22.11.11
1
Odwadnianie obiektów i wykopów
budowlanych
dr inż. Patryk Wójtowicz
Drenaż okólny (obwodowy)
• Drenaż okólny (obwodowy) stosowany jest zazwyczaj
do ochrony przed podtopieniem pojedynczych
budynków – szczególnie podpiwniczonych – i głęboko
posadowionych obiektów przemysłowych
• Drenaż okólny zalecany jest na obszarach występowania
wód zaskórnych i płytkich wód gruntowych o małym
spadku zwierciadła wody
1 -‐ trasa drenu dla terenu bez
wsiąkania opadów
2 – trasa drenu dla terenu z
wsiąkaniem opadów
22.11.11
2
Drenaż okólny (obwodowy)
• Drenaż okólny może być stosowany do
odwodnienia większych kompleksów zabudowy
pod warunkiem zabezpieczenia obszaru przed
infiltracją wód opadowych i nieszczelnymi
sieciami wod-‐kan (W + g)
2 – dodatkowe drenu w przypadku
wsiąkania opadów
Drenaż okólny (obwodowy)
• Drenaż okólny wykonywany jest w postaci:
– poziomych ciągów drenarskich układanych poniżej
stopy fundamentów chronionych budowli
– pionowego drenażu w postaci szeregu studni
(wierconych lub wpłukiwanych), usytuowanych w
odstępach od kilku do kilkudziesięciu metrów
(stosujemy gdy poziomy jest trudny do wykonania)
– mieszanego (kombinowanego) drenaż pionowy
(studnia) odbiera wodę naporową zalegającą w dolnej
(dobrze przepuszczalnej) warstwie wodonośnej –
drenaż poziomy stanowi odbiornik wody odpływającej
samowypływem ze studzien
22.11.11
3
Drenaż okólny (obwodowy)
• Drenaż okólny musi być zabezpieczony przed
infiltracją wody i ścieków z nieszczelnych
przewodów sieci wodociągowej i kanalizacyjnej
– w przeciwnym wypadku należy zagęścić sieć
przewodów drenarskich (drenaż
systematyczny?)
Pionowy drenaż okólny w układzie ssawnym
1 – studnia odwadniająca
2 – kolektor ssawny
3 – pompa
22.11.11
4
Kombinowany drenaż ogólny z grawitacyjnym
odpływem wody ze studni
1 – studnia
2 – dren poziomy
3 – słabo przepuszczalna warstwa gruntu
4 – dobrze przepuszczalna warstwa wodonośna
5 – odprowadzenie wody
Całkowite odwodnienie gruntu pod budynkiem
za pomocą poziomego drenażu okólnego
22.11.11
5
Zasady obliczania poziomego drenażu okólnego
• Podstawowym założeniem obliczeń poziomego
drenażu okólnego jest założenie modelu
płaskiego (2D) – wówczas możliwe jest
stosowane wzorów służących do obliczeń
drenażu opaskowego bądź nabrzeżnego
Drenaż poziomy okólny zupełny w zbiorniku
wody gruntowej – zwierciadło swobodne
Hydrauliczne obciążenie jednostkowe przy dopływie jednostronnym
2
2
3
0
,
/
2
w
f
H
h
q k
m s m
R
−
=
2
3
,
/
2
w
f
H
q k
m s m
R
=
gdy h
0
= 0 (dren zagłębiony w podłożu nieprzepuszczalnym lub h
0
<< H
w
)
3
,
/
Q q L m s
= ⋅
22.11.11
6
Drenaż poziomy okólny zupełny w zbiorniku
wody gruntowej – zwierciadło swobodne
Zasięg wpływu drenu zupełnego pracującego w zbiorniku wód gruntowych
(
)
2
2
0
,
f
w
k
R
H
h
m
W
=
−
Rzędne obniżonego zwierciadła wody
(
)
2
2
2
0
0
,
x
w
x
h
h
H
h
m
R
=
+
−
gdy h
0
≈ 0
,
x
w
x
h
H
m
R
=
x – odległość punktu w którym
obliczamy rzędną h
x
od osi
drenu, m
Zasady obliczania pionowego drenażu okólnego
• Obliczenia drenażu okólnego pionowego
składającego się grupy oddziałujących studzien
prowadzi się wg następujących kroków:
– zamiana rzeczywistego obrysu na zastępczy o
promieniu (R
0
)
– obliczenia dopływu do jednej studni (q)
– wydajność drenażu (Q)
– obniżenie zwierciadła wody w środku ciężkości (h
0
)
22.11.11
7
Zasady obliczania pionowego (dogłębionego)
drenażu okólnego – zwierciadło swobodne
0
(
)
,
4
a b
R
m
η
+
=
575
,
w
f
R
s
H k m
=
⋅ ⋅
⋅
0
,
g
R
R R m
=
+
2
0
0
ln
,
g
w
f
R
Q
h
H
m
k
R
π
=
−
⋅
⋅
3
0
1.36
(2
)
,
/
lg
f
w
g
k s
H
s
Q
m s
R
R
⋅
⋅ ⋅
⋅
−
=
0
,
F
R
m
π
=
(
)
(
)
2
0
1
2
ln
ln
...
,
w
g
n
f
q
h
H
n R
x x
x
m
k
π
=
−
−
⋅
⋅ ⋅
h
0
wyliczyć można ze wzoru Forchheimera
q =
π
k
f
s 2H
w
− s
(
)
ln
R
2
g
n ⋅ r ⋅ R
0
n−1
, m
3
/ s
3
,
/
Q n q m s
= ⋅
dopływ do jednej studni
wydajność drenażu
Zasady obliczania pionowego (dogłębionego)
drenażu okólnego – zwierciadło napięte
(
)
3
1
0
2
,
/
ln
f
n
g
n
k m s
q
m s
R
n r R
π
−
⋅
⋅ ⋅
=
⋅ ⋅
0
(
)
,
4
a b
R
m
η
+
=
3000
,
f
R
s k m
=
⋅
0
,
g
R
R R m
=
+
0
,
F
R
m
π
=
0
0
ln
,
2
g
w
f
R
n q
R
h
H
m
k m
π
⎛
⎞
⋅
⎜
⎟
⎝
⎠
=
−
⋅
⋅
(
)
0
1
2
ln
ln
...
,
2
w
g
n
f
q
h
H
n R
x x
x
m
k m
π
⎡
⎤
=
−
⋅
⋅ ⋅
⎣
⎦
h
0
wyliczyć można ze wzoru Forchheimera
3
,
/
Q n q m s
= ⋅
3
0
2.73
,
/
lg
f
g
k m s
Q
m s
R
R
⋅
⋅ ⋅
=
dopływ do jednej studni
wydajność drenażu
22.11.11
8
Drenaż opaskowy
• Drenaż opaskowy
stosowany jest:
– napływ obcych wód
powierzchniowych i
podziemnych
– duże spadki terenu (i >
0.03%)
– mała infiltracja opadów oraz
nieszczelności (W+g)
zasięg wpływu
drenażu
Drenaż opaskowy
• Drenaż opaskowy stosuje się gdy:
– zachodzi konieczność obniżenia poziomów wód
podziemnych na znacznym obszarze
– należy poprawić zdrowotność terenu oraz warunków
posadowienia fundamentów
– planuje się budowę sieci dróg i uzbrojenia podziemnego
• Drenaż opaskowy w porównaniu z
systematycznym jest tańszy w budowie oraz daje
możliwość lokalizacji urządzeń melioracyjnych
poza obrębem zabudowy
22.11.11
9
Drenaż opaskowy
• Drenaż opaskowy wykonywany jest w postaci
galerii, drenu poziomego lub głębokiego rowu
czy koryta, rzadziej w postaci rzędu studzien
(bariery) lub kombinacji elementu poziomego z
pionowym
• Drenaż opaskowy umieszcza się powyżej
chronionego obszaru i (w miarę możliwości)
prostopadle do kierunku przepływu wód
podziemnych (dreny odpowiednio wydłuża się
aby zabezpieczyć cały chroniony obszar)
Drenaż opaskowy poziomy zupełny
• Drenaż opaskowy poziomy zupełny (dren
ułożony na spągu warstwy wodonośnej) jest
najbardziej skuteczny – ograniczeniem jest
niewielki zakres dopuszczalnych miąższości
22.11.11
10
Obliczenia drenażu opaskowego poziomego
zupełnego
• Zakładając, że drenaż opaskowy poziomy
zupełny przyjmuje w całości zasoby
dynamiczne wody – obliczenia obciążenia
hydraulicznego drenu polega na określeniu tych
zasobów
H
w
q
d
Obliczenia drenażu opaskowego poziomego
zupełnego
H
w
q
d
3
,
/
d
w
f
q
H k J m s mb
=
⋅
⋅
Obciążenie jednostkowe drenu opaskowego, J – lokalny
spadek zwierciadła wody gruntowej
3
,
/
d
di
i
Q
q L m s
=
⋅
∑
Całkowity dopływ do drenu (suma dopływu do L
i
–
odcinka (o danym k
fi
i H
wi
)
22.11.11
11
Drenaż opaskowy pionowy zawieszony
• Drenaż opaskowy zawieszony przejmuje tylko część
zasobów dynamicznych
• Gdy wydajność drenu opaskowego (poziomego) jest
niewystarczająca a teren charakteryzuje się znaczną
miąższością i przepuszczalnością warstwy wodonośnej
stosuje się barierę ze wzajemnie współpracujących
studzien czerpalnych
Drenaż opaskowy pionowy zawieszony
kombinowany
• Warunkiem zastosowania kombinowanego
drenażu poziomo-‐pionowego jest:
– odwadniana warstwa gruntu charakteryzuje się małą
przepuszczalnością
– odwadniania warstwa zalega na dobrze przepuszczalnej
warstwie o znacznej miąższości
22.11.11
12
Obliczenia drenażu poziomego zawieszonego
(niezupełnego)
• Obliczenia prowadzi się drogą kolejnych
przybliżeń
– określa się dopływ do drenu q
d
= q – q
0
– rzędne krzywej depresji h
x
– zakłada się zagłębienie drenu
– określa się wymagane obniżenie zwierciadła wód
gruntowych
Obliczenia drenażu poziomego zawieszonego
(i = 0)
Ilość wody przepływającej poniżej drenu w kierunku
odbiornika
(
)
2
2
0
3
0
0
,
/
2
f
d
k h
h
q
m s mb
l
−
=
i = 0
2
0
0
2
,
x
f
h
h
xq k m
=
+
Rzędne obniżonego zwierciadła wody
3
,
/
f
w
q k J H m s mb
=
⋅ ⋅
Dopływ wód gruntowych
22.11.11
13
Obliczenia drenażu poziomego zawieszonego
(i > 0)
Ilość wody przepływającej poniżej drenu w
kierunku odbiornika
(
)
(
)
0
0
0
3
0
0
,
/
2
f
d
d
k h
h
h
h
il
q
m s mb
l
+
−
+
=
i > 0
(
)
2
0
0
2
2
,
2
x
f
ix
h
h
ix
xq k m
−
=
+
−
+
Rzędne obniżonego zwierciadła wody
3
0
,
/
d
q
q q m s mb
= −
3
,
/
f
w
q k J H m s mb
=
⋅ ⋅
Obliczenia drenażu poziomego zawieszonego
(i < 0)
Ilość wody przepływającej poniżej drenu w
kierunku odbiornika
(
)
(
)
0
0
0
3
0
0
,
/
2
f
d
d
k h
h
h
h
il
q
m s mb
l
+
−
+
=
i < 0
(
)
2
0
0
2
2
,
2
x
f
ix
h
h
ix
xq k m
=
+
+
+
Rzędne obniżonego zwierciadła wody
3
0
,
/
d
q
q q m s mb
= −
3
,
/
f
w
q k J H m s mb
=
⋅ ⋅
22.11.11
14
Drenaż opaskowy zawieszony – wpływ infiltracji
opadów i nieszczelności sieci podziemnych (W+g)
Rzędne obniżonego zwierciadła wody
po uwzględnieniu infiltracji oraz (W
+g)
(
)
2
1
0
,
x
x
f
W g
h
h
x l
x m
k
+
=
+
−
h
d
Zastosowanie drenażu nadbrzeżnego
• Drenaż nadbrzeżny stosujemy do ochrony
przed wodami infiltrującymi ze zbiorników
wody powierzchniowej lub gdy wysoki stan
wody w odbiornikach utrudniają odpływ
podziemny (piętrzą wody podziemne)
Podtopienie terenu przez wysokie
stany wody w rzece (NWW)
(NWW)
22.11.11
15
Zastosowanie drenażu nadbrzeżnego
Podtopienie terenu przez niskie
bądź średnie stany wody w rzece
Podtopienie terenu przez niskie
bądź średnie stany wody w rzece –
drenaż zespołowy opaskowo-‐
nadbrzeżny
Zastosowanie drenażu nadbrzeżnego
Drenaż nadbrzeżny podwójny – w
międzyrzeczu
Drenaż nadbrzeżny -‐ przywałowy
22.11.11
16
Zasady obliczeń hydrogeologicznych drenaży
nadbrzeżnych (poziomych i pionowych)
• Obliczenia przy projektowaniu drenaży nadbrzeżnych
polegają na:
1. określeniu racjonalnego położenia ciągu drenarskiego bądź
bariery studzien względem obszaru zasilania (l
1
)
2. Ustaleniu odpowiedniej głębokości ułożenia drenu bądź
optymalnych odstępów studzien i depresji (s, s
p
, a, n)
3. Określeniu obciążenia jednostkowego drenu bądź wydajności
pojedynczej studni i całkowitego odpływu (q, Q
1
, Q
c
)
4. Obliczeniu i wykreśleniu krzywych obniżonego (dynamicznego)
zwierciadła wody na terenie chronionym (h
x
)
5. Uwzględnieniu infiltracji opadów i eksfiltracji z sieci W+g (h
x1
)
6. Uwzględnienie zeskoku hydraulicznego Dh bądź Ds
cykl
it
era
cj
i o
bl
icze
ń
Zasady obliczeń hydrogeologicznych drenaży
nadbrzeżnych (poziomych i pionowych)
• Drenaż nadbrzeżny uznajemy za optymalny gdy
przy założonym (wymaganym) obniżeniu
zwierciadła wody na terenie chronionym odpływ z
drenażu będzie najmniejszy. Należy więc
minimalizować łączną długość drenażu i głębokość
jego założenia lub wielkość depresji w studniach
• Założenia wyjściowe:
– Jednorodność i izotropowość gruntu
– Poziomy układ warstwy nieprzepuszczalnej
– Wpływ infiltracji opadów W i eksfiltracji g uwzględnia
się dodatkowo
22.11.11
17
Obliczenia poziomych drenaży nadbrzeżnych w
międzyrzeczu – zwierciadło napięte
3
1 2
0
,
/
ln
f
k s
q
m s mb
l l
m
r
l m
π
π
π
=
+
(
)
1
2
1
2
0
,
x
x
f
f
l
ql
q
h
H
B
H
H
m
k
l
mk
π
⎡
⎤
=
+
+
−
−
⎢
⎥
⎢
⎥
⎣
⎦
Jednostkowe obciążenie hydrauliczne drenu
Rzędne krzywej depresji
(
)
0
ln 1
A
B
e
x x
A
m
π
=
−
−
= −
Obliczenia poziomych drenaży nadbrzeżnych w
międzyrzeczu – zwierciadło swobodne
• Ciąg pojedynczy drenów poziomych
1
2
3
q q
q
q
=
+
+
(
)
2
2
1
0
3
1
1
,
/
2
f
k
y
y
q
m s mb
l
−
=
(
)
2
2
2
0
2
1
2
f
k
y
y
q
l
−
=
(
)
0
3
1 2
0
ln
f
s
k H
h
q
l l
r
l
π
π
ω
π
ω
−
=
+
(
)
1
2
1
2
0
0
'
,
x
x
f
f
l
ql
q
h
H
B
H
H
m
k
l
k
π
ω
⎡
⎤
=
+
+
−
−
⎢
⎥
⎢
⎥
⎣
⎦
(
)
0
0
ln 1
A
B
e
x x
A
π
ω
ʹ′
ʹ′ =
−
−
ʹ′ = −
1
2
0
,
2
y
y
m
ω
ω
+
=
+
22.11.11
18
Obliczenia poziomych drenaży nadbrzeżnych w
międzyrzeczu – zwierciadło swobodne
• Ciąg podwójny drenów poziomych
1
3
q
q
q
ʹ′ =
+
(
)
2
2
1
01
1
1
2
f
k
y
y
q
l
−
=
(
)
2
2
2
0
2
2
2
f
k
y
y
q
l
−
=
(
)
1
1
2
1
2
1
2
0
0
,
x
x
f
f
f
l
q l
q l
q
q
h
H
B
B
H
H
m
k
k
l
k
π
π
ω
⎡
⎤
ʹ′
ʹ′ʹ′
ʹ′
ʹ′ʹ′
+
=
+
+
+
−
−
⎢
⎥
⎢
⎥
⎣
⎦
(
)
1
01
1
1
0
ln 1
,
A
x x
B
e
A
w
π
−
=
−
= −
dren I:
dren II:
2
4
q
q
q
ʹ′ʹ′ =
+
H’
H’’
(
)
01
3
1 2
1
0
ln
f
k H
h
q
l l
r
l
π
π
ω
π
ω
ʹ′ −
=
+
(
)
02
3
1 2
2
0
ln
f
k H
h
q
l l
r
l
π
π
ω
π
ω
ʹ′ʹ′ −
=
ʹ′ ʹ′
+
Obliczenia pionowych drenaży nadbrzeżnych w
międzyrzeczu – zwierciadło swobodne (pojedyncza
bariera studzien)
(
)
3
1
1 2
0
2
,
/
2
ln
2
f
s
k s H
s
q
m s m
l l
a
r
al
π
π
π
−
=
+
(
)
2
2
2
1
2
1
2
0
2
'
,
x
x
f
f
l
ql
q
h
H
B
H
H
m
k
l
ak
π
⎡
⎤
=
+
+
−
−
⎢
⎥
⎢
⎥
⎣
⎦
(
)
0
ln 1
2
A
B
e
x x
A
a
π
ʹ′
ʹ′ =
−
−
ʹ′ = −
Obliczenie zw. wody w punkcie A pomiędzy
studniami
0
0
0.44
,
1.47 lg
2
2
A
l
a
a
t
G
l
aG
r
π
−
=
=
+
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Odwadnianie terenow projekt
Odwadnianie terenow projekt
Odwadnianie terenów W3
Odwadnianie terenów W6
Odwadnianie terenow projekt
Odwadnianie terenów W7
Odwadnianie terenów W8
Odwadnianie terenów W5
Odwadnianie terenów W2
Odwadnianie terenów W1
Odwadnianie terenów W1
W4 Proces wytwórczy oprogramowania
W4 2010
Statystyka SUM w4
w4 3
W4 2
W4 1
więcej podobnych podstron