Temat ćwiczenia projektowego.

Wykonać obliczenia sprawdzające elementów składowych systemu odwodnienia odcinka drogi samochodowej klasy G pomiędzy miejscowościami A i B. Obliczenia wykonać dla przyjętych: kategorii budowli komunikacyjnej, budowy geologicznej podłoża, położenia zwierciadła wody gruntowej, itp.

Obliczenia sprawdzające powinny zawierać:

1. Wymiarowanie rowów (ścieków) skarpowych, w tym obliczenie wielkości odpływu sekundowego ze zlewni, wkreślenie rowów w przekrój poprzeczny budowli komunikacyjnej, określenie zdolności przepustowej rowów (ścieków) skarpowych dolnych oraz analiza możliwości wyprowadzenia wody z rowów skarpowych dolnych.

2. Wymiarowanie przepustu, w tym określenie natężenia przepływu miarodajnego oraz lokalną regulację cieku w przekroju skrzyżowania ciek wodny-projektowana droga oraz określenie parametrów przepustu.

3. Wymiarowanie elementów odwodnienia wgłębnego, w tym określenie wymaganego usytuowania wysokościowego ciągów drenarskich, określenie ilości odpływającej wody oraz określenie zdolności przepustowej projektowanych ciągów drenarskich.

1.Wymiarowanie rowów skarpowych dolnych.

1.1. Zestawienie zlewni budowli komunikacyjnych.

Nr zlewni: Powierzchnia: F [ha]

1. 29,00

2. 18,80

3. 3,13

4. 0,34

5. 1,21

6. 0,65

7. 2,93

8. 5,10

9. 1,52

10. 0,80

11. 3,02

12. 1,43

13. 8,29

Największą powierzchnię ma zlewnia nr1. F₁=29,00 ha, stąd odcinek dla sprawdzenia zdolności przepustowej rowu skarpowego dolnego mierzymy od km 1+250,00 do km 0,000.

2. . CZAS TRWANIA DESZCZU

t_d = t₁ + t₂ + t₃

1.2.1. Wyznaczenie czasu spływu cząsteczek wody z najbardziej oddalonego punktu zlewni

• Odległość spływu: L₁ = 830 m

• Prędkość spływu: v₁ = 15 m/min

(jak dla i_t=0,5% oraz zagospodarowania zlewni: łąki i pastwiska podmokłe)

= 55,33 min

1.2.2. Wyznaczenie czasu płynięcia cząsteczki wody w urządzeniu odwadniającym

• Odległość spływu: L₂ = 400 m

• Prędkość spływu:

gdzie:

J_d - spadek rowów: J_d = 0,5%;

n - współczynnik zależny od rodzaju gruntu: n = 0,03 (dla gruntów rodzimych);

R_h - promień hydrauliczny:

gdzie:

A - pole przekroju rowu odwadniającego znajdującego się poniżej zwierciadła wody;

O_z - obwód zwilżony

A =
•(0,40 + 1,30)•0,30 = 0,26 m²

O_Z = 0,40+2•0,54 = 1,48 m

m/s

= 8,89 min

1.2.3. Wyznaczenie czasu potrzebnego na rozpoczęcie ruchu wody w urządzeniu odwadniającym

t₃ = 0,20•t₂

t₃ = 0,20•8,89 = 1,78 min

Czas trwania deszczu:

t_d = 55,33 + 8,89 + 1,78 = 66,00 min

1. NATĘŻENIE DESZCZU MIARODAJNEGO

• Wskaźnik opadu normalnego: P_n = 800 mm

• Klasa techniczna drogi: G

• Częstotliwość pojawiania się deszczu: C = 2 lata

• Współczynnik powtarzalności deszczu:

= 36,25

Natężenie deszczu miarodajnego:

q = 36,25

3. ODPŁYW SEKUNDOWY ZE ZLEWNI

• Powierzchnia zlewni: F_z = 29,00 ha

• Współczynnik spływu: ψ = 0,08

(jak dla zagospodarowania zlewni: łąki i pastwiska oraz i_t=0,5%)

• Współczynnik opóźnienia odpływu: ϕ = 1,0

(jak dla małych zlewni drogowych)

Q_o = 29,00•36,25•0,08•1,00 = 84,10

Odpływ sekundowy ze zlewni:

Q_o = 84,10

3. ZDOLNOŚĆ PRZEPUSTOWA ROWU

• Powierzchnia przekroju odpływowego: A = 0,26 m²

• Prędkość spływu wody w urządzeniu odwadniającym: v₂ = 0,75
  

Q_z = 0,26•0,75 = 0,195
= 195,00

Przepustowość rowu:

Q_z = 0,195
= 195,00

1. ANALIZA ZDOLNOŚCI PRZEPUSTOWEJ ROWU

Q_o < Q_z

Q_o =84,10
< Q_z = 195

3. ANALIZA MOŻLIWOŚCI ODPROWADZENIA WODY ZE ZLEWNI

Ze zlewni nr1. woda jest odprowadzana do urządzenia odwadniającego znajdującego się na drodze do miejscowości Brzezimierz, Woda ze zlewni nr2. spływa naturalną doliną i wpada do najbliższego cieku wodnego, zlewnia nr3. oraz zlewnia nr4. odprowadza wodę naturalnym stokiem do najbliższego cieku. Woda ze zlewni nr5. i zlewni nr6. spływa do przepustu w km 1+750,00. Zlewnia nr7. , nr8. i nr9. odprowadzają wodę do przepustu w km 2+400,00. Wody ze zlewni nr10, 11, 12 spływają do przepustu w km 2+700,00. Natomiast ze zlewni nr13. woda jest odprowadzana do urządzenia odwadniającego w punkcie B należącego do drogi biegnącej do miejscowości Niwnik.

Wnioski: Zatem urządzenie odwadniające (rów) ma odpowiednie wymiary, a poziom wypełnienia jest wystarczający.

2. Wymiarowanie przepustu w km 2 + 400,00.

Dane i założenia:

• Grunty: piaski średnie

• Q_1%=1,80
  

• Rzędna niwelety: 150,45m

• Rzędna poziomu terenu: 148,80m

• Nachylenie terenu:
  

Projektowany jest przepust suchy rurowy  80: km 2+400,00

Założono średnicę przepustu: D= 0,80 m ponieważ: L=13,45m ---> 10m < L< 20m

OKREŚLENIE PARAMETRÓW PRZEPUSTU:

Dla przepustu bez skrzydełek: C_d=0,62

(Pole przekroju poprzecznego przepustu)

(Wysokość wody spiętrzonej)

Przyjęto wysokość spiętrzoną: H_sp=1,10 m , a wysokość od poziomu rzędnej niwelety do poziomu zalania wynosi 1,15m czyli jest >0,50m.

Wymiary przepustu oraz jego usytuowanie przedstawia załączony do opracowania rysunek.

3. ODWODNIENIE WGŁĘBNE NA ODCINKU: km 3+220,00 do km 3+650,00

3.1. OKREŚLENIE WYMAGANEGO USYTUOWANIA WYSOKOŚCIOWEGO CIĄGÓW DRENARSKICH

Dane:

h_ZWG= -2.05 [m]

grunt podłoża: piaski średnie

przyjęto S jak dla gruntów średnio przepuszczalnych S=1,2 [m]

przyjęto W jak dla gruntów średnio przepuszczalnych W=0.060∙10^-6 [m³/s∙ m²]

k_f = 2,0∙10^-4 [m/s]

założona średnica drenu d=0.20 [m]

l=11,9 [m] rozstaw drenów

3.2. OKREŚLENIE ILOŚCI DOPŁYWAJĄCEJ WODY

Ilość dopływającej do ciągu drenarskiego wody Q oblicza się ze wzoru:

Q=q∙L, gdzie:

L - całkowita długość budowli odwadnianej drenami [m] , L=430m

q - jednostkowy dopływ [m³/s∙ m]

q=W∙l ,gdzie:

W - współczynnik dopływu jednostkowego ( przyjęto W=0.060∙10^-6 [m³/s∙ m²] )

l - pomierzona długość z jakiej obywa się spływ wód do drenu [m]

l = 2*3,0 [m]+2∙1.25 [m]+0.4 [m]+2∙1.50 [m]=11.9 [m]

q = 11.9 [m]∙ 0.060∙10^-6 [m³/s∙ m²]=0.714∙10^-6 [m³/s∙ m]

Całkowity dopływ do drenu:

Q = 0.714∙10^-6 [m³/s/m] ∙430[m]=0.307∙10^-3 [m³/s] = 0.307 [l/s]

3.3. SPRAWDZENIE ZDOLNOŚCI PRZEPUSTOWEJ PROJEKTOWANYCH CIĄGÓW DRENARSKICH

• Odczytano: I_d = I_n= 1,3% (nachylenie podłużne)

• Dla DN 200 odczytano z książki „Odwodnienie dróg” Romana Edela, dodatek 3: Q=35,7 [dm³/s] i V= 1,14 [m/s]

Ponieważ Qz>>Qob zatem drenaż zaprojektowano poprawnie, ale z uwagi na dużą prędkość V=1,14 >Vd=1m/s należy bardzo starannie wykonać obsypkę filtracyjną z zastosowaniem geowłókniny.

Politechnika Wrocławska

Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego

Instytut Geotechniki i Hydrotechniki

Zakład Budownictwa Wodnego

Ćwiczenie projektowe

z odwodnienia budowli komunikacyjnych:

„Projekt odwodnienia odcinka drogi klasy technicznej G"

V_p=70 km/h

Prowadzący: Wykonał:

dr inż. Jerzy Machajski Jakub Kupczyk

Rok akademicki: 2005/06

9

---