22.11.11

1

Odwadnianie  obiektów  i  wykopów  

budowlanych  

 

dr  inż.  Patryk  Wójtowicz  

Prognoza  zmiany  stanów  wód  podziemnych  

•  Trwałe  podniesienie  stanu  wody  w  odbiorniku  

–  Obliczenia  rozpoczyna  się  od  przekroju  położonego  

najbliżej  linii  brzegowej  (1)  

Założenia:
1.  Ruch równomierny ustalony
2.  Grunt jednorodny, izotropowy
3.  Pozioma warstwa

nieprzepuszczalna

4.  Q = const
5.  Stromy brzeg odbiornika

22.11.11

2

Spiętrzenie  wody  gruntowej  w  jednorodnej  warstwie  

poziomej  w  warunkach  ustalonego  ruchu  wody  

•  Przekrój  1  

(

)

2

2

2

1

0

1

0

,

y

y

h

h

m

=

+

−

(

)

2

2

2

2

1

2

1

,

y

y

h

h

m

=

+

−

•  Przekrój  2  

•  y

0

 –  znane  lub  założone  spiętrzenie  wody  w  odbiorniku  nad  podłożem  

nieprzepuszczalnym  

(

)

2

2

2

1

1

,

i

i

i

i

y

y

h

h

m

+

+

=

+

−

•  Przekrój  (i+1)  

Spiętrzenie  wody  gruntowej  w  jednorodnej  warstwie  

poziomej  w  warunkach  ruchu  ustalonego  przy  

jednoczesnym  cofnięciu  się  linii  brzegowej  

(

)

2

2

2

1

0

1

0

0

,

x

y

y

h

h

m

x x

=

+

−

+

(

)

2

2

2

2

1

2

1

,

y

y

h

h

m

=

+

−

•  Przekrój  1  

•  Przekrój  2  

Założenia:
1.  Ruch równomierny ustalony
2.  Grunt jednorodny, izotropowy
3.  Pozioma warstwa nieprzepuszczalna
4.  Q = const
5.  Cofnięta linia brzegowa

22.11.11

3

Spiętrzenie  wody  gruntowej  w  jednorodnej  warstwie  

zapadającej  w  warunkach  ustalonego  ruchu  wody  (i>0)  

Założenia:
1.  Ruch równomierny ustalony
2.  Grunt jednorodny, izotropowy
3.  i > 0
4.  Q = const
5.  Stromy brzeg odbiornika

(

)

2

2

2

2

1

1

1

0

1

0

1

0

1

0

,

2

2

i l

i l

y

y

h

h

i l h

h

y

m

⋅

⋅

⎛

⎞

=

+

−

+

+ ⋅

+

−

−

⎜

⎟

⎝

⎠

Spiętrzenie  wody  gruntowej  w  jednorodnej  warstwie  

zapadającej  w  warunkach  ustalonego  ruchu  wody  (i<0)  

Założenia:
1.  Ruch równomierny ustalony
2.  Grunt jednorodny, izotropowy
3.  i < 0
4.  Q = const
5.  Stromy brzeg odbiornika

(

)

2

2

2

2

1

1

1

0

1

0

1

0

1

0

,

2

2

i l

i l

y

y

h

h

i l h

h

y

m

⋅

⋅

⎛

⎞

=

+

−

+

− ⋅

+

−

+

⎜

⎟

⎝

⎠

22.11.11

4

Nagłe  podniesienie  się  stanu  wody  w  rzece  

(coFa)  np.  w  wyniku  fali  powodziowej  

Założenia:

1.

 

Ruch nierównomierny
wolnozmienny

2.  Grunt jednorodny, izotropowy
3.  i = 0

4.

 

Q ≠ const

5.  Stromy brzeg odbiornika

(

)

( )

2

2

2

0

1

,

x

x

o

y

h

y

h

m

λ

=

+

−

− Φ

⎡

⎤

⎣

⎦

Formowanie  się  coIi  piętrzącej:  

gdzie:  Φ(l)  –  bezwymiarowa  funkcja  

wielkości  l  

( )

2

0

2

e d

λ

λ

λ

λ

π

−

Φ

=

∫

588

x

a t

λ

=

⋅

0

f

sr

k

a

h

µ

=

t  –  czas  w  dobach  od  chwili  rozpoczęcia  

spiętrzenia  wody  
m

0

 –  współczynnik  odsączalności  

h

sr

 –  średnia  wysokość  strumienia  wody  

W  okresie  występowania  infiltracji  wody  z  rzeki  

Po  zakończeniu  infiltracji  wody  z  rzeki  i  

rozpoczęciu  zasilania  rzeki  wodami  
podziemnymi  

Wahania  zwierciadła  wody  w  rzece  i  w  gruncie  –  

w  strefie  przybrzeżnej  

Założenia:
1.  Stany wody w rzece i w gruncie

zmieniają się sinusoidalnie

2.  Grunt jednorodny, izotropowy
3.  Znaczna miąższość warstwy

wodonośnej

0

max

exp

294 2

f

x

z

H

k h T

π µ

⎛

⎞

⋅

=

−

⎜

⎟

⎜

⎟

⋅

⋅ ⋅

⎝

⎠

3

0

235

,

/

f

q

H k h t

m s

µ

=

⋅

⋅ ⋅ ⋅

Ilość  wody  infiltrującej  z  rzeki  w  głąb  gruntu  na  jednostkę  długości  linii  brzegowej,  w  

okresie  od  początku  do  kulminacji  fali  powodziowej  (T/2)  

22.11.11

5

Podział  systemów  melioracji  

Melioracje

Melioracje

podstawowe

oczyszczanie

koryta

odbiornika

regulacja

koryta

odbiornika

skracanie

biegu rzeki

pogłębianie

koryta

odbiornika

Melioracje

szczegółowe

rowy

opaskowe

plantowanie

drenaż

kanalizacja

deszczowa

Melioracje  podstawowe  

•  Melioracje  podstawowe  –  mają  istotny  wpływ  

na  poprawę  warunków  wodnych  w  gruncie  

•  Melioracje  podstawowe  mają  za  zadanie  

stworzenie  odpowiednich  warunków  do  

budowy  i  należytego  działania  urządzeń  

zaliczanych  do  melioracji  szczegółowych  (rowy,  

drenaże,  kanalizacja  deszczowa  etc.)  

22.11.11

6

Ochrona  terenów  przed  podmakaniem  i  

zabagnianiem  

•  Ochrona  przeciwpowodziowa  polega  na:  

–  gromadzeniu  fal  powodziowych  w  specjalnych  

zbiornikach  retencyjnych,  

–  budowie  wałów  ochronnych,  
–  budowie  kanałów  odciążających,  
–  budowie  polderów,  
–  regulacji  rzek.  

Zbiorniki  retencyjne  i  wały  powodziowe  

•  Zbiorniki  retencyjne  wykorzystywane  są  do  

przechwycenia  i  spłaszczanie  szczytu  fali  

powodziowej  

•  Wały  powodziowe  zabezpieczają  odcinki  dolin  

rzecznych  przed  zalewaniem.  Na  wysokości  

miast  czy  zakładów  przemysłowych  buduje  się  

obwałowania  nieprzelewowe  tzw.  zimowe  

(obliczane  na  zatrzymanie  największych  

wielkich  wód  o  częstotliwości  1  raz  na  200  ÷  

1000  lat)  

22.11.11

7

Wały  powodziowe  

•  Ze  względów  bezpieczeństwa  korona  wałów  

powinna  być  wzniesiona  o  0.8  ÷  1.2  m  powyżej  

najwyższego  stanu  spiętrzonej  wody  

•  Szerokość  (s

o

)  powinna  wynosić  (wał  bez  jądra  

uszczelniającego)  s

o

 =  0.25  H  +  2.0  m    

•  Po  stronie  odpowietrznej  wykonuje  się  rowy,  

dreny  lub  sączki  nadbrzeżne  przechwytujące  

wody  przesiąkowe  

Typowy  przekrój  wału  przeciwpowodziowego  z  

jądrem  uszczelniającym  

1  –  jądro  uszczelniające  

2  –  ławka  
3  –  sączek  kamienny  lub  żwirowy  

4  –  rów  przywałowy  

22.11.11

8

Kanały  odciążające  

•  Kanały  odciążające  (tzw.  kanały  ulgi)  

budowane  są  w  obrębie  miasta  w  celu  

zmniejszenia  spiętrzenia  wielkich  wód  

wywołanych  obwałowaniem  rzeki    

1  –  kanał  odciążający  

2  –  śluza  wlotowa  
3  –  śluza  wylotowa  

4  –  wały  przeciwpowodziowe  

Poldery  

•  Poldery  budowane  są  aby  zmniejszyć  

spiętrzenie  wielkich  wód.  Zalewane  są  z  reguły  

wodami  wiosennymi  

•  Poldery  zwiększają  retencję  doliny  rzecznej  i  

tym  samym  obniżają  szczyt  fal  powodziowych  

•  Poldery  umieszczane  są  powyżej  obszarów  

chronionych  

•  Poldery  napełniane  są  przez  przelewy  lub  śluzy  

wpustowe  

22.11.11

9

Wrocław  południowo-­‐wschodni  –  Poldery  

22.11.11

10

Odbiorniki  wód  podziemnych  

•  Odbiornikami  wód  podziemnych  

(bezpośrednimi  lub  pośrednimi)  mogą  być:  

–  oceany  
–  morza  
–  rzeki  
–  parowy  
–  wąwozy  
–  głęboko  położone  pokłady  skał  przepuszczalnych  

Metody  poprawy  odwadniającego  działania  

odbiorników  wód  podziemnych  

•  Metody  poprawy  odwadniającego  działania  

odbiorników  wód  podziemnych:  

–  oczyszczanie  koryta  odbiornika  
–  regulacja  koryta  odbiornika  
–  skracanie  biegu  rzeki  
–  pogłębianie  koryta  odbiornika  

22.11.11

11

Oczyszczanie  koryta  odbiornika  

•  Zaniedbanie  stanu  koryta  odbiornika  (rzeki,  

potoku,  rowu)  powoduje  wysoki  stan  wody  w  

odbiorniku  

•  Szczególnie  wrażliwe  są  małe  rzeki  i  strumienie  

nizinne  o  prędkościach  przepływu  poniżej  0.5  m/s  

•  Roślinność  powoduje  znaczny  wzrost  oporów  

przepływu,  a  tym  samym  spiętrzenie  wody  i  

zwiększenie  powierzchni  czynnego  przekroju  

(dochodzi  do  odkładania  się  namułów  i  

podnoszenia  dna)  

Regulacja  koryta  odbiornika  

•  Regulacji  koryta  odbiornika  dokonuje  się  celem  

zwiększenia  przepustowości  odbiornika  

•  Regulacji  dokonuje  się  w  szczególności  gdy  

koryto  odbiornika  :  

–  posiada  nieregularny  i  zmieniający  się  z  biegiem  

kształt  przekroju  poprzecznego  

–  posiada  lokalne  przewężenia  
–  posiada  rozlewiska  i  meandry  

22.11.11

12

Regulacja  koryta  odbiornika  

•  Regulacja  polega  na:  

–  nadaniu  biegowi  rzeki  kształtu  zapewniającego  

jednostajną  i  optymalną  prędkość  przepływu  w  

całym  przekroju,    

–  utworzeniu  koryta  o  regularnym  i  zwartym  

przekroju    

–  utrzymaniu  stałej  głębokości  

•  W  tym  celu  buduje  się  tamy:  

–  podłużne    
–  poprzeczne  

Regulacja  koryta  odbiornika  

•  Tamy  podłużne  (równoległe):  

–  nadają  rzece  nowe  stałe  brzegi,    
–  wytwarzają  łagodną  w  planie  linię  nurtu,    
–  stały  przekrój  poprzeczny,  
–  stałą  głębokość.  

22.11.11

13

Regulacja  koryta  odbiornika  

•  Tamy  poprzeczne  (prostopadłe)  –  kierujące  -­‐  w  

dolnym  biegu  rzeki  (przy  małych  spadkach)  

zastępowane  są  często  za  pomocą  ostróg  

•  Ostrogi  zapewniają  szybkie  zalądowanie  

przestrzeni  między  tamami  

ostrogi

Dopuszczalne  średnie  prędkości  przepływu  wody  

w  korytach  naturalnych  

22.11.11

14

Skracanie  biegu  rzeki  

•  Rzeki  i  potoki  o  małym  spadku  (na  równinach)  

tworzą  zazwyczaj  szereg  zakoli  wydłużających  

znacznie  bieg  rzeki  

•  W  wyniku  „wyprostowania  trasy”:  

–  skraca  znacznie  bieg  rzeki  

–  zwiększa  spadek  jednostkowy    

zwierciadła  wody  

–  zwiększa  prędkość  przepływu  

–  zmniejsza  przekrój  czynny  
–  zmniejsza  poziom  wody  

•  W  wyniku  skrócenia  długości  strumienia  o  połowę  

prędkość  przepływu  wzrasta  o  40  ÷  50%  

Pogłębianie  koryta  odbiornika  

•  Sztuczne  pogłębienie  koryta  stosuje  się  gdy  

wymagane  jest  duże  obniżenie  zwierciadła  

wody  w  odbiorniku  

Przykłady  rozwiązania  pogłębienia  dna  rzeki  i  obniżenia  poziomu  średniej  wody  pod  mostami  

22.11.11

15

Melioracje  szczegółowe  

•  Melioracje  szczegółowe:  

–  rowy  opaskowe  
–  plantowanie  powierzchni  terenu  
–  podnoszenie  powierzchni  terenu  przez  zalądowanie  
–  odwadnianie  (drenowanie)  gruntu  –  drenaż  i  

kanalizacja  deszczowa  

–  izolacje  wodoszczelne  budowli  podziemnych    

Rowy  opaskowe  

•  Rowy  opaskowe  –  zatrzymują  infiltrację  

(obcych)  ścieków  opadowych  i  roztopowych  

spływających  z  przyległych  obszarów  

•  Rowy  odprowadzają  wody  na  zewnątrz  obszaru  

(do  odbiornika)  

•  Rowy  umieszcza  się  wokół  chronionego  obszaru  

od  strony  napływu  wód  obcych  –  wzdłuż  dróg,  

granic  parcel  

•  Rowy  odprowadzają  wody  do  strumieni,  rzek  

lub  kanalizacji  deszczowej  (rzadko)  

22.11.11

16

Rowy  opaskowe  

•  Głębokość  rowu  otwartego  do  1.5  metra  

•  Szerokość  dna  rowu  otwartego  od  0.2  ÷  0.4  m  

Plantowanie  powierzchni  terenu  

•  Plantowanie  to  sztuczne  kształtowanie  

powierzchni  terenu  celem  stworzenia  jak  

najlepszych  warunków  spływu  

powierzchniowego  wód  deszczowych  i  

roztopowych  do  naturalnych  lub  sztucznych  

odbiorników  

•  Odbiornikami  na  terenach  zabudowanych  są:  

–  wpusty  deszczowe  
–  rowy  

22.11.11

17

Plantowanie  

•  Odprowadzenie  ścieków  opadowych  z  

nawierzchni  ulicznych  uzyskuje  się  przez  

nadanie  im  poprzecznych  i  podłużnych  

spadków  i  ujęcie  spływającej  wody  przez  

kanalizację  deszczową  

•  Placom  i  zieleńcom  otoczonym  ulic  nadaje  się  

spadki  w  kierunku  ulic  (gdy  jest  to  technicznie  

możliwe)  

•  Optymalne  spadki  terenu  1  ÷  5  %  

Kształtowanie  spadków  terenu  

22.11.11

18

Kształtowanie  spadków  terenu  

Podnoszenie  powierzchni  terenu  przez  

zalądowanie  

•  Zalądowanie  –  podniesienie  powierzchni  

terenu  przez  wykonanie  nasypu  odpowiedniej  

wysokości  

•  Grunty  użyte  do  zalądowanie  powinny  być  

przepuszczalne  (piaszczysto-­‐żwirowe)  –  

eliminacja  wody  zawieszonej  lub  kapilarnej  

22.11.11

19

Izolacje  wodoszczelne  budowli  podziemnych  

•  Izolacje  wodoszczelne  są  stosowane  zawsze  gdy  obiekty  

(np.  fundamenty)  znajdują  się  poniżej  górnej  granicy  

występowania  wód  podziemnych  

•  Nawet  gdy  fundamenty  znajdują  się  w  strefie  aeracji,  

więc  poza  zasięgiem  podciągania  kapilarnego  to  woda  

wsiąkowa  nadal  może  powodować  zawilgocenie  

konstrukcji  fundamentowej  

•  Do  izolacji  stosuje  się  np.  :  

–  asfalty  powlekane  na  zimno    

lub  gorąco  (np.  Abizol)  

–  papy  asfaltowe  
–  klinkier  na  zaprawie  asfaltowej  

Odwadnianie  (drenowanie)  gruntu  

•  Odwadnianie  terenu  stosuje  się  gdy  zawiodą  

dostępne  metody  melioracji  podstawowych  

oraz  pozostałe  metody  melioracji  

szczegółowych  

•  Drenowanie  (odwadnianie)  –  sztuczne  

odprowadzanie  z  danego  obszaru  części  lub  

całości  zasobów  statycznych  i  dynamicznych  

wód  podziemnych  

•  Drenaż  –  układ  urządzeń  służących  do  

odwadniania  terenu  

22.11.11

20

Podstawowy  podział  systemów  drenaży  

Drenaż

drenaż

poziomy

drenaż

pionowy

drenaż

mieszany

Podział  systemów  drenaży  

Drenaż poziomy

•  rowy
•  koryta
•  sączki filtracyjne
•  rurki drenarskie
•  galerie
•  sztolnie

Drenaż pionowy

•  studnie
•  igłofiltry
•  otwory chłonne
•  otwory spływowe

22.11.11

21

Klasyfikacja  sposób  drenowania  w  zależności  od  układu  

urządzeń  odwadniających  i  kierunku  zasilania  

odwadnianej  warstwy  

Systemy drenarskie

(pionowy, poziomy

lub mieszany)

drenaż

systematyczny

drenaż

opaskowy

drenaż

nadbrzeżny

drenaż okólny

Drenaż  poziomy  

•  Drenaż  poziomy  stosuje  się  gdy:  

–  zwierciadło  wody  podziemnej  zalega  na  niewielkiej  

głębokości,  

–  warstwa  wodonośna  ma  małą  miąższość,  
–  wymagane  obniżenie  poziomu  zwierciadła  wody  nie  

przekracza  2.0  ÷  3.0  m  

•  Drenaże  układa  się  w  wykopach  otwartych  do  

głębokości  6.0  ÷  8.0  m  –  przy  głębszych  stosuje  

się  drenażowe  sztolnie  podziemne  

22.11.11

22

Drenaż  pionowy  

•  Drenaż  pionowy  stosuje  się  gdy:  

–  zwierciadło  wody  gruntowej  zalega  na  dużej  

głębokości  i  wymaga  znacznego  obniżenia,  

–  warstwa  wodonośna  ma  dużą  miąższość  i  niewielką  

przepuszczalność,  

–  budowa  drenażu  poziomego  byłaby  utrudniona  np.  

przez  istniejącą  zabudowę  lub  gęstą  infrastrukturę  

podziemną  

Drenaż  systematyczny  –  warunki  stosowania  i  

zasada  działania  

•  Drenaż  systematyczny  stosuje  się  głównie  na  

obszarach  gdzie  zasoby  wód  podziemnych  

zasilane  są  w  głównej  mierze  z  wsiąkania  

opadów  atmosferycznych  albo  z  głębiej  

położonych  zasobnych  zbiorników  wody  

artezyjskiej  

22.11.11

23

Drenaż  systematyczny  poziomy  

•  Drenaż  systematyczny  poziomy  to  sieć  (zwykle)  

równoległych  drenów  przechwytujących  wodę  

wysączającą  się  z  gruntu  i  odprowadzających  ją  

do  zbieraczy  a  następnie  do  kolektorów  

Drenaż  systematyczny  poziomy  

1  –  dren  

2  –  zbieracz  

3  –  kolektor  
4  –  studzienka  

 

22.11.11

24

Drenaż  systematyczny  poziomy  

•  Drenaż  systematyczny  poziomy  stosuje  się  

zazwyczaj  do  wód  zaskórnych,  płytkich  wód  

gruntowych  lub  wód  zawieszonych  –  gdy  

wymagane  jest  niewielkie  obniżenie  zwierciadła  

wód  gruntowych  

•  Drenaż  systematyczny  poziomy  stosuje  się:  

–  na  terenach  niezabudowanych  (np.  boiska,  ogrody,  

parki,  place  i  lotniska)  

–  dzielnice  zabudowie  willowej  i  luźnej    

Drenaż  systematyczny  pionowy  

•  Drenaż  systematyczny  pionowy  stosuje  się  

zazwyczaj  na  obszarach  o  dużej  miąższości  wód  

gruntowych  i  zwierciadle  napiętym  

•  Drenaż  systematyczny  pionowy  zbudowany  

jest  z  wierconych  lub  wpłukiwanych  studni  

czerpalnych  połączonych  w  grupy,  z  których  

woda  odprowadzana  jest  lewarami,    

przewodami  ssawnymi  lub  tłocznymi  

22.11.11

25

Drenaż  systematyczny  pionowy  

1  –  studnia  odwadniająca  
2  –  lewar  (lub  przewód  ssawny)  
3  –  lewar  zbiorczy  
 

Drenaż  kalifornijski  

•  W  drenażu  kalifornijskim  

stosuje  się  głębokie  studnie  

wiercone  wyposażone  w  

pompy  głębinowe  

rozmieszczone  w  odstępach  

od  500  do  1500  m  –  

zalecany  w  warstwach  wód  

podziemnych  o  dużej  

miąższości  i  

przepuszczalności  

22.11.11

26

Drenaż  holenderski  

•  Drenaż  holenderski  to  

rozmieszczone  w  

niewielkich  

odległościach  chłonne  

studnie  wiercone  

odprowadzające  wodę  z  

górnego  do  dolnego  

poziomu  wodonośnego  

•  Studzienki  zaopatrzone  

są  w  filtr  umieszczony  w  

górnej  warstwie  

wodonośnej  

Drenaż  systematyczny  mieszany  

•  Drenaż  systematyczny  mieszany  stosuje  się  gdy  

odwadniany  obszar  podtapiany  jest  jednocześnie  

przez  wody  wsiąkające  z  opadów  atmosferycznych  

i  naporowe  zalegające  w  głębokich  dobrze  

przepuszczalnych  warstwach  

•  Drenaż  poziomy  przechwytuje  wody  wsiąkające  od  

powierzchni  terenu,  pionowy  drenuje  podkład  

wody  naporowej  

1  –  dren  poziomy  (sączek)  

2  –  dren  pionowy  (sączek)  

22.11.11

27

Obliczenia  drenażu  systematycznego  poziomego  

•  Obliczenia  drenażu  systematycznego  poziomego  

polega  na  wyznaczeniu  rozstawu  drenów  –  

wzajemnej  odległości  drenów  i  ich  obciążenia  

hydraulicznego  (natężenie  dopływu  na  1  m  drenu)  

•  Rozstaw  drenów  zależy  od:  

–  przepuszczalności  gruntu  
–  sposobu  i  wielkości  zasilania  odwadnianej  warstwy  
–  głębokości  założenia  drenów  

•  Sposób  obliczeń  zależy  od  lokalizacji  drenów  nad  

podłożem  nieprzepuszczalnym  

Obliczenia  drenażu  systematycznego  poziomego  

•  Odległość  pomiędzy  drenami  w  układzie  

systematycznym  opiera  się  na  prawie  filtracji  

Darcy  dostosowanego  do  warunków  

swobodnego  –  poziomego  przesączania:  

f

f

dy

v

k

dx

=

jednostkowy spadek
swobodnego zwierciadła
wody podziemnej (I)

22.11.11

28

Drenaż  zupełny  (dogłębiony)  

•  Warunki:  

–  i  =  0  
–  h

0

 ≈  d

cz  

(wypełnienie  drenu)

 

i = 0

I

d

cz

•  Rozstaw  drenów

 

max

2

0

0

w

h

H

t

h

=

−

≈

(

)

(

)

2

2

max

0

2

,

f

l

h

h k W g m

=

−

+

(

)

(

)

2

,

w

f

l

H

t

k W g m

=

−

+

zapas 0.2 ÷ 0.5 m

d

cz

– średnica drenu

wraz z obsypką

W  –  wsiąkanie,  

m

3

/s  m

2  

g  –  straty  wody  w  

wodociągu,  

m

3

/s

 

Wsiąkanie  –  W  i  wpływ  nieszczelności  sieci  

wodociągowej  -­‐  g  

Zagospodarowanie terenu

Wsiąkanie – W, m

3

/s m

2

= m/s

Gęsto zabudowa śródmieścia
miast skanalizowanych

0.012·10

-6

Zabudowa półluźna miasta
skanalizowane

0.038·10

-6

Tereny niezabudowane bez
kanalizacji

0.076·10

-6

Straty  wody  (g)  w  sieci  wodociągowej  (w  przypadku  braku  

danych)  należy  przyjmować  w  wysokości  10  ÷  15%  Q

śrd  

22.11.11

29

Wysokość  wsiąkania  -­‐  W  

•  Zasoby  wód  podziemnych  zasilane  są  głównie  poprzez  

wsiąkające  w  grunt  wody  (ścieki)  opadowe  

•  Wysokość  wsiąkania  W  zależy  od:  

–  wodoprzepuszczalności  gruntu  i  jego  wilgotności  w  strefie  

aeracji  (porowatość  i  uziarnienie)  

–  rzeźby,  spadków  i  pokrycia  powierzchni  terenu  

–  przemarzania  gruntu  

–  intensywności  i  czasu  trwania  deszczu  

–  temperatury  i  niedosytu  wilgotności  powietrza  

–  działalności  człowieka  (wyrąb  lasów,  pola  uprawne,  

zabudowa  etc.)  

•  Ilość  opadów  atmosferycznych  wsiąkających  (Europa)  

waha  się  od  16  ÷  27  %  -­‐  dla  Polski  to  18.2  %  

Szybkość  wsiąkania  wody  w  zależności  od  

rodzaju  gruntu  

Rodzaj gruntu

Szybkość przesiąkania,

m/s

Szybkość przesiąkania,

m/d

Pyły

(2.5 ÷ 7.8)·10

-6

(216 ÷ 681)·10

-3

Piaski gliniaste

(2.2 ÷ 4.4)·10

-6

(187 ÷ 389)·10

-3

Glina piaszczysta

(1.5 ÷ 2.2)·10

-6

(130 ÷ 187)·10

-3

Glina

(0.03 ÷ 0.04)·10

-6

(26 ÷ 35)·10

-3

Ił

(0.001 ÷ 0.1)·10

-6

(0.086 ÷ 8.6)·10

-3

Ziemia próchnicza

6.0·10

-6

518·10

-3

Bielice

8.9·10

-6

769·10

-3

22.11.11

30

Wpływ  szaty  roślinnej  na  wskaźnik  procentowy  

wsiąkania  opadów  w  grunt  

Rodzaj gruntu

Wskaźnik procentowy wsiąkania %

grunt bez przykrycia

grunt pokryty trawą

Piasek

65%

14%

Ziemia gliniasta

33%

13%

Torf

44%

9%

Obliczenia  na  terenach  zabudowanych  

•  Obliczenia  drenaży  poziomych  na  terenach  

zabudowanych  wymaga  dostosowania  się  do  

układu  geometrycznego  ciągów  komunikacyjnych  

miasta  (drogi,  chodniki,  tereny  zielone  etc.)  

bardziej  dogodne  jest  przyjmowanie  rozstawu  

drenu  (Ɩ)  (wynikającego  z  planu)  a  następnie  

obliczać  wysokość  wzniesienia  zwierciadła  h

max

:  

max

,

2

/ (

)

f

l

h

m

k

W g

=

+

22.11.11

31

Drenaż  zupełny  (dogłębiony)  

•  Warunki:  

–  i  =  0  
–  h

0

 ≈  d

cz  

i = 0

I

d

cz

•  Obciążenie  hydrauliczne:

 

jednostronne

 

odcinkowe

 

(

)

3

3

,

/

,

/

q

W g l m s mb

Q q L m s

=

+

= ⋅

(

)

2

0

max

max

0.68

,

20

w

w

f

l H

h

T

doby

H h

k

µ

−

=

⋅

⋅

⋅

czas  potrzebny  na  obniżenie  

zwierciadła  wody

 

Wypełnienie  drenu  h

0  

•  Wysokość  wypełnienia  drenu  h

0

 zależy  od  tego  czy  jego  

wylot  jest  podtopiony  czy  nie  oraz  czy  dren  jest  

całkowicie  wypełniony  czy  tylko  częściowo  

1  –  przewód  drenarski  
2  –  zasypka  wykopu  
3  –  zwierciadło  wody  gruntowej  

(krzywa  depresji)  

4  –  obsypka  filtracyjna  

wylot  drenu  podtopiony  

swobodny    wypływ  wody  z  drenu      

22.11.11

32

Drenaż  zawieszony  (niedogłębiony)  

max

(

)

ln

,

f

cz

l W g

l

h

m

k

d

π

+

⋅

d

cz

zapas 0.2 ÷ 0.5 m

(

)

2

0

max

max

0.68

, doby

20

f

l z

h

T

z h

k

B

µ

−

=

⋅ ⋅

⋅

2

(

)

1 1.55

2

cz

w

d H

z

B

z

−

= +

⋅

czas  potrzebny  na  obniżenie  

zwierciadła  wody

 

wysokość  wzniesienia  

obniżonego  zwierciadła  

wody  gruntowej

 

Wysokość  swobodnego  wypływu    

•  Wysokość  swobodnego  

wypływu  Dh  –  wznios  

zwierciadła  wody  w  

gruncie  otaczającym  dren  

•  Wysokość  swobodnego  

wypływu  określić  można  

ze  wzoru  Wiedermikowa:  

0.22

f

q

h

k

Δ =

22.11.11

33

Obliczenia  drenażu  systematycznego  pionowego  

•  Obliczenia  hydrogeologiczne  drenażu  systematycznego  pionowego  

polegają  na:  

–  określeniu  rozstawu  studni  

–  określeniu  wydajności  studni  i  całego  układu  

–  określeniu  obniżenia  zwierciadła  wody  podziemnej  

•  Studnie  rozmieszcza  się  w  odległości  mniejszej  niż  R  –  w  zasięgu  leja  

depresji  pojedynczej  studni  

•  Wydajność  pojedynczej  studni  jest  ograniczona  przez  dopuszczalną  

prędkość  wlotową  do  studni  

•  Współdziałanie  hydrauliczne  studzien  z  układem  odbiorczym  (np.  

lewarowym)  obliczane  jest  w  dwóch  etapach:  

–  obliczenia  wpływu  wzajemnego  oddziaływania  studni  na  depresję  w  

każdej  z  nich,  

–  obliczenia  wpływu  przewodów  odbiorczych  (metoda  Forchheimera).  

Obliczenia  drenażu  systematycznego  pionowego  

Zwierciadło swobodne

Zwierciadło napięte

575

,

f

w

R

s

k H m

=

⋅ ⋅

⋅

3000

,

f

R

s

k m

=

⋅ ⋅

p

s

s

s

= + Δ

D

s  

D

s  

(

)

3

1.365

2

,

/

lg

f

w

cz

k s H

s

Q

m s

R

r

⋅

⋅

−

=

3

2.73

,

/

lg

f

cz

k m s

Q

m s

R

r

⋅

⋅ ⋅

=

22.11.11

34

Obliczenia  drenażu  systematycznego  pionowego  

•  Wysokość  swobodnego  dopływu  do  studni  Ds  

(

)

1

0.01

,

2

f

cz

f

Q s

s

s

a

m

k

r l

π

+ Δ

Δ =

⋅

⋅

⋅

⋅

gdzie  a  zależy  od  rodzaju  filtra  studziennego:  

a  =  6  ÷  10  –  filtr  perforowany  

a  =  15  ÷  25  –  filtr  żwirowy  (15),  siatkowy  (25)  

 

Długość  czynna  filtra  l

f

:  

zwierciadło  swobodne:  l

f

 =  H

w

 –  s,  m  

zwierciadło  napięte:  l

f

 =  m  –  (1  ÷  2),  m  

 

Obliczenia  r

0  

•  Promień  okręgu  koła  zastępującego  rzeczywisty  

obrys  obszaru  pokrytego  współdziałającymi  

studniami  (dla  układu  luźno  rozstawionych  

studni)  należy  obliczać  ze  wzorów  

empirycznych:    

(

)

0

,

4

a b

r

m

η

+

=

a x b

P

0

,

4

m

P e

r

m

⋅

=

m = 0.54 dla trójkąta równobocznego
m = 0.89 dla kwadratu
m = 1.33 dla wieloboku równobocznego

22.11.11

35

Obliczenia  r

0

 

F

0

,

F

r

m

π

=

b/a > 3

P

0

,

2

P

r

m

π

=

(

)

0

0.25 0.32 ,

r

L m

=

÷

L = ∑l

i

l

i

Współczynnik  

!

 

•  Współczynnik  !  zależny  od  

rozstawu  współpracujących  

studzien  zlokalizowanych  wokół    

obiektu  

•  Dla  układu  o  obrysie  prostokątnym  

współczynnik  !

dobieramy  z  

tabeli  lub  wykresu  

b/a  

0,0  

0,2  

0,4  

0,6  

0,8  

!

 

1,00  

1,12  

1,16  

1,18  

1,18