расчетных гидрологических характеристик» (СН 435-72).
С введением в действие настоящей Инструкции с 1 декабря 1976 г. утрачивает силу «Инструкция по расчету стока с малых бассейнов» 
согласована с Госстроем СССР.
Министерство транспортного строительства
Ведомственные строительные нормы
Инструкция по расчету ливневого стока воды с малых бассейнов
Взамен ВСН 63-67 Минтрансстрой СССР
1. Общие положения
2. Расчет расходов и объемов ливневого стока воды
3. Уточнение норм стока по натурным данным
Приложение 1 Таблицы интенсивности водоотдачи а1, мм/мин, за время tв, мин, для различных периодов лет превышения Т
Приложение 2 Порядок расчета трансформации паводка на участке транзитного русла
Приложение 3 Таблицы вспомогательных величин для расчетов
Приложение 4 Уточнение ливневых зависимостей
Приложение 5 СХЕМА ЛИВНЕВОГО РАЙОНИРОВАНИЯ И ГРАФИКИ ДЛЯ РАСЧЕТОВ
1. Общие положения
1.1. Требования настоящей Инструкции должны соблюдаться при определении максимальных расходов ливневого стока с малых бассейнов (с площадью водосборов не более 100 км2) для проектирования водопропускных сооружений на железных и автомобильных дорогах.
Примечания: 1. Максимальные расходы талых вод следует рассчитывать согласно Указаниям по определению расчетных гидрологических характеристик.
2. Для районов с преобладанием ледникового или селевого вида стока определение максимальных расходов должно производиться на основании результатов натурных обследований и методов расчета, приведенных в утвержденных нормативных документах на указанные виды стока.
Внесена Всесоюзным научно-исследовательским институтом транспортного строительства
Минтрансстроя
Утверждена Министерством транспортного строительства и Министерством путей сообщения
14 июля 1976 г.
Срок
ведения в действие —
1 декабря 1976 г.
При площадях водосборов более 50 км2 следует производить проверку расходов по натурным данным, при этом к расчету принимать наиболее достоверные расходы.
Для водоотводов расчет согласно настоящей Инструкции следует производить только на ливневый сток, причем для водосборных площадей F £ 0,2 км2 должно приниматься постоянное значение lо=0,01 (см. п. 2.4).
Интенсивность водоотдачи для вероятности превышения, необходимой при проектировании водоотвода, если значения ее не указаны в таблицах приложения 1, необходимо определять интерполяцией или экстраполяцией величин, имеющихся в этих таблицах.
При сильно впитывающих почвах преобладающим может быть талый сток, который для водоотводов в данном случае будет расчетным.
1.2. Определение максимальных расходов и объемов ливневого стока (в м3) должно производиться путем совместного решения уравнений для скоростей стекания воды по склонам и в русловой системе и уравнения баланса объемов стока:
где Wt — объем водоотдачи за любой отрезок времени t водоотдачи, мин;
Wс — объем воды, аккумулировавшейся на склонах за время t;
Wл — то же в логах;
WQ — объем воды, прошедшей через замыкающий створ.
В результате решения указанных уравнений получают гидрограф стока (график изменения расходов стока Qt во времени).
Максимальный расход ливневого стока равен максимальной ординате гидрографа.
Решение уравнений скоростей стекания воды и уравнений баланса стока следует производить:
на ЭВМ или ручных счетных приборах;
по номограммам, основанным на обобщении ранее рассчитанных гидрографов.
1.3. Для районов гидрологически малоизученных согласно требованиям п. 1.3 Указаний по определению расчетных гидрологических характеристик допускается применение местных (региональных) норм, разработанных по результатам дополнительных исследований, выполненных для этих районов.
1.4. Для участков дороги с однородными климатическими и морфологическими условиями (сходные почвы, рельеф, растительность и т. д.) допускается (в качестве местных норм) определение расходов ливневого стока по кривым зависимости модулей или расходов от площади водосборов при соблюдении следующих условий:
при наличии данных онатурных расходах, равномерно расположенных в расчетном диапазоне площадей, с общей суммой годопереходов не менее 300;
если отклонения натурных точек от принятой кривой не превосходят ± 30 ¸ 40 %.
Вероятности превышения расходов определяют в зависимости от продолжительности периода наблюдений, т. е. от суммы годопереходов.
На стадии разработки технико-экономического обоснования (для местных автомобильных дорог на всех стадиях проектирования) расходы можно определять упрощенными методами (например, по кривой зависимости расхода или модуля от площадей водосборов). Для построения указанных кривых согласно требованиям настоящей Инструкции необходимо определить расходы для четырех-пяти водосборов с различными площадями.
1.5. Для водосборов с постоянным водостоком, меженный расход которого превышает 10 % максимального расхода стока, к расчету должна приниматься сумма максимального и меженного расходов. Меженный расход постоянного водотока необходимо рассчитывать по средней скорости воды и площади живого сечения, измеренным в натуре.
1.6. При пересечении трассой замкнутых котловин уровень воды у земляного полотна следует определять для максимального объема стока с вероятностью превышения, принятой в действующих нормативных документах для проектирования мостов и труб.
1.7. Если перед сооружением имеется транзитный участок водосбора (главный лог с отсутствием значительного притока со склонов), необходимо учитывать трансформацию паводка согласно требованиям приложения 2 настоящей Инструкции.
2. Расчет расходов и объемов ливневого стока воды
2.1. Максимальный расход Qпр ливневого стока воды, притекающей с бассейна к водопропускному сооружению, следует определять по формуле
где а1 — расчетная интенсивность водоотдачи, соответствующая заданной вероятности превышения расхода и ливневому подрайону, мм/мин (рис. 1 приложения 5)*;
*Приложение 5 содержит схему ливневого районирования и графики, необходимые для расчетов согласно настоящей Инструкции (дается отдельным приложением).
j — коэффициент полноты стока;
F — площадь бассейна, км2;
g — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения осадков по площади;
dбо — коэффициент озерности и заболоченности.
2.2. Объем воды Wпр, протекающей и проходящей через водопропускное сооружение при ливневом стоке, следует вычислять по формуле
где tв — расчетное время водоотдачи, мин.
2.3. Максимальный расход воды Qсоор, проходящей при ливневом стоке через отверстие водопропускного сооружения, нужно определять по формуле
, м3/с, (3)
где Wак — максимальный объем воды, аккумулирующейся перед сооружением при прохождении рассматриваемого ливневого паводка, м3;
tп — время установления постоянного (полного) расхода воды с бассейна, мин.
где fi — собственная площадь водосбора с длиной лога li.
При расчете односкатных бассейнов в формуле (7) вместо коэффициента 1,8 следует принимать коэффициент 0,9.
Для простых (без промежуточной русловой системы) односкатных и двускатных бассейнов при направлении течения воды по склонам, близким к направлениям главных логов бассейнов (например, для бассейнов, расположенных на конусах выносов), в формулу (7) необходимо вводить множитель
.
В этом случае значение bc в м, вычисляемое по формуле (7), не должно приниматься более 500L, м.
При Iс ³ 75 в величине åli следует учитывать только те длины промежуточных логов, для которых Iл i 200 значение Iл следует умножать на коэффициент
.
д) Средний уклон склонов Iс, определяют по картам или планам в горизонталях по направлению наибольшего уклона как среднеарифметическое из нескольких определений (4 ¸ 6). Более точно величину Iс вычисляют по формуле
, (9)
где D — цена делений между смежными горизонталями, м;
åS — сумма длин всех линий горизонталей в пределах площади бассейна, км.
е) Среднее относительное заложение откосов берегов главного русла a следует принимать: для горных условий — 1, средних — 2,5, равнинных — 7 и для заболоченных бассейнов — 20. Более точно величину a можно определить по продольным профилям железных или автомобильных дорог с поправками на косину сечений.
ж) Коэффициент гидравлической шероховатости русла главного лога mл необходимо принимать в зависимости от вида русла:
Ровное земляное ложе 25
Извилистое или заросшее ложе 20
Сильно заросшее ложе 15
Русло в завалах, валуны 10
При отсутствии сведений о характере лога для предварительных расчетов величину mл принимают равной 15.
з) Коэффициент гидравлической шероховатости склонов бассейна mс для расчетов ливневого стока необходимо принимать по таблице 1.
Травяной покров или подлесок
весьма редкий или отсутствует
Невпитывающая поверхность (асфальт), поверхность с многочисленной системой русел глубиной более 0,5 м
Укатанная спланированная поверхность
Поверхность, хорошо обработанная вспашкой и боронованием, невспаханная без кочек, булыжная мостовая, поверхность в населенных пунктах с застройкой менее 20 %
Грубо обработанная поверхность, глыбы после вспашки, таежные завалы, кочковатая, а также поверхность в населенных пунктах с застройкой более 20 %
Характеристики, приведенные в табл. 1, следует принимать наиболее вероятные для сезона, в котором происходит ливневый сток.
При отсутствии сведений о характере склонов для предварительных расчетов величина mс должна приниматься равной 5.
Для маревых бассейнов величина mс должна приниматься равной 5.
и) Категории впитывания необходимо устанавливать натурным обследованием в следующем порядке.
На склонах бассейна необходимо взять пробы почв (две-три на бассейн) весом по 400 г каждая с глубины 0,2 ¸ 0,3 м под растительным слоем, а при открытых грунтах — с поверхности и лабораторным путем определить механический состав почв. По результатам этих анализов и осмотров в натуре геологи партий должны установить виды почв, грунтов на поверхности или покрытий.
Далее следует вычислить процентное содержание песка во взятых образцах почв (за песок необходимо принимать фракции размером от 2 до 0,05 мм).
Категории впитывания плотных почв и грунтов на поверхности или покрытий необходимо определять по их виду, неплотных почв и грунтов на поверхности по процентному содержанию песка (таблица 2).
Виды плотных почв и грунтов на поверхности или покрытий
Содержание песка в неплотных почвах и грунтах на поверхности, %
Асфальт, кровли зданий, влажная промерзшая почва, скала без трещин, бетон и т. п.
Глины, жирноглинистые почвы, такыры и такыровые почвы, мощеные поверхности и т. п.
II
(1 + 1/2 ¸ II + 1/2)
Суглинки, подзолы, подзолистые и серые лесные суглинки, тучные и суглинистые черноземы, сероземы суглинистые и глинистые, арктические и болотные почвы и т. п.
III
(II + 1/2 ¸ III + 1/2)
Чернозем обычный и южный, светло-каштановые и темно-каштановые почвы, лёсс, карбонатные почвы и т. п.
IV
(III + 1/2 ¸ IV + 1/2)
Супеси, бурые и серо-бурые пустынно-степные почвы, сероземы супесчаные и песчаные и т. д.
Пески, гравелистые и рыхлые каменистые почвы и т. п.
В зависимости от процента содержания песка категорию впитывания допускается устанавливать промежуточной между шестью целыми категориями, т. е. между значениями, указанными в скобках и графе 3 табл. 2. В этом случае производят линейную интерполяцию значений категорий впитывания по действительным процентам песка в интервалах, указанных в графе 2 табл. 2.
В случае сомнения в правильности произведенного при изысканиях определения категории впитывания почв в районах с влажностью воздуха, резко отличающейся от влажности воздуха в Европейской части Союза ССР, следует, если позволяют сроки окончания изысканий, проводить опыты с искусственным дождеванием на участках с характерными типами почв (по два раза на каждом). При проведении опытов необходимо определять слой воды hд, мм, впитавшейся за время tд, мин, от начала опыта до начала стекания. Категорию впитывания следует определять по графику, приведенному на рис. 4 приложения 5. На этом графике по оси абсцисс откладывают время дождевания tд, мин, а по вертикали — соответствующий ему слой впитавшейся при опыте воды hд, мм, прочитываемый по надписанным кривым графика. По оси ординат графика устанавливают соответствующую этому слою категорию впитывания почвы (КВ).
Если подсборный бассейн сложен почвами, имеющими различные категории впитывания, то расчет ливневого стока следует производить отдельно для 100%-ного покрытия площади бассейна почвой каждой категории впитывания. К расчету принимают расходы, средневзвешенные по проценту площадей, покрытых этими почвами.
При пользовании табл. 2 необходимо дополнительно учитывать заболоченность бассейна, засоленность, трещиноватость, почв и толщину растительного слоя.
Влияние заболоченности определяют в зависимости от процента площади болот в общей площади подсборного бассейна и высоты мохо-торфяного покрова над уровнем воды в болоте, учитывая при этом перспективы мелиоративных работ. Если средняя заболоченность бассейна находится в пределах, указанных в табл. 3, то категорию впитывания следует уменьшать на единицу.
Высота мохо-торфяного слоя над уровнем воды, см
При большем проценте заболоченности бассейна по сравнению с указанным в табл. 3 категорию впитывания нужно уменьшать на две единицы, но при этом она не должна быть меньше III категории.
На водосборных бассейнах площадью более 10 км2 при наличии заболоченности необходимо вводить коэффициент, уменьшающий ливневый сток (см. п. 2.8, л). В этом случае уклон склонов бассейна следует определять для незаболоченной части. Для бассейнов, сплошь заболоченных, должна приниматься III категория впитывания.
При значительной засоленности почв (проступание солончаковых пятен на значительной части почвенного покрова бассейна) категорию впитывания уменьшают на единицу. При наличии на всей поверхности постоянной трещиноватости почв категория впитывания должна быть повышена на единицу.
Категорию впитывания почв, определенную по табл. 2, следует корректировать в зависимости от толщины растительного слоя (слоя почвы, окрашенного гумусом) согласно данным табл. 4.
Источник