Politechnika Wrocławska

Wydział Inżynierii Środowiska

Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska

Zespół Dydaktyczny Zaopatrzenia w Wodę i Usuwania Ścieków

Projekt z „Odwadnianie obiektów i wykopów budowlanych”

Koncepcja programowo-przestrzenna drenażu okólnego pionowego

Prowadzący:

prof. nadzw. dr hab. inż. Andrzej Kotowski

Wykonała:

Katarzyna Szyło Rok IV Kierunek: Inżynieria Środowiska Specjalność: Zaopatrzenie w wodę, usuwanie ścieków i zagospodarowanie odpadów Nr albumu: 174106

Rok akademicki 2011/12

1. Wstęp

1.1. Przedmiot opracowania

Przedmiotem opracowania jest koncepcja programowo - przestrzenna drenażu okólnego pionowego dla obiektu o wymiarach 15,0 x 15,0 m oraz zagłębionego 4,0 m poniżej terenu.

1.2. Podstawa opracowania

Podstawą opracowania jest temat wydany przez prowadzącego zajęcia projektowe w dniu 17.03.2012r.

1.3. Zakres opracowania

Zakres opracowania obejmuje część obliczeniowo-opisową:

• obliczenia hydrauliczno - geologiczne pionowego drenażu okólnego,

• dobór parametrów oraz wymiarów filtra studziennego,

• opis techniczny,

oraz część rysunkową:

• plan rozmieszczenia studni na obszarze objętym projektem (skala 1:200),

• przekrój hydrogeologiczny wraz ze zwierciadłami wody (skala 1:200/200),

• obudowa studni wierconej wraz z zarurowaniem (skala 1:25).

1.4. Wykorzystane materiały

[1] Temat ćwiczenia projektowego.

[2] A. Szymański. Mechanika Gruntów. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2007.

[3] E. Mielcarzewicz. Odwadnianie terenów zurbanizowanych i przemysłowych: Systemy odwadniania. PWN, 1990.

[4] E. Mielcarzewicz. Odwadnianie terenów zurbanizowanych i przemysłowych: Podstawy projektowania. PWN, 1991.

[5] Notatki z wykładu z Odwadniania Terenów ( www.pomysl.pl/kotowski/)

2. Obliczenia hydrauliczno - geologiczne pionowego drenażu okólnego

2.1. Dane do obliczeń

Założenia i dane do obliczeń wynoszą [1]:

• Szerokość obiektu: A= 15 m,

• Długość obiektu: B= 15 m,

• Zagłębienie obiektu: h= 4 m,

• Poziom zwierciadła statycznego: Z_zw = 2,0 m

• Miąższość warstwy wodonośnej: H_w = 18,0 m

• Współczynnik filtracji: k_f=25,0 m/d = 0,000289 m/s

• Średnica studni: 2r=0,4 m

• Rzędna terenu: R_t = 20,0 m n.p.m.

• Uziarnienie gruntu: d₅₀ = 0,70 mm

• Założenie łącznej długości rury nad- i podfiltrowej: (l_n+l_p)= 3,0 m.

Rys. I. Schemat drenażu okólnego pionowego (rzut z góry)

Rys. II. Schemat drenażu okólnego pionowego (przekrój pionowy)

2.2. Współczynnik zależny od rozstawu współpracujących studzien zlokalizowanych wokół obiektu

Rozstaw współpracujących studzien obliczono na podstawie długości B i szerokości obiektu A oraz odległości studni od obiektu (a, b), która dla pojedynczej studni wynosi po 3,0 m dla każdego wymiaru:

A=B= 15,0 m - szerokość i długość obiektu

3,0 m - odległości studni od obiektu

a=b=15 + 3,0 m + 3,0 m = 21,0 m

Współczynnik η zależny od rozstawu współpracujących studzien zlokalizowanych wokół obiektu wyznaczono na podstawie tabeli nr 1.

Tabela 1. Wartość współczynnika η

b/a	0,0	0,2	0,4	0,6	0,8
η	1,00	1,12	1,16	1,18	1,18

Dla ilorazu b/a = 21/21 = 1,0, wg tabeli nr 1 przyjęto wartość współczynnika η = 1,18.

2.3. Obliczenia wydajności drenażu

Wydajność drenażu obliczono dla współpracy wszystkich studzien.

2.3.1. Promień obrysu zastępczego

[3],[4]

2.3.2. Promień leja depresyjnego wg wzoru Kusakina

[3],[4]

2.3.3. Promień leja depresyjnego wywołanego przez grupę współdziałających studzien

[3],[4]

2.3.4. Wydajność drenażu

[3],[4]

2.3.5. Obniżenie zwierciadła w środku ciężkości:

[3],[4

Dla założonych wartości depresji w studni wyznaczono wymienione w punktach od 2.3.1 do 2.3.5 dane i zestawiono w tabeli nr 2.

Przykładowe obliczenia dla s = 1,0 m:

Tabela 2. Zestawienie wydajności drenażu.

Zależność obniżenia zwierciadła wody w punkcie ciężkości h_o od wydajności drenażu Q (Wykres 1), z którego odczytano rzeczywistą wydajność drenażu.

przyjęto 0,3 m

Z wykresu 1 dla punktu ciężkości h_o= 15,7 m odczytano rzeczywistą wydajność drenażu, która wynosi Q= 0,0233 m³/s.

2.4. Wyznaczenie wydajności i depresji w poszczególnych studniach

Założono wstępnie 2 (n=2) studnie umiejscowione po obu stronach obiektu w połowie odległości między jego narożnikami.

Wydajność pojedynczej studni obliczono wg wzoru:

Obliczenia wydajności pojedynczej studni dla założonych wartości depresji wykonano wg wzoru:

Przykładowe obliczenia dla depresji s=1,0 m.

Pozostałe obliczenia dla różnych wartości s obliczono analogicznie i zestawiono poniżej w tabeli 3.

Tabela 3. Obliczenia wydajności pojedynczej studni.

Na Wykresie 2 przedstawiono zależność depresji s od wydajności pojedynczej studni,
a następnie dla q= 0,0117 m³/s odczytano s= 3,4 m

2.5. Obliczenia prędkości wlotowej wody do pojedynczej studni

Dopuszczalną prędkość wlotową wody do pojedynczej studni obliczyłam ze wzoru:

[3]

Rzeczywista prędkość wlotowa do pojedynczej studni wynosi:

gdzie:

q- wydajność pojedynczej studni, m³/s

F_f- powierzchnia czynna filtra, m²

Powierzchnia czynna filtra została obliczona ze wzoru:

l_f- długość czynna filtra, m

Dobrano rurę filtrową o Ø 206,0 mm, zatem r_f=0,2 m

Ponieważ v_f ≤ v_dop , założona ilość studzien n=2 jest wystarczająca, aby uzyskać założone obniżenie zwierciadła wody w punkcie ciężkości.

3. Dobór parametrów oraz wymiarów filtra studziennego

3.1. Dane do obliczeń [1]

• Uziarnienie gruntu d₅₀=0,70 mm,

• Średnica studni 2r=0,4 m

• Dla średnicy równej 0,4 m przyjęto rurę okładzinową Ø 406,4 x 10,0 mm.

• Średnica wewnętrzna rury okładzinowej: D_z= 406,4 mm, D_w = 386,4 mm (wg karty katalogowej Archon Sp. z o.o.)

3.2. Ilość warstw obsypki [4]

Przyjęto jedną warstwę obsypki ( d₅₀ = 0,70 mm).

3.3. Grubość warstwy obsypki [4]

Przyjęto rurę filtrową o średnicy: d_z = 206,0 mm, d_w = 200,0 mm

Grubość warstwy obsypki:

3.4. Uziarnienie obsypki [4]

Podstawą doboru obsypki (wg metody Abramowa) jest współczynnik strukturalny S określający stosunek wielkości ziaren obsypki do ziaren gruntu:

Przyjęto żwir o uziarnieniu 3,0÷4,0 mm.

3.5. Perforacja rury rdzeniowej [4]

Założono perforację okrągłą w szachownicę o symetrycznym rozstawie otworów.

3.6. Średnica otworów w rurze rdzeniowej [4]

Dla otworów okrągłych:

Przyjęto d₀= 10,0 mm

d₀ < 0,1∙d_z

10,0 mm < 20,6 mm

3.7. Powierzchnia przekroju jednego otworu [4]

3.8. Rozstaw otworów [4]

3.9. Ilość otworów na obwodzie rury filtrowej [4]

Przyjęto n= 25

3.10. Rzeczywisty rozstaw otworów [4]

3.11. Ilość rzędów na 1 mb rury filtrowej [4]

3.12. Ilość otworów na 1 mb rury filtrowej [4]

3.13. Współczynnik przepuszczalności filtru φ [4]

φ=24%

4. Opis Techniczny

4.1. Drenaż

W drenażu będą wykorzystane 2 studnie (n=2), każda o średnicy 2r=0,4m. Wydajność pojedynczej studni wynosi 0,0117 m³/s. Poziom zwierciadła statycznego Z_zw = 2,0 m. Współczynnik filtracji k_f = 25,0 m/d natomiast miąższość warstwy wodonośnej wynosi H_w=18,0m. Uziarnienie gruntu d₅₀ = 0,70 mm. Przyjęto, iż łączna długość rury nad- i podfiltrowej (l_n + l_p) = 3,0 m. W projekcie przyjęto zewnętrzną rurę perforowaną o średnicy 206 mm, natomiast średnica rury okładzinowej wynosi 406 mm

4.2. Obsypka

Założono perforację okrągłą w szachownicę o symetrycznym rozstawieniu otworów. Powierzchnia przekroju jednego otworka wynosi , rozstaw otworków jest równy 25,9 mm . Ilość rzędów na 1mb rury filtrowej to 78, natomiast ilość otworów na tej samej powierzchni to 1950. Obsypka jest jednowarstwowa o grubości 90 mm . Jako obsypkę przyjęto żwir o uziarnieniu 3,0 ÷ 4,0 mm. Współczynnik przepuszczalności filtru jest równy φ=24%.