5. FELSZÍN ALATTI VÍZELVEZETÉS

Átírás

1 5. FELSZÍN ALATTI VÍZELVEZETÉS 5.1. CÉL, FELADAT Cél: 1. Síkvidék: magas TV szintcsökkentés Teherbírás növelés, fagyveszély csökkentés 2. Bevágás: megszakított TV áramlás kezelése Töltés: rá hullott csapadék kivezetése } Állékonyság növelése 3. Támszerkezetek: terhelés csökkentése 4. Környék vízviszonyainak lehetőség szerinti megőrzése Feladatok adott vízmennyiség összegyűjtése, földműből kivezetése, elvezetése : felszíni lefolyás beszivárgás a földműbe : eseti máshol beszivárgó Q összegyűjtése/távoltartása a földműtől : lehet állandó (nyomás)szint szabályozása : általában csökkentése szint időben/évszakosan változó mértékadó állapot meghatározása térségi hatások számba vétele Visszacsatolás a környezetéhez: Mindezt elviseli? Hatástávolság?! 5.2. JELENSÉG Alapok: 3 fázisú (talaj-víz-levegő) közeg (néha csak 2) 3 fázis eltérő tulajdonsággal, más-más reakciókkal egymásra hatások Leírás: Vízmozgás : szivárgás: Q h Darcy: v = = ks = k A s Kis sebesség általában lamináris (kilépés környezete??) Kapillaritás Térfogatváltozás (zsugorodás, duzzadás) Jellemző mennyiségek: szemeloszlás víztartalom, hézagtérfogat szivárgási együttható konzisztencia, folyási, plasztikus teherbírási jellemzők 5.3. KÖVETELMÉNYEK A víztelenítő rendszerrel szemben: Q elvezetése mindegyik elemre, mert végigfolyik (soros) szint biztosítás v megfelelő visszaduzzasztás, átáztatás, pangás ellen szemcséket nem mozdítja el (talajtörés), finom szemcse pórusokat nem tömi el (szuffózió) nyílt vízből nem mosódik be (kolmatáció) Csoma R. 5-1 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

2 terheket elbírja állékony, földtakarás van felszíni víz ne jusson bele fölöslegesen ne terheljük minél hamarabb kivezesse addig jó a víz, amíg látjuk Követelmények a környezetével szemben: TV süllyesztés egyes növényeknek káros Távolra hat, így ott is kialakulhat mozgás, ahol eddig nem volt TV reakcióideje hosszú előre látni Vízbázis, vizes élőhely spec. kezelést igényel 5.4. SZIVÁRGÓK Alapok szivárgó test : jó vízvezető anyagból környezetéből leszívja/összegyűjti a vizet cső/csatorna: kivezeti a földműből Alak szerinti osztályozás Árkos szivárgók térszínig fagyálló kőveé/kaviccsal kitöltött alul fenékcsatorna felül beszivárgás ellen lezárt részei: 1. döngölt föld; 2. szigetelőréteg; 3. szívótest; 4. fenékcsatorna; 5. építési szivárgó Szivárgó paplan ált. burkolat, vasúti felépítmény alatt földmű teljes szélességében vékony vízvezető réteg részei: 1. burkolat; 2. vízzáró padka; 3 szivárgópaplan Szárítótáró bányászatri módszerrel készített dúcolattal ellátott vágat, kővel, kaviccsal kitöltve részei: 1. dúcolat; 2. fenékcsatorna; 3. szívótest (kőrakat) Elhelyezkedés szerinti osztályzás (vonalas földműnél) Hossz irányú művek oldalszivárgó (talp, hossz..): földmű lábnál árkos szivárgó gyakran burkolt oldalárok alatt Csoma R. 5-2 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

3 megszakító szivárgó: árkos szivárgó fekübe bekötve földmű hegy felöli oldalán megszakítja az áramlást övszivárgó: bevágás hegy felöli oldalán bevágás víztelenítése fekübe bekötve Keresztirányú rézsűszivárgó: rézsűfelület szárazon tartása változatos forma szárítóborda: előző + támaszt is Egyebek lokális : műtárgyakhoz csatlakozó: műtárgyat mentesít felületi : szivárgópaplan : a földmű koronasíkjában 5.5. SZIVÁRGÓK FŐBB RÉSZEI A szívótest Feladata a feléje áramló víz elfogása, a víz levezetése a dréncsőbe, rendkívüli vízhozamok ideiglenes tárolása, elvezetése. a környező talajnál nem gyengébb mechanikai tulajdonságok biztosítása Általános követelmények minél nagyobb áteresztőképességű legyen; az áramlás a környezetéből ne vigyen a finom szemcséket a szivárgótestbe; a felszíni víz közvetlenül ne juthasson a szivárgóba; az áramló víz ne okozzon a szivárgón belül kimosást (belső erózió); ne rakódjon le hordalékszemcse, amely eltömheti a szivárgót; a bejutott víz a lehető legrövidebb úton távozzék el a szivárgóból A szívótest kialakítása Anyaga fagyálló kő, zúzalék, kavics vagy durva homok. k > 10-3 m/s egyenlő szemcsékből (kb. D < 32 mm, U < 8) Csoma R. 5-3 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

4 vegyes szemeloszlású anyagból, réteges elhelyezésű anyagból: = szélen és felső részén a finomabb szemcséjű = a folyóka/fenékcsatorna közelében durvább szűrőszabály Szűrőszabály (minden rétegre): D D: szűrő szemcséi, d : védendő (talaj) szemcsék 15 D feltétel: belső erózió ellen d85 d15 2. feltétel: áteresztőképességért érvényes: d > 0.1 mm, különben homokszűrő ( mm) alkalmazandó Réteges szívótestek a. közepes és durva homok d = mm; b. igen finom homok d = mm; c. homokliszt, iszap d = mm d. vízérzékeny agyag d = mm Dréncső feladata a feléje áramló víz felvétele, gyors hosszirányú elvezetés, a mechanikai és vegyi igénybevételekkel szembeni ellenállás. anyaga: műanyag, beton (agyag) kialakítás: perforált, vagy kellő porozitású fal min. méretek: 100 mm átmérő, 0.6 mm nyílásméret, 50 cm 2 /m belépési felület Csoma R. 5-4 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

5 Geotextília ha a szivárgótest anyaga az eróziónak/kolmatációnak nem(eléggé) áll ellen elhelyezés: víztelenítendő talaj és a szivárgótest közé = a környező talaj nem erodálódik, s így stabil marad = a szivárgótest nem kolmatálódik, megfelelő marad az áteresztőképessége a szivárgótest és a dréncső közé = a szivárgótest nem erodálódik, s így stabil marad, = a dréncső/perforációja nem kolmatálódik, az áteresztőképesség megfelelő min. jellemzői: súly: g/m 2 vízvezetö képesség 2 kn/m 2 terhelésnél: k > 10-3 m/s, pecsétnyomási erő: F> 1 kn Kialakítás A szivárgók geometriai általános jellemzői legalább a következők: hosszesés: 0,3%, szélesség: 60 cm, dréncső melletti méretek: cm, csőtakarás: 60 cm, táv a dréncső és a fenék között: 10 cm 5.6. SZIVÁRGÓK ALKALMAZÁSA Talpszivárgó feladat: rézsű/lejtő felől a vízszintek süllyesztése földmű rézsűjének felszínére ne kerüljön víz a bevágás koronájára alatt a vízszint fagyhatár alá süllyesztése elhelyezés: korona padkájában = többihez képest a legeredményesebb = javítása a forgalmat akadályozza, oldalárok alatt = legkisebb magasságú szívótest = aknák búvónyílása csak a rézsű oldalában fér el a rézsűben = javítása nem korlátozza a forgalmat = távolabb van a koronától felszíni víz távoltartása és elvezetése: = talpszivárgó fölé/mellé burkolt árok méretei: esés mint a pálya esése, de min. 1 min. sebesség 0.40 m/s max. sebesség (betonra) 3.0 m/s Csoma R. 5-5 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

6 nagy sebesség esetén bukóaknákkal esést csökkenteni Övszivárgó, megszakító szivárgó feladata: a lejtős terepre épített földmű alatti szivárgásának megakadályozása a nedves bevágás feletti hegyoldal víztelenítése az esetleges csúszások elkerülése veszélyeztetett rézsűvel határolt földtömegek felázásának megakadályozása a vízerekkel átjárt talajt kiszárítása kialakítás keresztszelvénye a talpszivárgóval azonos max. mélység m, azon túl inkább szárító táró elhelyezés a legveszélyesebb csúszólaptól m, tengelye a földművel párhuzamos 60 cm-re bekötve a vízzáró talajba tőle 5 m-re a hegy felé övárok Rézsűszivárgó, szárítóborda, támborda átnedvesedett földrézsűk kiszárítására és megtámasztására elhelyezés rézsűmozgás irányában : lejtőirányú biztosítás = rézsűszivárgók = szárító- és támbordák, a csúszás irányára merőlegesen : szintirányú biztosítás. = talajvízáramlásra merőleges szárító hatásuk lényegesen nagyobb = öv- (megszakító) és talpszivárgók = forrásfoglalások rézsűszivárgók feladata: a vízszint leszállítása a nyírószilárdság növelése a rézsű alatti földtömegben; légáramlással a talaj kiszárításának elősegítése; lejtőirányú támasztó hatás a csúszó tömegeket megosztása elhelyezés csak csúszásra veszélytelen zónában lejtőirányú biztosítás nem fogják fel a felületről érkező csapadékvizet, de nem is az a feladatuk a kiszáradt föld pillérként megtámasztja a csúszásra hajlamos tömegeket. nagyobb arányú csúszás esetén is állékony marad, ha ,0 m mélyre a csúszólap alá alapozzák Csoma R. 5-6 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

7 hámlásra hajlamos bevágás: szárítóborda a bordákban összegyűlt víz oldalárokba v. talpszivárgóba vezetve alja lépcsős kialakítású (lépcsők a térszín alatt min. 60 cm-re) alul cső/folyóka, fölötte szívótest. felszíne 0.30 m vastag terméskő burkolat, homorú ívvel csúszásveszélyes rézsűben támborda = kialakítása mint szárítóborda = szerepe nemcsak szárítás, hanem megtámasztás = csúszólap a bordában = megtámasztás: oldalsúrlódás Szivárgópaplan elhelyezkedés: teljes koronaszélességben csak a felépítmény alatt anyaga: szemcsés (homok, kavics, salak) jellemzői jó vízvezető, nem fagyveszélyes tömörsége megfelelő. feladata csapadékvíz keresztirányú elvezetése felépítmény süllyedésének csökk. homok/salakfejelés: térfogatváltozó anyagú földműben védelem a kapilláris vízemelkedés ellen fagykárok megelőzése jéglencseképződés akadályozása a burkolat alatt olvadáskor gyors vízelvezetés a burkolat alól Szárítótárók bányászati módszerekkel megépített jó vízvezető anyaggal kitöltött folyosó esetleg járható feladata a rétegvizek felfogása, megcsapolása, Csoma R. 5-7 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

8 elvezetése m-nél mélyebb szivárgó helyett, ha a táró teljes réteget vízteleníti fenékszint: vízzáró rétegben fenékesés: < 1.5% ellenőrzésére 50 m-enként vizsgálóakna vonalvezetés: talajfeltárás alapján csúszásirányra merőlegesen nem (sérülésveszély) 5.7. SZIVÁRGÓK VÍZSZÁLLÍTÁSA Alapfeltevések, közelítések a szivárgási tér a homogén és izotróp, a talajvíz a leszívás előtt nyugalomban van, felszíne vízszintes, a vizsgált térben a Darcy törvény érvényes a vízmozgás permanens, a szivárgó a határoló vízzáró rétegig ér a szivárgó a teljes telített réteg mentén beléphet a víz a rétegek vízszintesek a vízmozgás jellemzően vízszintes, a függőleges sebességkomponensek elhanyagolhatók a szivárgási vonal kilépési pontja megegyezik a szivárgó vízszintjével a szivárgó végtelen hosszú galériának tekinthető cél az alábbiak meghatározása: a szivárgóba egy oldalról folyóméterenként belépő q fajlagos hozam (m 2 /s) a vízszint/nyomásszint a szivárgó környezetében (m) Szabad felszínű talajvíztér dz Darcy + folytonosság: q = k z dx határfeltételek: 1. ha = 0, z = h x 0 2. ha x = L, z = H Így a hozam: k 2 2 q = ( H h0), állandó 2L felszín a szivárgótól x távolságra: 2 q 2 z x = H + L x = h0 + 2k L alakja: parabola x 2 2 ( ) ( ) ( H h ) 0 ahol: k, m/s : szivárgási együttható h 0, m B.f : szint a szivárgóban H, m B.f. : nyugalmi talajvízszint L, m : távolhatás Csoma R. 5-8 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

9 Nyomás alatti talajvíztér Darcy + folytonosság: dz q = k m dx m, m : a vízvezető réteg vastagsága határfeltételek: mint szabad felszínű esetben Így a hozam: k m q = ( H h 0 ), állandó L felszín a szivárgótól x-re: q x z 0 k m L ( x) = H + ( L x) = h + ( H h) alakja: egyenes A távolhatás közelítése távolhatás (hatástávolság): ahol a szivárgó hatása már elhanyagolható mértékű az eredeti talajvízszint/nyomásszint változatlan marad Sichardt: L = C s k, ahol s = H h0 a max. leszívás [m] pontszerű vízkivételek (kutak): C = 3000; vonal menti vízkivételek (galériák): C = Csoma R. 5-9 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

10 5. FELSZÍN ALATTI VÍZELVEZETÉS Cél, feladat Cél: Feladatok Jelenség Követelmények A víztelenítő rendszerrel szemben: Követelmények a környezetével szemben: Szivárgók Alapok Alak szerinti osztályozás Árkos szivárgók Szivárgó paplan Szárítótáró Elhelyezkedés szerinti osztályzás (vonalas földműnél) Hossz irányú művek Keresztirányú Egyebek Szivárgók főbb részei A szívótest Feladata Általános követelmények A szívótest kialakítása Szűrőszabály (minden rétegre): Réteges szívótestek Dréncső Geotextília Kialakítás Szivárgók alkalmazása Talpszivárgó Övszivárgó, megszakító szivárgó Rézsűszivárgó, szárítóborda, támborda Szivárgópaplan Szárítótárók Szivárgók vízszállítása Alapfeltevések, közelítések Szabad felszínű talajvíztér Nyomás alatti talajvíztér A távolhatás közelítése 9 Csoma R Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék