-
1
Zasady obliczania drenażu okólnego Przy projektowaniu drenażu
okólnego istotne jest wyznaczenie zasięgu oddziaływania sączka lub
pojedynczej studni. Zasięg leja depresji można wyznaczyć: dla
warstwy o zwierciadle swobodnym ze wzoru Kusakina
dla warstw o zwierciadle naporowym z wzoru Sicharda:
gdzie: R i s [m], k [m/s] Można również wykorzystać wzór
uwzględniający wsiąkanie (infiltracja)
Warunki Wysokość wsiąkania W (m/s)
Gliny ciężkie 0,026 – 0,050 · 10-6
Grunty zwykłe 0,050 – 0,070 · 10-6
Grunty przepuszczalne 0,070 – 0,210 · 10-6
Melioracje na terenach nizinnych Polski 0,065 · 10-6
Melioracje na pogórzu 0,1 · 10-6
Drenaż okólny poziomy Drenaż zupełny w warstwie o zwierciadle
swobodnym
gdy ho bardzo małe
HksR 575
ksR 3000
-
2
Całkowita wydajność o długości L
Gdy należy wyjaśnić działanie drenu na tereny sąsiednie, a w
szczególności osiadanie istniejących na tych terenach budowli gdy
ho - małe
Drenaż zawieszony w warstwie o zwierciadle swobodnym
q = q1 + q
2
w przybliżeniu [m3/d/m] r – promień rurki drenarskiej [m].
-
3
Wzniesienie zwierciadła w środku odwadnianego obszaru f –
funkcja a/w 1 – funkcja a/w, 2 – funkcja Ra/w, a – połowa mniejszej
rozstawy drenów Wzniesienie zwierciadła na zewnątrz odwadnianego
obszaru gdy ho - małe
Obliczenia hydrauliczne przewodów drenarskich Sprowadza się do
określenia przy założonym spadku: wymiarów przekroju poprzecznego
napełnienia średniej prędkości przepływu
Sposób obliczeń jest analogiczny do obliczeń przewodów
kanalizacyjnych. Wychodzą z wzoru Chezy’ego natężenie przepływu w
drenie ceramicznym , przy przepływie pełnym przekrojem wynosi:
m – współczynnik uwzględniający sposób ułożenia rurek; 0,27 –
dla starannie ułożonych drenów, 0,30 - dla przeciętnie ułożonych
drenów
-
4
Podstawą do doboru średnic są dopływy do rurociągów drenarskich
i kolektorów przy najwyższych stanach wody gruntowej (zwykle wiosną
i jesienią). Natomiast przepływy wody przy niskich stanach wody
gruntowej (zwykle późnym latem), są podstawą do obliczenia
prędkości minimalnej.
Obliczenia prowadzi się dzieląc przewody na odcinki o długości
ok. 250 m, a nawet krótsze. Podstawą określenia średnicy stanowi
maksymalny przepływ ma końcu odcinka. Określony jest on uprzednio w
ramach obliczeń hydrogeologicznych.
Minimalne prędkości przepływy wody w drenach, gdy nie mają
dostępu zanieczyszczone wody powierzchniowe, przyjmuje się co
najmniej: - 0,15-0,20 m/s w gruntach gliniastych - 0,30-0,35 m/s w
gruntach piaszczystych W przypadku gdy do drenażu wprowadzone są
również wody z odwodnienia powierzchniowego terenu minimalna
prędkość przepływu w rurociągu powinna być wyższa od 0,6 m/s.
Przy zbyt dużych spadkach, na skutek zbyt dużych prędkości
przepływu dochodzi do podmycia, osuwania i zamulania drenów. Jako
graniczną nieszkodliwą prędkość wody w drenie przyjmuje się 1m/s w
gruntach lekkich i 1,2 m/s w glebach średnic i ciężkich. Na
terenach górskich i podgórskich o wyraźnie zbitym podłożu dopuszcza
się 2 m/s.
-
5
Jeżeli Q > Qp oznacza, że średnica rury (d) jest zbyt mała i
należy przyjąć następną z typoszeregu. Ponieważ rzadko się zdarza,
żeby utrafiło się idealnie ze średnicą dla danego przepływu, w
rzeczywistości ciecz w rurze płynie mniejszym przekrojem. Konieczne
jest zatem ustalenie dodatkowo prędkości rzeczywistej (Vp) oraz
napełnienia rury (h). Można w tym celu skorzystać z krzywych
sprawności przekroju kołowego.
Vp = ( x V)/100 V - prędkość obliczona przy całkowitym
napełnieniu, Vp - prędkość wody w projektowanym drenażu. -
współczynnik zależny od stosunku Q/Qp i określa się go z wykresu. Q
- rzeczywisty wydatek drenażu [m3/s]. Qp - wydatek drenażu przy
całkowitym napełnieniu rurki drenarskiej, dla założonej średnicy
sączka i przyjętego spadku. Wzór Chezy:
V = (c/2) * (d * I )1/2 [m/s]
C = 70/(1 + 2n/d1/2) d – średnica rury drenarskiej, m.
I – spadek drenażu, (np. przy 0,3o/o podstawić wartość
0,003),
n – współczynnik szorstkości wewnątrz ścianek rur przyjmowany:
dla rur betonowych 0,15
dla rur ceramicznych 0,1,
dla rur PCV poniżej 0,013
-
6
Wzór Chezy-Manninga
W celu odczytania współczynnika należy: - wyliczyć wartość
stosunku Q/Qp = , - zaznaczyć na osi X wykresu wyznaczoną wartość ,
- z zaznaczonego punktu prowadzimy linię pionową do przecięcia się
z krzywą wydatku Q/Qp, - z punktu przecięcia prowadzimy linię
poziomą do przecięcia się z krzywą prędkości V/Vp, - z punkt
przecięcia z linią V/Vp prowadzimy linię pionową do przecięcia z X.
- w punkcie przecięcia osi X; odczytujemy wartość . Jeżeli warunek
prędkości nie został spełniony zmieniamy średnicę i/lub spadek
drenażu i procedurę sprawdzającą powtarzamy aż do skutku, tj.
spełnienia podanego warunku przedziału prędkości. W ten sam sposób
należy sprawdzić wymagane prędkości przepływu dla stanów
minimalnych. Z wykresu należy również określić wysokość napełnienia
rurki drenarskiej h/D prowadząc z linię poziomą z punktu przecięcia
z krzywą Q/Qp w kierunku osi h/D.