SPIS TREŚCI:

I . CZĘŚĆ OPISOWA I OBLICZENIOWA

1. Sprawozdanie techniczne zawierające:

   1. Wiadomości wstępne…………………………………………………….....… 2

   2. Położenie terenu ……………………………………………………..……..….. 2

   3. Warunki geognostyczne …………………………………………..………..…. 2

   4. Warunki hydrograficzne ………………………………………………..…….... 3

   5. Potrzeby melioracji ………………………………………………………...…... 3

   6. Opis projektu:

1.6.1. Obliczenia hydrologiczne i hydrauliczne rowu ”A”, zestawienie kubatury robót ziemnych…………………………………………………......................... 4

1.6.2. Opis……………………………………………….................................. 22

1. Konserwacja urządzeń melioracyjnych ……………………………….……. 26

2. Bibliografia………………………………………………………………………. 27

2. CZĘŚĆ RYSUNKOWA

1. Plan sytuacyjno – wysokościowy w skali 1 : 2000 wraz z: ………………………….28

   1. Sytuacją trasy rowów …………………………………………………………….….28

   2. Sytuacją trasy zbieraczy i sączków ……………………………………………......28

   3. Sytuacją wylotów drenarskich i innych budowli melioracyjnych.........................28

2. Profil podłużny rowu ”A” w skali $\mathrm{1\ :\ }\frac{\mathrm{100}}{\mathrm{2000}}$ ………………………………………........... 30

3. Przekroje poprzeczne rowu ”A” w skali 1 : 50 …………………………………...........31

4. Rysunki robocze projektów wodno – melioracyjnych……………………………….…33

Sprawozdanie techniczne

1. Wiadomości wstępne:

Projekt niniejszy sporządziła Ksenia Ćwik na zlecenie Uniwersytetu Rolniczego im. H. Kołłątaja w Krakowie, dla katedry Melioracji i Kształtowania Środowiska. Obejmuje on obszar leżący w miejscowości Niedźwiada - powierzchnia zlewni wynosi 2,10km². Dla obszaru tego i obszarów przyległych zdjęto szczegóły sytuacyjne. Do wykonania projektu wykorzystano plan sytuacyjno-wysokościowy terenu objętego opracowaniem, a także ewidencyjną mapę glebowo-rolniczą wsi Niedźwiada, mapę średnich opadów z wielolecia i mapę podziału administracyjnego województwa podkarpackiego. Wykorzystano też informacje zawarte w temacie projektu oraz korzystano z materiałów udostępnionych przez prowadzących na ćwiczeniach oraz wykładzie. Prace związane z opracowaniem projektu rozpoczęto dnia 28.11.2012, a zakończono 23.01.2013.

1. Położenie terenu

Teren w którym wykonuje się projekt, leży w województwie podkarpackim, w gminie Ropczyce, wieś Niedźwiada. Jego odległość od najbliższej stacji kolejowej położonej w Ropczycach wynosi 16km, a od miasta wojewódzkiego Rzeszów – 43km. Przez teren wsi przebiegają dwie drogi powiatowe o łącznej długości ok. 7,3km. Dodatkowo łączą się z nimi drogi gminne o długości ok. 2 km.

Teren meliorowany graniczy od północy, wschodu i zachodu z gruntami ornymi, od południa natomiast z lasami państwowymi.

1. Warunki geognostyczne

Niedźwiada położona jest w południowo – zachodniej części gminy Ropczyce w powiecie ropczycko – sędziszowski. Jest to teren o tendencji wznoszącej. Duża liczba powierzchni lasów połączona z bardzo urozmaiconym ukształtowaniem terenu (jary, wąwozy, skarpy) tworzą atrakcyjny turystycznie teren. Stąd też wywodzą się niektóre nazwy i kreślenia jak Góra Popkowa – najwyższe wzniesienie wsi, Diabla Skarpa itp.

Teren meliorowany jest płaski, lekko pochylony na południowy wschód. Z wykonanego dla wsi Niedźwiada studium spadków wynika, że spadki na jego terytorium wahają się od 4‰ – 11,5‰.

Gleba na terenie meliorowanym to glina ciężka zaliczająca się do ilastych skał osadowych, zawierająca 10-30% frakcji ilastej i minimum 30% sumy frakcji pylastej i piaszczystej.

1. Warunki hydrograficzne

Wieś położona jest w dolinie rzeki Niedźwiadki wpadającej do Wielopolki, która należy do zlewni rzeki Wisłoki. Obszar zabudowań rozciąga się wzdłuż całej doliny rzeki Niedźwiadki po obu stronach jej brzegu, otoczony wzniesieniami i poprzecinany wieloma parowami. Na meliorowany teren nie ma napływu obcych wód powierzchniowych i gruntowych. W chwili obecnej spływ wód powierzchniowych z tego terenu odbywa się w  sposób naturalny powierzchniową warstwą gleby do drogowego rowu odwadniającego położonego ok. 500 m. na zachód od terenu meliorowanego. Rów ten leży wzdłuż drogi bezpośredniej obsługi pól o kierunku północ-południe i jest pochylony na południe. Łączy się on z rzeką Wielopolką. Wymaga przy tym usunięcia pokrywającego jego dno mułu oraz poszerzenia i pogłębienia. Po tych zabiegach może służyć jako rów odpływowy odprowadzający wodę z drenów.

Przeciętne roczne opady na tym terenie wynoszą 590mm.

1. Potrzeba melioracji

Teren przeznaczony do melioracji jest okresowo podmokły i występują na nim objawy zabagnienia. Spowodowane jest to niezbyt przepuszczalnym podłożem terenu objętego projektem. Opady atmosferyczne na gruntach średnio-zwięzłych wsiąkają powoli, długo utrzymując się blisko powierzchni. Stagnacja wody uniemożliwia dopływ powietrza do gleby i podglebia, powoduje to zamieranie bakterii tlenowych rozkładających związki azotowe pochodzenia roślinnego i zwierzęcego oraz bakterii rozwijających się na korzeniach roślin motylkowych czerpiących azot wprost z powietrza. Bakterie te wymagają do swojego rozwoju powietrza glebowego i ściśle określonej wilgotności gleby. W wypadku jej przekroczenia następuje ich zamieranie, a na ich miejsce pojawiają się bakterie z grupy beztlenowców, których kierunek działania jest przeciwny do działania tlenowców. Szczątki roślinne i zwierzęce wobec braku tlenu i odpowiednich bakterii nie ulegają zupełnemu rozkładowi i mineralizacji, lecz torfieją, przy czym powstają kwaśne związki humusowe, utrudniające lub nawet uniemożliwiające rozwój roślin uprawnych i traw szlachetnych.

Większość roślin uprawnych i drzew nie znosi wysokiego poziomu wody w glebie, unikają zanurzenia swych korzeni w wodzie i zakorzeniają się tylko w wierzchniej warstwie gleby, podglebie zaś z jego bogatymi zapasami wody i soli mineralnych pozostaje niewykorzystane. Składniki pokarmowe pobierane przez rośliny z gleby w postaci soli rozpuszczonych w wodzie, resztek obumierających jesienią roślin uprawnych, nawozów zwierzęcych i zielonych, rozkładanych na proste związki przez bakterie tlenowe i beztlenowe oraz z nawozów mineralnych nie mogą być przyswojone.

Nadmierna wilgotność gleby uniemożliwia uprawę lub znacznie ją opóźnia, a silne parowanie wilgotnej powierzchni obniża temperaturę gleby. Dodatkowo ze względu na rozmiękanie powierzchni gruntu pojawiają się utrudnienia w prowadzeniu zabiegów agrotechnicznych na jego powierzchni.

Jedynym racjonalnym sposobem obniżenia poziomu wody gruntowej na terenach o zwięzłym podłożu jest drenowanie. Szybkie odprowadzenie nadmiaru wody wolnej ze zwięzłej gleby na wiosnę przyspieszy rozpoczęcie pracy w polu i początek wegetacji.

Pomimo obniżenia zwierciadła wody gruntowej w glebach zwięźlejszych pozostaje nadal znaczna rezerwa wilgoci w postaci wody włoskowatej i błonkowatej, która może być pobierana przez rośliny.

Efektem prac melioracyjnych na tym terenie będzie całkowite usunięcie niedomagań gruntu drenowanego bez potrzeby budowy dodatkowych urządzeń.

1. Opis projektu

Obliczenia hydrologiczne

Dane:

• Powierzchnia zlewni A = 2,10 km²

• Opad średni roczny P = 590 mm = 0,59 m

• Konfiguracja terenu: pagórkowata niespadzista

• Podłoże zlewni: niezbyt przepuszczalne

• Szata roślinna w zlewni: bogato rozwinięta

1. Obliczenie przepływów charakterystycznych wzorami Iszkowskiego

   1. Przepływ absolutnie średni dla normalnego roku

Qs = 0,03171• Cs •P•A [m³s⁻¹ ],

gdzie: Cs – współczynnik¹⁾ odpływu zależny od rzeźby terenu zlewni (Cs = 0,35 dla rzeźby terenu pagórkowato niespadzistej)

P – opad średni roczny

A – powierzchnia zlewni

Qs = 0,03171• 0,35 • 0,59 • 2,10 = 0,014 m³s⁻¹

1. Przepływ absolutnie najniższy

Q₀ = 0,2 • ν • Qs [m³s⁻¹ ],

gdzie: ν - współczynnik²⁾ zależny od przepuszczalności podłoża i stanu rozwoju roślinności w zlewni (ν = 0,6 dla zlewni o podłożu niezbyt przepuszczalnym i bogato rozwiniętej szacie roślinnej)

Qs – przepływ absolutnie średni dla normalnego roku

Q₀ = 0,2 • 0,6 • 0,014 = 0,002 m³s⁻¹

1. Przepływ najniższy normalny ν

Q₁ = 0,4 • ν • Qs [m³s⁻¹ ],

gdzie: ν - współczynnik²⁾ zależny od przepuszczalności podłoża i stanu rozwoju roślinności w zlewni (ν = 0,6 dla zlewni o podłożu niezbyt przepuszczalnym i bogato rozwiniętej szacie roślinnej)

Qs – przepływ absolutnie średni dla normalnego roku

Q₁ = 0,4 • 0,6 • 0,014 = 0,003 m³s⁻¹

1. Przepływ średni normalny

Q₂ = 0,7 • ν • Qs [m³s⁻¹ ],

gdzie: ν - współczynnik²⁾ zależny od przepuszczalności podłoża i stanu rozwoju roślinności w zlewni (ν = 0,6 dla zlewni o podłożu niezbyt przepuszczalnym i bogato rozwiniętej szacie roślinnej)

Qs – przepływ absolutnie średni dla normalnego roku

Q₂ = 0,7 • 0,6 • 0,014 = 0,006 m³s⁻¹

1. Przepływ najwyższy widki

Q₄ = C_w • m •P•A [m³s⁻¹ ],

gdzie C_w – współczynnik³⁾ zależny od kategorii gruntów i zlewni (C_w = 0,125 dla niezbyt przepuszczalnego podłoża i bogato rozwiniętej szaty roślinnej oraz 3 Kat. zlewni)

m – współczynnik⁴⁾ zależny od powierzchni i konfiguracji terenu (m = 24,67 wartość odczyta dla Pogórza i zlewni A = 2,10 km²)

P – opad średni roczny

A – powierzchnia zlewni

Q₄= 0,125 • 24,67 • 0,59 • 2,10 = 3,821 m³s⁻¹

1. Przepływ wielki doroczny letni (dla terenów górskich i podgórskich)

Q_3l = 0,4 • Q₄ [m³s⁻¹ ],

gdzie: Q₄ – przepływ najwyższy widki

Q_3l= 0,4 • 3,821 = 1,528 m³s⁻¹

^1),3)Współczynniki określone na podstawie: Zakaszewski Cz. 1964. „Melioracje wodne”, t. 1, str. 45, tab.13, PWRiL, W-wa

²⁾ Współczynnik określony na podstawie: Zakaszewski Cz. 1964. „Melioracje wodne”, t. 1, tab.3 i poprawiony wg. Tab. 4, PWRiL, W-wa

⁴⁾ Współczynniki określone na podstawie: Zakaszewski Cz. 1964. „Melioracje wodne”, t. 1, str. 48, tab.17, PWRiL, W-wa

Obliczenia hydrauliczne

Dane:

• Przepływ miarodajny^*: Q_m = Q_3l = 1,528 m³s⁻¹

• Nachylenia skarp: 1:n = 1:1 dla gleby: glina ciężka

• Projektowana głębokość: h^** = 1,20 m

• Spadek dna rowu: i_min = 4,9‰

• Rodzaj użytków: grunty orne użytkowane naprzemiennie

Zakładam t – napełnienie rowu wodą Q_3L

t = h – s [m]

gdzie: s – rezerwa zależna od rodzaju użytków; na gruntach rolnych użytkowanych naprzemiennie znajduje się o 0,30m poniżej rzędnej terenu

t=1,20–0,30=0,90 m.

Przyjmuję b – szerokość dna rowu; b_min. = 0,5 m.

2.1 Wymiarowanie przekroju poprzecznego

2.1.1. Obliczenia pola powierzchni przekroju użytecznego

F = b • t + n • t² [m²],

gdzie: b – szerokość dna rowu; b_min = 0,5m

t – napełnienie rowu wodą

n – mianownik¹⁾ nachylenia skarp rowów odpływowych (n=1 dla glin ciężkich)

2.1.1 Obliczenie obwodu zwilżonego

,

gdzie: b – szerokość dna rowu; b_min = 0,5m

t – napełnienie rowu wodą

n – mianownik nachylenia skarp rowów odpływowych (n=1 dla glin ciężkich)

2.1.3. Obliczenie promienia hydraulicznego

[m]

gdzie: F – pole powierzchni przekroju użytecznego

O – obwód zwilżony

2.1.4. Obliczenie współczynnika prędkości wzorem Bazina

[-],

gdzie: R_h - promień hydrauliczny

γ – współczynnik szorstkości. Dla dobrze utrzymanego koryta γ = 1,2

2.1.5. Obliczenie prędkości wody w rowie wzorem Chezy

,

gdzie: C – współczynnik prędkości

R_h – promień hydrauliczny

I_min – minimalny spadek odczytany z profilu podłużnego

2.1.6. Obliczenie przepływu rzeczywistego (Q_obl) i sprawdzenie warunku

,

gdzie: F – pole powierzchni przekroju użytecznego

V – prędkość wody w rowie

Warunek:

Wniosek: Warunek został spełniony. Na tej podstawie przyjęto szerokość dna rowu b=0,5m.

^*Przepływ miarodajny - przepływ, na który oblicza się wymiary projektowanej budowli. Jest to przepływ, który będzie przeprowadzony przez budowlę w normlanych warunkach eksploatacji, tj. z zachowaniem przyjętej wysokości piętrzenia, prędkości wody na odpływie i współczynnika bezpieczeństwa.

^**Głębokość rowu określona na podstawie obliczeń:

1. Obliczenie głębokości posadowienia zbieraczy

,

gdzie: t – głębokość¹⁾ założenia sączka (założono t=0,9 m dla odkrywki nr 1 gleby gliny ciężkiej i średniej zawartości części Kat. I na poziomie 60% dla terenów okresowo podmokłych). Wartość ustalono na wg PN-B-12075: 1998. Drenowanie. Projektowanie rozstaw i głębokości drenowania na podstawie kryteriów glebowo-rolniczych. PKN.

1. Obliczenie głębokości rowu:

gdzie: - głębokość osadzenia zbieraczy

Zatem dla odkrywki nr 1 głębokość zbieraczy wyniesie 1,00m. Dopuszcza się nieznaczne odchylenia od tych głębokości (0,10m). Ostateczną głębokość rowu głównego ustalono na 1,20m.

Obliczenia hydrauliczne ubezpieczeń

Dane:

• Przepływ miarodajny: Q_m = Q_3l = 1,528 m³s⁻¹

• Nachylenia skarp: 1:n = 1:1 dla gleby: glina ciężka

• Projektowana głębokość: h^** = 1,20 m

• Rodzaj użytków: grunty orne użytkowane naprzemiennie

• Szerokość dna rowu: b=0,5m

2.2.1 Obliczenie wymaganej powierzchni przekroju poprzecznego

Q_m = F ∙ V_max [ m³ ∙ s^{- 1}] → $\mathrm{F\ = \ }\frac{\mathrm{Q}_{\mathrm{m}}}{\mathrm{V}_{\mathrm{\max}}}\mathrm{\ }\mathrm{\ \lbrack}{\mathrm{\ }\mathrm{m}}^{\mathrm{2}}\mathrm{\ }\mathrm{\rbrack}$

Obliczenia dla umocnienia darniowanie na płask, gdzie v_max=1,00m•s^-1

gdzie: Q_m – przepływ miarodajny

F – powierzchnia przekroju

V_max – prędkość¹⁾ maksymalna, przy której nie nastąpi zamulenie ani rozmycie koryta rowu

2. Obliczenie napełnienia przy ustalonych parametrach rowu b i n oraz obliczonej powierzchni przekroju F

n ∙ t² + b ∙ t = F

n ∙ t² + b ∙ t – F = 0

Δ = b² – 4 ∙ n ∙ (-F) ; $\mathrm{t}_{\mathrm{1}}\mathrm{= \ }\frac{\mathrm{- \ b\ - \ }\sqrt{\mathrm{}}}{\mathrm{2\ \bullet \ n}}$ ; $\mathrm{t}_{\mathrm{2}}\mathrm{= \ }\frac{\mathrm{- \ b\ + \ }\sqrt{\mathrm{}}}{\mathrm{2\ \bullet \ n}}$

Uwaga: Należy wybrać napełnienie dodatnie

Δ = (0,5)² – 4 • 1 • (-1,528) = 6,362

m m

2. Obliczenie obwodu zwilżonego

O = b + 2 ∙ t ∙ $\sqrt{\mathrm{n}^{\mathrm{2\ }}\mathrm{+ \ 1}}$ [ m ]

O=0,5 + 2 • 1,01 • $\sqrt{\mathrm{1}^{\mathrm{2\ }}\mathrm{+ \ 1}}$ = 3,36m

2. Obliczenie wartości promienia hydraulicznego

$$\ \mathrm{R\ = \ }\frac{\mathrm{F}}{\mathrm{O}}\mathrm{\ \lbrack m\rbrack}$$

2. Obliczenie wartości współczynnika prędkości wzorem Kuttera

$$\mathrm{c\ = \ }\frac{\mathrm{100\ \bullet \ }\sqrt{\mathrm{R}}}{\mathrm{m\ + \ }\sqrt{\mathrm{R}}}\mathrm{\ \lbrack}\mathrm{\ }\mathrm{-}\mathrm{\ }\mathrm{\rbrack}$$

m – współczynnik²⁾ szorstkości (m = 2,00 dla kanału ziemnego zarośniętego trawą)

Obliczenie wartości współczynnika prędkości wzorem Bazina

γ – współczynnik³⁾ szorstkości (γ = 1,30 dla koryta ziemnego w zwykłym stanie, koryta brukowanego lecz nieco zarośniętego)

2. Obliczenie spadku granicznego

$\text{\ \ }\mathrm{I}_{\mathrm{\text{gr}}}\mathrm{\ = \ }\frac{\mathrm{V}_{\mathrm{\max}}^{\mathrm{2}}}{\mathrm{c}^{\mathrm{2}}\mathrm{R}}\mathrm{\ \bullet \ 1000\ \lbrack}\mathrm{\ }\mathrm{\% 0}\mathrm{\ }\mathrm{\rbrack}$

‰

Wyliczona wartość spadku granicznego pozwala na zastosowanie określonego ubezpieczenia.

Zestawienie obliczeń umocnienia rowu dla różnych prędkości maksymalnych na podstawie powyższych wzorów i danych w postaci tabeli:

L.p.	Typ ubezpieczenia	Vmax	F	t	O	R	γ	m	c	Igr
		[m•s^-1]	[m^2]	[m]	[m]	[m]	[-]	[-]	[-]	[‰]
1.	Darniowanie na płask	1,00	1,528	1,01	3,36	0,45	-	2,0	25,22	3,5
2.	Płotek faszynowy i darniowanie kożuchowe	1,25	1,22	0,88	3,00	0,41	-	2,0	24,20	6,5
3.	Płotek podwójny i darniowanie na mur	1,50	1,019	0,79	2,73	0,37	-	2,0	23,38	11,0
4.	Bruk z kamienia uszczelniony cementem	2,50	0,611	0,57	2,11	0,29	1,3	-	25,45	33,4

Obliczone wartości spadku granicznego pozwalają na wykonanie umocnienia płotek faszynowy i darniowanie kożuchowe na odcinku 51,00m dla spadku 4,9 ‰, płotku podwójnego i darniowania na mur na długości 98,0 m o spadku 7,7 %0 oraz umocnienia z bruku kamiennego uszczelnionego cementem na odcinku 65,0 m o spadku 11,5‰, ponieważ I_gr > I.

OBLICZENIE OBJĘTOŚCI ROBÓT ZIEMNYCH ROWU „A”

Stacja, hektometr	Odległość między stacjami	Przekrój projektowany	Objętość	Objętość sumaryczna
		głębokość	parametry rowu	powierzchnia
				na stacji
	m	m	-	m^2
1	2	3	4	5
1+00		1,20	Szerokość dna rowu b=0,5 m Nachylenie skarp 1:n=1:1	2,04
	38
1+38		1,16		1,93
	40
1+78		1,10		1,76
	20
1+98		1,20		2,04
	51
2+49		1,20		2,04
	18
2+67		1,22		2,10
	25
2+92		1,18		1,98
	22
3+20		1,20		2,04

¹⁾ Prędkość maksymalna określona na podstawie tabeli nr 6 „Zestawienie prędkości maksymalnych dla różnych typów ubezpieczeń” ( Cz. Zakaszewski, 1964. „Melioracje wodne”, t. 1, str. 45, tab.13, PWRiL, W-wa)

²⁾ Współczynnik przyjęty z tabeli 26 ( Cz. Zakaszewski, Melioracje rolne, Odwadnianie, t. 1, PWRiL 1964)

³⁾ Współczynnik przyjęty z tabeli 25 ( Cz. Zakaszewski, Melioracje rolne, Odwadnianie, t. 1, PWRiL 1964)

Obliczenie światła przepustu drogowego

Krótkie przepusty rurowe prowadzące wodę całym przekrojem, a nawet powodujące pewne popiętrzenie wody powyżej przepustu, można obliczyć ze wzoru Weisbacha:

$$\mathrm{V\ = \ }\frac{\sqrt{\mathrm{2\ \bullet \ g\ \bullet \ h}}}{\sqrt{\mathrm{1\ + \ e\ + \ k\ \bullet \ }\frac{\mathrm{L}}{\mathrm{d}}}}\mathrm{\ \lbrack\ m\ \bullet}\mathrm{s}^{\mathrm{- 1}}\mathrm{\ \rbrack}$$

gdzie:

h – różnica poziomów wody powyżej i poniżej przepustu [ m ],

L – długość przepustu [ m ],

d – średnica rurociągu [ m ],

e – współczynnik dławienia przy wylocie, dla przepustów e = 0,5,

k – współczynnik tarcia, zależny od materiału z którego wykonano rurociąg – dla betonu, żelbetonu, rur żeliwnych i spawanych k = 0,02,

g – przyspieszenie ziemskie g = 9,81 m ∙ s^-2.

Ryc. Hydrauliczny schemat obliczeniowy przepustu drogowego

Różnica poziomów wody powyżej i poniżej budowli (h), a więc straty spadu hydraulicznego w przepuście, powstają wskutek:

• zmiany prędkości wody dopływającej ( V_o ) i odpływającej ( V₁ ):

$$h_{1} = \ \frac{V_{1}^{2}\ \ V_{0}^{2}}{2\ \bullet \ g}\ \lbrack\ m\ \rbrack,$$

• wzrostu prędkości wody w rurociągu (V_p):

$$h_{2} = \ \frac{V_{p}^{2}}{2\ \bullet \ g}\ \lbrack\ m\ \rbrack,$$

• strat na wlocie:

$$h_{3} = \ \frac{e\ \bullet \ V_{p}^{2}}{2\ \bullet \ g}\ \lbrack\ m\ \rbrack,$$

• opór tarcia w rurociągu:

$$h_{4} = \ \frac{V_{p}^{2} \bullet \ L}{c^{2}\ \bullet \ R}\ \lbrack\ m\ \rbrack,$$

gdzie :

V_p – prędkość wody w przepuście [ m ∙ s^-1 ],

R – promień hydrauliczny – dla przekroju kołowego $R = \ \frac{r}{2}\ \lbrack\ m\ \rbrack\ ,$

c – współczynnik prędkości obliczany ze wzoru Kuttera lub Bazina.

Sumaryczne straty w przepuście wynoszą:

∑h_str. = h₁ + h₂ + h₃ + h₄ [ m ]

ze względów praktycznych pomijane są straty h₁, a więc:

$\Sigma h_{\text{str.}} = \ \frac{V_{p}^{2}}{2\ \bullet \ g} + \ \frac{e\ \bullet \ V_{p}^{2}}{2\ \bullet \ g} + \ \frac{V_{p}^{2\ } \bullet \ L}{c^{2}\ \bullet \ R} = \ \left( 1\ + \ e\ + \ \frac{2\ \bullet \ g\ \bullet \ L}{c^{2}\ \bullet \ R} \right)\ \bullet \ \frac{V_{p}^{2}}{2\ \bullet \ g}\ \lbrack\ m\ \rbrack,$

$poniewaz\ \ R = \ \frac{d}{4}\ oraz\ k = \ \frac{2\ \bullet \ g\ \bullet \ 4}{c^{2}}\ $w efekcie formuła przyjmuje postać:

$\Sigma h_{\text{str.}} = \ \left( 1\ + \ e\ + \ \frac{2\ \bullet \ g\ \bullet \ L}{c^{2}\ \bullet \ R} \right)\ \bullet \ \frac{V_{p}^{2}}{2\ \bullet \ g}\ \lbrack\ m\ \rbrack$

Założenia do obliczenia światła przepustu:

• średnica przepustu nie może być mniejsza niż szerokość dna rowu ( d ≥ b ),

• możliwe jest pewne popiętrzenie wody w rowie powyżej przepustu.

Dane:

• Przepływ miarodajny: Q_m = Q_3L = 1,528 m3 • s−1

• Długość przepustu: L = 6,0 m

• Dopuszczalna prędkość wody w przepuście: V_dop. = 1,50 m • s−1

Zgodnie z wytycznymi ( *PN–B–12096:1997. Urządzenia wodno – melioracyjne. Przepusty rurowe. Wymiary. Polski Komitet Normalizacyjny ) i mając na uwadze założenie, iż średnica przepustu nie może być mniejsza od szerokości dna rowu ( b = 0,50 m ) należałoby przyjąć d_kat. = 1,20 m. Uwzględniając jednak warunek średnicy:

średnica przepustu + przykrycie (min.40 cm)<głębokość rowu h + max. pokrycie nad terenem (30 cm )

1,2 + 0,4 = 1,6m > 1,2 + 0,3 m,

zauważamy, że nie jest on spełnione. Zatem przyjmuje się przepust dwuotworowy o średnicy 1 m.

Powierzchnia przekroju przyjętej rury katalogowej wyniesie:

(Wartość ta dla przepustu dwuotworowego musi być pomnożona razy 2.)

2•F_kat. = 2•0,79=1,58 m² > F_obl. = 1,02 m²

Prędkość rzeczywista w rurociągu:

V_rzecz. = 0,97m•s^-1 < V_dop. = 1,50 m • s−1

Wielkość strat w przepuście:

$$\mathrm{\Sigma}\mathrm{h}_{\mathrm{\text{str.}}}\mathrm{= \ }\left( \mathrm{1\ + \ e\ + \ k\ \bullet \ }\frac{\mathrm{L}}{\mathrm{2\ \bullet \ d}} \right)\mathrm{\ \bullet \ }\frac{\mathrm{V}_{\mathrm{p}}^{\mathrm{2}}}{\mathrm{2\ \bullet \ g}}\mathrm{\ }\mathrm{\ }\mathrm{\lbrack}\mathrm{\ }\mathrm{m}\mathrm{\ }\mathrm{\rbrack}$$

gdzie:

e – współczynnik dławienia przy wlocie, dla przepustów e = 0,5,

k – współczynnik tarcia, zależny od materiału z którego wykonano rurociąg – dla betonu, żelbetu, rur żeliwnych i spawanych k = 0,02,

d – średnica jednego rurociągu [m]; d = 1,00 m,

L – długość przepustu [m]; L = 6,0 m,

V_p – prędkość wody w przepuście [ m ∙ s^-1]; V_p = 0,97 m ∙ s^-1 ,

g ‒ przyspieszenie ziemski g = 9,81 m ∙ s^-2

$$\mathrm{\Sigma}\mathrm{h}_{\mathrm{\text{str.}}}\mathrm{= \ }\left( \mathrm{1\ + \ 0,5\ + \ 0,02\ \bullet \ }\frac{\mathrm{6,0}}{\mathrm{1,00}\mathrm{\bullet}\mathrm{2}}\ \right)\mathrm{\ \bullet \ }\frac{\mathrm{0,97}^{\mathrm{2}}}{\mathrm{2\ \bullet \ 9,81}}\mathrm{= \ 0,07\ m}$$

Sprawdzenie warunku czy przyjęta średnica katalogowa jest odpowiednia:

t  +  Σ h_str.< h

gdzie:

t ‒ napełnienie rowu wodą przed przepustem [ m ],

h ‒ głębokość rowu [m],

0,90 + 0,07 = 0,97 m < 1,20 m ‒ warunek spełniony

*Polska norma (PN-&12096:1997. Urządzenia wodno – melioracyjne. Przepusty rurowe. Wymiary. Polski Komitet Normalizacyjny.) zawiera zapis: "ustala się następujące średnice przepustu jednootworowego: 0,60 m; 0,80 m; 1,0 m ; 1,20 m ; 1,40 m . Dopuszcza się stosowanie średnic 0,4 m; 1,25 m i 1,50 m. Stosowanie średnicy 0,40 m dopuszcza się wyłącznie na rowach okresowo prowadzających wodę przy długościach przepustu do 6,0 m. W przypadku konieczności zastosowania przepustu dwuotworowego, należy stosować średnicę przewodów rurowych: 0,80 m i 1,00 m.”

Obliczenie rzeczywistego napełnienia rowu przed przepustem

Dane:

• Przepływ miarodajny: Q_m = Q_3l = 1,528 m³s⁻¹

• Nachylenia skarp: 1:n = 1:1 dla gleby: glina ciężka

• Projektowana głębokość: h^* = 1,20 m

• Spadek dna rowu: i_min = 4,9‰

• Rodzaj użytków: grunty orne użytkowane naprzemiennie

• Szerokość dna rowu: b = 0,5m

• Współczynnik szorstkości: m = 2,00

• Założono napełnienie: t = 0,95

3.1. Obliczenia pola powierzchni przekroju użytecznego

F = b • t + n • t² [m²],

gdzie: b – szerokość dna rowu;

t – napełnienie rowu wodą

n – mianownik¹⁾ nachylenia skarp rowów odpływowych (n=1 dla glin ciężkich)

3.2. Obliczenie obwodu zwilżonego

,

gdzie: b – szerokość dna rowu; b_min = 0,5m

t – napełnienie rowu wodą

n – mianownik nachylenia skarp rowów odpływowych (n=1 dla glin ciężkich)

3.3. Obliczenie promienia hydraulicznego

[m]

gdzie: F – pole powierzchni przekroju użytecznego

O – obwód zwilżony

3.4. Obliczenie współczynnika prędkości wzorem Kuttera

[-],

gdzie: R_h - promień hydrauliczny

γ – współczynnik szorstkości. Dla dobrze utrzymanego koryta γ = 1,2

3.5. Obliczenie prędkości wody w rowie wzorem Chezy

,

gdzie: C – współczynnik prędkości

R_h – promień hydrauliczny

I_min – minimalny spadek odczytany z profilu podłużnego

3.6. Obliczenie przepływu rzeczywistego (Q_obl) i sprawdzenie warunku

,

gdzie: F – pole powierzchni przekroju użytecznego

V – prędkość wody w rowie

Warunek:

<5%

Wniosek: Warunek został spełniony. Na tej podstawie założono wartość napełnienia t=0,95m.

Opis

Trasa głównego rowu biegnie przez dolinę, najniższe miejsce w danym obszarze. Projekt ma na celu odwodnienie terenu rowami otwartymi i drenami. Przebieg rowu opracowano na podstawie planu wysokościowego. Poprowadzony został za pomocą linii prostych połączonych łukiem o promieniu 100m. W przekroju poprzecznym ma on kształt trapezu równoramiennego. W trakcie projektowania ustalono następujące parametry rowu: szerokość dna b=0,50m; głębokość h=1,20m; nachylenie skarp wyrażane stosunkiem głębokości rowu do długości rzutu skarpy na płaszczyznę poziomą 1:n=1:1; oraz powierzchnię przekroju poprzecznego F=1,26m².

Ze względu na to, że teren jest tylko okresowo podmokły i użytkowany na przemiennie ustalono następujące umocnienia:

• Dla napełnienia rowu t=88cm, prędkości wody 1,25m•s^-1 spadku 4,9‰ zastosowano umocnienie z płotku faszynowego oraz na skarpie darniowanie kożuchowe

• Dla spadków 7,7‰, 11,5‰, t= 79cm przy prędkości wody 1,50m•s^-1 użyto płotek podwójny i darniowanie na mur.

Aby przejazd na drugą stronę rowu był możliwy utworzono przepust dwuotworowy o średnicy 1,0m i długości 6,0m.

Na obszarze zastosowano drenowanie systematyczne, ze względu na okresowo nadmierne uwilgotnienie czynnej warstw gleby. Do wykonania sieci zastosowano dreny ceramiczne. By system odwadniający spełniał swoją rolę założono zbieracz wg istniejących norm równolegle do rowu w odległości 1,5 długości rozstawy L=17m o długości 212m. Ze względu na średnią wartość spadku na terenie mieszczącą się w przedziale 10‰-60‰ zastosowano układ skośny sączków. Głębokość drenowania jest ściśle związana z normą odwodnienia i zależy od rodzajów użytków rolnych i uprawianych roślin, rodzaju, właściwości i uwarstwienia gleby, warunków zasilania w wodę, głębokości zamarzania gleby, spadków i rzeźby terenu, warunków klimatycznych, celu drenowania oraz przesłanek ekonomicznych. Głębokość założenia zbieracza ustalono na głębokości 1m. Trasa zbieracza została dostosowana do rzeźby terenu i biegu rowu. Pozwoliło to uniknąć stosowania sztucznych spadków. Zastosowano układ jednostronny połączenia sączków ze zbieraczem. Nigdzie nie przekroczono maksymalnej długości zbieracza. Sączki usytuowane są względem zbieracza pod kątem 60°. Ich długości wahają się od 90m - 120m. Na terenie odwadnianym wyznaczono jeden dział drenarski, z którego woda odpływa do odbiornika jakim jest rów główny „A”.

Dział drenarski nr 1 składa się ze zbieracza głównego „a” do którego wpada 11 sączków. Woda ze zbieracza dostaje się do rowu głównego wylotem na hektometrze 1+11. Na zbieraczu usytuowano studzienkę drenarską kontrolną, krytą w odległości 29m od wyloty, ze względu na zmianę kierunku biegu zbieracza o kąt mniejszy niż 120°.

Zaletami drenowania w porównaniu do rowów:

— sieć prawie nie wymagająca konserwacji,

— działy wodne dużych rozmiarów, co nie utrudnia mechanizacji prac polowych,

— mniejsza liczba budowli przejazdowych,

— małe straty powierzchni użytkowej,

— wyeliminowanie skupisk chwastów.

Natomiast do wad drenowania można zaliczyć:

— stosunkowo wysoki koszt inwestycji,

— konieczność stosowania większych spadków,

— wymywanie z gleby wapnia i związków azotowych w okresach poza wegetacyjnych.

Rodzaje drenowania

Drenowaniem nazywa się odwodnienia gleby za pomocą wąskich krytych kanałów.

Można podzielić je na:

• drenowanie systematyczne - polega na regularnym i równomiernym rozmieszczeniu sączków, równolegle od siebie, wykorzystywane jest na terenach płaskich i równinnych (i< 20‰) oraz falistych (20‰ < i < 50‰) o stale lub okresowo nadmiernym uwilgotnieniu czynnej warstwy gleby;

• drenowanie niesystematyczne - polega na wykonaniu pojedynczych rurociągów w najniższych i najbardziej uwilgotnionych miejscach, może być stosowane gdy szerokość obszaru jest mniejsza od podwójnej rozstawy drenowania, najczęściej wykorzystuje się na terenach falistych i podgórskich;

• drenowanie częściowe- polega na odwadnianiu fragmentów powierzchni zlewni za pomocą sączków o równoległych trasach, wykorzystywane na obszarach o szerokości większej niż podwójna rozstawa dla danych warunków glebowych;

Rodzaje materiałów drenujących

• dreny kamienne - wykonuje się je poprzez wykopanie ze spadkiem rowka o głębokości ok. 20-40cm i wypełniając go kamieniami tak, aby największe z nich znalazły się na dnie rowka. W celu zabezpieczenia szczelin przed zasypaniem kamienie przykrywa się warstwą darniny. Wykorzystywane przy spadkach mniejszych niż 20‰.

• dreny faszynowe - wykonywane z kilku kiszek faszynowych o średnicy ok. 25cm i długości 20cm. Kiszki robione są z gałęzi drzew iglastych, układa się je w rowku cieńszym końcem w kierunku spadku i pokrywa darniną oraz mchem. Taki rodzaj drenów nie potrzebują zwięzłego, twardego i wyrównanego podłoża.

• dreny skrzynkowe - wykorzystywane najczęściej przy glebach torfowych, wykonuje się je z desek o grubości 1-2cm i długości 4m. W górnych częściach ścian bocznych wycina się otwory w celu zapewnienia dopływu wody.

• dreny ceramiczne - produkowane z gliny do wyrobów cienkościennych. Dren taki ma kształt walca o gładkich wewnętrznych ścianach, pozbawionych rys, pęknięć i o równym prostopadłym do osi obcięciu oraz jednakowej grubości ścian na całym obwodzie.

• Dreny z PVC - wykonywane w postaci karbowanych rur o długościach od 50-200m, PVC jest tworzywem termoplastycznym, charakteryzującym się długotrwałą wytrzymałością mechaniczną, najwyższym modułem sprężystości i odpornością na działanie związków chemicznych. Wadą jest niska wytrzymałość na wysokie i bardzo niskie temperatury.

• betonowe rury- są stosowane do wykonywania zbieraczy od dużych średnicach lub do budowy rurociągów zakładanych zamiast rowów otwartych

1. Konserwacja urządzeń melioracyjnych

Normalna konserwacja odarniowanych rowów polega na corocznym (zwykle jesienią lub na przednówku) usunięciu namułów i roślinności z dna, dwukrotnym w ciągu roku wykaszaniu traw ze skarp oraz na niezwłocznym poprawieniu wszelkich uszkodzeń przypadkowych lub spowodowanych przez wielkie wody. Mniejsze uszkodzenia skarp można usuwać przez darniowanie na płask, większe tylko darniowaniem na mur i płotkowaniem.

Naprawa zniszczonego rowu polega na:

• wyrzuceniu namuliska i przywróceniu początkowej niwelety oraz szerokości dna rowu,

• obustronnym opłotkowaniu skarp, uformowaniu dolnej części zniszczonych skarp z darni kładzionej na mur, za którą zasypuje się i ubija ziemię,

• uformowaniu przez nasyp górnej części skarpy rowu i odarniowaniu na płask,

• odbudowaniu zniszczonych obiektów lub uzupełnieniu pozostałych ściankami szczelnymi, sięgającymi w nienaruszony grunt skarp.

Konserwacja drenowania jest bardzo rzadka i wymagana jest praktycznie tylko przy uszkodzeniu drenów. Uszkodzenia takie są najczęściej wynikiem zarośnięcia rurociągów drenowych korzeniami drzew i roślin, zamulenie rurociągów związkami żelaza lub dostającym się przez styki drobnym piaskiem oraz uszkodzeniami mechanicznymi rurek.

Przy uszkodzeniach związanych z zarośnięciem rurociągów bądź zamuleniem związkami żelaza bardzo skutecznym sposobem jest czyszczenie za pomocą przeciąganego przez dreny druta. Poczynając od dołu uszkodzonego odcinka odkrywa się rurociąg co 10, 20m, wyjmuje się w tych miejscach jeden lub dwa dreny i przeciąga między sąsiednimi otworami drut rozbijając powstałe zatory. Działanie takie musi być jednak połączone z zabiegami zapobiegającymi powstawaniu podobnych zatorów w przyszłości.

Powstawanie zamulenia cząstkami podglebia związane jest z błędami w projekcie melioracji, przypadkowymi mechanicznymi uszkodzeniami lub wynikają z niestarannego wykonania. Niezbędne jest wtedy przełożenie zamulonego rurociągu lub jego fragmentu.

BIBLIOGRAFIA:

literatura:

• Zakaszewski Cz. 1964. Melioracje rolne ‒ odwadnianie, t. I. PWRiL

normy:

• PN ‒ B ‒ 12042: 1998. Drenowanie, projektowanie, rozstaw i głębokości na podstawie kryteriów hydrauliczno ‒ hydrologicznych, PKN

• PN ‒ B ‒ 12085: 1996. Drenowanie. Zasady rozplanowania sieci drenarskiej, PKN

• PN ‒ B ‒ 10086: 1997. Drenowanie. Wymiarowanie zbieraczy, PKN

Internet:

• http://www.ropczyce.umig.gov.pl/o-gminie/solectwa/niedzwiada

• http://www.kzgw.gov.pl/files/file/Edukacja/Vademecum_ochrony_przeciwpowodziowej.pdf