1. Zasady projektowania zbieraczy

• Trasy zbieraczy należy projektować w naj­niższych miejscach terenu, w celu umożliwienia dwustronnego podłączania sączków oraz uniknięcia konieczności stosowania sztucznych spadków.

• Trasy zbieraczy w miarę możliwości powinny przebiegać równolegle do dróg, granic pól, rowów, sąsiednich zbieraczy itp., co ułatwi ich wytyczenie, mechanizację robót drenarskich, konserwację oraz renowację sieci.

• Niwelety zbieraczy zaleca się projektować tak, aby prędkość przepływu, przy całkowitym napełnieniu rurociągu, mieściła się w granicach 0.35-0.8m/s. W warunkach uniemożliwiających uzyskanie optymalnych prędkości należy zapewnić spadki zgodne z podanymi w tabeli 1. Stosowanie spadków mniejszych od podanych w tabeli 1 możliwe jest w przypadku projektowania tzw. zbieraczy pustych, pod warunkiem zabezpieczenia styków przed zamuleniem i zastosowania studzienki osadnikowej przy zmianie spadku z większego na mniejszy. W tych przypadkach spadki minimalne zbieraczy:

• o średnicy <10cm muszą przekraczać 1.5‰,

• o średnicy >10cm 1.0‰.

• Wartości maksymalnych spadków podanych w tabeli 1 ustalono przy założeniu nie przekraczania przy przepływie bezciśnie­niowym prędkości

• 1.0m/s w glebach lekkich,

• 1.2m/s w glebach średnich i ciężkich.

• W uzasadnionych przypadkach dopuszcza się przekroczenie podanych w tabeli 1 spadków maksymalnych do wartości, przy których prędkości te nie będą jednak większe niż:

• 1.2m/s w piaskach i w utworach pyłowych;

• 1.5m/s w glinach;

• 2.0m/s w glinach terenów górskich i pod­górskich, o wyraźnie zbitym podłożu.

• W przypadkach tych konieczne jest zabez­pieczenie styków warstwą plastycznej, zagęsz­czonej gliny, okładziną z włókien szklanych, papą lub innymi materiałami trwałymi, z równo­czesnym zastosowaniem przepon z gliny co 10-15m i zagęszczaniem zasypki. Ponadto w miej­scach zmiany kierunków tras tych rurociągów należy stosować studzienki lub przejścia łukowe o promieniu R=40d (gdzie d-średnica rurociągu w metrach) z rurek ceramicznych, z równoczesnym obetonowaniem styków lub z nie perforowanych rur z tworzyw sztucznych.

• W przypadku drenowania terenów o glebach kwaśnych (pH ok. 5.5), podmokłych, zawierających duże ilości żelaza (powyżej 15.0% Fe₂O₃ w piaskach, zaś 2.5% Fe₂O₃ w glinach), należy projektować:

• trasy rurociągów o mało zróżnicowanych spadkach, nie mniejszych, niż podane w tabeli 1,

• minimalną liczbę zmian kierunków tras,

• oddzielne rurociągi odprowadzające wody z obszarów zażelazionych,

• kryte studzienki zbiorcze (w przypadku spadków zbliżonych do minimalnych dopuszczalnych),

• oddzielne rurociągi ujmujące silnie zażelazione wody.

• Głębokości założenia zbieraczy, uzależniać należy od głębokości drenowania. Jako zasadę przyjmuje się górne połączenia sączków ze zbieraczami. Stosowanie połączeń górno-bocznych i bocznych możliwe jest przy użyciu specjalnych kształtek (trójników). Należy unikać bezpośredniego łączenia sączków ze zbieraczami o średnicy większej niż 15cm.

• W przypadkach stosowania sztucznych spadków lub przejść przez lokalne obniżenia dopuszcza się spłycanie zbieraczy, pod warunkiem przykrycia rurociągu warstwą gruntu o miąższości nie mniejszej niż 0.75m, zagęszczanego w trakcie zasypywania.

• Studzienki drenarskie zaleca się stosować:

• dla zbieraczy o długości 500-1000m - jedną, w środkowym odcinku,

• zaś przy długości ponad 1000m - co 400-500m,

• przy zmianie kierunku trasy zbieracza o średnicy >15cm,

• w miejscach przejścia zbieracza ze spadku większego do mniejszego, o ile różnica prędkości wody jest większa niż 0.1m/s,

• przed ważniejszymi drogami.

• do połączenia więcej niż 2 zbieraczy lub 2 zbieraczy o średnicy większej niż 12.5cm,

• do połączenia częściowo zamulonego zbieracza istniejącej sieci drenarskiej ze zbieraczami nowoprojektowanymi.

• Studzienki drenarskie należy lokalizować w ten sposób, aby nie utrudniały prac polowych i nie były narażone na zniszczenie.

• Wskazane jest projektowanie rzędnej dna rurociągu odpływowego co najmniej o 2/3 jego średnicy niżej od rzędnej dna rurociągów doprowadzających wodę. W uzasadnionych przypadkach dopuszcza się zmniejszenie różnicy pomiędzy tymi rzędnymi do 5cm.

• Zamiast studzienek dopuszcza się stosowanie łuków.

• Średnice zbieraczy zależą od ilości odprowadzanej wody miarodajnej, z uwzglę­dnieniem spadku i charakterystyki hydrau­licznej rurociągu.

• Za miarodajną ilość wody odprowadzanej przez zbieracze przy drenowaniu syste­matycznym i częściowym należy przyjmować iloczyn odwadnianej powierzchni i normy odpływu jednostkowego. W przypadku drenowania niesystematycznego miarodajną ilość odprowadzanej wody oblicza się jako iloczyn długości rurociągów odwadniających, podwojonej rozstawy odpowiadającej danym warunkom glebowo-wodnym oraz normy odpływu jednostkowego.

• Wartości miarodajnych norm odpływu jednostkowego q[l/(s*ha)] dla terenów objętych drenowaniem systematycznym lub częściowym, nie zasilanych napływem z obszarów przyległych, należy przyjmować zgodnie z tabelą 2 - w przypadku ustalania rozstaw na podstawie składu mechanicznego gleby lub zgodnie z tabelą 3 - w przypadku ustalania rozstawy sączków na podstawie wzorów hydraulicznych.

• Podane w tabeli 2 normy należy zwiększyć w przypadku drenowania częściowego i nie­systematycznego, stosując współczynniki podane w tabeli 4.

• Średnice zbieraczy umożliwiające mechaniczne oczyszczenie, nie powinny być mniejsze niż 6.25cm w przypadku rurek ceramicznych i 6.50cm - rurek z tworzyw sztucznych. Dopuszcza się stosowanie minimalnych średnic zbieraczy 5.0cm przy odwodnieniu niewielkich powierzchni i długoś­ciach do 100m.

• Odcinki zbieraczy przy przejściach przez drogi, nasypy kolejowe itp., narażone na zniszczenie mechaniczne, należy odpowiednio zabezpieczyć przez stosowanie rur o większej wytrzymałości, wykonywanie okładzin betonowych itp.

2. Układy sieci drenarskiej

a) drenowanie podłużne - do 10‰.

2. drenowanie ukośne (układ ukośny, zwany niezbyt słusznie, w niektórych starszych opracowaniach - poprzecznym), należy stosować przy spadkach terenu powyżej 10‰. W układzie tym zbieracze są prowadzone w kierunku największego spadku. Układ ukośny umożliwia szybkie przesączenie wód powierzchniowych (roztopowych i gruntowych) zapobiegając tym samym erozji gleb.

3. drenowanie w zakosy - projektuje się w terenach o bardzo dużych spadkach (np. na stokach), praktycznie przy spadkach >60‰ Drenowanie w zakosy, zwane również układem zygzakowatym, charakteryzuje się ostrymi załamaniami zbieraczy wymagającymi bardzo starannego wykonania. W tym układzie działy drenarskie są na ogół niewielkie.

3. Odległości sączków i zbieraczy od rowów, dróg, granic itp.

4. Obliczenia hydrauliczne rowu „A"

Rodzaj użytków - grunty orne, trwałe użytki zielone

Przepływ miarodajny - Q_m=Q_3l=0.478 [m³/s¹]

Nachylenie skarp - l:n=1:1,5

Projektowana głębokość rowu - h=1.3 [m]

Zakładam t - napełnienie rowu wodą Q3L

t=h-s [m] gdzie:

s - rezerwa zależna od rodzaju użytków

t = 1.30 - 0.30 = 100 [m]

Przyjmuję b - szerokość dna rowu

b = 0.5 [m]

a. Obliczenie pola powierzchni przekroju poprzecznego:

F = b*t + n*t² [m²]

F = 0.5 * 1.0 + 1.5 * 1.0 = 2.0 [m²]

b. Obliczenie obwodu zwilżonego:

O = 0.5 + 2*1*((1.5)² + 1)^1/2 = 4.1 [m]

c. Obliczenie promienia hydraulicznego:

R = 2.0 / 4.1 = 0.49 [m]

d. Obliczenie współczynnika prędkości: wzorem Kuttera lub wzorem Bazina

gdzie:

γ, m - współczynniki szorstkości kory ta rowu

Dla dobrze utrzymanego koryta - m = 1.5, γ = 1.2

ze wzoru Bazina: c = 32.1

e. Obliczenie prędkości przepływu wody w rowie:

v = 0.51 [m/s]

f. Obliczenie przepływa rzeczywistego:

Q_obl. = 2.0 - 0.51 = 1.49 [m³/s]

Q_3L = 0.478 [m³/s]

Q_ob. > Q_m => Zmieniamy przyjętą wielkość t (względnie b) do momentu, aż otrzymamy wielkość przepływu bliczeniowego (Q_obl.) najbardziej zbliżoną do wielkości przepływu miarodajnego (Q_m = Q_3L) i spełniającą warunek:

Q_obl. > Q_m Różnica pomiędzy Q_obl. i Q_m może wynosić maksymalnie 5% wartości Q_m.

Współczynnik szorstkości γ do wzoru Bazina:

Bardzo gładkie ściany 0.01

(deski heblowane, gładka wyprawa cementowa)

Gładkie ściany 0.11

(deski nie heblowane, mur z ciosów lub cegły, tury betonowe

i żeliwne, bardzo dobre ściany betonowe itp.)

Nie gładkie ściany 0.41

(dobry mur z kamienia łamanego, z betonu)

Mniej staranny mur z kamienia łamanego 0.81

(bardzo niedokładnie obetonowane skały, bruk kamienny,

ścianki ziemne w zwartych gruntach dobrze utrzymane,

ściany gładko kute w skale)

Koryta ziemne w zwykłam stanie 1.31

(koryta brukowane lecz nieco zarośnięte)

Koryta ziemne źle utrzymane 1.75

zarośnięte wodorostami

(o dnie kamienistym lub z otoczakami itp.)

Współczynnik szorstkości m qo wzoru Kuttera:

Ściany cementowe, czyste, gładkie 0.12

Ściany z desek drewnianych 0.15

(heblowanych i dobrze dopasowanych)

Ściany z desek drewnianych dopasowanych 0.20

(przewody stalowe i żelazne nowe oraz żelbetonowe)

Czyste kanały kamionkowe, wodociągowe 0.25

(przewody żeliwne po dłuższym użyciu,

ściany z desek nie heblowanych)

Ściany starannie murowane z cegły 0.27

Ściany z bali drewnianych i zwykłego muru 0.35

(z cegły)

Ściany z kamienia ciosanego 0.45

Ściany ze starego muru 1.00

(z osadami na dnie kanału)

Kanał ziemny 1.50

(starannie wykonany i utrzymany)

Kanał ziemny zarośnięty trawą 2.00

Kanał ziemny zaniedbany 2,50

(zarośnięty trawą, o dnie zamulonym lub zarzucony głazami)

5. Obliczenia dla doboru odpowiedniego typu ubezpieczenia koryta rowu

l. Wartości prędkości maksymalnych dla określonych rodzajów ubezpieczeń :

1. Darniowanie na płask:

v = 1.0 m/s

2. Płotek, darniowanie korzuchowe, kiszka faszynowa:

v = 1.25m/s

3. Płotek podwójny, bardzo staranne darniowanie, płytki chodnikowe:

v = 1/5 m/s

4. Bruk z kamienia uszczelniony mchem, prefabrykowane płytki korytkowe:

v = 2.5 m/s

5. Bruk podwójny, płytki korytkowe:

v = 3.5 m/s

6. Mur z kamienia uszczelniony cementem:

v = 4.5 m/s

II. Obliczenie wartości spadku granicznego dla maksymalnej wartości prędkości przy danym typie ubezpieczenia:

Obliczenia rozpoczynam od wstawienia v_max dla najsłabszego ubezpieczenia.

Ponieważ:

po przekształceniu otrzymuję:

skąd obliczam wielkość powierzchni F.

Mając wcześniej ustalone wielkości t i n, obliczam z równania kwadratowego wielkość napełnienia t dla danego rodzaju ubezpieczenia przy prędkości wody v_max:

a następnie wielkość obwodu zwilżonego O:

Obliczam również wielkości R - promienia hydraulicznego:

lub

Po wykonaniu powyższych obliczeń przystępuję do obliczenia wartości spadku granicznego l_gr dla danego rodzaju ubezpieczenia.

Na podstawie obliczonych wartości l_gr dobieram odpowiednie ubezpieczenie na poszczególnych odcinkach rowu zależnie od ich projektowanych spadków, wpisanych na profilach podłużnych.

6. Projektowanie tras rowów

• Sieć rowów odpływowych powinna być ograniczona do niezbędnego minimum, w celu ułatwienia zmechanizowania prac polowych, zmniejszenia nakła­dów na konserwację, zmniejszenia zachwaszczenia pól, polepszenia stanu sanitarnego środowiska i wa­runków bezpieczeństwa.

• Rowy odpływowe powinny być stołowane jedynie:

• wzdłuż wyraźnych obniżeń terenowych, w osi dotychczas istniejących rowów lub cieków odprowadzających wody powierzchniowe i gruntowe,

• w przypadkach braku możliwości zastosowania rurociągów, np. ze względu na matę spadki,

• wzdłuż tras komunikacyjnych, w celu szybkiego odprowadzenia wód deszczowych,

• w warunkach niebezpieczeństwa zamulenia rurocią­gów związkami żelaza lub występowania agresyw­nych składników chemicznych, powodujących korozję rur,

• w przypadku potrzeby odprowadzania dużych ilości wody, co powodowałoby konieczność projektowania rurociągów o dużych średnicach, nie mających uzasadnienia ekonomicznego.

• Wymiary rowów powinny być uzależnione od:

• ilości odprowadzanej wody,

• głębokości założenia projektowanych wylotów drenarskich,

• budowli istniejących oraz warunków konserwacji.

• Wymiary rowów:

• odprowadzających wody powierzchniowe spływające bruzdami i przegonami z lokalnych obniżeń powinny wynosić 0.5-0.7m,

• odprowadzających wody z obszarów, drenowanych powinny być większe od głębokości usytuowania wylotów co najmniej o 0.20m,

• prowadzących stale wodę należy tak projektować, by wyloty sieci drenarskiej usytuowane były co
  najmniej 0.20m nad poziomem wody najczęściej występującym, tj. przy przepływie Q₁,

• Poza powyższymi wymogami, cieki stale prowadzące wodę powinny być zaprojektowane tak, aby wysokość podtopienia wylotów wodą, o prawdopodobieństwie występowania 25% nie przekraczała 1.30m.

• Szerokości dna rowów powinny wynosić:

• 0.3m - rowy odprowadzające wody powierzchniowe z bruzd i przegonów,

• 0.5m - rowy odprowadzające wody drenarskie,

• W przypadku rowów stale prowadzących wodę, szerokość dna należy ustalić na podstawie obliczeń hydraulicznych, przy założonej wartości miary kształtu.

• Minimalne spadki dna rowów odprowadzających wodę z sieci drenarskiej nie mogą być mniejsze niż 0.4%, natomiast rowów stale prowadzących wodę powinny wynikać z dopuszczalnej, minimalną prędkości wody przy przepływie najczęściej występującym, uzależnione od dopuszczalnej dla danego gruntu i umocnienia prędkości wody i przy przepływie naj­częściej występującym (0₂) i przepływie wielkiej wody rocznej (Q_max - 25%). W przypadku braku odpowiednich obserwacji pozwalających na ustalenie przepływów miarodajnych, należy określać je:

• dla zlewni <30km² jako iloczyn powierzchni zlewni i regionalnego współczynnika odpływu q,

• dla zlewni >30km² na podstawie danych dotyczących zlewni „analogowej" lub innymi stosowanymi w praktyce metodami.

• Nachylenie skarp rowów odpływowych należy przyjmować:

• w glinach ciężkich 1:1,

• w przewarstwionych piaskiem 1:1,25

• w glinach średnich 1:1,25,

• w przewarstwionych piaskiem 1:1,5,

• w glinach lekkich i piaskach gliniastych mocnych i lekkich 1:1,5

• w utworach pyłowych, w piaskach słabogliniastych i luźnych 1:1,5 do 1;2,

• w torfach włóknistych 1:0,5 do 1:1,5,

• w torfach silnie rozłożonych 1:1,5 do 1:2

• W przypadku wykorzystywania rowów drenarskich do nawodnień podsiąkowych lub w przypadku regulowanego odpływu, nachylenie skarp najeży pro­jektować według wymogów obowiązujących przy projektowaniu systemów nawodnień podsiąkowych.

• Odpowiednie do danych warunków gruntowo-wodnych ubezpieczenia dna i skarp rowu.

• Przy przejściach tras rowów odprowadzających wodę z drenów przez użytki zielone należy zapewnić możliwość regulowania odpływu lub .stosowania nawodnienia podsiąkowego poprzez zaprojektowanie odpowiednich budowli piętrzących, według obowiązujących w tym zakresie wymogów. W takich przypadkach wysokość cofki nad górną krawędzią wylotów nie powinna przekraczać 10cm. Podobny wymóg obowiązuje również w warunkach stosowania regulowanego odpływu wody w obrębie drenowanych gruntów ornych.

• W przypadku braku dokładnej znajomości stosunków wodnych do grupy tej należy zaliczać cieki o zlewni większej niż 10km², przy sumie opadów rocznych mniejszych niż 600mm oraz o zlewni większej niż 5km², przy sumie opadów rocznych większej niż 600mm.







Budownictwo II - podstawy melioracji wodnych - zasady projektowania zbieraczy

7

---