Кузьмин В.Д.
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
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 ( предлагается следующая зависимость [2]:
(1)
Где:
– площадь отверстия, м2;
– потери гидростатического напора при истечении воды сквозь отверстие, м.
- расход, поступающий в трубу;
– 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; – участок высачивания на внешнем контуре; – 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)
Где:
- коэффициент, учитывающий несовершенство водоприемной поверхности рассматриваемой трубы;
– 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]:
(3)
Где:
- ширина щели в трубе;
– диаметр трубы;
-длина дрены (дренажной трубы).
- глубина от поверхности.
Или решением задачи в сферических координатах получен коэффициент для круглых отверстий в трубе [7]:
(4)
Где:
-диаметр перфорационных отверстий в трубе;
– 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]:
(5)
Где:
– интенсивность просачивания атмосферных осадков, м/сут (принимаем равной 0,05).
Таблица 1. Результаты расчета расхода по формуле 1
|
R, м |
N, шт |
, м2 |
d0, м |
, м/сут |
H, м |
W, м/сут |
R, м |
Q, м3/сут |
|
|
0,2 |
5 |
0,03925 |
0,01 |
20 |
1,5 |
45068,63 |
0,005 |
67,08204 |
0,00418 |
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 ( примем равным 0,5. Из формулы (1) выразим потери напора:
(6)
Соответственно, для рассмотренного случая:
Таблица 2. Результаты расчета расхода по формуле 6
|
R, м |
N, шт |
, м2 |
, м3/сут |
, м3/с |
, 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:
(7)
Где:
– радиус депрессии дренажа,
– разница отметок водо-упора и лотка водоприемной трубы.
Таблица 3. Результаты расчета расхода по формуле 7
|
, м/сут |
H, м |
, м |
R, 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:
Номер журнала Вестник науки №6 (63) том 1
Ссылка для цитирования:
Кузьмин В.Д. СРАВНЕНИЕ МЕТОДИК РАСЧЕТА ВОДОПРИЕМНОЙ СПОСОБНОСТИ ДРЕНАЖНОЙ ТРУБЫ. // Вестник науки №6 (63) том 1. С. 1277 - 1283. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/8743 (дата обращения: 19.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+