Obliczenia hydrologiczne

1. Przepływ absolutnie średni

Q_s= 0.03171⋅C_s⋅P⋅A

Q_s= 0.03171⋅0.4⋅0.656⋅1.21=0.0101 [m³⋅s^-1]

gdzie:

A - powierzchnia zlewni - 1,21 km²

P - średni opad roczny - 656 mm = 0,656 m

C_s - współczynnik charakteryzujący rzeźbę terenu, odczytany z podręcznika: Cz.Zakaszewski „ Melioracje rolne” t.I. str.45

2. Przepływ absolutnie najniższy

Q­_o=0.2⋅υ⋅Q_s

Q­_o=0.2⋅0.4125⋅0.0101=0.0008 [m³⋅s^-1]

gdzie:

υ - współczynnik charakteryzujący rzeźbę terenu i przepuszczalność gleby, odczytany z podręcznika: Cz. Zakaszewski „ Melioracje rolne”

Q_s - obliczony jak wyżej.

3. Przepływ najniższy doroczny

Q­­₁=0.4⋅υ⋅Q_s

Q_s=0.4⋅0.4125⋅0.0101=0.0017 [m³⋅s^-1]

gdzie:

υ - współczynnik charakteryzujący rzeźbę terenu i przepuszczalność gleby, odczytany z podręcznika: Cz. Zakaszewski „ Melioracje rolne”

Q_s - obliczony jak wyżej.

4. Przepływ średni normalny

Q₂=0.7⋅υ⋅Q_s

Q₂=0.7⋅0.4125⋅0.0101=0.0098 [m³⋅s^-1]

gdzie:

υ - współczynnik charakteryzujący rzeźbę terenu i przepuszczalność gleby, odczytany z podręcznika: Cz. Zakaszewski „ Melioracje rolne”

Q_s - obliczony jak wyżej.

5. Przepływ najwyższy tzw. katastrofalny

Q₄=C_W⋅m⋅P⋅A

Q₄=0.155⋅24.937⋅0.656⋅1.21=3.0681 [m³⋅s^-1]

gdzie:

C_w - współczynnik charakteryzujący rzeźbę terenu i przepuszczalności gleby, w tym obliczeniu przyjmowany na podstawie tzw. katalogu gruntu z podręcznika Cz. Zakaszewskiego „Melioracje rolne” t.I. str.45

m - współczynnik charakteryzujący wielkość powierzchni zlewni, odczytany z podręcznika Cz. Zakaszewski „ Melioracje rolne” t.I. str.48

P - średni opad roczny [m]

A - powierzchnia zlewni [km²]

Obliczenia wykonał: Bogusław Paśko

6. Przepływ doroczny wielki

Q_3L=0.4⋅Q₄

Q_3L=0.4⋅3.06=1.2240 [m³⋅s^-1]

Obliczenie przepływu maksymalnego wzorem Leovego.

Q_max(l, z) = Q₃(l, z) = k₁⋅k₂⋅k₃⋅k₄⋅P(l, z)⋅A [m³⋅s^-1]

gdzie:

k - współczynniki zależne od parametrów lokalnych zlewni:

k_1L = 2,75 - dla wód letnich

k₂ = 0,44

k₃ = 0,99

k₄ = 1

k₁, k₂, k₃, k₄ - współczynniki odczytane z podręcznika :

E. Czetwertyński „Hydrologia” str. 351 - 352

P_l - opad letni [m]

A - powierzchnia zlewni [km²]

opad letni - P_l = 0,17⋅P = 0,17⋅ 0,656 = 0,164 [m]

Q_3L = 2,75⋅0,44⋅0,99⋅1⋅0,122⋅1.21 =0,1768 [m³⋅s^-1]

Obliczenia wykonał: Bogusław Paśko

Obliczenia hydrologiczne rowu A

Rodzaj użytków - grunty orne, trwałe użytki zielone

Przepływ miarodajny - 1,22 m³⋅ s^-1

Nachylenie skarp - 1 : 1.5

Projektowana głębokość - 1.30 m

Zakładam t - napełnienie rowu wodą Q_3L

t = h - s [m]

gdzie:

s - rezerwa zależna do rodzaju użytków

t = h - s = 1,30 - 0,30 = 1,0 m

1. Obliczenie pola powierzchni przekroju poprzecznego

2. Obliczenie obwodu zwilżonego

3. Obliczenie promienia hydraulicznego

4. Obliczenie współczynnika prędkości

wzorem Bazina

gdzie:

γ , - współczynnik szorstkości koryta rowu

dla dobrze utrzymanego koryta γ - 1.2

Obliczenia wykonał: Bogusław Paśko

5. Obliczenie prędkości przepływu wody w rowie

I_min,=4 ‰

6. obliczenie przepływu rzeczywistego ( Q_obl.)

Obliczenia dla doboru odpowiedniego typu ubezpieczenia koryta rowu.

I. Wartości prędkości maksymalnych dla określonych rodzajów ubezpieczeń:

• 1. Darniowanie na płask

v = 1.0 m⋅s^-1

2. Płotek , darniowanie kożuchowe, kiszka faszynowa

v = 1.25 m⋅s^-1

3. Płotek podwójny bardzo staranne darniowanie, płytki chodnikowe

v = 1.5 m⋅s^-1

4. Bruk z kamienia uszczelniony mchem, prefabrykowane płytki korytowe

v = 2.5 m⋅s^-1

5. Bruk podwójny, płytki korytowe

v = 3.5 m⋅s^-1

6. Mur z kamienia uszczelniony cementem

v = 4.5 m⋅s^-1

Obliczenia wykonał: Bogusław Paśko

II. Obliczenie wartości spadku granicznego dla maksymalnej wartości prędkości

przy danym typie ubezpieczenia:

a) płotek podwójny bardzo staranne darniowanie, płytki chodnikowe.

Obliczenia rozpoczynam od wstawienia v_max. dla najsłabszego ubezpieczenia.

po przekształceniu otrzymuję:

Mając wcześniej ustalone wielkości b i n obliczam t z równania kwadratowego:

wielkości napełnienia t dla danego rodzaju ubezpieczenia przy prędkości wody v_max. a następnie wielkości obwodu zwilżonego O:

obliczam również wielkości c i R

Obliczam spadek graniczny dla ubezpieczenia płotek podwójny bardzo staranne darniowanie,

płytki chodnikowe.

Obliczenia wykonał: Bogusław Paśko

b) bruk z kamienia uszczelniony mchem, prefabrykowane płytki korytowe

Obliczenia rozpoczynam od wstawienia v_max. dla najsłabszego ubezpieczenia.

po przekształceniu otrzymuję:

Mając wcześniej ustalone wielkości b i n obliczam t z równania kwadratowego

Mając wcześniej ustalone wielkości b i n obliczam t z równania kwadratowego:

wielkości napełnienia t dla danego rodzaju ubezpieczenia przy prędkości wody v_max. a następnie wielkości obwodu zwilżonego O:

obliczam również wielkości c i R

Obliczam spadek graniczny dla ubezpieczenia płotek podwójny bardzo staranne darniowanie,

płytki chodnikowe.

Obliczenia wykonał: Bogusław Paśko

c) bruk podwójny, płytki korytowe

Obliczenia rozpoczynam od wstawienia v_max. dla najsłabszego ubezpieczenia.

po przekształceniu otrzymuję:

Mając wcześniej ustalone wielkości b i n obliczam t z równania kwadratowego

Mając wcześniej ustalone wielkości b i n obliczam t z równania kwadratowego:

wielkości napełnienia t dla danego rodzaju ubezpieczenia przy prędkości wody v_max. a następnie wielkości obwodu zwilżonego O:

obliczam również wielkości c i R

Obliczam spadek graniczny dla ubezpieczenia płotek podwójny bardzo staranne darniowanie,

płytki chodnikowe.

Obliczenia wykonał: Bogusław Paśko

Współczynnik szorstkości γ do wzoru Bazina

Współczynnik szorstkości γ może przyjmować następujące wartości

(C. Zakaszewski , Melioracje rolne, Odwodnienia t 1. PWR i L 1964 tab. 25)

1.Bardzo gładkie ściany (deski heblowane, gładka wyprawa cementowa) - 0.06

2.Gładkie ściany (deski nie heblowane, mur z ciosów lub cegły, mury betonowe i

żeliwne, bardzo dobre ściany bet. itp.) - 0.16

3.Nie gładkie ściany (dobry mur z kamienia łamanego) z betonu - 0.46

4. Mniej staranny mur z kamienia łamanego, bardzo niedokładne obetonowane skały,

bruk kamienny (kocie łby) ścianki ziemne w zwartych gruntach dobrze utrzymane,

ściany gładko kute w skale - 0.85

5. Koryta ziemne w zwykłym stanie koryta brukowane lecz nieco zarośnięte - 1.30

6. Koryta ziemne źle utrzymane, zarośnięte wodorostami, o dnie kamienistym lub z

otoczakami itp. - 1.75

Współczynnik szorstkości m do wzoru Kuttera

Współczynnik szorstkości m może przyjmować następujące wartości

(C. Zakaszewski , Melioracje rolne, Odwodnienia t 1. PWR i L 1964 tab. 26)

1. Ściany cementowe, czyste gładkie - 0.12

2. Ściany z desek drewnianych, heblowanych i dobrze dopasowanych - 0.15

3. Ściany z desek drewnianych dopasowanych, przewody stalowe i żelazne nowe oraz

żelbetonowe - 0.20

4. Czyste kanały kamionkowe, wodociągowe przewody żeliwne po dłuższym

użytkowaniu ściany z desek ni heblowanych - 0.25

5. Ściany staranie murowane z cegły - 0.27

6. Ściany z bali drewnianych i zwykłego muru z cegły - 0.35

7. Ściany z kamienia ciosanego - 0.45

8. Ściany ze starego muru wykonany i utrzymany - 1.50

9. Kanał ziemny zarośnięty trawą - 2.00

10. Kanał ziemny zaniedbany, zarośnięty trawą, o dnie zamulonym lub zarzucony

głazami - 2.50

Obliczenia wykonał: Bogusław Paśko

Obliczenie objętości robót ziemnych

rów „A”

Stacja	Odległość między stacjami	Przekrój projektowany				Objętość	Objętość narastająca
				głębokość	szerokość dna w [m] i nach. skarp			powierzchnia
										na stacji	średnia
		[m]	[m]			[m^2]	[m^2]	[m^3]	[m^3]
0+00	44	1,30	b = o,50 m nachylenie 1 : 1,5	3,19		3,47	152,46	0,00
0+44			1,42					3,74			152,46
				30									3,47	103,95
		0+74							1,30			3,19			256,41
				32									3,66	117,12
		1+06							1,50			4,13			373,53
				18									3,66	65,88
		1+24							1,30			3,19			439,41
				26									3,19	82,94
		1+50							1,30			3,19			522,35
				46									3,19	146,74
		1+96							1,30			3,19			669,09
				20									3,19	63,80
		2+16							1,30			3,19			732,89
				22									3,28	72,05
		2+38							1,34			3,36			804,94
				24									3,28	78,60
		2+62							1,30			3,19			883,54
				32									3,19	102,08
		2+94							1,30			3,19			985,62
				24									3,19	76,56
		3+18							1,30			3,19			1062,18
				22									3,37	74,14
		3+40							1,38			3,55			1136,32
				22									3,37	74,14
		3+66							1,30			3,19			1210,46
				26									3,19	82,94
		3+80							1,30			3,19			1293,40
				14									3,19	44,66
		4+06							1,30			3,19			1338,06
				44									3,19	140,36
		4+50							1,30			3,19			1478,42
				18									3,19	57,42
		4+68							1,30			3,19			1535,84
				32									3,56	113,92
		5+00							1,46			3,93			1649,76
				12						3,56		42,72
5+12						3,19			1692,48

Obliczenia wykonał: Bogusław Paśko

Obliczenie rozstawy drenowania

Obliczenie rozstawy drenowania rozpoczynam od odczytania i zsumowania zawartości części spławialnych i 1/3 części pyłu drobnego. Dla poszczególnych warstw gruntu wynoszą one kolejno: warstwa I - 39 %, warstwa II - 45%, warstwa III - 60 %.

Następnie z wykresu do określenia rozstawy drenów na glebach słabo przepuszczalnych

(k < 0,2 m⋅d^-1) oraz na glebach okresowo nadmiernie uwilgotnionych odczytuję rozstawę drenowania dla poszczególnych warstw w zależności od sumy procentowej zawartości części spławialnych ( < 0,02 mm) + 1/3 procentowej zawartości pyłu drobnego (0,02 - 0,05 mm).

I warstwa l = 15,0 [m] ; II warstwa l = 13,5 [m] ; III warstwa l = 11,1 [m].

Uwzględniając poprawkę ze względu na zawartość Fe₂O₃ , oraz poprawkę ze względu na zawartość CaCO₃ (poprawki do rozstawy sączków określonej na podstawie składu mechanicznego wg wytycznych z 1978 r. - tab. 5.51. dr hab. P. Prochal „Podstawy melioracji rolnych” t.1 PWR i L Warszawa 1986 r.) przyjmuję rozstawy drenowania

l warstwa L= 16,5 [m] ; II warstwa L = 14,2 [m] ; III warstwa L = 11,1 [m].

Przyjęta głębokość drenowania 0,90 [m]

Następnie rozstawę drenowania dla całego profilu obliczam na podstawie średniej ważonej:

[m]

gdzie:

L_i - rozstawa drenowania dla poszczególnej warstwy [m] ( L₁= 16,5;L₂ = 14,2; L₃ = 11,1)

h_i - miąższość poszczególnych warstw [m] ( h₁ = 0,4; h₂ = 0,4; h­₃ = 0,1)

z_i - głębokość środka warstwy od powierzchni terenu [m] ( z₁ = 0,2; z₂ = 0,6; z₃ = 0,9)

[m]

Średnio warzona rozstawa drenowania dla całego profilu wyniosła L = 14,0 [m]

Uwzględniając poprawki ze względu, na opad i ze względu na spadek terenu (prawki do rozstawy sączków określonej na podstawie składu mechanicznego wg wytycznych z 1978 r.

- tab. 5.51. dr hab. P. Prochal „Podstawy melioracji rolnych” t.1 PWR i L Warszawa 1986 r.) rozstawa średnia poprawiona wyniosła L = 13,4 [m]

• Przyjmuję rozstawę drenowania L = 13 [m]

1	2	3	Numer sądy
0,4	0,4	0,1	Miąższość warstwy hn [m]
0,2	0,6	0,9	Głębokość zalegającej warstwy Zn [m]
36	41	55	Zawartość części spławialnych %
9	12	15	Zawartość pyłu drobnego %
43,7	48,0	42,0	Wskaźnik zwięzłości gleby Wn %
15,0	13,5	11,1	Rozstawa odczytana z nomogramu [m]
4,0	3,5	5,5	Zawartość Fe2O3 %
9,0	4,5	6,5	Zawartość CaCO3 %
16,5	14,2	11,1	Rozstawa poprawiona [m]
14,0			Rozstawa średnia ważona [m]
625			Opad [mm]
32			Średni spadek terenu %
13,4			Rozstawa średnia poprawiona [m]
13			Rozstawa przyjęta

Obliczenia wykonał: Bogusław Paśko

Obliczenie przepustu.

Schematyczny przekrój podłużny przepustu drogowego.

Obliczenie przepustu rurowego prowadzącego wodę całym przekrojem obliczam wg wzoru Weissbacha.

gdzie:

v - prędkość przepływu [m⋅s^-1]

g - przyśpieszenie ziemskie [m/s²]

h - wysokość ciśnienia w m. Jest to wysokość zużyta przy przepływie wody przez przewód. Jeżeli wypływ jest wolny jest to wysokość równa odległości górnego zwierciadła wody od środka wylotu. Jeżeli wylot jest zatopiony, to jest równy różnicy poziomów wody górnej i dolnej. [m]

e - współczynnik dławienia

k - współczynnik chropowatości ( dla rur betonowych k = 0,02 )

l - długość przepustu [m]

d - średnica przepustu [m]

Obliczenie przepustu sprowadza się do doboru średnicy rury, która przeprowadzi przepływ doroczny wielki (Q_3l).

Dane:

Q_3l = Q_m = 1,224 [m³⋅s^-1]

l = 4,0 [m]

v_dop = 2,0 [m⋅s^-1]

Szerokość przepustu nie może być mniejsza niż szerokość dna rowu d>b

Obliczenie średnicy przepustu:

[m]

F_obl = 0,612 [m²]

d_obl = 0,88 [m] Obliczenia wykonał: Bogusław Paśko

Mimo,że d_obl<d_kat=1,0m,warunek ostatni sprawdzający t + h_str < h - s nie jest spełniony n przyjmuję dwie rury.

d_obl=
]

Przyjmuję d_kat = 0,8 [m]

d_kat>d_obl

2⋅
=2⋅0,502 = 1,005 [m²]

F_kat=1,005[m²]

F_kat>F_obl

Sprawdzam czy v_rzecz<v_dop

v_rzecz = 1,2 [m³⋅s^-1]

V_rzecz<V_dop

Warunek został spełniony.

Obliczenie strat na przepuście.

Straty na przepuści powstają na wskutek:

1. Zmiany prędkości wody dopływającej i prędkości wody odpływającej

h₁=
[m]

2. Zmiany prędkości wody w rurociągu

h₂=
[m]

3. Strat na wlocie

h₃=
[m]

4. Oporów tarcia dla rurociągu

h₄

Ze względu na małą wartość pomijamy straty wynikające ze zmiany prędkości dopływającej i odpływającej. Biorąc pod uwagę w/w czynniki suma strat wyraża się wzorem:

[m]

Σ h_str = 0,117 [m]

Następnie sprawdzam warunek czy:

t + h_str < h - s

0,8 + 0,117 < 1,30 - 0,30

0,917 < 1,0

Warunek został spełniony

Ostatecznie przyjmuję przepust kołowy z dwoma rurami o średnicy 2∅ = 0,8[m]

Obliczenia wykonał: Bogusław Paśko

Normy odpływów jednostkowych do wymiarowania zbieraczy w l⋅s^-1⋅ha^-1.

- tab. 5.57. dr hab. P. Prochal „Podstawy melioracji rolnych” t.1 PWR i L Warszawa 1986 r.)

Rodzaj gleby	Spadek terenu ‰	Norma odpływu - przy opadach rocznych mm
		500	600	700	800	900	1000	> 1000
Gleby ciężkie zawierające powyżej 50 % części o średnicy < 0,02 mm	do 20	0,40	0,45	0,60	0,80	1,20	1,50	1,80
		20 - 40	0,35	0,40					0,55
		> 40	0,30	0,35					0,50
	Gleby średnie i lekkie zawierające 20 - 50 % o średnicy < 0,02 mm	do 20	0,45	0,50					0,65	0,85	1,50	1,80	2,00
		20 - 40	0,40	0,45					0,60
		> 40	0,35	0,40					0,55
	Gleby zawierające poniżej 20 % części o średnicy < 0,02 mm	do 20	0,50	0,55					0,70	0,90	1,50	1,80	2,00
		20 - 40	0,45	0,50					0,65
		> 40	0,45	0,50					0,65

* Do ustalenia średnic zbieraczy należy przyjmować normę odpływu z dokładnością do 0,05 l⋅s^-1⋅ha^-1

Dla opadu 656 mm i średniego spadku terenu 32 ‰ przyjęto normę odpływu q = 0,6 l⋅s^-1⋅ha^-1

Obliczenia wykonał: Bogusław Paśko

b = 0.5 m

t = 1,0 m

h = 1,30 m

0

0

-10

+10

+5

+10

-5

∑h_str.

+1

i = 5%_°

V₁

V

d

h

L =5,0 [m]

---