3. A VÍZSZÁLLÍTÓ RENDSZER

2009. 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 földműre hulló csapadék = belvíz összegyűjtött víz földmű – vízfolyás találkozás

távoltartás elvezetés elhelyezés megoldása

} }

meder műtárgy

meder: 1. árok (csatorna) 3.2. pont 2. zárt szelvény : felszín alatti átvezetés, de NEM nyomás alatt 3.3. pont 3. folyóka : nagyon kis vízmennyiség összegyűjtése 3.4. pont 3.2. ÁRKOK 3.2.1. 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...2,0 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 2. 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

2009. tavasz


1. Oldalárok általában szabványárok (3.2.3.1. pont) nem méretezik, ha koronára + rézsűre vize max. 200 m hosszon terheli 200 m szakaszonként aknás áteresszel a völgy felőli oldalra átvezetni földmedrű v. burkolt egyszerű, gazdaságos gyakran egyszerű folyóka (3.4. pont) 2. 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 2-1.215 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. 3 – 3.5 m-re csúszásveszélyes területen a várható csúszólapon kívül minden esetben burkolt 200 m-nél rövidebb övárok : a bevágás végpontjáig 200 m-nél hosszabb övárok : surrantóval le a rézsűn ez a vízmennyiség az oldalárok méreténél figyelembe veendő

Csoma R.

3-2


2009. tavasz


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


2009. tavasz


3.2.2. Jelenség és leírása árhullám levonulása : változó vízmozgás térben időben Figyelembe vétel: térben/időben állandó: folytonosság + Chezy + Manning Trapéz meder esetén: A = bh + ρh 2 P = b + 2h 1 + ρ 2 R=AP

h

v = kR 2 / 3 S Q = Av = AkR 2 3 S Fentiek összegzése: Q=

(bh + ρh )

(b + 2 h

S, m/m k, m1/3/s v, m/s 3 Q, m /s

1+ ρ

)

2 2 3

P

α

ρ = ctg α

b

5 2 3

A

k S

Általában Q adott, mederméret keresett megoldás: próbaszámítás b, m : fenékszélesség, ρ, - : rézsűhajlás P, m : nedvesített kerület

: fenékesés : simasági tényező (n = 1/k) : sebesség : vízhozam

h, m : vízmélység 2 A, m : nedvesített terület R, m : hidraulikus sugár

(

 Q b + 2h 1 + ρ − b + b + 4ρ   k s  h= 2ρ 2

1. ha b, ρ, k, S, Q adott és keresett h :

 Q  2  β +2 1+ ρ  k s h =   (β + ρ )5   3

2. ha ρ, k, S, Q, β = b h adott és keresett h : 3.2.3. A meder jellemzői

(

) 

2 2 3

3 5

 

)  2

1 8

   

3.2.3.1. Mederalak hidraulikailag kedvező: adott A mellett max. Q (azaz min. súrlódás=min. P) félkör: csak zárt szelvényben 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 ρ trapéz: 0.83 0.60 0.47 0.38 0.32 β szabályos hatszög fele rézsűhajlástól függ: A földmunka megnevezése b, m h, m ρ =ctg α = b β opt =  

 h opt

(

= 2 2 1 + ρ2 − ρ

)

keskeny, mély meder, gyakorlatban β ≈ 1 (0.8..2) szabvány (minimál) szelv: táblázatban Csoma R.

Nagyvasúti pálya szegélyárka 0.4 Kisvasúti pálya szegélyárka 0.2 Közúti pálya oldalárka 0.40 ÷ 0.50 Repülıtér futópályán kívüli része 0.5 Lakó- és ipartelepek tereprendezé- 0.40 ÷ 0.50 se * csak ha a csatlakozó bevágás rézsője is ugyanez 3-4

0.4 0.3 0.5 0.4 0.4

1* ÷ 1.5 1* ÷ 1.5 1* ÷ 2.5 1.5 ÷ 2.5 1.25 ÷ 2


2009. tavasz


alkalmazható rézsűhajlás rézsűállékonyság helyigény biztonság burkolatlan árok max. mélység ρ függvényében: tábl. mederalak (pl. b) megváltozása: fokozatosan, lehetőleg ívesen, szűkítés rövidebb, bővítés hosszabb

Talajnem

max. árokmélység, m ρ = 1.0 ρ = 1.5 Laza, szemcsés talaj 0.8 1.5 Tömör, szemcsés talaj, sodorható iszap 1.0 2.0 Kemény iszap, sodorható sovány agyag 1.2 2.0 Sodorható kövér agyag 1.5 3.0 Kemény agyag 3.0 4.0

3.2.3.2. Esés vízmozgáshoz feltétlenül szüks. domborzat meghatározó földmű esésével közel azonos kialakuló sebesség korlátozhatja 3.2.3.3. Mederanyag Víz-meder súrlódás : k (6.old.) Q lineárisan függ k-tól! Burkolatlan burkolt

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


2009. tavasz


Burkolatot érő terhek és hatások víznyomás (1 v. 2 oldalú) vízerózió hordalék mozgása hullámzás vízszintingadozás (term./mesterséges) jégnyomás (stat./din.) csapadék szivárgás alépítmény mozgása növényzet hatása kémiai hatások

k, m1/3/s

meder FÖLDMEDER

kötött anyagú, sima, egyenest agyagos homok közepes kavics Egyenetlen agyagfelület Durva kırakattal Kavics, homok, agyag, erısen benıtt

60 50 40 30 25-30 20-25

SZIKLAMEDER

Közepes kıtörmelék Durva, egyenetlen

25-30 15-20 FALAZAT

téglafal, gondosan fugázva Téglafal, vagdalt terméskıburkolat kialakítás szempontjai: Durva kıburkolat igény szerint vagy vízáteresztő vagy Kıburkolatú rézső,homokos-kavicsos fenék vízzáró BETONCSATORNA átmeneti : mindkettőt veszélyeztető ha- Cementsimítás tásoknak kiszolgáltatott Beton sima zsaluzattal állékonyság előfeltétele az egyenletes Beton, fa zsaluzattal, simítás nélkül Régi betonozás egyenetlen felszínnel felfekvés (rideg, merev, nagytáblás FA CSATORNA burkolatok??) Új, sima egyenetlenség oka: aláüregelődés, fagylencse képződés, a talajduzzadása Gyalult deszka Gyalulatlan deszka vagy zsugorodása Régebbi csatorna burkolat mögött vízszint ≈ meder vízFÉM CSATORNA szint Sima csı, süllyesztett szegecseléssel ágyazat és víztelenítése!! Új öntöttvas csı Szegecselt csı, szegecs nem süllyesztett elhelyezése tükörre TERMÉSZETES MEDREK Stabil, egyenletes meder Kissé benıtt Görgeteges Erıs hordalékmozgással Vízmosás durva görgeteggel

80 60 50 45-50 100 80-90 65-70 50-60 95 90 80 65-70 90-95 90 65-70 40 30-35 30 28 19-25

Burkolat részei padka

övárok lezáró borda

partburkolat

támasztóborda

Fenékburkolat

ágyazat szivárgó támasztóborda

Csoma R.

3-6


2009. tavasz


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

A burkolattal védett talaj megne- Az ágyazat vezése vastags. Durva kavics, vegyes szemnagyságú, iszapmentes Homokos kavics, vegyes szemnagyságai, iszapmentes Durva és közepes homok, egyen15 letes szemő, iszapmentes Homok, iszapos, vegyes szemő 20 Finom homok, egyenletes szemő, 25 iszapos Homokliszt, iszapos homokliszt, 30 (kétréiszap tegő) Sovány és közepes agyag 25 Kövér agyag 20

Példák: a./ előregyártott betonlap b./ homokos kavics ágyazat c./ szegélygerenda d./ bekötőfog

a./ és b./ : betonba rakott terméskő c./ és d./ : helyben csömöszölt beton e./ és f./ : előregyártott beton g./ : burkolat mögötti talajvíz bevezetés 1. gyeptégla 2. 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


2009. tavasz


3.2.3.4. Határsebességek Maximális sebesség: kimosódás ellen Függ: mederanyag szemcseméret, benőttség mélység tapasztalati (pl. Levi): R v max = A gd m lg dm

ha

50 ≤

Talajnem Duna-kavics Murva Durva homok Finom homok Agyagos homok, homokliszt Homokos agyag, lösz Agyag Iszap Növényzettel benıtt

R ≤ 5000 dm

A, - : talaj tömörségi állandó, A = 2.8 (laza), A = 3.2 (tömör) Dm, m : közepes szemátmérő R, m : hidraulikus sugár

A burkolat anyaga Betonba ra- üledékes kott terméskı eruptív Helyben csömöszölt beton Elıregyártott betonlap

5 m/s fölött légbeszívás!! Víz/levegő keverék fajsúlya kisebb!!

kiülepedés ellen Minimális sebesség: a mederben keletkezó vagy odavitt anyag növényzet gyorsítja a kiülepedést tapasztalati összefüggés (pl.Kennedy) v min = kh 0.64 h, m : hidraulikus sugár k, m0.36/s : hordalék jellemzője

Határsebesség, m s Felsı Alsó 1.4 ÷ 2.7 0.6 ÷ 0.8 0.4 ÷ 0.6 0.25 ÷ 0.4 0.7 ÷ 1.0 0.7 ÷ 0.8 1.2 ÷ 0.6 0.5 ÷ 0.6 0.8 ÷ 1.8

0.3 ÷ 0.4 0.3 ÷ 0.4 0.2 ÷ 0.3 0.2 ÷ 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3

Vízsebesség, m/s Vízmélység a mederben, (m) 0.3 0.5 0.8 1.0 3.5 4.3 5.0 5.5 4.0 4.8 5.5 6.0 3.5 4.3 5.0 5.5 4.0 4.8 5.5 6.0

Hordalék anyaga Durva homok Finom homok iszap Finom iszap

k 0.6 – 0.7 0.5 – 0.6 0.35 – 0.5 0.3 – 0-35

Agyep minısége

átl. magas- érdességi oszt. ság. cm 60 A 30 - 60 B Jó (legalább 80-90%-os bo- 15 - 30 C rítottság) 5 - 15 D 5 E 60 B Közepes (leg30 – 60 C alább 65%-os 5-30 D borítottság) 5 E

3.2.3.5. A gyepesített meder (gyepburkolat) Alkalmazhatósága, jellemzői: időszakos vízborítás/vízvezetés, vízborítás időtartama tűrési időn belül a gyepnek nagy a kiülepítő hatása, 20 – 50 cm gyökérzóna erózió Növényi takaró jellemzése S, % vmax, m/s erózióálló erodáellen véd talaj lódó hullámverés ellen kb. 50 cm Igen sőrő, zárt, igen erıteljes növemagasságig véd 0-5 2.4 1.8 kedési erejő gyepállomány. Kifogás5 - 10 2.1 1.5 el kell viselje a felületi bolytalan, fenntartása állandóan biztosítha10 felett 1.8 1.2 gatást, taposást, árnyékot tó fenntartás gondosságot és Sőrő, zárt erıteljes növekedési erejő 0–5 2.1 1.5 gyepállomány. Állandó fenntartása 5-10 1.8 1.2 ráfordítást igényel biztosítható 10 felett 1.5 0.9 évszaktól/gyepmagasságtól 0–5 1.5 0.9 /fenntartástól függően válto- Középsőrő, 70 - 80%-os borítottságú, jól-közepesen fejlett gyepállomány. 5-10 1.3 0.7 zó hidraulikai jellemzők (táb- Fenntartása biztosítható 10 felett 1.1 0.5 lázat + ábra) Csoma R.

3-8


2009. tavasz


hidraulikai méretezés 2x kifejlődő, csekély védképességű fejlett, sűrű kialakítás: vetés gyeptégla gyepszőnyeg 3.2.4. 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


2009. tavasz

3.3. ZÁRT SZELVÉNY ált. körszelvényű csövek szabad felszínű vízmozgással számítása gyakran csőhöz hasonlóan: Chezy: v = C RS , és 8g C=


kör

tojás

λ Colebrook – White, mint csősúrlódás, így: A = r2π = 3.142 r2 P = 2rπ = 6.284 r Q = Av és

békaszáj

A = 4.594 r2 P = 7.930 r

A = 2.378 r2 P = 5.603 r

 2.51ν  k v = −2 lg  +  8 g RS 3 . 71 ( 4 R ) 4 R 8 gRS   teltségi görbe: telt és részlegesen telt szelvény sebesség- és vízhozamarányai telt: vízmélység = a szelvény magassága (kör: h = d) vmax = 1.14 vtelt, ha h/d ≈ 0.83 Qmax = 1.08 Qtelt, 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

Csoma R.

3-10


2009. tavasz


TARTALOM 3. A VÍZSZÁLLÍTÓ RENDSZER ______________________________________________ 1 3.1. Alapfogalmak _____________________________________________________ 1 3.2. Árkok ____________________________________________________________ 1 3.2.1. Árok jellemzői és típusai ___________________________________________ 1 3.2.2. Jelenség és leírása _______________________________________________ 4 3.2.3. A meder jellemzői ________________________________________________ 4 3.2.3.1. Mederalak __________________________________________________ 4 3.2.3.2. Esés_______________________________________________________ 5 3.2.3.3. Mederanyag_________________________________________________ 5 3.2.3.4. Határsebességek_____________________________________________ 8 3.2.3.5. A gyepesített meder (gyepburkolat) ______________________________ 8 3.2.4. Surrantó _______________________________________________________ 9 3.3. Zárt szelvények ___________________________________________________ 10 3.4. Folyóka _________________________________________________________ 10

Csoma R.

3-11


3. A VÍZSZÁLLÍTÓ RENDSZER

Recommend Documents