Фильтрация через грунтовую насыпь

Возможность и целесообразность применения фильтрующих насыпей необходимо устанавливать в зависимости от местных условий на основе сравнения вариантов с учетом эксплуатационных расходов, срока службы сооружений и условий их текущего содержания.

Применение фильтрующих насыпей наиболее целесообразно:

в районах с наличием местного камня из неразмываемых пород;

в случаях необходимости выполнения строительных работ в зимнее время;

на участках, где в последующем потребуется смягчение продольных уклонов дороги или введение более мощных подвижных единиц, требующих перестройки мостов и труб;

в сейсмических районах.

17.3. Фильтрующие насыпи в зависимости от очертания лога и принятой технологии производства работ назначают прямоугольного параболического, треугольного или трапецеидального поперечного сечения.

17.4. Размеры фильтрующих прослоек необходимо определять гидравлическим расчетом на пропуск расчетных расходов воды с вероятностью превышения 2%. В случае преобладания ливневого стока расчетный расход следует определять с учетом аккумуляции. При этом уменьшение расхода допускается не более чем в три раза. При расчетах по расходам других видов стока аккумуляция воды не учитывается.

17.5. Фильтрующие насыпи можно применять напорные (рис. 40, а) и безнапорные (рис. 40, б)

Напорные фильтрующие насыпи, имеющие большую водопропускную способность и требующие меньшего расхода камня по сравнению с безнапорными, целесообразно применять в местах пересечения логов.

17.6. Для фильтрующих насыпей следует предусматривать использование камней примерно одинакового размера, крупностью не менее 0,3 м , морозостойких, неразмягчаемых горных пород (см. приложение 1). В проектах необходимо учитывать, что заполнение пустот между камнями в теле фильтрующих насыпей камнями меньших размеров не допускается.

38. Предмет ‘Гидрология и гидрометрия’, инженерная гидрология. Классификация гидрологии. Водные ресурсы. Государственный кадастр.

Дисциплина гидрология занимающаяся изучением природных вод, явлений и их процессов, протекающих и закономерностей по которым эти процессы и явления развиваютсяГидрология - наука изучающая гидросферу, её свойства и протекающие процессы во взаимосвязи с атмосферой, литосферой и биосферой.Гидросфера – это океаны, моря, озера, реки, болота, почвенные и грунтовые воды, снег и ледники, влага атмосферы.В связи со специфическими особенностями водных объектов и методов их изучения гидрология делится на :

1)гидрология моря (океанология )

2)гидрология суш (гидрология поверхностных вод суш)

3)гидрогеология

Гидрология суши делится на :

1)гидрологию рек

2)гидрологию озёр

3)гидрологию болот

4)гидрологию ледников и снега

Гидрология рек содержит :

1)гидрография

2)учения о стоке

3)учение об русловых процессах

Задачей гидрографии является изучение и описание конкретных водных объектов с качественной и количественной характеристикой их положение, размеров, режимов, местных условий.Сток-перемещение воды в процессе круговорота её в природе в форме стекания земной поверхности и в толще почвы грунта.

Количество воды стекающей с участка суши за некоторое время.

Поверхностный складывается из руслового и склонового.

Русловой процесс –это постоянно происходящие ? изменения

речного русла, обусловленного действием текущей воды.

Инженерная геология-это те разделы гидрологии, которые п.с. методики расчёта элементов гидрологического режима, необходимо элементов для проектирования и эксплуатации инженерных сооружений и объектов.Гидрометрия- измерительная часть гидрологии, в которой рассматривают методы всех измерений, наблюдений, ведётся с целью изучения гидрологических движений вод. Государственный водный кадастр(ГВК):П.с. свод данных об поверхностных и подземных водах по количественным и качественным показателям, и по показателям использования вод.

39. Режим и фазы режима русловых потоков. Гидрограф. Питание рек, физико-географические факторы стока, определение их значений.

Русловый поток - водный поток, протекающий в размываемом грунте и формирующий русло в соответствии со скоростью течения, уклоном и другими особенностями. К русловым потокам относятся реки, ручьи, каналы и т.п.

Фазы режима:

-половодье –высокое состояние уровня в один и тот же сезон года ,обусловленное таянием снега, ледников и длительный сезон дождей.

-паводок -быстрая и кратковременное увеличение водности, обусловленное выпадением дождевых осадков, нерегулярны иногда расходы паводков, половодий.

-межень –период низкой водности реки, которой она питается за счёт грунтовых вод(поверхностный сток практически отсутствует )

-зимний период реки –появляется “-“ t воздуха до вскрытия реки. Ледяные пластинки образующиеся в начале зимнего периода возле берегов.

Икра - кристаллики внутри водного льда ,образовавшегося при охлаждении воды с поверхности.

Затор-закупорка водного сечения плывущего поверхностного льда.

Гидрограф — график изменения во времени расходов воды в реке или другом водотоке за год, несколько лет или часть года (сезон, половодье или паводок).

Гидрограф строится на основании данных о ежедневных расходах воды в месте наблюдения за речным стоком. На оси ординат откладывается величина расхода воды, на оси абсцисс — отрезки времени.

Гидрограф отражает характер распределения водного стока в течение года, сезона, половодья (паводка), межени. Гидрограф используется для вычисления эпюры руслоформирующих расходов воды.

Единичный гидрограф — гидрограф, показывающий изменение расходов воды во время единичного паводка.

Типовой гидрограф — гидрограф, отражающий общие черты внутригодового распределения расхода воды в реке.

Многолетний гидрограф паводка — расчётная паводочная волна в определённом створе водотока, характеризуемая определённым многолетним расходом, типовым гидрографом и соответствующим объёмом.

Питание рек зависит от многих факторов. Основным из них является размер водосборного бассейна, так как больной и стабильный сток требует значительной дренируемой территории. Климат является решающим фактором, нередко более крупный бассейн реки сухого региона даёт воды столько же, сколько и гораздо меньший бассейн реки региона с влажным климатом .При отсутствии осадков реки переходят на питание грунтовыми водами.

Основной фактор, определяющий общую величину стока и его распределение в году,— климат. Кроме климата на величину и распределение стока в году влияет и ряд дополнительных факторов: рельеф, густота речной сети, величина и форма бассейна, почва и растительный покров, геологическое строение бассейна, озёрность и заболоченность бассейна.

Климат создает основной фон гидрологического режима реки. Объем годового стока и распределение его во времени зависят от общего количества и характера осадков, их распределения как по территории, так и во времени. Температура и влажность воздуха, скорость ветра совместно с физико-географическими особенностями водосбора обусловливают потери стока на испарение, а также определяют переходные запасы влаги, аккумулированные на поверхности и в грунтах бассейна.

40.Общие сведения о расчётах гидрологических характеристик водотоков применительно к транспортному строительству. Использование в гидрологических расчётах методов математической статистики.

На изысканиях дорог значительного протяжения, на большинстве больших водотоков независимо от степени изученности района осуществляются преимущественно морфометрические или гидроморфометрические обследования без натурных наблюдений за проходом паводка.Гидрометрические обследования производятся выборочно только на особо сложных переходах. Гидрометрические обследования по времени прохода паводка могут не совпадать со сроками производства изыскательских работ на всей дороге, а поэтому их целесообразно совмещать с экспедиционными гидрометеорологическими наблюдениями.Гидроморфометрические обследования предусматривают гидрометрические измерения при горизонтах воды, фиксируемых в период производства обследования водотока.При гидроморфометрических обследованиях дополнительно к составу работ, производимых, при морфометрических обследованиях, выполняют следующие работы:

- наблюдения за уровнем воды и уклонами водной поверхности;

- выборочные измерения скоростей течения и расходов;

- установка реек для фиксирования максимальных уровней воды.

Состав и способы производства полевых работ, выполняемых при морфометрическом и гидрометрическом обследовании больших водотоков (с площадью бассейна более 100 км²) подробно освещены в "Наставлении по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки" Главтранспроекта.
Математи́ческая стати́стика — наука, разрабатывающая математические методы систематизации и использования статистических данных для научных и практических выводов.Во многих своих разделах математическая статистика опирается на теорию вероятностей, дающую возможность оценить надёжность и точность выводов, делаемых на основании ограниченного статистического материала (напр., оценить необходимый объём выборки для получения результатов требуемой точности при выборочном обследовании).Сток рек меняется из года в год. В этих колебаниях нет строгой закономерности. Вместе с тем величина годового стока колеблется около некоторой средней величины, причем амплитуды таких колебаний неодинаковы в различных физико-географических районах. Между величинами годового стока за два смежных года зависимость практически отсутствует. Такие величины в математической статистике называются случайными величинами, а ряд, образованный ими, вариационным рядом. К изучению случайных величин можно применять методы математической статистики. Применение статистических методов в гидрологии имеет некоторые особенности, обусловленные специфичностью рассматриваемых в гидрологии явлений.Первая из них заключается в том, что формирование стока рек связаны сложным переплетением непрерывно изменяющихся во времени и в пространстве факторов, что придает величине речного стока вероятностный характер. К числу таких факторов прежде всего относятся климат (осадки, испарение и тепло), почвенно-геологические условия, распространение озер, болот и леса на территории бассейна. Особенно велика роль климатических факторов. Влияние неклиматических факторов тем сильнее, чем меньше размеры бассейна и чем короче период, за который рассматривается это влияние. Эти факторы сказываются как на величины годового стока, так и на его режиме. Причем действие этих факторов проявляется в различных направлениях и вместе с тем эти факторы находятся в постоянном взаимодействии.Вторая из них заключается в том, что в нашем распоряжении имеется ограниченная информация, которая обычно не может быть существенно увеличена. В связи с этим особую важность приобретают вопросы приведения коротких гидрологических рядов и их статистических параметров к длительному периоду, -экстраполяции различных кривых распределения за пределы данных измерений.

Третья особенность состоит в том, что ряды измерения речного стока нередко могут оказаться неоднородными как во времени так и в пространстве. Это значительно сужает возможность и осложняет статистическое описание совокупностей гидрологических величин. Чаще всего нарушение однородности рядов стоковых характеристик связано с хозяйственной деятельностью на водосборе.
Четвертая особенность применения статистических методов в гидрологии связана с наличием внутрирядной связанности, которая нарушает принцип случайности, в результате чего объем независимой информации, заключающейся в том или ином гидрологическом ряду, уменьшается.

Типы математических кривых распределения вероятностей. Необходимость в их подборе, параметры для их подбора, методы подбора теоретических кривых распределения(наибольшего правдоподобия, моментов, квантилей).

Типы:1)трёхпараметрическая гамма распределенияж2)биноминальная;

3)эмпирическая кривая.

Теоретические кривые распределения позволяют осуществить экстраполяцию пределов колебаний стока при ограниченном кол-ве наблюдений на более продолжительные периоды времени.

Основные параметры:

1) средней величиной выборки (ряда) или математическим ожиданием для генеральной совокупности величин гидрологических хар-к.

2)коэффициентом вариации С v = σ/Хс (σ – среднеквадратическое отклонение, Хс – среднее значение),

3)коэффициентом ассиметрии Сs или соотношением Сs/Сv.

Для определения этих параметров используют след-ие методы подбора:

1)метод моментов,

2)метод наибольшего правдоподобия,

3)графоаналитический метод (для биномиальной КО при Сs≥2*Сv).

Метод моментов. Под моментом понимается произведение ординаты кривой распределения вероятностей на расстояние до той ординаты, для которой производятся вычисление. Расчет моментов (начального и второго цнтрального) и параметров Сv и Сs, зависящих от них, производится по формулам СПа и МУ, которым вы будете руководствоваться при выполнении практических заданий. При этом СП рекомендует корректировать параметры в зависимости от числа членов выборки (смещенность оценки коротких рядов относительно генеральной совокупности), а также коэффициента корреляции между членами ряда (автокорреляции).

Метод наибольшего правдоподобия.Суть его состоит в том, что оценка параметров С v и Сs производится исходя из условия, что произведение вероятностей членов ряда ГХ будет наибольшим. Для этого вычисляют две статистики для рассматриваемого ряда и по номограммам находят величины искомых параметровс учетом внутрирядной корреляции.

Графоаналитический метод.Применяется на ранних стадиях проетирования.На эмпирической КО выбирают три опорных точки Р=5,50 и 95% обеспеченности. Определяют нормированные значения ординат биномиальной КО для этих обеспеченностей: Ф5, Ф50 и Ф95 и коэффициент скошенности. По нему находят параметр Сs и далее Сv и среднее значение. С этим методом знакомятся при выполнении практического задания.При определении РГХ кроме материалов систематических гидрометрических наблюдений должны также использоваться данные о выдающихся значениях ГХ, например, максимальных расходах воды (по меткам ГВВ, опрос старожилов, архив). Они тщательно анализируются и затем используются для уточнения параметров КО.Способы определения РГХ, регламентированные СП, зависят от наличия данных гидрометрических наблюдений на водном объекте. Если их достаточно - то используются непосредственно эти данные. При недостаточности данных – имеющиеся данные за короткий период приводятся к многолетнему периоду по данным рек-аналогов. Наконец, если они отсутствуют, то рекомендуется применять расчетные формулы и карты с изолиниями ГХ.

42.Использование в гидрологических расчётах линейной парной корреляции.

r= √tgα*tgβ

β= 90-α

r= √tgα *ctgα= ±1

r = ∑ⁿ(Yi-Ỹ)*(Xi-X) / √∑ⁿ(Yi-Y)^2*∑ⁿ (Xi-X)^2 (a)

X=∑ⁿXi/n

Y=∑ⁿYi/n

Yi-Y`=n *∂y/∂x *(Xi-X) (y/x)

∂y=√∑ⁿ (Yi-Y)^2/n

∂x=√∑ⁿ (Xi-X)^2/n

Yi-Y`= n *∂x /∂y *(Yi-Y) (x/y)

По формуле (а) определяется коэффициент автокорреляции.

Их исходных статистического ряда надо образовать второй, путём подвижки на 1 год вперёд.

43.Максимальный сток воды - общие сведения, формирование максимумов, расчётные расходы воды для проектирования транспортных объектов, нормативные источники для гидрологических расчётов.

Максимальный сток – это сток половодий от таяния снега и дождевых паводков. Раснок привязывается к нормативной обеспеченности.

Городские улицы 1-3 категории – 3%, канавы 1-2 категории - 1%,канавы 3 категории – 2%, канавы 4,5 категории – 3%.

В отдельности определяют расчёты паводков.

Определение Qp при наличии данных гидрологических наблюдений.

Ряды явл. представит. , если n>25…50 лет.

Частота наблюдений таков, чтобы не было пропусков расходов (Qmax).Использование кривой распределения по Кр:Qp = Q*KpУчёты дающихся максимумов.Эти максимумы характеризуется повторением один раз в N>n ,надо установить чтобы скорректировать макс.

Pэмп. =1/N+1 * 100%

Pэмп. =1/n+1 * 100%

Qn à QN

CVn à CVN

При коротких рядах n=10..15 QpN=QN*KpN

Значения QN и Kp определяются по подобранным теоретическим кривым распределения и эти кривые подбирают по приведённому многолетнему

периоду N, на который есть представите…

При подборе аналога оба водосбора должны быть географически близки.

1)определить площадь водосбора

F/Fa < 10 ; r>0.8

Факторы: озёрность, заболоченность.

QN = Qn + r*∂N/∂Na * (QNa-Qna)

Qn = ∑ⁿ Qi/n ; Qnoi=∑ ai*a/n

QNa= ∑^N Qi*a/N

∂Na=√∑( Qia-QNa)^2 /N

∂n=√∑ (ai-an)^2 /n

∂n= ∂n/ √1-r^2(1- ∂n^2*a/∂Na)