Водосборы и их характеристики

Рис. 1. Основные формы поперечных сечений труб и типы оголовков: а- формы поперечных сечений; б – типы оголовков.

Требование к АПВ

К схемам и устройствам АПВ применяется ряд обязательных требований, связанных с обеспечением надёжности электроснабжения. К этим требованиям относятся:

• АПВ должно обязательно срабатывать при аварийном отключении на защищаемом участке сети.
• АПВ не должно срабатывать, если выключатель отключился сразу после включения его через ключ управления. Подобное отключение говорит о том, что в схеме присутствует устойчивое повреждение, и срабатывание устройства АПВ может усугубить ситуацию. Для выполнения этого требования делают так, чтобы устройства АПВ приходили в готовность только через несколько секунд после включения выключателя. Кроме того, АПВ не должно срабатывать во время оперативных переключений, осуществляемых персоналом.
• В схемах АПВ должна присутствовать возможность выведения их для ряда защит (например, после действия газовой защиты трансформатора, срабатывание устройств АПВ нежелательно)
• Устройства АПВ должны срабатывать с заданной кратностью. То есть однократное АПВ должно срабатывать 1 раз, двукратное — 2 раза и т. д.
• После успешного включения выключателя, схема АПВ должна обязательно самостоятельно вернуться в состояние готовности.
• АПВ должно срабатывать с выставленной выдержкой времени, обеспечивая наискорейшее восстановление питание в отключенном участке сети. Как правило, эта выдержка равняется 0,3-0,5 с. Однако, следует отметить, что в ряде случаев целесообразно замедлять работу АПВ до нескольких секунд.

Трубы состоят из оголовков (входного и выходного) и тела трубы (или звеньев секций). Оголовки обеспечивают благоприятные гидравлические условия и увеличивают водопропускную способность труб. Оголовки бывают (рис.1б) портальные 5, раструбные 6, воротниковые 7, с выпущенным звеном 8, коридорные 9, конические 10.

- по материалу, из которого изготавливаются: бетонные, железобетонные, металлические;

- По количеству очков в сечении – одно-, двух-, многоочковые;

- По работе поперечного сечения – безнапорные, напорные, полунапорные. Трубы состоят из оголовков (входной и выходной) и звеньев. Оголовки увеличивают водопропускную способность труб и предохраняют насыпь от размыва на входах и выходах. Возможно также применение безоголовочных гофрированных металлических труб. Они имеют меньшую стоимость по сравнению с железобетонными, намного легче их и обеспечивают значительное сокращение сроков строительства, так как не требуют фундамента; их укладывают на подушку из песка, гравия или щебня. С увеличением высоты насыпи возрастает длина трубы и ее стоимость. Поэтому в насыпях высотой 10 м и более часто экономически выгоднее сооружать железобетонный мост с малым пролетом.

Трубы не стесняют проезжую часть и обочины, а также не требуют изменения типа дорожного покрытия. Кроме того, трубы строятся полностью сборными, из элементов небольшой массы, что позволяет пользоваться кранами малой грузоподъемности.

Малые мосты подразделяются:

По форме подмостовогосечения – прямоугольные, трапецеидальные;

По количеству пролетов – однопролетные и многопролетные;

По материалу пролетных строений – железобетонные, металлические, беттонные, каменные и деревянные.

Устройство мостов предъявляет более высокие требования к продольному профилю дорог. На автодорожных мостах иногда применяют иной тип покрытия, чем на подходах. Строительство косых мостов вызывает затруднения и приводит к значительному удорожанию сооружения.

Поэтому трубы являются основным типом водопропускных сооружений на постоянных и периодически действующих водотоках. Мосты устраивают только когда трубы не могут обеспечить пропуск всей воды.

Наибольшее распространение получили железобетонные мосты и трубы из сборных элементов. Основным типом железобетонных труб являются так называемые унифированные трубы (круглые и прямоугольные), применяемые как на автомобильных, так и на железных дорогах. Для увеличения пропускной способности без повышения высоты насыпи устраивают многоочковые трубы из уложенных рядом нескольких труб. Расход равномерно распределяется между трубами. Однако трубы с числом очков более 4 неэкономичны и следует переходить к мостам. Трубы нельзя укладывать на постоянных водотоках в местах образования наледей и ледохода.

Поверхностные воды притекают к рассматриваемому участку дороги с некоторой площади, называемой водосбором (бассейном). Бассейн оконтурен водоразделом, т.е линией, от которой сток воды происходит в обе стороны. Площадь бассейна состоит из 2 частей:

С площади а- вода притекает по тальвегу к непосредственно водопропускному сооружению,

С площади б-сначала к канавам или резервам, а затем к водопропускному сооружению.

Водораздел, окаймляющий весь бассейн, легко устанавливается по карте в горизонталях. Водоразделы, окаймляющие площадки б, которые питают отдельные участки канав, проводятся в виде наклонных линий, перпендикулярных к горизонталям на плане бассейна.

Сток поверхностных вод (дождевой и от снеготаяния) представляет собой процесс стекания части атмосферных осадков по склонам и логам водосбора к его замыкающему створу, т.е. трассе. Интервал времени от момента появления до момента прекращения притока воды называют периодом стока. Цель расчета стока состоит в определении количества воды, притекающей к сооружению, от которого зависит размер отверстия. Количество воды, притекающей к трассе в единицу времени наз.расходом стока, а за период стока – объемом стока. Расход и объем стока рассматриваются как случайные величины, поскольку они зависят от большого числа факторов. Так как в одном и том же районе можно наблюдать дожди разной продолжительности и интенсивности, а при стоке от снеготаяния – колебания снегового покрова и температур.

Водомерные графики

Для изучения режима протекания воды в реках составляют водомерные графики, которые отображают изменение уровня воды в реке во времени:

На контур водомерного графика могут повлиять:

1. Образование на реке шуги, которая представляет собой осенний внутриводный лед. Эти скопления образуют заторы, что приводит к значительному подъему воды перед препятствием. Прорыв затора сопровождается увеличением скорости течения.

2. Ледоход. Во время весеннего ледохода. Ледяные заторы на поворотах реки сопровождаются значительным подъемом уровня воды. При прорыве затора скорость течения воды сильно увеличивается.

3. Подпор от другой реки, сливающейся с изучаемой рекой.

Учет этих обстоятельств весьма важен при составлении водомерных графиков и переходе от них к гидрографу стока, т.е. к графику изменения расходов во времени:

Площадь фигуры, образованной линией гидрографа и осями координат, представляет собой объем годового стока.

Зависимость между расходами Q и уровнями воды в реке H изображается кривой расхода: H=f(Q). Измеряя скорость течения воды в реке и глубину потока получают расход Q/ По этим данным строят кривую расхода (при нескольких уровнях воды H)