ODWODNIENIE DRÓG – zalecana literatura
1. Zalecenia projektowania, budowy i utrzymania odwodnienia dróg
oraz przystanków komunikacyjnych.
Zeszyt 1
. GDDKiA –
Warszawa 2009.
2. Zalecenia projektowania, budowy i utrzymania drogowych
obieków mostowych.
Zeszyt 2
. GDDKiA – Warszawa 2009.
3. Zalecenia projektowania, budowy i utrzymania odwodnienia tuneli
samochodowych, przejść podziemnych i przepustów.
Zeszyt 3
.
GDDKiA – Warszawa 2009
4. Zalecenia projektowania, budowy i utrzymania drogowych
konstrukcji oporowych.
Zeszyt 4
. GDDKiA – Warszawa 2009.
5. Zalecenia projektowania, budowy i utrzymania odwodnienia
parkingów i MOP.
Zeszyt 5
. GDDKiA – Warszawa 2009.
6. Zalecenia dotyczące stosowania geosyntetyków w odwodnieniach
dróg.
Zeszyt 6
. GDDKiA – Warszawa 2009.
7. Ekologiczne zagadnienia odwodnienia pasa drogowego.
Zeszyt 7
.
GDDKIA – Warszawa 2009.
8. Edel R.: Odwodnienie dróg. WKiŁ. 2010
1
Do podstawowych funkcji systemu
odwodnienia
dróg należy zaliczyć:
-Skuteczne ujęcie i odprowadzenie wód opadowych
(zmniejszenie ich wpływu na degradację nawierzchni i
bezpieczeństwo ruchu),
-Skuteczne ujęcie i odprowadzenie wód przenikających
do konstrukcji nawierzchni i podłoża gruntowego,
-Obniżenie ZWG do poziomu wymaganego od spodu
konstrukcji nawierzchni
-Drenaż skarp gdy korpus drogi przecina warstwa
wodonośna,
-Odprowadzenie wód poza korpus drogi,
-Oczyszczenie wód ze szkodliwych zanieczyszczeń
pochodzących od użytkowników
2
System odwodnienia drogi tworzą:
-Odwodnienie powierzchniowe
– odprowadzenie wód
opadowych z powierzchni pasa drogowego i wód
napływających z przyległych do niego terenów,
-Odwodnienie wgłębne:
-Płytkie – odprowadzenie wody infiltracyjnej
przedostającej się w głąb konstrukcji nawierzchni,
-Głębokie – obniżenie ZWG,
-Drenaż skarp
– gdy korpus drogi przecina warstwa
wodonośna,
-Drenaż ochronny na terenach osuwiskowych
,
-Kanalizacja deszczowa
,
-Urządzenia do retencji i podczyszczania
wód
opadowych przed wprowadzeniem ich do odbiornika
3
Podział odwodnienia
I. powierzchniowe
muldy przydrożne
rowy przydrożne
ścieki i rynny uliczne
przepusty
zbiorniki retencyjne
zbiorniki
odparowujące
II. wgłębne
sączki
dreny
warstwy chłonne
rowy chłonne
studnie chłonne
zbiorniki chłonne
nawierzchnie
„przepuszczalne”
III. głębokie
rowy kryte
ścieki kryte
kanalizacja
deszczowa
4
Powierzchniowe odwodnienie zapewnia się
poprzez:
-
odpowiednie pochylenie poprzeczne jezdni i
chodników
- dobór właściwego rodzaju ścieku ulicznego i jego
odpowiednie pochylenie podłużne
- odpowiednie rozmieszczenie wpustów ulicznych
5
Zasady stosowania pochyleń
- Pochylenie poprzeczne jezdni na odcinkach
prostych powinno być nie mniejsze niż 2%.
-Na odcinkach przejściowych prawidłowy spadek w
kierunku ścieku należy uzyskać przez zastosowanie
odpowiedniego pochylenia podłużnego jezdni – tak,
aby w efekcie pochylenie ukośne było nie mniejsze
niż 0,7%
-Pochylenie poprzeczne chodników w kierunku
jezdni należy przyjmować 2%. Minimalne pochylenie
wynosi 1%.
6
-Ściek uliczny powinien mieć pochylenie podłużne
nie mniejsze niż 0,5% w kierunku studzienki
wpustowej.
-W przypadku ulic o pochyleniu niwelety mniejszym
niż 0,5% minimalne pochylenie podłużne ścieku
uzyskuje się przez łamanie niwelety dna ścieku. We
wklęsłych załomach ścieku należy umieszczać
wpusty uliczne.
7
-Wpusty uliczne należy umieszczać w określonych
odstępach wzdłuż ścieku oraz w następujących
miejscach:
-
w najniższych punktach niwelety ulicy
- we wklęsłych załamaniach dna ścieku
- przed skrzyżowaniami (na podstawie planu
warstwicowego)
- przed przejściami dla pieszych (od strony napływu
wody)
Przy
projektowaniu
skrzyżowań
zaleca
się
sporządzić plany warstwicowe jego powierzchni.
8
Muldy przydrożne
Powierzchnie rozciągające się wzdłuż pobocza drogi -
służą do zbierania wód opadowych spływających z
powierzchni dróg. Szerokość muld waha się od 1,0 do
2,5 m, natomiast głębokość powinna wynosić minimum
20 cm, nie powinna jednak przekroczyć 20% jej
szerokości.
9
Rowy przydrożne
• Zasady funkcjonowania rowów przydrożnych są takie same jak
muld, z tą różnicą, że ich przepustowość hydrauliczna jest
znacznie większa.
• Przekrój poprzeczny rowów może być
trapezowy, trójkątny
lub opływowy.
• Na
drogach szybkiego ruchu
stosuje się głównie
rowy trójkątne i opływowe
. Rowy trapezowe można
stosować tylko wtedy, gdy na koronie drogi przewiduje
się ustawienie skrajnej bariery ochronnej.
10
Rów trójkątny
• Odznacza się łagodnymi kształtami
• Wpływa na poprawę estetyki i warunków
bezpieczeństwa ruchu
• Korzystniejsze (nieniszczące) dla korpusu
warunki przepływu wody
• Głębokość – minimalnie 0,3 m
• Nachylenie skarpy wewnętrznej – 1:3
• Nachylenie skarpy zewnętrznej – od 1:3
do 1:5
11
Rów opływowy
• Odmiana rowu trójkątnego
• Lepiej wkomponowuje się w teren
• Promień wyokrąglenia:
– dla załomu – 2 m
– dla połączenia rowu z poboczem oraz
przyległym terenem – 1 - 2 m
• Pochylenie skarpy wewnętrznej – 1:3
• Pochylenie skarpy zewnętrznej – od 1:8 do 1:10
12
Rów trapezowy
• Głębokość rowu: 0,3–1,1 (1,2) m (tzw. zasadnicza
– 0,5 m)
• Szerokość dna rowu – co najmniej 0,4 m
• Pochylenie skarpy rowu – nie większe niż 1:1,5
13
Rynny drogowe (ścieki)
• Zaliczane są do grupy odwodnienia
powierzchniowego nazywanej ściekami. Przejmują
dopływające wody opadowe i odprowadzają je
poprzez wpusty do kanalizacji deszczowej lub do
odbiornika ścieków opadowych.
14
Rynny drogowe
• W budownictwie drogowym wyróżniamy
następujące rodzaje rynien:
– otwarte
•rynna przykrawężnikowa wydzielona
•rynna przykrawężnikowa zwykła
•rynna wahadłowa
•rynna muldowa
– zamknięte
•rynna skrzynkowa
•rynna szczelinowa zwykła
•rynna szczelinowa z krawężnikiem
15
Niweleta rowu
: w wykopie – równoległa do niwelety
krawędzi korony; w nasypie – w przybliżeniu równoległa
do terenu.
Zaleca się stosowanie
pochylenia niwelety
dna muldy i
rowu większego
od 0,50%.
Wyjątkowo
dopuszcza się pochylenie dna rowu
nie
mniejsze niż 0,20%
na terenie płaskim oraz pochylenie
nie mniejsze niż 0,10%
na terenie płaskim o gruntach
przepuszczalnych i na odcinkach wododziału.
Dla rowów, dla których prędkość przepływu wody w
rowie V > 0,2 m/s zaleca się przyjmować odpowiednie
umocnienia skarp i dna.
16
Przepusty drogowe
Służą do przeprowadzenia wód opadowych z
jednej strony drogi na drugą.
Projektuje się je w najniższych miejscach terenu
przy jednoczesnym zachowaniu odpowiednio
wysokiego (w typowym układzie) nasypu
drogowego.
Przepusty
mogą
także
służyć
do
przeprowadzenia pod korpusem drogowym
małych
potoków,
strumieni,
rowów
melioracyjnych itp.
17
Minimalne wymiary przepustów w zależności od
klasy drogi:
1.Szerokość
przekrojów prostokątnych, owalnych i
kołowych nie powinna być mniejsza niż:
- 1,0 m drogi klasy A, S
- 0,8 m drogi klas GP, G i Z
Dla pozostałych dróg, gdy długość przewodu
przepustu jest:
a) < 10 m – min 0,6 m
b)≥ 10 m – min 0,8 m
2.Wysokość
przewodów prostokątnych i owalnych
powinna wynosić:
- Przy długościach nie większych niż 20 m pod
drogami klas L i D – nie mniej niż 0,8m
- Przy długości nie większej niż 20 m pod drogami
wyższych klas – nie mniej niż 1,0 m,
- Przy długościach powyżej 20 m – nie mniej niż 1,20
m
18
Przepusty drogowe – podział:
A.Pod względem rozwiązań konstrukcyjnych
1. Przepusty sklepione
2. Przepusty rurowe
3. Przepusty płytowe
4. Przepusty ramowe
5. Przepusty powłokowo – gruntowe
B.Z uwagi na rodzaj zastosowanego materiału
1. Przepusty kamienne
2. Przepusty betonowe i polimerobetonowe
3. Przepusty żelbetowe
4. Przepusty z blach falistych
5. Przepusty z tworzyw sztucznych
19
C. Z uwagi na wykonawstwo
1. Przepusty prefabrykowane
2. Przepusty wykonywane w technologii „na mokro”
D. Z uwagi na kąt przecięcia osi drogi i osi cieku
wodnego
1. Pod kątem prostym
2. Pod innym kątem – zalecany 60-90 stopni
E. Z uwagi na hydraulikę przepływu wody
1. Bezciśnieniowe
2. Półciśnieniowe
3. Ciśnieniowe
4. Jedno- i wielootworowe
5. Hydrauliczne krótkie i hydrauliczne długie
20
Zbiorniki retencyjne
• Zbiorniki retencyjne z grawitacyjnym
odpływem możemy podzielić na:
- otwarte - ukształtowane najczęściej na
podobieństwo naturalnych zbiorników wodnych
– zamknięte – usytuowane najczęściej pod
poziomem terenu
Retencja
– czasowe zatrzymanie opadu atmosferycznego
na obszarze zlewni w zbiornikach, ciekach,
nierównościach terenu,
21
• Przy projektowaniu zbiorników retencyjnych
należy zwrócić uwagę na:
– prostą konserwację
– w miarę możliwości samoczynne oczyszczanie
– wysoką niezawodność wybranego rozwiązania
– łatwy dostęp do wejść roboczych i rewizyjnych
w przypadku zbiorników zamkniętych
– możliwość dojazdu sprzętem mechanicznym w
celach konserwacyjnych
22
Otwarte zbiorniki retencyjne
• Stosowane w przypadkach, gdy
wykluczone jest zagrożenie higieniczne
• Możliwe do wykonania stosunkowo
niewielkim nakładem finansowym
• Wkomponowane w teren otaczający i
ukształtowane na podobieństwo
naturalnych stawów
23
Zamknięte zbiorniki
retencyjne
• Stosowane w przypadku, gdy
zachodzi niebezpieczeństwo
zanieczyszczenia ścieków opadowych
substancjami wydzielającymi
nieprzyjemne zapachy
• Stosowane także, gdy brak jest
dostatecznie dużego terenu do
wykonania zbiornika otwartego
24
Zbiorniki odparowujące
• Należy unikać zbiorników odparowujących
przy drogach klas A, S, GP, oraz pobliżu miast.
• Stosuje się je w ostateczności, gdy zawiodą
wszelkie metody odprowadzenia wód
opadowych – np. na terenie bardzo płaskim o
nieprzepuszczalnym podłożu gruntowym.
25
Zbiorniki odparowujące
– Zaleca się projektowanie obustronnych zbiorników
odparowujących o minimalnych wymiarach 6m x
50m, maksymalnym napełnieniu do 1,5 m i
pochyleniu dna zbiornika 2% od drogi
– Projektowany poziom wody – minimum 0,6 m
poniżej krawędzi korony drogi i 0,4 m poniżej
terenu.
– Odległość zbiornika od zewnętrznej krawędzi
skarpy – minimum 20 m.
– Teren przyległy oddziela się od zbiornika wałem
ziemnym o wysokości 0,6 m do 0,8 m.
– Teren pomiędzy drogą a zbiornikiem należy
zadrzewić.
26
27
Ścieki przykrawężnikowe - przykłady
ODWODNIENIE ULIC
KANALIZACJA DESZCZOWA
Służy do podziemnego odprowadzenia wód opadowych. W skład
kanalizacji deszczowej wchodzą:
- Studzienki ściekowe,
- Studzienki rewizyjne,
- Kolektory,
- Wyloty kolektorów,
- Studzienki tzw. „ślepe” do połączeń studzienek ściekowych z
kolektorami.
Studzienki ściekowe
: lokalizuje się w najniższych
punktach, przed skrzyżowaniami, przed przejściami dla pieszych;
rozstaw zależy od powierzchni spływu, pochylenia ścieku i jego typu,
warunków klimatycznych. Zalecany rozstaw wpustów w zależności
od pochylenia ścieków:
< 0,3%: 40 – 50 m,
0,3 – 0,5%: 50 – 70 m,
0,5 – 1,0%: 70 – 100 m
> 1%: do 100 m
Studzienki rewizyjne
: lokalizowane w miejscach
najmniej narażonych na oddziaływanie kół samochodowych,
projektuje się gdy kolektor zmienia kierunek, rozgałęzia się,
zmienia średnicę lub pochylenie podłużne i w innych
sytuacjach w zależności od średnicy kolektora i odległości:
D = 0,4 – 0,6 m: 40 – 50 m,
D = 0,6 – 0,8 m: 50 – 60 m,
D = 0,8 – 1,0 m: 60 – 70 m,
D = 1,0 – 1,5 m: do 100 m
Lokalizacja kolektora:
-w pasie dzielącym drogi dwujezdniowej,
-w przekroju drogi jednojezdniowej: pod poboczem, pod
chodnikami, w pasie zieleni, wyjątkowo pod jezdnią (np. zwarta
zabudowa)
Wpusty deszczowe
• Wody opadowe przedostają się do wpustu kilkoma drogami:
– od góry – nasady jednospadowe lub muldowe
– z boku – nasady z wpustem bocznym
– jednocześnie od góry i z boku – nasady z wpustem
kombinowanym
32
ODWODNIENIE WGŁĘBNE
Drenaż głęboki
– przewody drenarskie założone
w gruncie poniżej granicy przemarzania i służą
do obniżenia poziomu wód gruntowych i
zabezpieczenia elementów torowiska ziemnego
drogi oraz nawierzchni przed wpływem wód
gruntowych.
Drenaż płytki
– przewody drenarskie lub
materiał drenujący założone są na spodzie koryta
drogowego lub nieco poniżej
33
Drenaż
•
Należy pamiętać, że o możliwości zastosowania
drenażu decyduje w dużej mierze rodzaj gruntów
podłoża.
•
Najlepsze efekty uzyskuje się przy gruntach
piaszczystych przepuszczalnych zalegających powyżej
warstw nieprzepuszczalnych.
34
Drenaż kombinowany
• Składa się z kanału zbiorczego i ułożonego
powyżej niego przewodu drenarskiego
przykrytego warstwą materiału filtracyjnego.
• Jako materiał do wykonania przewodu
filtracyjnego stosuje się kształtki z
materiałów ceramicznych lub tworzyw
sztucznych mających
na całym obwodzie
otwory chłonne, pozwalających na
przedostanie się wody przez jego ścianki.
35
Drenaż kombinowany
• Stosowany przy wykonywaniu
odwodnienia znajdującego się w osi
muldy w ciągu dróg klasy A i S w
celu zapewnienia ich możliwie
bezawaryjnego działania.
36
Warstwy filtracyjne
- Wody zbierające się w obrębie warstw
konstruk-cyjnych nawierzchni drogowej należy
w sposób skuteczny zebrać i odprowadzić
odpowiednio zaprojektowanym odwodnieniem.
- Warstwę filtracyjną należy wykonać jedno-
stopniowo lub wielostopniowo. Dla warstwy
wielostopniowej
grubość
poszczególnych
warstw nie powinna być mniejsza niż 20 cm.
-
Możliwe
jest
zastosowanie
tkaniny
geotekstylnej jako filtra, warstwy oddzielającej
lub też samodzielnej warstwy filtracyjnej.
37
Warstwy filtracyjne
- Podbudowę przyjmuje się jako warstwę
filtracyjną, jeżeli jest ona wykonana bez użycia
chemicznych środków wiążących (cementu lub
wapna).
- Ze
względów
odwodnieniowych
bardziej
korzystne
są
podbudowy
z
materiałów
wodoprzepuszczalnych.
- Przy
wykorzystaniu
materiałów
słabo
przepuszczal-
nych należy przewidzieć zabezpieczenie
warstw nawierzchni przed powstawaniem
wysadzin i kolein.
38
Warstwy filtracyjne
– Warstwa odsączająca jest warstwą podłoża
sztucznego, której głównym zadaniem jest
odprowadzenie widy przedostającej się w głąb
konstrukcji nawierzchni drogowej.
– Powinna być wykonywana wielowarstwowo, a
grubość warstwy powinna wynosić co najmniej
20 cm.
– Odprowadzenie wody z warstwy odsączającej
może odbywać się za pomocą drenażu ułożonego
na krawędzi warstwy, poprzez wyprowadzenie jej
na skarpę nasypu lub rowu przydrożnego albo
wykonanie sączków poprzecznych.
39
Urządzenia
odwadniające
drogę
muszą
odprowadzić
spływające
w
normalnych
warunkach wody opadowe bez wystąpienia szkód
w obrębie drogi i przyległego terenu. Warunkiem
prawidłowego zwymiarowania urządzeń jest
znajomość
wielkości
spływu
opadów
z
odwadnianej powierzchni.
Wymiarowanie przykładowych
elementów odwodnienia dróg
40
Zlewnie drogowe
Obszary w obrębie których zbierająca się woda opadowa
formuje się w strugi wodne i odpływa do odbiorników
Zlewnie charakteryzują procesy spływu, odpływu,
przepływu i retencji, związane z ukształtowaniem
pionowym zlewni; jej
wielkość
,
kształt i wymiary
;
sposób
zagospodarowania
powierzchni
terenu
zlewni
,
przepuszczalność gruntów, obecność obszarów leśnych i
różnego rodzaju roślinności, obecność naturalnych i
sztucznych zbiorników, koryt, cieków; zawilgocenie
powierzchni gruntów oraz poziom ZWG
.
Zlewnia to obszar, z którego wody spływają do ścieków i
rowów przydrożnych. Granicami zlewni jest oś jezdni lub
krawędź,
linie
wododziałów
w
zależności
od
ukształtowania terenu i obecności cieków terenowych.
41
Wybrane pojęcia:
-
Miarodajne natężenie opadu –
określany jest w zależności
od natężenia deszczu, czasu trwania i prawdopodobieństwa
pojawienia się
-
Częstotliwość wystąpienia deszczu
- okres czasu w
latach, w którym wystąpi deszcz o danym lub większym natężeniu.
Na podstawie częstotliwości wystąpienia deszczu określa się
prawdopodobieństwo „p” (intensywność jego powtórzenia się), C=10
lat, p =10% (klas A i S), C=5lat, p=20% (klasa GP), C=2 lata,
p=50% (klasa G i Z), C=1 rok, p =100% (klasa L i D)
-
Prawdopodobieństwo pojawienia się deszczu „p”
–
określa ile razy w przeciągu stulecia zostanie osiągnięte
przekroczenie danego natężenia deszczu
42
Metody obliczania wielkości spływów:
-Metoda stałych natężeń deszczu,
-Metoda natężeń granicznych
– polega na określeniu
dla każdego punktu sieci deszczu miarodajnego, czasu trwania i
natężenia. Maksymalne natężenie deszczu oblicza się na podstawie
wyznaczonego czasu trwania deszczu miarodajnego, uwzględniając:
czas przepływu od początku kanału do przekroju obliczeniowego,
czasu dopływu do kanału i czasu retencji kanałowej
-Metoda graficzna Vicari – Hauffa,
-Metoda współczynnika opóźnienia odpływu i
zmiennego współczynnika spływu
43
Dane wyjściowe do obliczenia ilości spływów
opadowych:
-natężenie i prawdopodobieństwo pojawienia się deszczu,
-współczynniki spływu poszczególnych części zlewni lub całej zlewni,
-czas trwania deszczu,
-cieki wodne jako odbiorniki wody.
Ogólny wzór do obliczania spływów deszczowych:
Q – natężenie spływu, [dm
3
/s]
φ – współczynnik opóźnienia odpływu (mniejszy od 1),
ψ – współczynnik spływu (mniejszy od jednego)
q – jednostkowe natężenie deszczu (na jednostkę pow.)
[dm3/(ha ∙ s)],
F – powierzchnia zlewni, [ha]
44
φ – współczynnik opóźnienia odpływu (
mniejszy od 1
),
n – współczynnik zależny od spadku i ukształtowania (
od
4 do 8
)
F – powierzchnia zlewni, [ha]
Dla
warunków przeciętnych
, tzn. prędkość wody ok. 1,2
m/s, a długość zlewni jest dwa razy większa niż szerokość
wartość „n” przyjmujemy
n= 6
.
Dla spadków mniejszych i zlewni wydłużonych
n = 4
, a
dla warunków przeciwnych
n=8
.
45
Współczynnik spływu
ψ
– wielkość charakteryzująca
każdą zlewnię. Iloczyn wielkości zlewni i współczynnika
spływu nazywamy zlewnią zredukowaną, a współczynnik
spływu wyraża stosunek ilości wody deszczowej (Q
sp
),
która spłynie z powierzchni, do ilości, która spada (Q
op
)
na tę powierzchnię według wzoru:
Współczynnik spływu
zależy od: rodzaju pokrycia terenu,
czasu trwania deszczu, natężenia deszczu, pochylenia
terenu, budowy geologicznej wierzchniej warstwy,
wilgotności gruntu, temperatura powierzchni.
46
Wartości współczynnika spływu ψ dla różnego
rodzaju
nawierzchni dróg
Rodzaj nawierzchni
ψ
Drogi bitumiczne
0,85-0,90
Bruki kamienne i klinkierowe
0,75-0,85
Bruki kamienne i klinkierowe bez
zalanych spoin
0,50-0,70
Bruki gorsze bez zalanych spoin
0,40-0,50
Drogi tłuczniowe
0,25-0,60
Drogi żwirowe
0,15-0,30
Powierzchnie niebrukowane
0,10-0,20
Parki, ogrody, łąki, zieleńce
0,00-0,10
Dla zlewni składających się z obszarów o zróżnicowanym
współczynniku
spływu
ustalamy
wartość
tzw.
zastępczego
współczynnika
spływu
na
podstawie
obliczenia
ważonego
współczynnika spływu
47
q
– natężenie deszczu miarodajnego, [dm3/(s∙ ha)]
t
– czas trwania deszczu miarodajnego, oznaczający czas spływu
pojedynczej cząstki deszczu z najbardziej oddalonego punktu do
przekroju obliczeniowego (t = L/V), [min]
A
– współczynnik zależny od prawdopodobieństwa pojawienia się
deszczu oraz średniej rocznej wysokości opadu.
Wartość
prawdopodobieństwa
pojawienia się
deszczu p, [%]
Wartość współczynnika A w
zależności od średniej rocznej
wysokości opadu h [mm]
Do 800
Do 1000
Do 1200
Do 1500
5
1276
1290
1300
1378
10
1013
1083
1136
1202
20
804
920
980
1025
30
592
720
750
796
50
592
720
750
796
100
470
572
593
627
48
Prędkość spływu (v) pojedynczej cząstki deszczu
po powierzchni
Powierz
. zlewni
Prędkość spływu v, [m/min]
Równinn
a,
i≤0,000
5
0,0005<i≤0
,02
Pagórkowat
a
0,02<1≤0,0
5
Podgórska
0,05<i≤0,
10
Górska
0,10<i≤0,
30
Bagnista
3,33-
6,66
6,66-12,5
12,5-25,0
-
-
Zalesion
a
6,66-
10,0
10,0 – 16,6
16,6-33,3
33,3-50,0
50,0-100,0
Łąki i
pastwisk
a
10,0-
16,6
16,6-33,3
33,3-50,0
50,0-100,0 100,0-
142,8
Z
małymi
żłobinam
i
16,6-
33,3
33,3-50,0
50,0-66,6
100,0-
142,8
142.8-
200,0
Z dużymi
żłobinam
i
-
-
66,6-100,0
100,0-
200,00
200,0-
250,0
Skalista
równa
-
-
-
125,0-
333,3
250,0-
500,0
49
Wymiarowanie przekroju poprzecznego
rowu drogowego
-Ustalenie
powierzchni i charakterystyki
zlewni,
-Obliczenie
wielkości (natężenia) spływu
wody
opadowej,
-Sprawdzenie
zdolności przepływowej
rowu:
-Określenie
prędkości dopuszczalnej
wody w rowie i
ustalenie sposobu umocnienia skarp i dna rowu
50
Zdolność przepływowa rowu
Q
r
= F ∙ v
Q
r
– przepływ [m
3
/s],
F – pole powierzchni czynnego przekroju [m
2
],
v - średnia prędkość przepływu wody w cieku [m/s]
k
st
– współczynnik chropowatości cieku w zależności od
umocnienia jego dna i ścian,
I
E
– spadek podłużny cieku,
R
h
– promień hydrauliczny
L
u
– obwód zwilżony, [m],
F – pole powierzchni czynnego przekroju, [m
2
]
51
Przekrój poprzeczny rowu jest prawidłowo
zaprojektowany, jeżeli:
1. Q
r
> Q
, przy założonej głębokości
napełnienia rowu
2. v > v
dop
., przy założonym umocnieniu dna i
skarp rowu
52
Wymiarowanie przekroju poprzecznego
przepustu/małego mostu
W przypadku przepływu bezciśnieniowego rozróżnia się
dwa przypadki:
-przepływ bez spiętrzenia (energia przepływu w
przekroju niezabudowanym jest na tyle duża aby
prędkość potrzebna do przepustu można było osiągnąć w
ruchu spokojnym),
-przepływ ze spiętrzeniem (energia strumienia wody
jest zbyt mała aby nastąpił przepływ przez obiekt, woda
podnosi się tak długo aż zgromadzona energia będzie
wystarczająca do wywołania przepływu równomiernego)
53
54
Wymiarowanie światła przepustu wymaga
określenia:
-kształtu przekroju,
-typu wlotu,
-długości, rzędnych posadowienia i pochylenia
podłużnego,
-schematu obliczeniowego.
Przy projektowaniu przepustu o przekroju
kołowym o niezatopionym wlocie i wylocie
poziom wody w przepuście
nie powinien
przekraczać 0,8 x D
(średnica przepustu)
Przepływ obliczeniowy – przekrój kołowy –
ruch spokojny:
Q = μ∙ f
1
∙ v,
μ – współczynnik kontrakcji,
Q – przepływ obliczeniowy [m
3
/s],
f
1
– pole powierzchni czynnej przekroju [m
2
],
v – prędkość wody w przepuście, [m/s]
Typ głowicy wlotowej przepustu
jednootworowego
Współczynnik
kontrakcji μ
Wlot poszerzony, skrzydła
krzywoliniowe
0,90
Wlot poszerzony, skrzydła rozwarte
0,85
Skrzydła prostopadłe do osi drogi
0,80
Głowica kołnierzowa
0,75
Przepust na cieku przenoszącym
rumowiska
0,50
55
Zakładamy:
- poziom wody w przepuście o niezatopionym wlocie
0,8
D
(co odpowiada wartości
f
1
= 0,6736 D
2
) oraz
maksymalną dopuszczalną prędkość
v
max
można określić
minimalną średnicę przepustu na podstawie wielkości
przepływu jednostkowego ze wzoru:
-przyjmujemy średnicę:
D ≥ D
min
.
56
57
-dla przyjętej wartości średnicy
D
obliczamy głębokość
wody w przepuście
h
o
:
Q – przepływ obliczeniowy,
μ – współczynnik kontrakcji, [-],
D – przyjęta średnica przepustu
-Sprawdzamy warunki początkowe (jeżeli nie są
spełnione – analiza innego przypadku – literatura):
h
o
> a
0,2 D ≤ h
o
≤ 0,8D
a – wysokość miarodajna wody w miejscu
projektowanego przepustu
-Obliczamy podstawowe parametry hydrauliczne (wg wzorów
uproszczonych):
-obwód zwilżony
c – odległość pomiędzy zwierciadłem wody w rurze a
płaszczyzną
przechodzącą przez oś rury,
- powierzchnię przepływu
f
h
:
- promień hydrauliczny:
-prędkość wody przy napełnieniu ho:
58
Filtracja wody pod przepustem
Może wystąpić na skutek różnicy poziomów wody między wlotem i
wylotem.
Obliczenie filtracji wykonuje się w celu określenia minimalnej drogi
filtracji, przy której nastąpiłoby wyeliminowanie szkodliwego
mechanicznego rozmycia gruntu.
Obliczeń filtracji nie przeprowadza
się gdy:
-przepust jest zbudowany na skale,
-maksymalna różnica poziomów wody górnej i dolnej jest mniejsza
niż 5%
Minimalna długość drogi filtracji powinna wynosić:
-Dla filtracji pod fundamentem przepustu:
L
f
= C
L
∙ ∆h
-Dla filtracji obok przepustu:
L
f
= 0,75 ∙ C
L
∙ ∆h
L
f
– minimalna długość drogi filtracji, [m]
C
L
– współczynnik zależny od rodzaju gruntu
∆h – różnica poziomów powyżej i poniżej przepustu, [m]
59
60
Grunt podłoża
Współczynnik
C
L
Piasek pylasty, muły, pyły
8,5
Piasek drobnoziarnisty
7,4
Piasek średnioziarnisty
6,0
Piasek gruboziarnisty
5,0
Pospółka
4,0
Żwir
3,5
Rumosz
3,0
Gliny średniospoiste
3,0
Gliny bardzo spoiste
2,0
Iły
1,6
Rzeczywista długość drogi filtracji L
o
powinna być
większa od wyznaczonej minimalnej wartości L
f
(L
o
> L
f
).
Drogę Lo wyznacza się ze wzoru:
L
o
= (1/3) ∙ ∑L
s
+ ∑L
h
L
o
– rzeczywista długość drogi filtracji, [m]
L
s
– długości poziome filtracji [m]
L
h
– długości pionowe filtracji [m]
61
Document Outline
