5. FELSZÍN ALATTI VÍZELVEZETÉS 5.1. CÉL, FELADAT 5.1.1. 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 5.1.2. 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 5.3.1. 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
terheket elbírja állékony, földtakarás van felszíni víz ne jusson bele fölöslegesen ne terheljük minél hamarabb kivezesse addig jó a víz, amíg látjuk 5.3.2. 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 5.4.1. Alapok szivárgó test : jó vízvezető anyagból környezetéből leszívja/összegyűjti a vizet cső/csatorna: kivezeti a földműből 5.4.2. Alak szerinti osztályozás 5.4.2.1. 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 5.4.2.2. Szivárgó paplan ált. burkolat, vasúti felépítmény alatt földmű teljes szélességében vékony vízvezető réteg részei: 1. burkolat; 2. vízzáró padka; 3 szivárgópaplan 5.4.2.3. Szárítótáró bányászatri módszerrel készített dúcolattal ellátott vágat, kővel, kaviccsal kitöltve részei: 1. dúcolat; 2. fenékcsatorna; 3. szívótest (kőrakat) 5.4.3. Elhelyezkedés szerinti osztályzás (vonalas földműnél) 5.4.3.1. Hossz irányú művek oldalszivárgó (talp, hossz..): földmű lábnál árkos szivárgó gyakran burkolt oldalárok alatt Csoma R. 5-2 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék
megszakító szivárgó: árkos szivárgó fekübe bekötve földmű hegy felöli oldalán megszakítja az áramlást övszivárgó: bevágás hegy felöli oldalán bevágás víztelenítése fekübe bekötve 5.4.3.2. Keresztirányú rézsűszivárgó: rézsűfelület szárazon tartása változatos forma szárítóborda: előző + támaszt is 5.4.3.3. Egyebek lokális : műtárgyakhoz csatlakozó: műtárgyat mentesít felületi : szivárgópaplan : a földmű koronasíkjában 5.5. SZIVÁRGÓK FŐBB RÉSZEI 5.5.1. A szívótest 5.5.1.1. Feladata a feléje áramló víz elfogása, a víz levezetése a dréncsőbe, rendkívüli vízhozamok ideiglenes tárolása, elvezetése. a környező talajnál nem gyengébb mechanikai tulajdonságok biztosítása 5.5.1.2. 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 5.5.1.3. 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
vegyes szemeloszlású anyagból, réteges elhelyezésű anyagból: = szélen és felső részén a finomabb szemcséjű = a folyóka/fenékcsatorna közelében durvább szűrőszabály 5.5.1.4. Szűrőszabály (minden rétegre): D D: szűrő szemcséi, d : védendő (talaj) szemcsék 15 D15 4 1. feltétel: belső erózió ellen d85 d15 2. feltétel: áteresztőképességért érvényes: d > 0.1 mm, különben homokszűrő (0.1 1.0 mm) alkalmazandó 5.5.1.5. Réteges szívótestek a. közepes és durva homok d = 0.5 2 mm; b. igen finom homok d = 0.1... 1.0 mm; c. homokliszt, iszap d = 0.1... 0.005 mm d. vízérzékeny agyag d = 0.02... 0.002 mm 5.5.2. 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
5.5.3. 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: 100-300 g/m 2 vízvezetö képesség 2 kn/m 2 terhelésnél: k > 10-3 m/s, pecsétnyomási erő: F> 1 kn 5.5.4. Kialakítás A szivárgók geometriai általános jellemzői legalább a következők: hosszesés: 0,3%, szélesség: 60 cm, dréncső melletti méretek: 20-20 cm, csőtakarás: 60 cm, táv a dréncső és a fenék között: 10 cm 5.6. SZIVÁRGÓK ALKALMAZÁSA 5.6.1. 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
nagy sebesség esetén bukóaknákkal esést csökkenteni 5.6.2. 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 10...12 m, azon túl inkább szárító táró elhelyezés a legveszélyesebb csúszólaptól 25-30 m, tengelye a földművel párhuzamos 60 cm-re bekötve a vízzáró talajba tőle 5 m-re a hegy felé övárok 5.6.3. 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 0.5... 1.,0 m mélyre a csúszólap alá alapozzák Csoma R. 5-6 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék
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 5.6.4. 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 5.6.5. Szárítótárók bányászati módszerekkel megépített jó vízvezető anyaggal kitöltött folyosó esetleg járható feladata a rétegvizek felfogása, megcsapolása, Csoma R. 5-7 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék
elvezetése 10.. 12 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 5.7.1. 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) 5.7.2. 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
5.7.3. 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 5.7.4. 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 = 1500 2000 Csoma R. 5-9 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék
5. FELSZÍN ALATTI VÍZELVEZETÉS 1 5.1. Cél, feladat 1 5.1.1. Cél: 1 5.1.2. Feladatok 1 5.2. Jelenség 1 5.3. Követelmények 1 5.3.1. A víztelenítő rendszerrel szemben: 1 5.3.2. Követelmények a környezetével szemben: 2 5.4. Szivárgók 2 5.4.1. Alapok 2 5.4.2. Alak szerinti osztályozás 2 5.4.2.1. Árkos szivárgók 2 5.4.2.2. Szivárgó paplan 2 5.4.2.3. Szárítótáró 2 5.4.3. Elhelyezkedés szerinti osztályzás (vonalas földműnél) 2 5.4.3.1. Hossz irányú művek 2 5.4.3.2. Keresztirányú 3 5.4.3.3. Egyebek 3 5.5. Szivárgók főbb részei 3 5.5.1. A szívótest 3 5.5.1.1. Feladata 3 5.5.1.2. Általános követelmények 3 5.5.1.3. A szívótest kialakítása 3 5.5.1.4. Szűrőszabály (minden rétegre): 4 5.5.1.5. Réteges szívótestek 4 5.5.2. Dréncső 4 5.5.3. Geotextília 5 5.5.4. Kialakítás 5 5.6. Szivárgók alkalmazása 5 5.6.1. Talpszivárgó 5 5.6.2. Övszivárgó, megszakító szivárgó 6 5.6.3. Rézsűszivárgó, szárítóborda, támborda 6 5.6.4. Szivárgópaplan 7 5.6.5. Szárítótárók 7 5.7. Szivárgók vízszállítása 8 5.7.1. Alapfeltevések, közelítések 8 5.7.2. Szabad felszínű talajvíztér 8 5.7.3. Nyomás alatti talajvíztér 9 5.7.4. A távolhatás közelítése 9 Csoma R. 5-10 Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék