ZASADNICZE ELEMENTY JAZU

Jaz ruchomy - jaz z zamknięciami

Jaz stały - jaz bez zamknięć

WYMIAROWANIE ŚWIATŁA PRZEKROJU

Szerokość sumaryczna wszystkich otworów przelewowych. Wymiarowanie będzie polegało na ustaleniu szerokości i wysokości przelewowych Powinny być one wystarczające dla przepuszczenia Qm Wskazówki:

• powwstanie zbyt dużej prędkości poniżej jazu w wyniku zmęczenia budowli

• bezpieczne przepuszczenie lodu

• wymiarowanie rumowiska

• typ zamknięcia

• rozporządzenie 1996

 minimum 3 przesła

 jeżeli łączna szerokość przęseł nie przekracza 6 m liczba przęseł może być zmniejszona do 2

 jeżeli szerokość przęsła jest < 2 m to można zastosować jedno przęsło

Dobór świateł przelewu według Balcerskiego

Punkty wyjściowe do obliczeń: erozyjne działanie wody w dolnym stanowisku zachodzące w skutek skoncentrowanego przepływu

q_max - największy przepływ jednostkowy w korycie naturalnym rzeki przed budowlą jazu jest to przepływ charakterystyczny

q_dop - wydatek jednostkowy dopuszczalny po wybudowaniu jazu gdy budowla przewęża koryto rzeki



λ - współczynnik dopuszczalnego wzrostu przepływu

Współczynnik ten zależy od rodzaju gruntu

Szerokość minimalna z jaką woda odpływa z jazu B_min

Szerokość światła

b = B_min - f(n-1)

b = Σb₁

FILTRACJA POD BUDOWALAMI PIĘTRZĄCYMI

Strumień filtracyjny ograniczony jest od góry obrysem budowli (linia 1-8) od dołu natomiast linią warstwy nieprzepuszczalnej

Filtracja tego jazu będzie odbywała się pod ciśnieniem

Zjawiska występujące z filtracją

• woda wywiera ciśnienie na obrys podziemny budowli (1-8) i będzie działała siła wyporu W działająca na fundament

• w wyniku przepływu z GW do DW przepłynie pewna ilość wody czyli występują starty w górnym stanowisku - trzeba określić wydatek filtracyjny

Linie prędkości - wektory prędkości są zawsze styczne do linii prądu Jeśli prędkości będą zbyt duże może wystąpić wynoszenie gruntu spod budowli

- prędkość filtracji -wyznaczyć trzeba wartości prędkości filtracji

Zjawisko mechaniczne występuje w gruntach pod jazem pod wpływem filtracji wody

1. Zjawisko sufozji i erozji

Sufozja - jest to transport drobniejszych frakcji gruntu w istniejącym obszarze porów powodujący ich zwiększenie ale nie powodujący niszczenia struktury gruntu następuje zwiększenie współczynnika filtracji

V = k*I

k - wzrośnie to wzrośnie też prędkość filtracji

Sufozja może być

• zewnętrzna - na powierzchni gruntu

• wewnętrzna - wewnątrz korpusu gruntowego

• kontaktowa - na powierzchni kontaktu dwóch gruntów o różnym uziarnieniu lub między gruntem a fundamentem budowli

Erozja - transport ziaren prawie wszystkich frakcji gruntu prowadzący do zniszczenia struktury gruntu

2. Zjawisko przebicia (wyparcie gruntu) - jest to wyparcie pewnej objętości gruntu ze wszystkimi zawartymi w nim frakcjami przeważnie w góre

3. Kolmatacja - jest to osadzanie na powierzchni gruntu lub w porach gruntu drobnego materiału niesionego przez wodę filtracyjną

• zewnętrzna

• wewnętrzna

• kontaktowa

kolmatacja prowadzi do zmniejszenia gruntu co powoduje zmniejszenie współczynnika filtracji k i prędkości filtracji i zmniejszenie przepływu filtracji

Przybliżone obliczenia filtracji

1. Zabezpieczenie przed sufozją w strefie kontaktu gruntu podłoża z budowlą

a) Metoda Bligh`a

H - wysokość piętrzenia w przypadku jazu

L - długość drogi filtracji długość linii prądu obrysu poziomego budowli (linia 1-8)

- potrzebna droga filtracji

I_dop - gradient dopuszczalny ze względu na sufozję dla danego rodzaju gruntu

C_B - odwrotność gradientu dopuszczalnego (zależne od gruntu)

 tablice

L - rzeczywista droga filtracji musi być spełniony warunek

- odcinki poziome

- odcinki pionowe

b) Metoda Lane`a

opory ruchu sa większe na elementach pionowych obrywu niż na elementach poziomych Przy obliczeniu gradientów wzdłuż obrywu rzeczywistej drodze filtracji odcinki poziome obrywu należy skrócić 3 razy

Założenie Lan`a na skróconej drodze filtracji gradient hydrauliczny ma wartości stałe

- współczynnik Lane`a zalezy od rodzaju gruntu wartości zestawione w tabelach

2. Wykres ciśnienia wzdłuż linii obrysu obliczenie siły wyporu działającego na fundament

a) Matoda Bligh`a

wysokość piezometryczna



p1

(z założenia Blighe`a)

WYKŁAD IV

6.03.2006

Metoda Bligha i Lenae

L = 1-8

1. potrzebna droga filtracji (sufozje)

Metoda Lena

Wykres ciśnień

Wykres pomocniczy do obliczeń rzędnych h (h1 - h8)

Wykres ciśnień na obrys (rzeczywiste rozwinięcie obrysu)

Wnioski:

• wydłużenie górnej ścianki szczelnej powoduje zmniejszenie siły wyporu

• wydłużenie fartucha poziomego powoduje zmniejszenie siły wyporu

• wydłużenie dolnej ścianki szczelnej powoduje zwiększenie siły wyporu

1 - stan wyjściowy

2 - wydłużenie ścianki dolnej

3 - wydłużenie ścianki górnej

Drenaż w korpusie jazu i płycie wypadowej

Przyczółki jazu - stanowią ograniczenia jazu od strony naturalnego brzegu rzeki częścią charakterystyczną są skrzydła górne i dolne

Filtracje wokół przyczółków

1. obliczenie uszczelnionej drogi filtracji (zabezpieczenie przed sufozją)

Charakterystyka filtracji za przyczółkami

• swobodne zwierciadło wody gruntowej (krzywa depresji)

• przepływ przestrzenny (X,Y,Z)

2. wyznaczanie położenia zwierciadła wody uproszczenie do przepływu płaskiego w płaszczyźnie poziomej

Można stosować metodę Blighe i Lena

WYKŁAD VII

27.03.2006

FARTUCHY POZIOME

2. fartuchy z gliny - stosuje się przy piętrzeniach do 15 m grunty z którego są wykonane fartuchy muszą mieć mały współczynnik filtracji 10^-6 m/s

Grubość fartucha - w zależności od gradientu

- różnica wysokości piezometrycznej z góry i z dołu fartucha

I_dop - gradient dopuszczalny dla gliny (6-8)

d - grubość fartucha

Dobrze musi być wykonane miejsce styku fartucha z budowlą Gdy powstanie szczelina ok. 1 cm to fartuch przestaje spełniać swoją role.

4. Fartuch z płyt betonowych lub żelbetowych przy piętrzeniu ponad 10 m nie potrzeba ubezpieczeń układane wprost na dnie cieku Grubość pyty

I_dop 20 - 30 W miejscach styków fartucha muszą być uszczelnienia taśmą uszczelniającą

Ścianki szczelne

• stalowe ścianki szczelne stosowane przy głębokościach min 5m - 25m najczęściej przy głębokościach 10 - 15 m

• drewniane ścianki szczelne - przy małych jazach przy głębokościach do 6 m min długość ścianki 2,5 m Ścianka powinna być dobrze połączona z budowlą

Płyta wypadowa

W celu rozproszenia wody stosuje się nadbudowę w postaci zębów

• zęby proste

• progi zębate Rehbocka
  

Progi zębate powodują przemieszczenie stref dużych prędkości ku powierzchni strumienia prowadzi to do zmniejszenia rozmycia cieku za niecką Nie mają one wpływu na długość i na wymiary niecki. Na początku niecki mogą być zastosowane rozdzielacze strumienia

• zwiększenie głębokości sprzężonej h1

• zmniejszenie prędkości V1

• zmniejszenie drugiej głębokości sprzężonej h2

• zmniejszenie głębokości niecki

Dzięki rozdzielaczom można zmniejszyć głębokość o ok. 10%

Szykany - w obrębie niecki wypadowej elementy do rozbicia płynącej wody. Kształtem zbliżone są do trapezu

Maksymalna wysokość szykan 2 m. Głębokość niecki można zmniejszyć o ok. 15% po zastosowaniu szykan. Natomiast głębokość niecki po zastosowaniu szykan i rozdzielaczy może zostać zmniejszona nawet do 30%

Do budowy szykan stosuje się beton o lepszej wytrzymałości i odporności na korozje kawitacyjne ponieważ w miejscach krawędzi powstaje podciśnienie i powstaje tam zjawisko kantacji (korozji kawitacyjnej) W celu zmniejszenia intensywności tego zjawiska można stosować

• okucia stalowe krawędzi szykan

• wykładziny z blach stalowych

Ubezpieczenia dna poniżej budowli

Prędkość wody jest na tyle duża że należy stosować ubezpieczenia dna i skarp na danym odcinku

Wymagania ogólne ubezpieczeń

• wymiary i ciężar elementów ubezpieczających powinien być taki aby nie nastąpiło ich przesunięcie pod wpływem działania wody

• powierzchnia umocnienia - szorstka po stronie wody zmniejszająca prędkość przy dnie

• ubezpieczenie powinno być wodoprzepuszczalne

• układane na filtrze odwrotnym

Rodzaje umocnień

• płyty betonowe - wymiary w zależności od rodzaju budowli 0,5 x 0,5 m do 50 x 50 m grubość od 0,15 - 1,0 m

• bloki betonowe - trylinki, pustobetony, dyble

• płyty ażurowe (umocnienia brzegów)

• narzuty kamienne - materiał naturalny jako umocnienia mogą one być łatwo unoszone przez wodę dlatego stosuje się pale wbijane w szachownice pale faszynowe

• ubezpieczenia z kamienia w koszach z siatki metalowej

• Gabiony - skrzynie w kształcie prostopadłościanu wypełnione kamieniami układane jedna na druga

• Materace faszynowe

Ubezpieczenia koryta poniżej jazu

1. gdy występuje fartuch z gliny stanowi to zabezpieczenie jego przed rozmyciem

1. w zależności gdy próg jest wysoki to prędkość na GW ubezpieczenia nie są potrzebne lecz gdy jest fartuch to stosuje się ubezpieczenie jako jego ochronę

1. gdy próg jest niski - duże prędkości przepływu szczególnie w pobliżu filarków dlatego długość ubezpieczeń będzie większa niż na pozostałych częściach przęsła

Zastawkami - nazywamy małe jazy stosowane na rowach odwadniających i nawadniających oraz niewielkich ciekach naturalnych Służą do spiętrzania wody na stosunkowo krótki okres w którym przeprowadza się napełnienie Jaz o świetle do 1,5m konstrukcja jest znacznie uproszczona niż zwykłe jazy.

Część stała (betonowa)

Część ruchoma (zamknięcia)

Piętrzą wodę do ok. 60 cm

a) Zastawki przenośne - wykonane z blachy stalowej wykonane w betonowych wnękach mogą być wykończone ceownikiem

- Zastawki bez wnęk

Zastawka utrzymuje się w tym poziomie dzięki tarciu w miejscu styku zamknięcia z okładziną kanału

b) Zastawki stałe - konstrukcje monolityczne ze stali lub żelbetonu z elementów prefabrykowanych. Rozwiązania te są stosowane przy większych rozmiarach

światło 60 - 150 cm

piętrzenie 60 - 120 cm

- Zastawka z elementów prefabrykowanych

- Zastawka o konstrukcji dokowej

- Zastawki z małych bloków betonowych

- Zastawki ze ścianek szczelnych

- Cała budowla będąca prefabrykatem

Zapory ziemne

Często spotykana budowla; rozwój wynika z:

• małego kosztu robót ziemnych w związku z możliwością mechanizacji robót

• możliwość budowy zapór prawie z każdego materiału gruntowego

• wyczerpanie się miejsc dogodnych do budowli zapór betonowych

Zapory ziemne nie ustępują zaporom betonowym

Stosuje się je od kilku metrów do kilkuset metrów

Zapora z narzutu kamiennego 325 m (Rogun 1990)

Zaporami ziemnymi - nazywane są budowle których główny masyw zapewnia stateczność gruntu Materiał zapewniający stateczność rumosz skalny

Dobór wymiarów

Δh - zapas wysokości

m - współczynnik nachylenia zależny od strony odwodnej

m₁ - współczynnik nachylenia zależny od strony odpowietrznej

WYKŁAD X

24.04.2006

Dobór wymiarów zapory

Zapas wysokości Δh ponad poziom piętrzenia

Zależy od wysokości fali na zbiorniku powstałym w wyniku zbudowanej zapory Przyjmuje się że największa fala nie może się przelać przez koronę zapory

_____________________________

Ławeczka ma za zadanie

• złagodzenie spadku skarpy

• odprowadzenie wody deszczowej

Duże wysokości ławeczki co 7- 10 m

Typy konstrukcyjne zapór ziemnych

• zabezpieczenia przeciwfiltracyjne są potrzebne i mają na celu

o zmniejszenie ilości wody przefiltrującej przez korpus i podłoże zapory

o obniżenie krzywej depresji

o zabezpieczenie przed niekorzystnymi zmianami w gruncie korpusu i złoża (sufozja, erozja, przebicie, kohezja)

Podział typów zapór:

1. ze względu na zabezpieczenia filtracyjne dzieli się je na

• jednorodne

• niejednorodne

o z strefowane

o z uszczelnieniami

 z ekranami

 z rdzeniami

Zapora jednorodna

Zapora z strefowana - grunty o niższej przepuszczalności umieszczone są w środku zapory k1<k

Zapora z uszczelnieniami - z ekranami wykonuje się w korpusie zapory od strony odwodnej (narzut kamienny, gliny, iły)

• ekrany z płyt betonowych lub żelbetowych

31. ekrany na skarpie odwodnej

- ekrany z zastosowaniem geomembran

Zapory z rdzeniem - uszczelnienie jest wewnątrz korpusu zapory znajdującą się w osi zapory

• rdzeń z materiału gruntowego

• gliny iły

Zapory z rdzeniem - rdzeń z betonu, żelbetonu lub asfaltobetonu

Uszczelnienia podłoża

2. przesłony pionowe - mogą być z gruntu spoistego z betonu lub żelbetu ze ścianek szczelnych lub stalowych oraz zastrzyków uszczelniających (w przypadku podłoża skalnego) z roztworów cementowych

Przesłona w podłożu powinna stanowić przedłużenie elementów uszczelniających korpus zapory

Przesłona pionowa powinna przecinać całą warstwę wodonośną sięgając do warstwy nieprzepuszczalnej

3. fartuchy poziome - wykonuje się w przypadku gdy budowa geologiczna podłoża uniemożliwia wykonanie uszczelnień pionowych

- warstwa nieprzepuszczalna jest na dużej głębokości

Wykonane z:

• gliny, iły

• płyty żelbetowe lub betonowe

• geomembrana, folie (na dużych długościach)

Filtracja przez zaporę z rdzeniem

DRENAŻE ZAPORY ZIEMNEJ

• są stosowane w celu obniżenia ciśnienia wody w porach gruntowych - co powoduje poprawę warunków stateczności

• służą do ujęcia i odprowadzania wód przesączających się przez korpus budowy

1. filtry odwrotne - wykonane z materiałów naturalnych ( żwir pospółka) materiały syntetyczne geowłókniny

DRENAŻ POWIERZCHNIOWY

Zabezpieczenie przed sufozją nie powoduje obniżenia krzywej depresji

DRENAŻ RUROWY

- wykonany z rur prefabrykowanych a materiał dowolny z reguły nie stosuje się rurek drenarskich min Ř 0,3 m średnicy na tym rurociągu zakłada się studzienki drenarskie co 50 - 100 m

DRENAŻ KAMIENNY

Umocnienie skarp odwodna i odpowietrzna

1. odwodne - ubezpieczamy przed falowaniem na wysokości zwierciadła wody jest zabezpieczenie od działania lodu i deszczu czy wiatru

1. odpowietrzna - wymaga ubezpieczeń zboczy przed działaniem czynników atmosferycznych deszczu wiatru i przez zwierzęta

Rodzaje umocnień

1. gdy zapora kamienna, żwir, tłuczeń, to umocnienia są niepotrzebne

1. grunty drobnoziarniste - obsiew trawą, darniowanie, zakrzewienie, zadrzewienie

WYKŁAD XIII

22.05.2006

Urządzenia zrzutowe zapór ziemnych

Urządzenia upusty

przelewowe

przelewy przelewy upusty denene upusty

czołowe stokowe spusty (całkowite) denne

opróżnienie zbiornika

Rozporządzenie 1996 przy Qk - należy przyjmować że użyte są wszystkie urządzenia do przepuszczenia wody

Zdolność przelewu powinna wynosić minimum 80% przepływu miarodajnego

Przelewy czołowe - urządzenia przelewowe w korpusie zapory np. jazy betonowe w dolnej części może być wykonany upust

Przelewy stokowe - urządzenia używane poza korpusem zapory na zboczu przekraczanej doliny cieku odpowiada ukształtowaniu terenu

Przepławki dla ryb - jazy i zapory stanowią przeszkodę dla ryb (ryby mogą przeskoczyć budowle mającą ok. 1 m ). Przepławki są to urządzenia do przejścia ryb z poziomu dolnej wody do górnej i odwrotnie Przepławki mają za zadanie zredukowanie prędkości przepływu wody do wartości odpowiadającej możliwością pokonania tej prędkości przez ryby

Zależność prędkości od temperatury wody - im wyższa temperatura tym prędkość wody którą mogą pokonać ryby jest większa

Powtarzalność wysiłku

Nieregularne prędkości przepływu - przy dnie sa mniejsze prędkości niż w korycie

Przepławki o jednakowym nachyleniu wykonane są z betonu lub kamienia koryta o przekroju prostokątnym o spadku odpowiadającym predkości przepływu pokonywanej przez ryby

W korytach gładkich prędkości są duże a spadki raczej niewielkie

<5%

ZALETY

• wytwarzają dogodne warunki lokalne

• zmniejszenie prędkości w pobliżu kamieni i oderwanie strumienia

• większe straty energii

Przepławki o jednostajnym nachyleniu ma zwiększoną szorstkość na dnie progu a na ściankach poprzeczki

spadki Szerokość Głębokość

15-20% 0,8-2,0 m/s 0,4-1,5 m

Przepławki komorowe - stanowi koryto betonowe o zestopniowanym dnie i podzielone jest na szereg komór (basenów) o różnym poziomie zwierciadła wody w tych basenach. Utworzone przez ścianki działowe są przegrody W przegrodach wykonane otwory po przeciwnych stronach na dnie i u góry ścianki

Parametry :

• różnica poziomów wody w basenach 0,15 - 0,8

• długość basenu - 1,2-5,0 m

• szerokość 1,5 - 5,0 m

• głębokość basenu 0,6 - 2,0 m

Najczęściej stosowane sa przepławki w linii łamanej

Miejsca odpoczynku

(komora odpoczynku)

Otwory przesmykowe

0,4 x 0,4 - 0,5 x 0,5

Grubość ścianki ok. 10 cm

Przepławki szczelinowe - ściany czołowe mają szczeliny wycięte szczeliny na całej długości komory Szczeliny znajdują się po tej samej stronie budowy

Na dnie umieszcza się kamienie o średnicy ok. 30 cm

Zmienny poziom w rzece nie spływa na sprawność przepławek

---