3. A VÍZSZÁLLÍTÓ RENDSZER

Átírás

1 009. tavasz Közlek. földmővek víztelenítése 3. A VÍZSZÁLLÍTÓ RENDSZER 3.1. ALAPFOGALMAK a víztelenítő rendszer elemei: MEDER : SZÁLLÍT műtárgyak: (4. fejezet) összegyűjt : pl. víznyelő keresztez, átvezet : pl. áteresz, bújtató, gereb esést csökkent : pl. fenékborda, fenéklépcső befogadóba juttat : pl. torkolati mtgy. védi a műtárgyat/befogadót/stb. : pl. gereb, olajfogó cél: földművön kívül keletkező víz = külvíz távoltartás földműre hulló csapadék = belvíz elvezetés összegyűjtött víz elhelyezés földmű vízfolyás találkozás megoldása } meder } műtárgy meder: 1. árok (csatorna) 3.. pont. zárt szelvény : felszín alatti átvezetés, de NEM nyomás alatt 3.3. pont 3. folyóka : nagyon kis vízmennyiség összegyűjtése 3.4. pont 3.. ÁRKOK Árok jellemzői és típusai az árok vizét a lehető legrövidebben a befogadóba; a mértékadó Q fölött min. 15 cm biztonság; szelvény hidraulikailag a legkedvezőbb alakú; széles fenék (b > 1,5...,0 m): középen kisvíznek homorú résszel/folyókával; szelvény- és esésváltozás fokozatos átmenettel; burkolat kis érdességgel kisebb méret/karbantartás; rézsűburkolat lába megtámasztandó; bár időszakos vízfolyás, a földmedrek fenekét ne gyepesítsük; árkok: 1. Oldalárok a bevágás koronájáról és rézsűjéről a csapadékvíz elvezetése. Talpárok meredekebb lejtőn a töltés hegy felőli rézsűjét a külvizektől védi 3. Övárok hegyoldalra hullott csapadékvizet a bevágás rézsűjétől távoltartsa Csoma R. 3-1 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

2 009. tavasz Közlek. földmővek víztelenítése 1. Oldalárok általában szabványárok ( pont) nem méretezik, ha koronára + rézsűre vize max. 00 m hosszon terheli 00 m szakaszonként aknás áteresszel a völgy felőli oldalra átvezetni földmedrű v. burkolt egyszerű, gazdaságos gyakran egyszerű folyóka (3.4. pont). Talpárok burkolatokra/környező ter.- hulló csapadék bevezetése a befogadóba víz kismértékű tározása, szikkasztása árok és rézsűláb közt min. 3 m táv. ált. szabványárok gyakran burkolt töltés alatti átvezetés mint oldalárok depóniáról lefolyó víz nagy hézagtartalmú töltésanyagok esetén szükséges nem használható vízhaszn. célú csatornaként oldalárok/talpárok között ÚT nem tesz különbséget 4. Övárok lejtőn a bevágások hegy felőli felső szélén a rézsű eróziója ellen véd a bevágás fölötti területek mocsarait lecsapolja ált. szabványárok ha a vízgyűjtő > 3 ha, hidraulikai méretezés szükséges elhelyezés: a bevágási rézsű felső élétől min m-re csúszásveszélyes területen a várható csúszólapon kívül minden esetben burkolt 00 m-nél rövidebb övárok : a bevágás végpontjáig 00 m-nél hosszabb övárok : surrantóval le a rézsűn ez a vízmennyiség az oldalárok méreténél figyelembe veendő Csoma R. 3- Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

3 009. tavasz Közlek. földmővek víztelenítése Példák: Vegyes szakasz: Bevágásos szakasz: Autópálya töltésben (egyenes, hossz esés < 10 %, töltésmagasság < 3 m) Autópálya bevágásban (egyenes, hossz esés < 10 %, bevágásmélység < 3 m) Csoma R. 3-3 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

4 009. tavasz Közlek. földmővek víztelenítése 3... Jelenség és leírása árhullám levonulása : változó vízmozgás térben időben Figyelembe vétel: térben/időben állandó: folytonosság + Chezy + Manning Trapéz meder esetén: A = bh + ρh P = b + h R = A P 1 + ρ / 3 v = kr S 3 Q = Av = AkR S Fentiek összegzése: Q = ( bh + ρh ) ( b + h 1 + ρ ) S, m/m : fenékesés k, m 1/3 /s : simasági tényező (n = 1/k) v, m/s : sebesség Q, m 3 /s : vízhozam 1. ha b, ρ, k, S, Q adott és keresett h :. ha ρ, k, S, Q, β = b h adott és keresett h : α h A b P ρ = ctg α Általában Q adott, mederméret keresett megoldás: próbaszámítás b, m : fenékszélesség, h, m : vízmélység ρ, - : rézsűhajlás A, m : nedvesített terület P, m : nedvesített kerület R, m : hidraulikus sugár A meder jellemzői Mederalak hidraulikailag kedvező: adott A mellett max. Q (azaz min. súrlódás=min. P) félkör: csak zárt szelvényben trapéz: szabályos hatszög fele rézsűhajlástól függ: ( + ρ ρ) b β = = opt h 1 opt keskeny, mély meder, gyakorlatban β 1 (0.8..) szabvány (minimál) szelv: táblázatban k S h = b + b Q b + 4ρ ( + h 1 + ρ ) ρ Q k s h = ρ β A földmunka megnevezése b, m h, m ρ =ctg = α Nagyvasúti pálya szegélyárka * 1.5 Kisvasúti pálya szegélyárka * 1.5 Közúti pálya oldalárka *.5 Repülıtér futópályán kívüli része Lakó- és ipartelepek tereprendezése * csak ha a csatlakozó bevágás rézsője is ugyanez 3 k s 3 ( β ρ ) ( β + ρ ) Csoma R. 3-4 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

5 009. tavasz Közlek. földmővek víztelenítése alkalmazható rézsűhajlás rézsűállékonyság helyigény biztonság burkolatlan árok max. mélység ρ függvényében: tábl. mederalak (pl. b) megváltozása: fokozatosan, lehetőleg ívesen, szűkítés rövidebb, bővítés hosszabb Esés vízmozgáshoz feltétlenül szüks. domborzat meghatározó földmű esésével közel azonos kialakuló sebesség korlátozhatja Mederanyag Víz-meder súrlódás : k (6.old.) Q lineárisan függ k-tól! Burkolatlan burkolt Talajnem max. árokmélység, m ρ = 1.0 ρ = 1.5 Laza, szemcsés talaj Tömör, szemcsés talaj, sodorható iszap Kemény iszap, sodorható sovány agyag 1..0 Sodorható kövér agyag Kemény agyag Igények a burkolattal szemben Ajánlott burkolatfajta Szilárdság, tartósság terméskı, beton, vasbeton Kis medersúrlódás beton, vasbeton Kopással szembeni ellenállás terméskı, beton, vasbeton Térfogat-állandóság terméskı Rugalmas idomulás elıre gyártott lap, feketeburk., terméskı Vízzáróság helyben csömöszölt beton Olcsóság talajstabilizáció, fekete burkolat Kevés munkaerı szükséges elıre gyártott vasbeton +ESZTÉTIKUS Csoma R. 3-5 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

6 009. tavasz Közlek. földmővek víztelenítése Burkolatot érő terhek és hatások víznyomás (1 v. oldalú) vízerózió hordalék mozgása hullámzás vízszintingadozás (term./mesterséges) jégnyomás (stat./din.) csapadék szivárgás alépítmény mozgása növényzet hatása kémiai hatások kialakítás szempontjai: igény szerint vagy vízáteresztő vagy vízzáró átmeneti : mindkettőt veszélyeztető hatásoknak kiszolgáltatott állékonyság előfeltétele az egyenletes felfekvés (rideg, merev, nagytáblás burkolatok??) egyenetlenség oka: aláüregelődés, fagylencse képződés, a talajduzzadása vagy zsugorodása burkolat mögött vízszint meder vízszint ágyazat és víztelenítése!! elhelyezése tükörre meder k, m 1/3 /s FÖLDMEDER kötött anyagú, sima, egyenest 60 agyagos homok 50 közepes kavics 40 Egyenetlen agyagfelület 30 Durva kırakattal 5-30 Kavics, homok, agyag, erısen benıtt 0-5 SZIKLAMEDER Közepes kıtörmelék 5-30 Durva, egyenetlen 15-0 FALAZAT téglafal, gondosan fugázva 80 Téglafal, vagdalt terméskıburkolat 60 Durva kıburkolat 50 Kıburkolatú rézső,homokos-kavicsos fenék BETONCSATORNA Cementsimítás 100 Beton sima zsaluzattal Beton, fa zsaluzattal, simítás nélkül Régi betonozás egyenetlen felszínnel FA CSATORNA Új, sima 95 Gyalult deszka 90 Gyalulatlan deszka 80 Régebbi csatorna FÉM CSATORNA Sima csı, süllyesztett szegecseléssel Új öntöttvas csı 90 Szegecselt csı, szegecs nem süllyesztett TERMÉSZETES MEDREK Stabil, egyenletes meder 40 Kissé benıtt Görgeteges 30 Erıs hordalékmozgással 8 Vízmosás durva görgeteggel 19-5 Burkolat részei padka övárok partburkolat lezáró borda Fenékburkolat ágyazat támasztóborda szivárgó támasztóborda Csoma R. 3-6 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

7 009. tavasz Közlek. földmővek víztelenítése ágyazat szerepe: elősegíti az egyenletes felfekvést tömörítéssel se telítődéssel, se száradással térfogatát nem változtatja akadályozza a fagylencse képződését véd a duzzadásból/zsugorodásból származó mozgások ellen szűrő hatás akadályozza a talajból kiszivárgó víz koncentrált kilépését védi a vízáteresztő burkolatot a talaj felőli víznyomástól, a burkolat hézagain keresztül a burkolt talaj szemcséi nem mosódhatnak ki vízelvezetéssel együtt csökkenti a vízzáró burkolatok mögötti víznyomást javasolt vastagságok: táblázat Példák: a./ előregyártott betonlap b./ homokos kavics ágyazat c./ szegélygerenda d./ bekötőfog A burkolattal védett talaj megnevezése vastags. Az ágyazat Durva kavics, vegyes szemnagyságú, iszapmentes - Homokos kavics, vegyes szemnagyságai, iszapmentes - Durva és közepes homok, egyenletes szemő, iszapmentes 15 Homok, iszapos, vegyes szemő 0 Finom homok, egyenletes szemő, 5 iszapos Homokliszt, iszapos homokliszt, 30 (kétrétegő) iszap Sovány és közepes agyag 5 Kövér agyag 0 a./ és b./ : betonba rakott terméskő c./ és d./ : helyben csömöszölt beton e./ és f./ : előregyártott beton g./ : burkolat mögötti talajvíz bevezetés 1. gyeptégla. agyagtömítés 3. helyben csömöszölt beton 4. betonba rakott terméskő 5. előregyártott betonlap 6.csuklós kialakítás 7. munkahézag 8. szűrőágyazat 9. megcsapoló agyagcső Csoma R. 3-7 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

8 009. tavasz Közlek. földmővek víztelenítése Határsebességek Maximális sebesség: kimosódás ellen Függ: mederanyag szemcseméret, benőttség mélység tapasztalati (pl. Levi): R v max = A gd m lg d ha 50 R d m m 5000 A, - : talaj tömörségi állandó, A =.8 (laza), A = 3. (tömör) D m, m : közepes szemátmérő R, m : hidraulikus sugár 5 m/s fölött légbeszívás!! Víz/levegő keverék fajsúlya kisebb!! Minimális sebesség: kiülepedés ellen a mederben keletkezó vagy odavitt anyag növényzet gyorsítja a kiülepedést tapasztalati összefüggés (pl.kennedy) 0.64 v = kh min h, m : hidraulikus sugár k, m 0.36 /s : hordalék jellemzője A gyepesített meder (gyepburkolat) Alkalmazhatósága, jellemzői: időszakos vízborítás/vízvezetés, vízborítás időtartama tűrési időn belül a gyepnek nagy a kiülepítő hatása, 0 50 cm gyökérzóna erózió ellen véd hullámverés ellen kb. 50 cm magasságig véd el kell viselje a felületi bolygatást, taposást, árnyékot fenntartás gondosságot és ráfordítást igényel évszaktól/gyepmagasságtól /fenntartástól függően változó hidraulikai jellemzők (táblázat + ábra) Határsebesség, m s Talajnem Felsı Alsó Duna-kavics Murva Durva homok Finom homok Agyagos homok, homokliszt Homokos agyag, lösz Agyag Iszap Növényzettel benıtt A burkolat anyaga Vízsebesség, m/s Vízmélység a mederben, (m) Betonba rakott üledékes terméskı eruptív Helyben csömöszölt beton Elıregyártott betonlap Hordalék anyaga k Durva homok Finom homok iszap Finom iszap Agyep minısége Jó (legalább 80-90%-os borítottság) Közepes (legalább 65%-os borítottság) átl. magasság. érdességi cm oszt. 60 A B C 5-15 D 5 E 60 B C 5-30 D 5 E Növényi takaró jellemzése S, % vmax, m/s erózióálló erodálódó talaj Igen sőrő, zárt, igen erıteljes növekedési erejő gyepállomány. Kifogástalan, fenntartása állandóan biztosítható Sőrő, zárt erıteljes növekedési erejő gyepállomány. Állandó fenntartása biztosítható Középsőrő, 70-80%-os borítottságú, jól-közepesen fejlett gyepállomány. Fenntartása biztosítható felett felett felett Csoma R. 3-8 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

9 009. tavasz Közlek. földmővek víztelenítése hidraulikai méretezés x kifejlődő, csekély védképességű fejlett, sűrű kialakítás: vetés gyeptégla gyepszőnyeg Surrantó nagy esésű meder földmű felületén magas és mély vezetésű árkok közötti kapcsolat rohanó vízmozgás nagy v burkolat mesterséges érdesítetéssel 5 m/s fölött légbeszívás :térfogat + mélység megnő vasbeton vízugrás felületi egyenetlenség lábnál Csoma R. 3-9 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

10 009. tavasz Közlek. földmővek víztelenítése 3.3. ZÁRT SZELVÉNY ált. körszelvényű csövek szabad felszínű vízmozgással számítása gyakran csőhöz hasonlóan: Chezy: v = C RS, és 8g C = λ Colebrook White, mint csősúrlódás, így: Q = Av és v = lg.51ν 4R 8gRS teltségi görbe: telt és részlegesen telt szelvény sebesség- és vízhozamarányai telt: vízmélység = a szelvény magassága (kör: h = d) v max = 1.14 v telt, ha h/d 0.83 Q max = 1.08 Q telt, a h/d 0.94 oka: nagas teltségnél A lassab ban nő, mint P, így R csökken elméleti értékek!! 3.4. FOLYÓKA kicsi oldalárok bevágást csökkenthet kevésbé balesetveszélyes, mint az árok általában burkolt nem méretezett + kör tojás békaszáj A = r π = 3.14 r A = r A =.378 r P = rπ = 6.84 r P = r P = r k 3.71(4R ) 8g RS Csoma R Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

11 009. tavasz Közlek. földmővek víztelenítése T A R T A L O M 3. A VÍZSZÁLLÍTÓ RENDSZER Alapfogalmak Árkok Árok jellemzői és típusai Jelenség és leírása A meder jellemzői Mederalak Esés Mederanyag Határsebességek A gyepesített meder (gyepburkolat) Surrantó Zárt szelvények Folyóka 10 Csoma R Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék