هیدرولیک، راه و زیرساخت شهری
این حوزه جریان در کانال و لوله، زهکشی شهری، هندسه راه و لایه‌های روسازی را می‌آزماید. پرسش‌ها معمولاً محاسبه ظرفیت هیدرولیکی یا کنترل یک الزام هندسی را می‌خواهند.
قواعد کلیدی
- دبی کانال باز با رابطه مانینگ Q=(۱/n)AR^(۲/۳)S^(۱/۲) محاسبه می‌شود؛ R شعاع هیدرولیکی است.
- شیب طولی، شیب عرضی و شعاع قوس در راه با سرعت طرح و کاربری راه کنترل می‌شود.
- روسازی راه از لایه‌های اساس، زیراساس و رویه تشکیل می‌شود و ضخامت هر لایه تابع بار ترافیکی و خاک بستر است.
- زهکشی شهری باید دبی اوج باران و ظرفیت لوله یا کانال را با هم بسنجد.
مثال حل‌شده
کانال مستطیلی با عرض ۲ متر و عمق آب ۱ متر، n=۰٫۰۱۳ و شیب ۰٫۰۰۱. سطح مقطع A=۲ مترمربع و محیط خیس P=۲+۱+۱=۴ متر است، پس R=۰٫۵ متر. مقدار R^(۲/۳)≈۰٫۶۳ و S^(۱/۲)≈۰٫۰۳۱۶ می‌شود. Q=(۱/۰٫۰۱۳)×۲×۰٫۶۳×۰٫۰۳۱۶≈۳٫۰۶ مترمکعب بر ثانیه. اگر دبی طرح بیشتر باشد، باید عرض یا عمق کانال افزایش یابد.
دام‌های نمره‌بر
استفاده از شعاع لوله به‌جای شعاع هیدرولیکی، اشتباه در شیب و نادیده گرفتن جریان اوج از خطاهای رایج است. در راه، ضخامت لایه را بدون توجه به بار ترافیکی و ظرفیت زهکشی انتخاب نکنید. کنترل فرسایش و آبشستگی در خروجی‌ها را فراموش نکنید.