22.11.11

1

Odwadnianie  obiektów  i  wykopów  

budowlanych  

 

dr  inż.  Patryk  Wójtowicz  

Drenaż  rurkowy  

•  Dren  rurkowy  składa  się  z  dwóch  

podstawowych  elementów:  

–  rur  drenarskich  
–  obsypki  filtracyjnej  
–  przepony  (bariery)  wodoszczelnej  (w  drenażu  

opaskowym  lub  nadbrzeżnym)  

22.11.11

2

Przewody  drenarskie  

•  Rury  drenarskie  przejmuje  wodę  bezpośrednio  

z  gruntu  bądź  poprzez  obsypkę  i  grawitacyjnie  

odprowadzają  ją  poza  odwadniany  obszar  

•  Rury  drenarskie  muszą  charakteryzować  się  

odpowiednią  wodoprzepuszczalnością  ale  

jednocześnie  zapewniać    

stateczność  gruntu    

i  zabezpieczać  dren  przed    

wnikaniem  ziaren  gruntu    

lub  obsypki  

Obsypka  filtracyjna  

•  Obsypka  filtracyjna  charakteryzuje  się  większą  

przepuszczalnością  od  gruntu,  ma  za  zadanie  

ułatwić  dopływ  wody  do  przewodu  drenarskiego  

•  W  wyniku  działania  drenażu  tworzy  się  naturalny  

filtr  odwrócony  wokół  obsypki  –  powoduje  to  

wzrost  przepuszczalności  gruntu  bez  

deformacji  jego  szkieletu  (wynik    

wypłukiwania  drobnych  cząstek    

gruntu)  

22.11.11

3

Obliczenia  hydrauliczne  drenaży  

•  Projektowanie  systemu  odwodnień  rozpoczyna  

się  od  określenia  wielkości  odpływu  Q  

–  Q  –  wielkość  odpływu  wody  z  odwadnianego  

terenu,  dm

3

/s  

–  F  –  wielkość  powierzchni  odwadnianego  terenu,  ha  
–  q  –  wielkość  jednostkowego  odpływu,  dm

3

/s·∙ha  

3

,

/

Q F q dm s

=

⋅

Obliczenia  hydrauliczne  drenaży  

•  Obliczenia  przekrojów  sieci  drenarskiej  

Q A v

= ⋅

h

v c R i

=

100

h

h

R

c

m

R

+

=

+

wzór Chezy

wzór Kuttera

4

h

d

R =

promień hydrauliczny
przekroju kołowego

2

4

Q

d

F

v

π

=

=

m = 0.27 staranne wykonanie
m = 0.30 przeciętne wykonanie

4

h

A

R

P

=

22.11.11

4

Nomogram  do  doboru  średnic  drenów  

2

5

1

2.85

F q

d

i

c

π

⋅

⎛

⎞

=

⎜

⎟

⋅

⎝

⎠

Przewody  drenarskie  

•  Przewody  drenarskie  wykonywane  są  z:  

–  kamionki    
–  betonu  
–  cementowo-­‐gliniane  
–  szklane  
–  piaskowo-­‐bitumiczne  
–  PCV  
–  PP  

22.11.11

5

Rury  kamionkowe  

www.steinzeug-keramo.com

Elementy  systemu  drenarskiego  PCV  (wavin.pl)  

22.11.11

6

Rury  drenarskie  PCV  (PN-­‐C-­‐89221:1998)  

Rury  drenarskie  PCV  (PN-­‐C-­‐89221:1998)  

22.11.11

7

Rury  drenarskie  PCV  

Nomogram  do  doboru  rur  karbowanych  Wavin  

22.11.11

8

Kształtki  systemu  drenarskiego  PCV  

Kształtki  systemu  drenarskiego  PCV  

22.11.11

9

Kształtki  systemu  drenarskiego  PCV  

Studzienka  drenarska  PCV  

22.11.11

10

Wyposażenie  dodatkowe  systemu  drenarskiego  

PCV  

Wyposażenie  dodatkowe  systemu  drenarskiego  

PCV  

22.11.11

11

Wyposażenie  dodatkowe  systemu  drenarskiego  

PCV  

Wyposażenie  dodatkowe  systemu  drenarskiego  

PCV  

22.11.11

12

Odwodnienia  dróg  

•  Zgodnie  z  obowiązującym  Rozporządzeniem  

Ministra  Transportu  i  Gospodarki  Morskiej  z  

dnia  2  marca  1999  roku  (Dz.  U.  Nr  43,  poz.  430)  

urządzenia  do  odwadniania  dróg  wymiaruje  się  

przyjmując  deszcz  miarodajny  –  o  

prawdopodobieństwie  (p)  pojawiania  się  (lub  

częstości  c)  w  zależności  od  klasy  drogi  

Prawdopodobieństwo  p  i  częstość  c  występowania  

deszczu  w  zależności  od  klasy  drogi  

Prawdopodo
bieństwo

Częstość Klasa drogi

100%

c = 1 rok

drogi klasy L (lokalne) lub D (dojazdowe)

50%

c = 2 lata drogi klasy G (główne) lub Z (zbiorcze)

20%

c = 5 lat

drogi klasy GP (główne ruchu przyśpieszonego)*

10%

c = 10 lat drogi klasy A (autostrady) lub S (ekspresowe)

5 – 10%

c od 20
do 10 lat

zalecenie dla dróg przebiegających w wykopach (pod
wiaduktami, skrzyżowaniami podziemnymi etc.)

* prawdopodobieństwo odpowiada klasie kolektora kanalizacji ogólnospławnej

100%

c

p

=

100%

p

c

=

22.11.11

13

Zależność  natężenia  deszczu  miarodajnego  od  

czasu  jego  trwania  

Obliczenia  odwodnień  dróg  

•  Natężenie  deszczu  miarodajnego  obliczamy  ze  

wzoru  Błaszczyka:  

H  –  wysokość  normalna  opadu  (średnia  roczna  z  

wielolecia),  mm  

c  –  częstość  występowania  opadu,  lata  
t

d

 –  czas  trwania  deszczu,  min  

3

2

3

2/3

6.631

,

/

d

H c

q

dm s ha

t

=

⋅

22.11.11

14

Obliczenia  odwodnień  dróg  

•  Deszcz  o  czasie  trwania  równym  czasowi  przepływu  przyjmuje  się  

jako  miarodajny  do  wymiarowania  sieci  kanalizacji  deszczowej  i  

odwodnieniowej  (wg  metody  granicznych  natężeń)  t

d

 =  t

p    

•  Czas  trwania  przyjmuje  się  w  Polsce  równy  15  min

 

•  Ponieważ  spływ  wód  deszczowych  do  wpustów  ulicznych  i  

przykanalików  do  kanałów  zbiorczych  nie  następuje  równocześnie  z  

początkiem  opadu  –  uwzględnia  się  czas  koncentracji  terenowej  

(retencji  terenowej)  t

k

 (t

k

 przyjmuje  się  w  granicach  od  2  do  10  min)  

•  Czas  koncentracji  terenowej  zależy  od:  

–  spadku  terenu  

–  szczelności  powierzchni  

–  rodzaju  nawierzchni  

–  rozmieszczenia  wpustów  ulicznych  i  podwórzowych  etc.  

Obliczenia  odwodnień  dróg  

•  Oprócz  czasu  przepływu  oraz  koncentracji  

terenowej  uwzględnia  się  czas  retencji  

kanałowej  (t

r

)  wielkości  od  14  do  20%  czasu  

przepływu  –  zazwyczaj  t

r

 =  0.2  t

p  

•  Czas  trwania  deszczu  miarodajnego  stanowi  

sumę  poszczególnych  czasów:  

 

1.2

, min

dm

p

r

k

p

k

t

t

t

t

t

t

=

+ +

=

+

∑

22.11.11

15

Obliczenia  odwodnień  dróg  

•  Współczynnik  spływu  powierzchniowego  Ψ  to  

stosunek  wielkości  spływu  z  danej  powierzchni  do  

wielkości  opadu  na  tą  powierzchnię:  

•  Wartość  współczynnika  spływu  zależy  od:  

–  rodzaju  pokrycia  terenu  
–  czasu  trwania  deszczu  
–  spadków  terenu  
–  warunków  termicznych  

1

sp

op

Q

Q

Ψ =

<

Obliczenia  odwodnień  dróg  

•  Współczynnik  spływu  można  obliczyć  ze  wzoru  

Reinholda  (formuła  empiryczna):  

q  –  natężenie  deszczu,  dm

3

/s  ha  

t

d

 –  czas  trwania  deszczu,  min  

m 

–  współczynnik  charakteryzujący  zlewnie  i  warunki  

klimatyczne  

m   =  0.0220  –  gęsta  zabudowa  śródmiejska  

m   =  0.0169  –  zabudowa  zwarta  przedmieść  

m   =  0.0117  –  zabudowa  luźna  

m   =  0.0065  –  tereny  niezabudowane  

 

0.567 0.228

d

q

t

µ

Ψ =

22.11.11

16

Współczynnik  spływu  

Wartość współczynnika spływu

Rodzaj powierzchni

0.90 – 0.95

dachy szczelne

0.85 – 0.90

jezdnie asfaltowe

0.75 – 0.85

bruki kamienne, klinkerowe, kostka
betonowa

0.50 – 0.70

bruki j.w. bez zalanych spoin

0.25 – 0.60

drogi tłuczniowe

0.15 – 0.30

drogi żwirowe (szutrowe)

0.10 – 0.20

powierzchnie nieuszczelnione
(podwórza, tereny niezabudowane)

0 – 0.10

parki, ogrody, zieleńce, łąki

Współczynnik  spływu  –  tereny  miejskie  

Wartość współczynnika spływu

Rodzaj powierzchni

0.70 – 0.90

bardzo gęsta zabudowa śródmiejska

0.50 – 0.70

zabudowa zwarta

0.30 – 0.50

zabudowa luźna

0.20 – 0.30

zabudowa willowa

0.10 – 0.20

powierzchnie niezabudowane

0 – 0.10

parki i obszary zieleni

22.11.11

17

Współczynnik  zastępczy  (średni  ważony)  spływu  

1 1

2 2

1

1

2

...

...

n

i i

n n

i

Z

n

i

F

F

F

F

F

F

F

F

=

Ψ

Ψ

+ Ψ

+ + Ψ

Ψ =

=

+

+ +

∑

Wartość  współczynnika  spływu  w  zależności  od  

rodzaju  i  spadku  powierzchni  

22.11.11

18

Metody  obliczania  wielkości  spływu  

•  Wielkość  spływu  z  odwadnianych  terenów  

obliczyć  można  za  pomocą  następujących  

metod:  

–  metody  stałych  natężeń  deszczu  
–  metody  granicznych  natężeń  deszczu  
–  metody  graficznej  Vicari-­‐Hauffa  (do  sprawdzania  

sieci  już  zaprojektowanych  lub  istniejących)  

–  metody  współczynnika  opóźnienia  odpływu  i  

zmiennego  współczynnika  spływu