ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ШЕРОХОВАТОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПИРАЛЬНОВИТЫХ ГОФРИРОВАННЫХ ТРУБ

Представлены результаты экспериментов по определению коэффициента шероховатости металлических гофрированных труб, необходимого для выполнения гидравлических расчетов водопропускных сооружений. Трубы из гофрированных металлических конструктивных элементов имеют шероховатость, которая отличается от шероховатости технически гладких бетонных труб. Гидравлические условия работы гофрированных труб вследствие повышенной шероховатости стенок имеют свои особенности. В статье описаны экспериментальные работы по определению коэффициентов шероховатости внутренней поверхности металлических спиральновитых гофрированных труб с полимерным и цинковым покрытием. Рассмотрены два типоразмера гофрированных труб: диаметром 500 мм с гофром размерами гофра 68 × 13 мм; и диаметром 1 000 мм с гофром размерами 125 × 26 мм. Исследовался безнапорный режим течения потока в трубе с различными степенями наполнения: 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 для нескольких уклонов расположения трубы: 0,03; 0,02 и 0,01. Экспериментальная установка находится в лотке шириной 2 000 мм и высотой 800 мм. При проведении экспериментов измерялся расход воды в трубе, определявший степень её наполнения, а также пьезометрами фиксировалось распределение глубин потока вдоль длины трубы и контролировалась равномерность потока. На основе измеренных величин выполнялись расчеты гидравлических характеристик потока: площади живого сечения, смоченного периметра и гидравлического радиуса, с использованием которых по формуле Шези рассчитывалось значение коэффициента шероховатости. Значения коэффициента шероховатости для труб диаметром 1000 мм при больших степенях наполнения получены с использованием теории подобия. Результаты исследований показали, что определяемые коэффициенты шероховатости для труб рассматриваемого диаметра зависят практически только от диаметра труб и размеров гофра и не зависят от уклона расположения трубы, степени наполнения и материала облицовки. На основе результатов выполненных работ рекомендованы количественные значения коэффициентов шероховатости для каждого диаметра труб.

спиральновитые гофрированные металлические водопропускные трубы, экспериментальные исследования, коэффициент шероховатости, гидравлические параметры движения

1. Дж. Питер Олт. Исследования в условиях строительства гофрированных стальных труб с полимерным покрытием. Национальная ассоциация по производству гофрированных стальных труб / Дж. Питер Олт; Американский институт железа и стали. - NW, Washington DC., 2012. - 39 с.

2. Алтунин В. И. К вопросу выбора расчетного гидравлического режима при проектировании металлических гофрированных водопропускных труб / В. И. Алтунин, А. В. Бурлаченко, О. Н. Черных // Природообустройство. - 2014. - № 2. - С. 51-57.

3. Черных О. Н. Экспериментальные исследования металлической гофрированной водопропускной трубы при частично-напорном режиме / О. Н. Черных, В. И. Алтунин, А. В. Бурлаченко // Приволжский научный журнал. - 2015. - № 1 (33). - С. 28-36.

4. Алтунин В. И. Гидравлические сопротивления водопропускных труб из гофрированного металла с повышенной абразивной устойчивостью / В. И. Алтунин, А. В. Бурлаченко, О. Н. Черных // Гидротехническое строительство. - 2016. - № 6. - С. 23-29.

5. Черных О. Н. Повышение эффективности гидравлической работы дорожных водопропускных труб / О. Н. Черных, В. И. Алтунин, А. В. Бурлаченко // Природообустройство. - 2016. - № 2. - С. 42-47.

6. Ханов Н. В. Гидравлические аспекты обеспечения надёжной и безопасной работы трубчатых водопропускных сооружений из гофрированного металла / Н. В. Ханов, А. В. Бурлаченко // Природообустройство. - 2016. - № 5. - С. 32-39.

7. Altunin V. I. Hydraulic resistance of a helially corrugated metal pipe culvert / V. I. Altunin, O. N. Chernykh // Power Technology and engineering. - 2016. - Vol. 50. - Is. 2. - Pp. 125-129. DOI: 10.1007/s10749-016-0672-0

8. Черных О. Н. Особенности гидравлического расчета водопропускных сооружений с круглой трубой из металлических гофрированных структур в частично-напорном и напорном режимах труб / О. Н. Черных, Н. В. Ханов, А. В. Бурлаченко // Природообустройство. - 2018. - № 4. - С. 40-47. DOI: 10.26897/1997-6011/2018-4-40-47

9. Алтунин В. И. Гидравлические сопротивления металлической гофрированной водопропускной трубы со спиральной формой гофра / В. И. Алтунин, О. Н. Черных // Гидротехническое строительство. - 2016. - № 1. - С. 31-36.

10. Ушаков В. В. Работа водопропускной трубы со спиральной формой гофра / В. В. Ушаков, В. И. Алтунин, О. Н. Черных, А. В. Бурлаченко // Наука и техника в дорожной отрасли. - 2016. - № 1 (75). - С. 14-17.

11. Altunin V. I. Hydraulic Resistance of Corrugated Metal Culvert Pipes with Elevated Abrasive Resistance / V. I. Altunin, A. V. Burlachenko, O. N. Chernykh // Power Technology and engineering. - 2016. - Vol. 4. - Is. 50. - Pp. 385-390. DOI: 10.1007/s10749-016-0718-3

12. Бурлаченко А. В. Совершенствование методов расчета и проектирования водопропускных сооружений из гофрированного металла: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / А. В. Бурлаченко. - М.: МАДИ 2017. - 214 с.

13. Моргунов К. П. Гидравлика / К. П. Моргунов. - СПб.: Издательство «Лань», 2014. - 288 с.

14. Штеренлихт Д. В. Гидравлика / Д. В. Штеренлихт. - СПб.: Издательство «Лань», 2015. - 656 с.

15. Gioia G. Scaling and similarity in open channel flows / G. Gioia, F. A. Bombardelli // Physical Review Letters. - 2002. - Vol. 88. - Is. 1. - Pp. 253-277.

16. Леви И. И. Моделирование гидравлических явлений / И. И. Леви. - Л.: Энергия, 1967. - 235 с.

17. Седов Л. И. Методы подобия и размерности в механике / Л. И. Седов. - М.: Наука, 1977. - 440 с.