الهيدروليكا والأنابيب
حاسبة سعة الماسورة الصندوقية (فحص أولي)
قد تتحدد سعة الماسورة الصندوقية أو الأنبوبية بالمدخل (التحكم في المدخل) أو بالماسورة نفسها (التحكم في المخرج). تقدّر هذه الأداة الفحصية الحالتين بمعادلات بسيطة وتعرض الأدنى منهما. ينبغي أن يعتمد التصميم النهائي على مخططات FHWA HDS-5 أو برنامج HY-8.
المعادلة
المدخل (فتحة مغمورة): Q = Cd × A × √(2gh)، مع g = 32.2 ft/s²، وh هو الارتفاع فوق محور الفتحة. الماسورة (معادلة مانينغ، ممتلئة بالكامل): Q = (1.49/n) × A × (D/4)^(2/3) × S^(1/2)، مع D بالأقدام. القيمة الأصغر هي سعة التصريف المعتمدة.
مثال محلول
ماسورة معدنية مموجة بقطر 24 in (n = 0.024) على انحدار 1% مع ارتفاع 3 ft فوق محورها: A = 3.14 ft². المدخل: 0.6 × 3.14 × √(2 × 32.2 × 3) = 26.2 cfs. الماسورة: (1.49 ÷ 0.024) × 3.14 × 0.5^(2/3) × 0.1 = 12.3 cfs. السعة التقديرية: 12.3 cfs (تحكمها الماسورة).
الافتراضات والقيود
- للفحص الأولي فقط: قد تحمل المجاري الحقيقية الممتلئة تحت تحكم المخرج تدفقاً أكبر من تدفق Manning عند العمق الطبيعي، لأن المنسوب أمام المجرى يضيف ارتفاعاً يدفع المياه. وتتضمن معادلة الطاقة في HDS-5 خسائر المدخل والاحتكاك والمخرج، إضافة إلى منسوب المياه الخلفية.
- لا تصح معادلة الفتحة إلا عندما يكون المدخل مغموراً (منسوب المياه أمامه نحو 1.2 مرة من القطر أو أكثر).
- يجب أن تتبع تقاطعات الطرق داخل حق الطريق العام دليل الصرف الصادر عن الجهة المعنية.
- لأغراض التقدير فقط. يجب أن يصمم أي عنصر إنشائي أو أساسي أو متعلق بسلامة الأرواح مهندس محترف (PE) مرخص ويختمه.
الأسئلة الشائعة
ما الفرق بين التحكم بالمدخل والتحكم بالمخرج (inlet control وoutlet control)؟
عند التحكم في المدخل، تحد هندسة المدخل من التدفق، ويستطيع الأنبوب حمل كمية أكبر. وعند التحكم في المخرج، يحد من التدفق احتكاك الماسورة وطولها وانحدارها ومنسوب المياه أسفلها. وتطلب HDS-5 حساب الحالتين واستخدام منسوب المياه الأعلى أمام الماسورة.
ما المقاس الذي يحتاجه المَمَرّ المائي لممر سيارتي؟
تشترط كثير من المقاطعات ألا تقل ماسورات ممرات السيارات عن قطر 12 إلى 18 in، لكن المقاس الصحيح يتوقف على مساحة التصريف وعاصفة التصميم. قدّر ذروة التدفق بطريقة الاستدلال ثم افحص الماسورة، أو اسأل إدارة الطرق المحلية.
ما البرامج التي يستخدمها المهندسون لتصميم الماسورات الصندوقية؟
برنامج HY-8 المجاني من FHWA يطبّق طرق HDS-5 على التحكم في المدخل والمخرج، وتجاوز الطريق بالمياه، ومنسوب المياه الخلفية.