طراحی کالورت culvert

صفحه 1:
00220 0 55 

صفحه 2:
تعریف - ساختار مورد استفاده برای انتقال آبهای سطحی حاصل ازجریان آب ازشیب و ازپشته های ساخته شده. شکل - راه آبها ممکن است یک لوله گرد جعبه مستطیلی» قوس» بيضىء و یا اشکال دیگر. جنس انها ممکن است از بتن؛ فولاد. ورق موجدار ساخته شده از پلی اتیلن» يشم شيشه: يا مواد دیگر ساخته شده باشد. 

صفحه 3:
: راه آبها در انتها مطایق شکل دارای ءمجرای خروجی دیوار های انتهائی و دیوارهای جانبی 

صفحه 4:
Different ۳/۵۵6 of Culverts 8 Me انواع مختلفه راه آب ها 

صفحه 5:
راه آب به شكل باكس بتنى 

صفحه 6:
0 ene] 0 ‏سس‎ 

صفحه 7:


صفحه 8:
CULVERT ‏له‎ ohana ‏ها‎ Used for spans 4 m to 9 m (12’ to 30’) = 

صفحه 9:


صفحه 10:


صفحه 11:
تشخیص شرایط مختلف جریان آب راه یادگیری مراحل تجزیه و تحلیل هیدرولیک آب راه ها یادگیری طراحی آب راه ها 

صفحه 12:
۱9 ۳ 0 eee محفظه ‎Barrel‏ ‏مجرای ورودی # ‏زیر طاق‎ 82012161 ‏بر‎ Soft of Crown Tailwater ay Invert ‏دهانه خروجى ,5 ,31008 شیب‎ 

صفحه 13:
لول سطح فوقانی‌سیا ... 00 ورود» | (لفت‌ه به ولسطه لصطكاكة ‎rt‏ یت Pipe friction ۷ Cy ‏مه‎ a a, ‏(فشار‎ ‎as 2 = Sea) uae ‏ققد‎ a ار حاصلاز تنگشدن‌مجرلعورودی شكل ©©-©- مشخصات هیدرولیکی راه آب لوله ای سر ریز دار(عبور سیال از کل سطح ‎Figure 9-69.—Hydrauic characteristics offline flow for culvert sptwoys. 288-D-2519.‏ © 

صفحه 14:
عمق بحرانی : عمقی که در آن انرژی مخصوص یک جریان معین از یک سیال با دبی معین ‎V2/2q)‏ + ۷) ) حد اقل باشد. زیر طاق یا تاج بخثن فوقانی از ارثفاع محفظه لوّله:, مبدل و تال وگ: پایین ترین نقطه درمحفظه داخل و پایین ترین نقطه بخش تحتانی کانال (ابعاد خارجی) سرچشمه آب: آب موجود در ورودی یک راه آب (مثلا در مخزنی که راه آب یذان مقستل است]. 

صفحه 15:
آب خروجی (13[11/3167 ): آب در خروجی از انتهای راه آب خروجی مستغرق : خروجی راه آب را وقتی مستغرق شده میگویند که سطح سیال بالا تر از تاج خروجی باشد. 

صفحه 16:
کنترل ورودی: زمانی اتفاق می افند که محفظه داخلی راه آب بتواند جریان بیشتری از ورودی را انتقال دهد. دبی جریان سیال تنها به لول ۱۰۲ ۵( سطح مقطع ورودی, پیکربندی لبه ورودی» و شکل هندسی مجرای ورودی بستگی دارد. هنگامی که جریان در مجرای ورودی کنترل یا تنظیم شود عواملی مانند زبری» طول لوله راه آب» شیب و سطح آب خروجی یا(۵[۱۷/۵۲6۲) هیچ تاثیری در دبی جریان راه آب ندارد. 

صفحه 17:
کنترل خروجی : هنگامی رخ می دهد که خروجی راه آب بتواند جریان بیشتری از ورودی را منتقل کند. دراینصورت دبی تابعی از لول آب ورودی( (۰۱6۵0۷/316۲ میزان سطح مقطع ورودی. شکل لبه ورودی» شکل هندسی مجرای ورودی میباشد ودبی سیال به عواملی مانند» زبری سطح داخلی در تماس با سیال» طول راه آب؛ شیب » و سطح آب 

صفحه 18:
عمق عادی: وقتی در یک کانال عمق ‎gale‏ است که دبی» سرعت و عمق ثابت باقی بماند. تحت شرایط جریان عادی. شیب کانال» شیب سطح آب و شیب نرژی موازی هستند. ب تند: زمانی اتفاق می افتد که عمق عادی کمتر از عمق بحرانی باشد. دراین حالت دبی فوق بحرانی نامیده می شود. 

صفحه 19:
: زمانی اتفاق می افتد که ‎Gee‏ عادی بالاتر از عمق بحرانی .است. درین حالت جریان زیر نقطه بحرانی یا ) نامیده می شود ‎subcritical)‏ ورودی مستغرق : ورودی زمانی مستفرق شده نامیده میشود که سطح سیال ءحرآن بیش از ۱.۲ برابر ارتفاع راه آب باشد 

صفحه 20:
سطح مجاز طراحی (۳۳66۵0۲0) : سطحی است که ارتفاع آن به اندازه واحد طول از نقطه سرریز پائین تر باشد. شرایط خروجی مجاز (01۱6۲ ۳۲۵۵): وضعیتی است که در آن سطح 1۵1۱/316۲ کمتر از عمق بحرانی باشد و تحت اين شرایط پانین آمدن سطح خروجی تاثیری بر دبی راه آب نخواهد داشت. 

صفحه 21:
یک رودخانه را در نظر بگیرید. ران اميف :اين وربخانه ازدر یز یک جاله بگنزند. نیاز به طراحی راه آب متقاطع با جاده داریم. ۱ الف- شیب رودخانه؛ شکل هندسی» و شرایط سیلابی آنرا باید بدانیم ب- ارتفاع جاده مطلوب داده شده % - طراحی راه آب که بتواند با سطح ورودی و خروجی به تصویب "سیل طراحی" با حق ادعای مالکیت در مورد زمینهای خالصه مناسب (معیارهای طراحی) 

صفحه 22:
برای یک راه آب موجود و یا پل ( با اندازه معلوم). *وعبور یک رودخانه از زیر. تعیین سطح آب در شرایط سیل زدگی و معمولی مورد نظر میباشد. 

صفحه 23:
‎‘SD eritic| eee‏ و ( شیب تند. سرعت فوق بحرانی» کنترل در عمق بحرانی ورود: ‎© steep slope. Supercritical flow, contral ot erie depth at inlet, 

صفحه 24:
(0 0 (شوب ند: رکف قرف وداه 8 ۵ ای ورودی) ©Steep slope Supercritical flow, orifice flow control at inlet. 

صفحه 25:
كنترل ورودى (©)- ورودى لبه تيز ‎Bye Sharp: aie in inlet‏ 0 0000 0 she Supercriticol flow, orifice flow control at inlet, (شیب ملایم سرعت فوق بحرانی» کنترل جریان عبوری از سم/() برا 

صفحه 26:
te + she ۸ ‏ا‎ ae (1) Mild slope, Subcriticol flow, control ot critical depth ot outlet (شیب ملایم؛ سرعت فوق بحرانی؛ کنترل جریان عبوری از «۳#() برای عمق بحرانی خروجی) 

صفحه 27:
” 1 ‏(شیبب حرانی دب‌ضوقی حرلنی كنترلعمقيحرانويا عمقهاوبيشتر در صورتوجود لببركشتي)‎ “Up 2) Critical slope, Subcritical flow, control at critical depth ot outlet or some greater depth if backwater exists. 

صفحه 28:
۱ . A for supperted Mt 1 ae ‏ی‎ flow 1 ‎peti te‏ ‎discharge‏ سس ‎eps‏ ‏شيب ‎De‏ كنبرل خروجى؛ هد موثر(جمع افت هد)) 000 0 ot outlet, Effective head (yes loses 

صفحه 29:
Hy for supported flow TT ۱ 2 ۷ for free 5 ۷ Steep slope. Control at outlet, Effective head (Hr-Zlasse) 

صفحه 30:
0 Ge ‏حلزونی؛ » سویج کنترل بین ورودی و داخل آبراه)‎ SA a SPO ‏(شیب تند»‎ @Steep slope, Supercritical pulsating slug flow, control switching between inlet and some section within the conduit 

صفحه 31:
دبی بحرانی در های خفیف رخ نمی دهد به جز تحت شرایط خاص موقت [به عنوان کنترل ورودی ()] دبی بحرانی هميشه در ورودی از یک شیب تند رخ می دهد به جز زمانی که ورودی عميقا غوطه ور باشد 1.2-1.5 <0 / 11)). در شيب هاى ملايم» احتمال كنترل خروجى زياد است. 

صفحه 32:
(unsubmered )G #2 & 53559 LBS ‏براى‎ برای راه آب با شیب تند» استفاده از شرایط جریان بحرانی جهت داده های خروجی استفاده میشود. -برای آبراه با شیب ملایم» استفاده از معادله سرریز جهت محاسبه جریان استفاده ميشود. برای کنترل ورودی مستغرق از معادله جریان 1 ‎slo (Orifice)‏ کنترل خروجی استفاده میشود. برای کنترل خروجی انجام موازنه انرژی بین ورودی و خروجی لازم است, 

صفحه 33:
757 2ح علا 1 - 2ل وال دع ا 3) < ۷ م32 وهللا دوز ديع عرض( از جدول‌شرلیط بحرانی‌لستفادم میشود /00 <خروج ولحد < 0 غير دليرف وبرلعيرلعمقاطع) ‎Fr = Froude s+‏ E ‏لنرژءویژ‎ بحرالنی‌دارد دلالتبر شرلیطع © 

صفحه 34:
معادله جریان سر ریز 3/2 _ عرض رلد لبد 8 ‎Q=C, B(HW)‏ ‎Cw‏ = ضريبخزوج سر ريز برلبر © توجه کنید که این معادله مشابه معادلات زير ميباشد. ogee crest weir, broadcrested weir, sharp crest weir 

صفحه 35:
(sx Q=CyA (2g (HW -b/2) 0.60 = ضریبخروج از اریفایس< 60 ‎b = culvert height‏ ه متوسط رله = ‎HW-b/2‏ 

صفحه 36:
H+ LSe TW=(k + kt 10 ۸ -82 011242671251 671112110655061 - ري[ (رتفاع سطح خروجما نز ۲۷7[ 7۲۷-۵۲۷ 0 »هنن کله 590 هآ 92ج ‎k, = frictiolosscoefficidn (sis.‏ 

صفحه 37:
ضریب افت ورود 3 هام6 هه ‎p.B-12 of ADM and p. 426 & 454 at‏ ‎3)Design of Small Dam‏ ييوست) ضریب اصطکاک خروجی که تابعی از نسبت سطح مقطع راه آب و کانال بعدی میباشد ( 31/32 ) ‎Kex = (1- a,/a,)?‏ ‎for outlet into reservoir = 1‏ ضریب افت اصطکاک از معادله ‎Darcy-Weisbach‏ & معادله ۵0۳1۳9 بست آورد. 

صفحه 38:
معادله دارسی-وایس باخ برای لوله های با سطح مقطع دایره افت فشار اصطکاکی ۷۶/29 ۴۱/0 > ,ظ و برای مقاطع غیر دایره ای شعاع هیدرولیکی برابر است با ‎R=A/P=D/4 to replace D:‏ h, = f L((4R) V2/2g k, = f L/(4R) 

صفحه 39:
معادله ۷/۵۳۲/۲۳9 برای محاسبه افت فشار م/(512 825 1.49) ع ‎٠7‏ ‎S =v? n?/ (2.22 R43)‏ ‎h,= SL = v?/2g (29.1 n?L/R43)‏ k, = 29.1 n?L/R*3 - see Eq. on p. B-1 

صفحه 40:
»تهیه مبانی طراحی - ۳۱۷۷۲۲۵ ۰00۰ و سایر داده های طراحی مثل ‎Le Se TW‏ 5 غیره. تعیین اندازه فرضی ‏ به عنوان مثال» 0/10 < ۵)) 3 با فرض کنترل ورودی» محاسبه ۲۱۷۷ با معدله سرریز ‎Je‏ ‏مستغرق و معادله 0۲۴66 مستغرق محاسبه شود. با فرض کنترل خروجی» محاسبه ۲۱۷/۷ انجام شود. 0 مقایسه نتایج: از شماره ‏ و 6 /۲۱۷, بالاتر قابل قبول است. 0 کارهای فوق با اندازه های مختلف (مرحله 9) آنقدر انجام شود تا نتایج محاسبه برابر معیارهای طراحی گردد. 

صفحه 41:
یک راه آب دایره های فلزی موجدار» 00) ‎ob gil GO «hd Gul‏ لبه مریع با 660/3۱۱ با شیب 0.06) . ضریب ‎(N = 0.024 Sask‏ برای انتقال جریان سیلابی (دبی)266< ‎CFS‏ منظور گردیده. وجریان خروجی از مرکز راه آب. مطلوب است تعیین وضعیت جریان آبگذر. فرض اول: اگر باشدء کنترل ورودی و اگرشیب ملایم باشد کنترل خروجی در نظر گرفته شود. یا ملایم با مقایسه عمق جریان عادی و بحرانی با استفاده از مرجع زیرتعیین کردد. ‎Design of Small Dams (DSD)‏ 

صفحه 42:


صفحه 43:


صفحه 44:
Q=725,n = 0.024, D = 10 ft, S = 0.02 + Qn/(D92S%2) = 0.265 * Table B-3, it corresponds to d/D = 0.541, or the normal depth d, = 5.41 ft Q/D25 = 2.293 * From Table B-2, find d/D = 0.648, or the critical depth d. = 6.48 ft 0, < d,, so the 0.02 slope is steep = inlet control ‏جریان بحرانی در ورودی رخ میدهد.‎ ‏تعیین عمق آب ورودی برای راه آبهای مدور از شکل 0-00 یا مرجع زیر‎ ‏شود‎ Figure B-8 of DSD p.585 

صفحه 45:
1 Control at inlet ~ 3 Part full culvert flow for entire ronge ~. دمع مسا مو > 7 ۲۷۳۲۵ ‎of Reads where mixed or‏ 39038[ — 06 6990و ‎slug flow will occur.‏ ‎founded intets £20.18 ‎J Gontro! ot niet - Port full culvert Flow when = <12 ‎Sourve B= Rounded inet ‎ ‎Figure 9-68. —Hnad-discharge curves for square-edged and rounded inlets for circular culverts an sinep slopes ‎ne 

صفحه 46:
برای 2.293 < ۰00/025 و ورودی لبه مربع» منحنی ۸ در شکل ‎٩-60‏ نتيجه زی را نشان می دهد H/D=1.0 ۲ در سطح زیر طاقیا تاج رله آبو تا 6.0 فوتلفتدر ورودوداريم که در هنگام بسرقراری‌چریان‌یسه بسه 0 فوندرطول‌آبرلم ميرسد. در خروجى ارتفاع باه © فوت ميرسد. 

صفحه 47:
ese ۴ ‏رک‎ ‎1 Hee ag : 0 3 a = 8 Bes ‘Ge kw je ‏وچ‎ ۹۵۵ 7 , a 5 ‏مت عا‎ 2 3 « DIAMETER OF CULWERT (O}IN NCES 

صفحه 48:
راه آبی ازلوله های بتنی 0.015 < ل۱) ) به قطر 0 فوت؛ 0.06 شیب لبه مربع» /۱660۷/۵۱عمودی» ‎SQ = 1550 CFS‏ خروجی در مرکز راه آب میباشد. وضعیت جریان راه آب را تعیین کنید. ‎Q/D2.5 = 1550 / (10) * 2.5 = 4.90‏ QN / (D8/3S1/2) = 0.35 لااما مشخصاز جدرل0.65 ح (] / 0( ‎8-3٠‏ :0 مشخصاز جدول0.913 - (] / ‎8-2٠60‏ 

صفحه 49:
راه آب به صورت کانال باز اجرا شود» همانند متال (0) و سطح آب خروجی به مرکزلوله میزسد. برای محاسبه سطح ۰620۷/36۲ شکل 00 -0 نشان می دهد که ‎She H/D = 2.15‏ ‎oR Sy aw al cay 95‏ تب نب ور وا بر 3 فوت كه در طول مسير حركت خود درراه آب و ‎Gals os DN = 6.54‏ مى يابد. ‎DC ‎ ‎ 

صفحه 50:
بعضی شرایط مانندمثال (0)» با لوله های موجداربه قطر 0)) فوت» = 5 0 - 0.02۰1 فوت؛ سطح آب خروجی در مرکز لوله. < © 0 ۳5. . وضعیت جریان را تعیین کنید. Q/D2.5 = 2000 / (10) * 2.5 = 6.32 ‎QN / (D8/3S1/2) = 2000 * 0.024 / (65.4) = 0.73‏ عمق بحرانی 0.06 فوت. لوله با دبی کامل جریان را عبور میدهد. عمق عادی را نشان دهنده جریان کامل میباشد - از آنجا که داده ها خارج از محدوده حدول ميباشد ‏ کنترل خر وی 

صفحه 51:
محاسبه ضریب کاهش ورودی ؛ لبه مربع با ۱6۵0/1۱ عمودی 6 ) و 0.5 = 6۱>امیباشد. مطلوب است محاسبه ضریب کاهش خروج - 111۷/316۲ در مرکز لوله» کانال خروجی ساپرت نمی شود افت هد برای خروج کامل برابر ‎ashe Kex = 1.0‏ 

صفحه 52:
محاسبه ضریب افت ناشی از اصطکاک 5 < ۲/4 < م/م > م 4 2 ۲ ‎K,= 29.1 n2L/ R43 = 1.48‏ ‎Eq. (32) on p. 425 shows that‏ ‎H/D + L/D S, - 0.5 = 0.0252(k., + Ken + k,)(Q/D52)2‏ ‎H/10 + 30*0.02 - 0.5 = 0.0252 (1+0.5+1.48)‏ ?)6.32( ‎H = 29 ft‏ با استفاده از مراجع زیر محاسبه فوق را کنتل کنید که درین مورد یکی از گرافها مقدار ©© فوت را ميدهد. ‎Figure B-10 of Design of Small Dams‏ ‎Figure B-13 of Reader - graphical solution‏ 

صفحه 53:
‎wo rf eae of a‏ 9 ه هه و نو | سمل لسلسم زد ‎ated‏ مس ساملس باس ۷ ۱۷| 1311 ‎yy‏ ‎ ‎ 

صفحه 54:
یک راه آب را برای شرایط زیر طراحی کنید: نی طراحی: ‎Q = 800 CFS‏ طول راه آب: فوت 100 > | - هد مجاز عمق ‎os HW = 15 :headwater‏ -نوع: راه آب بتنی - شیب :)1.0%( 0.01 = ‎S‏ ‏سطح آب خروجی (۲۷۷) :۲۵1۱/316۳ در0.8 0 بالا محل تبديل خروجی 

صفحه 55:
با لنتخابیکسایز دلخوله برلیرلد آبفرض‌کنید...ستز ع(0)) فوت. 1 .در شانیه میب‌اشد A < ۷ = 800/10 = 80 ft? D = sqrt(80x4/x) =10.1ft Say D= 10 ft 

صفحه 56:
3 با فرض کنترل ورودی: با استفاده از ورودی گرد برای01055 ۱62 ها - ‎Q/D5/2 = 2.53‏ - -از شکل 90-9 ‎DSD.H/D=T‏ ‏این یک طراحی محافظه کارانه است. مقدارمعقول 2] / ۲۷ می تواند 4.6 برای حصول شرایط غیر مستغرق در ورودی انتخاب شود. بررسی با استفاده از شکل 8-7 از 050وبا استفاده از مرجع زیر مشخص میشود که ورودی گرد شبیه به ورودی شیار دار است . اللاماك 8-1 ‎Table‏ ‏مم 

صفحه 57:
با فرض کنترل خروجی: ‎noel‏ ‏جریان خروجی را تعیین می گردد. جدول 2.53 < ‎de «B-2((DSD Q=800 CFS: Q/D5?‏ بحرانی 0.6820 < 20]. از اين رو 0.80 < ۲۷۷ بالاتر از سطح بحرانی است. -جریان عادی از جدول 8-3 از 5]0] تعیین شده است. با استفاده از ۸ 0.018 برای بتن عمل آمده. < ۲0 1 - 00/۲25/352 10.60 عمق جریان عادی 0.0) فوت در راه آب میباشد. 

صفحه 58:
شرایط جریان خادی به شرح زیر است: از جدول 8-2 A/D? = 0.492 -A, = 49.2 ft? - ۷, < 0/۸, = 16.3 fps - 5 = hydraulic radius = 0.278D = 2.78 ft - Fr = Froude number = V/(gR)?? = 1.7 - این نشان می دهد که جریان فوق بحرانی در راه اب برقرار است. که به عمق در خروجی به (53 يا پرش) میرسد. جریان خروجی ممکن است بسته به شیب پایین دست 0۲1121 لاکباشد . 6ه 

صفحه 59:
برای محاسبه افت هد خروجی داریم ۷ + ۲ < ارو + ‎HW‏ = (K,, + K., ۲ (۸ 0.2 for rounded edge with headwallK,,, 1.0 being conservative since not allK,, the velocity head is lost (draw profile) < 29021/۳33 < 4 ا 

صفحه 60:
= (1+ 0.24 + 0.2) V/2gH, = 1.44 (16.3)7/64.4 = 5.94 ft ‏معادله موازنه انرژی به شرح زیر میباشد‎ 1۱۱۷ - ۲ + 7 - 5 < 5.94 + 8 - 0 = 12.94 HW/D = 12.94/10 = 1.3 <- عمق آب سر چشمه در شرایط ورودی و خروجی مقدار [بیشتر را به عوان جواب مساله انتخاب کنید. 

صفحه 61:
عمق آب سوار 13 ۳6۵0/۵۲6۲ فوت است ©-اين کمتر از حداکثر 46 فوت از عمق ۱6۵0۷/۵6۲ مجاز است. از اين روقابل قبول است. اندازه راه آب را میتوان برای کاهش هزینه کمی کاهش داد که هنوز هم مطابق با معیارهای طراحی است. از اين رو استفاده از (10) فوت قطر لوله بتن؟ لبه گرد در ورودی؟ حداکثرعمق ورودی به میزان 49 فوت مناسب میباشد. 

صفحه 62:
Debris torrent 00 ‏عدي‎ 296 Sedimont slug exceedencey 12% 7 Wood / sediment 18% ‘Wood debris 81% 

صفحه 63:
دهانه باز در انتها موجب افزايش بهره وری میگردد سعی شود عرض راه آب مساوی عرض جریان اصلی باشد سعی شود گرادیان شیب راه آب مانند جریان اصلی باشد. سعی شود از همان جریان اصلی و راه آب هم راستا + یک راه آب به ابعاد بزرگ به لحاظ احتراز از گرفتگی و انسداد از چند راه آب ابعاد کوچکتر بهتر است. 

صفحه 64:
(PCC-PEO) Sie (DSD) ‏طراحی سدهای کوچک‎ راه آب ها سرریزی صفحات (00-0600 )(نمودار محاسبات هیدرولیک) کتاب دستی زهکشی ارتش ایالات متحده(/۵0), ‎TM‏ : ‏5-8بخش 66-6 فصل ۰4 پیوست 8 تخت عنوان‎ 20-۲ Hydraulic Design Data for Culverts