Водопропускная труба





Водопропускная труба - это структура, которая направляет воду мимо препятствия или подземного водного пути. Обычно встроенный таким образом, чтобы быть окруженным почвой, водопропускная труба может быть изготовлен из трубы , железобетона или другого материала. В Соединенном Королевстве это также можно использовать для более искусственно похороненного водотока . [ 1 ]
Перегонки обычно используются как в качестве поперечного дрессировки, чтобы снять дренаж катных на дороге и проходить воду под дорогой на естественном дренаже и пересечениях ручья. Когда они найдены под дорогами, они часто пусты. Кабалт также может быть мостоподобной конструкцией, предназначенной для того, чтобы транспортное или пешеходное движение переходило через водный путь, обеспечивая адекватный проход для воды. Сухие водопропускные трубы используются для передачи огненного шланга под шумовым барьером для простоты пожара вдоль шоссе без необходимости или опасности размещения гидрантов вдоль самой проезжей части.
Перепуски бывают разных размеров и форм, в том числе круглые, эллиптические, плоские дно, открытые, грушевидные и похожие на коробку конструкции. Тип водопропускной трубы и выбор формы основаны на ряде факторов, включая требования к гидравлическим характеристикам, ограничениям на высоте поверхности водной поверхности вверх по течению и высоте набережной дороги. [ 2 ]
Процесс удаления водопропускных водопропускных труб для восстановления водотока под открытым небом известен как дневной свет . В Великобритании практика также известна как разоблачение. [ 3 ]
Материалы
[ редактировать ]
Водопропускные трубы могут быть построены из множества материалов, включая литой на месте или сборник бетона (железобелированный или не зарегированный), оцинкованной стали , алюминия или пластика (обычно полиэтилен высокой плотности ). Два или более материалов могут быть объединены для формирования композитных конструкций. Например, гофрированные стальные конструкции с открытым дном часто строятся на бетонных опорах.
Дизайн и инженерия
[ редактировать ]
Строительство или установка на участке водопропускной трубы, как правило, приводит к нарушению почвы участка, ручья банка или ручья и может привести к возникновению нежелательных проблем, таких как промывшие отверстия или спад берегов, прилегающих к структуре водопропускной трубы. [ 2 ] [ 4 ]
Водопропускные трубы должны быть правильным размером и установлены, и защищены от эрозии и промысла. Многие американские агентства, такие как Федеральная администрация шоссе , Бюро управления земельными ресурсами , [ 5 ] и Агентство по охране окружающей среды , [ 6 ] а также государственные или местные власти, [ 4 ] Требовать, чтобы водопропускные трубы были разработаны и разработаны для соответствия конкретным федеральным, государственным или местным правилам и руководствам для обеспечения надлежащей функции и защиты от сбоев водопропускных труб.
Перепуски классифицируются по стандартам их нагрузочной способности, возможностей потока воды, пролета и требований к установке для постельных принадлежностей и обратной засыпки. [ 2 ] Большинство агентств придерживаются этих стандартов при проектировании, инженерии и определении водопропускных труб.
Неудачи
[ редактировать ]Пробелы водопропускных труб могут возникнуть по самым разным причинам, включая обслуживание, окружающую среду и сбои, связанные с установкой, функциональные сбои или сбои процесса, связанные с пропускной способностью и объемом, вызывая эрозию почвы вокруг или под ними, а также структурные или материальные сбои, которые вызывают водопропускные трубы неудача из -за коллапса или коррозии материалов, из которых они сделаны. [ 7 ]
Если неудача является внезапной и катастрофической, это может привести к травме или гибели жизни. Внезапные коллапсы дороги часто являются результатом плохо разработанных и спроектированных участков пересечения водопропускных труб или неожиданных изменений в окружающей среде приводят к превышению параметров проектирования. Вода, проходящая через низкоразмерные водопропускные трубы, со временем будет исчезать окружающую почву. Это может вызвать внезапный неудачу во время дождя среднего размера. Несчастные случаи от сбоя водопропускной трубы также могут произойти, если водопропускная труба не была достаточного размера, а событие наводнения ошеломляет водопропускную трубу или нарушает дорогу или железную дорогу над ней.
Продолжающаяся функция водопропускной трубы без сбоя зависит от надлежащих проектных и инженерных соображений, которые дают нагрузку, гидравлический поток, окружающий анализ почвы, засыпание и уплотнение постельных принадлежностей и защиту эрозии. Неправильно спроектированная поддержка засыпки вокруг водопропускных труб может привести к обрушению материала или отказам от неадекватной поддержки нагрузки. [ 7 ] [ 2 ]
Для существующих водопропускных водопропускных труб, которые испытывали деградацию, потерю структурной целостности или необходимость соответствовать новым кодексам или стандартам, реабилитация с использованием трубы для режима может быть предпочтительной по сравнению с заменой. Размеры перегородки Reline используют те же критерии проектирования гидравлического потока, что и у новой водопропускной трубы, однако, поскольку водопропускная трубка предназначена для вставки в существующую трубу водопропускной трубы или хост, для установки Reline требуется затирка кольцевого пространства между трубкой -хозяином и трубкой хоста и Поверхность трубы для реле (обычно с использованием низкой прочности сжатия раствора ), чтобы предотвратить или уменьшить просачивание и миграцию почвы. Зативка также служит средством для установления структурной связи между лайнером, трубкой -хозяином и почвой. В зависимости от размера и кольцевого пространства, которое будет заполнено, а также на высоте трубы между входом и розеткой, может потребоваться добавить раствор на несколько этапов или «подъем». Если требуется несколько подъемников, необходимо план затирки, который должен определить размещение трубок пибцов затирки, воздушных труб, тип раствора, который будет использоваться, а также при инъекции или накачивании затирки, то необходимое развитое давление для инъекции. Поскольку диаметр трубы Revine будет меньше трубы-хозяина, площадь потока поперечного сечения будет меньше. Выбрав трубу с рекордом с очень гладкой внутренней поверхностью с приблизительным коэффициентом трения Hazen-Williams C Значение между 140–150, уменьшенная площадь потока может быть компенсирована, а скорости гидравлического потока потенциально увеличились путем снижения сопротивления поверхностного потока. Примерами материалов труб с высокими С-факторами являются полиэтилен высокой плотности (150) и поливинилхлорид (140). [ 8 ]
Воздействие на окружающую среду
[ редактировать ]
Безопасные и стабильные переходы потока могут вместить дикую природу и защитить здоровье потока, одновременно снижая дорогую эрозию и структурные повреждения. Недоворот и плохо расположенные водопропускные трубы могут вызвать проблемы для качества воды и водных организмов. Плохо спроектированные водопропускные трубы могут ухудшить качество воды с помощью размывания и эрозии, а также ограничивать движение водных организмов между средой обитания вверх и вниз по течению. Рыба является обычной жертвой в потере среды обитания из -за плохо спроектированных перекрестных сооружений.
Перепуски, которые предлагают адекватный проход водного организма, уменьшают препятствия для движения рыбы, дикой природы и другой водной жизни, которые требуют прохода для примеров. Плохо спроектированные водопропускные трубы также более склонны к заклиниванию отложений и мусора во время средних и крупномасштабных дождей. Если водопропускная труба не может пройти объем воды в ручье, то вода может переполнить дорожную набережную. Это может вызвать значительную эрозию, в конечном итоге вымывая водопропускную трубу. Материал набережной, который вымывается, может засорить другие структуры вниз по течению, что также выходит из строя. Это также может повредить культурам и имуществом. Структура правильного размера и жесткая бронирование банков могут помочь смягчить это давление.

Замена стиля водопропускной трубы является широко распространенной практикой в восстановлении потока. Долгосрочные преимущества этой практики включают снижение риска катастрофической неудачи и улучшенный проход рыбы. Если соблюдаются лучшие методы управления, краткосрочные воздействия на водную биологию минимальны. [ 9 ]
Рыба проход
[ редактировать ]В то время как пропускная способность выписывается из гидрологических и гидравлических инженерных соображений, [ 10 ] Это часто приводит к большим скоростям в бочке, создавая возможный барьер по проходу рыбы. Критическими параметрами водопропускной трубы с точки зрения прохода рыбы являются размеры ствола, в частности, его длина, форма поперечного сечения и склон инвертирования. Поведенческий ответ видов рыб на размеры водопропускной трубы, условия освещения и турбулентность потока может сыграть роль в их способности плавать и скорости прохождения водопропускной трубы. Нет простых технических средств для определения характеристик турбулентности, наиболее важных для прохода рыб в водопропускных трубах, но понимается, что турбулентность потока играет ключевую роль в поведении рыбы. [ 11 ] [ 12 ]
Взаимодействие между плавательной рыбой и вихрями структурами включает в себя широкий спектр соответствующих длины и временных масштабов. [ 13 ] Недавние дискуссии подчеркнули роль вторичного движения потока , соображения размеров рыбы в отношении спектра шкал турбулентности и полезной роли турбулентных структур, при условии, что рыба способна их использовать. [ 11 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]
Нынешняя литература по проходу водопропускной рыбы фокусируется в основном на быстро плавающих видах рыб, но в нескольких исследованиях выступили лучшие руководящие принципы для рыб с мелким телом, включая молоди. [ 16 ] Наконец, твердое понимание типологии турбулентности является основным требованием для любого успешного дизайна гидравлической структуры, способствующей проходу вверх по течению. [ 20 ]
Минимальная потери энергии водопропускные трубы
[ редактировать ]
На прибрежных равнинах в Квинсленде , Австралия, проливные дожди во время влажного сезона ставят тяжелый спрос на водопропускные трубы. Естественный наклон наводнских равнин часто очень маленький, а небольшое падение (или потеря головы ) допускается в водопропускных трубах. Исследователи разработали и запатентовали процедуру проектирования минимальных водопропускных труб, которые дают небольшой афлюкс. [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]
Минимальная водопола или водный путь потери энергии - это структура, разработанная с концепцией минимальной потери головы. Поток в канале подхода сжимается через оптимизированный вход в ствол, где ширина канала минимальна, а затем он расширяется в оптимизированном розетке, прежде чем, наконец, будет выпущен в нижний естественный канал. Как вход, так и выход должны быть упорядочены, чтобы избежать значительных потерь форм. Инвертирование ствола часто снижается для увеличения пропускной способности.
Концепция минимальной потери энергии была разработана инженером Шире в Виктории и профессором в Университете Квинсленда в конце 1960 -х годов. [ 24 ] В то время как ряд малых конструкций были разработаны и построены в Виктории, некоторые основные структуры были разработаны, протестированы и построены на юго-востоке Квинсленда.
Лесное хозяйство
[ редактировать ]В лесном хозяйстве правильное использование перекрестных водопропускных труб может улучшить качество воды, позволяя продолжить лесное хозяйство. [ Цитация необходима ]
Смотрите также
[ редактировать ]- Мост - структура, созданная для охвата физических препятствий
- Мост Clapper - мост, образованный большими плоскими плитами камнями
- Дренаж - удаление воды из земли
- Рыбная лестница - структура, позволяющая рыбе мигрировать вверх по борьбе с барьерами
- Низкий перекресток воды - дорога используется только на
- Санитарная канализация - подземная труба для транспортировки сточных вод
- SOUGH - подземный канал для дренажа воды
- Подземная река - река, которая работает полностью или частично под поверхностью земли
Примечания
[ редактировать ]- ^ Тейлор, Карл (2010). «Схема облегчения наводнений Thacka Beck, Пенрит, Камбрия - измеренный обзор зданий водопропускных труб» . Оксфордская археология север .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый Исследовательский центр Шоссе Тернер-Фарбанк (1998). «Гидравлический дизайн автомобильных водопропускных труб» (PDF), отчет #FHWA-IP-85-15 Министерство транспорта США, Федеральное управление шоссе, Маклин, Вирджиния.
- ^ Wild, Thomas C. (2011). «Deculverting: просмотр доказательств о« дневном освещении »и реставрации калибленных рек». Журнал воды и окружающей среды . 25 (3): 412–421. doi : 10.1111/j.1747-6593.2010.00236.x . S2CID 111280203 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Альберта Транспорт (2004). «Рекомендации по проектированию для водопропускных труб мостового размера» (PDF), оригинальный документ 1995 Alberta Transportation, отделение технических стандартов, правительство провинции Альберта
- ^ Министерство внутренних дел Управления земельными ресурсами (2006). «Использование водопропускных труб, установка и размеры» Глава 8 (PDF), Инжиниринг с низким объемом j Глава 8, BLM.gov/bmp.
- ^ Агентство по охране окружающей среды EPA Management (2003-07-24). «Калвертс-вода» Назавременные дороги .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Архитектурная запись CEU ENG (2013). «Варианты управления ливневыми водами и то, как они могут потерпеть неудачу» (Курс онлайн-образования), McGraw Hill Construction Architectural Record Recording Record.
- ^ Институт пластиковой трубы полиэтиленовой трубы, первое издание копия 2006
- ^ Лоуренс, JE, Cover Mr, May CL, Resh VH (2014). «Замена стилей водопропускных труб оказывает минимальное влияние на бентических макробеспозвоночных в лесных горных ручьях Северной Калифорнии». Limnologica . 47 : 7–20. Arxiv : 1308.0904 . doi : 10.1016/j.limno.2014.02.002 .
- ^ Чансон, Х. (2004). Гидравлика потока открытого канала: введение . Баттерворт-Хейнеманн, 2-е издание, Оксфорд, Великобритания. ISBN 978-0-7506-5978-9 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Nikora VI, Aberle J, Biggs BJ, Jowett IG, Sykes JR (2003). «Влияние размера рыбы, времени на борьбу и турбулентности на производительность плавания: тематическое исследование Galaxias Maculatus». Журнал рыбной биологии . 63 (6): 1365–1382. doi : 10.1111/j.1095-8649.2003.00241.x .
- ^ Ван, Х.; Чансон, Х. (2017). «Как лучшее понимание взаимодействия рыб-гидродинамики может улучшить проход вверх по течению рыб в водопропускных трубах» . Отчет об исследовании гражданского строительства № CE162 : 1–43.
- ^ Lupandin, AI (2005). «Влияние турбулентности потока на скорость плавания рыбы». Бюллетень биологии . 32 (5): 461–466. doi : 10.1007/s10525-005-0125-z . S2CID 28258800 .
- ^ Papanicolaou AN, Talebbeydokhti N (2002). «Обсуждение турбулентного потока с открытым каналом в круглых гофрированных водопропускных трубах». Журнал гидравлической инженерии . 128 (5): 548–549.
- ^ Plew DR, Nikora VI, Larne St, Sykes JR, Cooper GG (2007). «Изменчивость скорости плавания рыбы при постоянном потоке: Galaxias Maculatus». Новая Зеландия Журнал морских и пресноводных исследований . 41 (2): 185–195. doi : 10.1080/00288330709509907 . S2CID 83942063 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Wang H, Chanson H, Kern P, Franklin C (2016). «Гидродинамика водопропускной трубы для усиления прохода рыб вверх по течению: реакция рыбы на турбулентность» . 20 -я австралийская конференция по механике жидкости, Перт, Австралия . Бумага 682: 1–4.
- ^ Cabonce J, Fernando R, Wang H, Chanson H (2017). Использование треугольных перегородков для облегчения прохода рыб вверх по течению в бокс -водопропускных трубах: физическое моделирование . Гидравлический отчет о модели № CH107/17, Школа гражданского строительства, Университет Квинсленда, Брисбен, Австралия. ISBN 978-1-74272-186-6 .
- ^ Ван, Х.; Чансон, Х. (2017). «Перегородные системы для облегчения прохода вверх по течению рыб в стандартных коробках водопропускных труб: как насчет взаимодействия рыбы?» Полем 37 -й Всемирный конгресс IAHR, IAHR & USANS, Куала -Лумпур, Малайзия . 3 : 2586–2595.
- ^ Ван, Х.; Чансон, Х. (2018). «Моделирование проходов рыб вверх по течению в стандартных коробках: взаимодействие между турбулентностью, рыбной кинематикой и энергетикой» (PDF) . РЕБКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЯ . 34 (3): 244–252. doi : 10.1002/rra.3245 .
- ^ Чансон, Х. (2019). «Использование пограничного слоя, чтобы помочь восстановить связь среды обитания и популяций рыб. Инженерное обсуждение» (PDF) . Экологическая инженерия . 141 (105613): 1–5. doi : 10.1016/j.ecoleng.2019.105613 . S2CID 207901913 .
- ^ Apelt, CJ (1983). «Гидравлика минимальных энергетических водопропускных труб и водных путей моста». Австралийские транзакции гражданского строительства , CE25 (2): 89–95. Доступно онлайн по адресу: Университет Квинсленда .
- ^ Apelt, CJ (1994). «Минимальная энергосберегающая водопровод» (Videocassette VHS Color), кафедра гражданского строительства, Университет Квинсленда, Австралия.
- ^ Apelt, Колин. (2011). «Минимальная энергосберегающая труба, Redcliffe», архивировал 20 декабря 2016 года на машине Wayback (подготовленная речь: награда за национальную достопримечательность инженерного наследия по инженерному наследию Австралии 29 июня 2011 года).
- ^ См .:
- Чансон, Х. (2003). «История минимальной потери энергии и водопроводки». 1960–2002. Прокурор 30-й IAHR [Международная ассоциация гидроэнагической инженерии и исследований] Биеннальный конгресс, Фессалоника, Греция , Дж. Ганулис и П. Пенос, ред., Vol. E, с. 379–387. Доступно онлайн по адресу: Университет Квинсленда .
- Чансон, Хьюберт, Веб -страница: гидравлика минимальной потери энергии (MEL) Перелковки и персонал мостовых водных путей. Civil.uq.edu.au, доступ к 15 января 2022 года.
Ссылки
[ редактировать ]- Оксфордский английский словарь , ISBN 0-19-8612122-5
- Проект водопропускной трубы для прохода водного организма . Министерство транспорта США, Федеральное администрация шоссе
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Влияние водопропускных труб на лосося
- Информационный бюллетень водопропускной трубы
- Инструмент анализа водопропускной трубы
- Бездочное исследование выпуски из водопропускной трубы
- Водопропускные трубы для рыбного прохода заархивированы 25 июля 2010 г. на машине Wayback
- Гидравлика минимальной потери энергии (MEL)
- Гидравлический инженерный циркуляр
- Использование водопропускных труб, установка и размеры архивированы 11 августа 2017 года на машине Wayback
- Рекомендации по проектированию для водопропускных труб
- Переход вверх по течению в бокс -водопропускных трубах