Thủy lực và đường ống

Máy tính khả năng thoát nước của cống (sàng lọc)

Cống có thể bị giới hạn bởi cửa vào (kiểm soát cửa vào) hoặc bởi thân cống (kiểm soát cửa ra). Công cụ sàng lọc này ước tính cả hai bằng các phương trình đơn giản và báo cáo giá trị thấp hơn. Thiết kế cuối cùng nên dùng biểu đồ FHWA HDS-5 hoặc phần mềm HY-8.

Diện tích lòng cống  ft²
Khả năng của cửa vào (lỗ ngập)  cfs
Khả năng dẫn đầy đủ của cống tròn (Manning)  cfs
Khả năng ước tính (giá trị thấp hơn)  cfs

Công thức

Cửa vào (lỗ chảy ngập): Q = Cd × A × √(2gh), g = 32.2 ft/s², h là cột nước phía trên đường tâm của lỗ. Thân cống (Manning, chảy đầy): Q = (1.49/n) × A × (D/4)^(2/3) × S^(1/2), với D tính bằng ft. Giá trị nhỏ hơn là khả năng thoát nước được kiểm soát.

Ví dụ minh họa

Ống kim loại sóng 24 in (n = 0.024) đặt độ dốc 1% với cột nước 3 ft phía trên đường tâm: A = 3.14 ft². Cửa vào: 0.6 × 3.14 × √(2 × 32.2 × 3) = 26.2 cfs. Thân cống: (1.49 ÷ 0.024) × 3.14 × 0.5^(2/3) × 0.1 = 12.3 cfs. Khả năng thoát ước tính: 12.3 cfs (do thân cống chi phối).

Giả định và giới hạn

  • Chỉ là ước tính sơ bộ: cống thực tế chảy đầy dưới sự kiểm soát của đầu ra có thể tải lưu lượng lớn hơn dòng chảy độ sâu chuẩn Manning, vì cột nước đầu nguồn tạo thêm áp lực đẩy; phương trình năng lượng HDS-5 bao gồm tổn thất tại lối vào, do ma sát và tại lối ra cùng mực nước hạ lưu.
  • Phương trình lỗ chỉ đúng khi cửa vào bị ngập (cột nước thượng lưu khoảng 1.2 lần đường kính trở lên).
  • Các đường giao cắt trong hành lang đường công cộng phải tuân theo sổ tay thoát nước của cơ quan quản lý.
  • Chỉ dùng để ước tính. Kỹ sư chuyên nghiệp (PE) có giấy phép phải thiết kế và đóng dấu cho mọi cấu kiện kết cấu, móng hoặc liên quan đến an toàn sinh mạng.

Câu hỏi thường gặp

Kiểm soát đầu vào (inlet control) và kiểm soát đầu ra (outlet control) khác nhau thế nào?

Khi kiểm soát cửa vào, hình dạng lối vào giới hạn lưu lượng và thân cống có thể chở nhiều hơn. Khi kiểm soát cửa ra, ma sát thân cống, chiều dài, độ dốc và nước hạ lưu giới hạn lưu lượng. HDS-5 yêu cầu tính cả hai và dùng cột nước thượng lưu lớn hơn.

Lối vào xe của tôi cần cống cỡ nào?

Nhiều quận yêu cầu ống cống đường lái xe có đường kính tối thiểu 12 đến 18 in, nhưng kích thước phù hợp phụ thuộc vào diện tích lưu vực và trận mưa thiết kế. Hãy ước tính lưu lượng đỉnh bằng phương pháp hợp lý, rồi kiểm tra cống, hoặc hỏi sở giao thông địa phương.

Kỹ sư dùng phần mềm nào cho cống?

Chương trình HY-8 miễn phí của FHWA triển khai các phương pháp HDS-5 cho kiểm soát đầu vào và đầu ra, tràn đường và mực nước hạ lưu.

Nguồn

Thêm công cụ tính