Vízműtani számítás
A vízműtani számítás készítése során az alábbi összefüggéseket használtuk fel: A csapadék intenzitása: i = a ⋅ t − m
[l/s·ha]
ahol ip – a p visszatérési csapadék intenzitása, mm/h a – a 10 perces időtartamú p visszatérési idejű zápor intenzitása, mm/h t – összegyülekezési idő 10 perces időegységben m – valószínűségi változó (táblázat alapján) A tervezési szakaszon az útpálya által elzárt területek mértékadó összefolyását a Wisnovszky féle összefüggés alapján határoztuk meg, amely egy területre a mértékadó összegyülekezési időt adja meg eredményül. A számításban szereplő csapadék időtartama (t) megegyezik a csapadék összegyülekezési idejével (τ). Az összegyülekezési időt meghatározva:
L2 τ= [perc] AI
ahol:
L – a terepen való lefolyás hossza [km] A – vízgyűjtő terület [km2] I – a lefolyási útvonal átlagos esése
Kisebb, úthoz kapcsolódó vízgyűjtők esetében pontosabb értéket az alábbi metódus szerint határoztunk meg: L < 400 m esetén: T1 = 1,2 ⋅
n⋅L I
Ahol: T1 [min] – összegyülekezés n [s/m1/3] – n = 1/k , ahol k [m1/3/s], simasági együttható L [m] – lefolyási hossz I [‰] – átlagos esés L > 400 m esetén a 400 m feletti szakasz: v = 20 ⋅ (sin(α )) és T2 =
L v 60
3 5
Ahol: v [m/s] – lepelszerű áramlás sebessége α – terület vízszintessel bezárt hajlásszöge L [m] – lefolyási hossz T2 [min] – összegyülekezési idő Az adott vízgyűjtő területegységeinek fedettségi jellemzőit vettük figyelembe az előzetesen számolt csapadékintenzitásból létrejövő mértékadó vízhozam meghatározásánál.
Qm = i p ⋅ ∑ (α i ⋅ Ai ) Ahol: Qm [l/s; m3/s] – mértékadó vízhozam ip [l/s*ha] – csapadékintenzitás αi – adott területtípusra vonatkozó lefolyási tényező Ai [ha] - részvízgyűjtő A számítás során meghatároztuk az útpálya, a közrezárt és a csatlakozó területeken keletkező árhullámok összegyülekezési idejét és megvizsgáltuk, hogy mely esetben mértékadó ez az idő. Amennyiben a terület összegyülekezési ideje – lejtés, alak, stb. – igen rövidnek adódott, úgy a mértékadó összegyülekezési időt – a biztonság javára – egyenlőnek tételeztük fel az intenzitás időtartalmával. Azokon a szakaszokon, ahol már a talpárkokban való vízmozgás is döntően befolyásolja az összegyülekezési időt – kb. 500 m-nél hosszabb talpárok hosszak esetén – ott a talpárokban történő lefolyást vettük alapul és ebből származtattuk a méretezési pontokon a mértékadó vízhozam értékeket. Nyílt árkokat, csésze szelvényű folyókákat és csapadékvíz csatornákat az előírásoknak és a szokásos szakmai gyakorlatnak megfelelően 10 éves gyakoriságú nagycsapadékra méreteztük. Az átereszek méretezése a 100 éves gyakoriságú csapadék figyelembe vételével történt. Nyílt mederben való vízmozgás számítása talpárkokra, valamint nem telt szelvény mellett zárt csatornákra: 2
v = k ⋅ R3 ⋅ I Ahol: v [m/s] – az áramlás sebessége k [m1/3/s] – Manning-féle simasági együttható R [m] – hidraulikus sugár, R = A/P Ahol: A [m2] – nedvesített szelvényterület P [m] – nedvesített kerület I [‰] – fenékesés Hosszcsatornák esetében a telt szelvény melletti áramlás számítására az MI 10-167 szabvány előírása volt irányadó:
Telt szelvény mellett elvezethető vízhozam, a folytonossági egyenlet alapján:
Qt = vt ⋅ A Ahol: Qt [m3/s] – vízhozam, telt szelvény mellett vt [m/s] – áramlás sebessége telt szelvény mellett A [m2] – teljes szelvényterület Átereszek vizsgálatánál nem telt szelvény mellett a korábban ismertetett összefüggés az irányadó, telt szelvényű áramlás mellett a maximális kapacitás, valamint a visszaduzzasztás mértéke az alábbiak szerint. Sebességtényez:
c=
1 ξb + ξk + λ ⋅
L D
Ahol: c [-] – sebességtényező ξb és ξk – be- és kilépési veszteség tényezője, összegük 1,5 λ [-] – átereszre vonatkozó ellenállási tényező, értéke 0,02 L [m] – áteresz hossza D [m] áteresz átmérője Fel-, és alvízszint különbségének meghatározása:
∆h f ,a
1 Q2 = ⋅ 2⋅g c⋅ F
Ahol: ∆hf,a [m] – fel, és alvízszint különbsége g [m/s2] – nehézségi gyorsulás Q [m3/s] – mértékadó hozam c [-] – sebességtényező F [m2] – teljes nedvesített szelvényterület Telt szelvény melletti maximális hozam: Q t = c ⋅ F ⋅ 2 ⋅ g ⋅ ∆ h f ,a
Ahol: Qt [m3/s] – telt szelvény mellett átfolyó vízhozam c [-] – sebességtényező F [m2] – teljes nedvesített szelvényterület g [m/s2] – nehézségi gyorsulás h [m] – fel-, és alvízszint különbsége Visszaduzzasztás mértéke, és hossza:
hv =
v2 L ⋅ ξö + λ ⋅ 2⋅g 4⋅ R
Ahol: hv [m] – visszaduzzasztás magassága v [m/s] – áramlás középsebessége g [m/s2] – nehézségi gyorsulás ξö [-] – be- és kilépési veszteségtényezők összege (1,5) λ [-] – átereszre vonatkozó ellenállási tényező, értéke 0,02 L [m] – áteresz hossza R [m] – hidraulikus sugár, R = F/P Ahol: F [m2] – nedvesített szelvényterület P [m] – nedvesített kerület 2⋅hv Lv = ∆h f , a L
Ahol: Lv [m] – visszaduzzasztás hossza hv [m] – visszaduzzasztás magassága ∆hf,a [m] – fel- és alvízszint különbsége L [m] – áteresz hossza Záportározók, tározóárkok: A műszaki leírásban közölt terepi viszonyoknak megfelelően azokon a szakaszon, ahol nincs közvetlen befogadó vízfolyás, záportározó kialakítása szükséges. A záportározók méretezésekor – a biztonság javára – teljes tározást vettünk figyelembe. Az így meghatározott tározók méretét tüntettük fel a helyszínrajzokon. A tervezett záportározók részletes helyszínrajzi és magassági adatai a vízépítési kiviteli terv készítésekor kerülnek pontosításra. A túlfolyás nélküli záportározókból a víz a talajmechanikai vizsgálat adatai alapján meghatározható mértékű szivárgással, valamint párolgás útján távozik. Szivárgás meghatározása: v = k⋅
dz ∆h = k⋅ = k ⋅i dx l
Ahol: v [m/s] – szivárgási sebesség i (=dz/dx=∆h/l) – hidraulikus gradiens k [m/s] – adott talajtípusra vonatkozó áteresztőképességi együttható Áteresztőképesség számítása: Az áteresztőképességi együttható meghatározásánál a Jáky-féle összefüggést használtuk: k = 100 ⋅ D 2m Ahol: Dm [cm] – mértékadó szemcseátmérő k [cm/s] – áteresztőképességet jellemző együttható Párolgás meghatározása (Kontur-Kóris-Winter – Hidrológiai számítások c. könyve nyomán):
[() ]
P = N ⋅ E t, − e ⋅ ω
Ahol: P [mm/hónap] – vízfelület párolgása N [-] – faktorszám E(t’) [g/m3] – t’ [°C] közepes havi vízhőmérséklettől függő nedvességtartalom e [g/m3] – tényleges nedvességtartalom havi középértéke ω [m/s] – havi közepes szélsebesség
Vízgyűjtő területek:
Jele
Terület [ha]
10,2 25,0 1,5
2-01 2-02
3,49 16,97
2-03
1-04 1-05 1-06 1-07
0,8 0,4 0,4 0,3
1-08 1-09 1-10 1-11
1,4 0,7 0,3 0,5
1-12 1-13 1-14
0,2 0,3 0,7
Jele
Terület [ha]
1-01 1-02 1-03
Jele
Terület [ha]
8,79
3-01 3-02 3-03
42,1 103,1 2,2
2-04 2-05 2-06 2-07
5,31 4,44 4,34 150,92
3-04 3-05 3-06 3-07
31,4 17,0 1,9 72,0
2-08
79,43
3-08
27,0
11 km 22+000
+0
10
1-14
1-09 1-04
ol c
"C"
00 +0 20
1-13 1-12 "B"
Mi sk
001 j.
km
(csatlakozik a TURA-TERV Kft.
19+000
"D"1-10 025 j.
1-11
"A" "F"
Aquapark
"E"
1-08
1-05 1-07
1-06
030 j.
1-03
1-02
9 km
Hungaroring 430 j.
j.
0
40
8k
j.
4 2 km
24 2j
m
5k
km
m
.
240 j.
52
0j
.
.
tak
25 0j
0
j.
6 km 642
j.
64
Szila
32
s-pa
.
0
280 j.
j.
3 km
7k
m
7 km
"A"
-pa tak
6k
m
m 8k 9k
m 910 j.
KEREPES
"A"
96
9+923
.
"B"
0j
"D"
5 km
24 1j
ilas
180
Sz
1-01
1 km
18+000
17+000
0
00
23+00
21
olc
Misk
Ellenőrzési pontokon várható mértékadó vízmennyiség számítása Összefoglaló táblázat
Méretezési pont jele
Vízhozam helye
jellege megnevezés (befogadó)
km sz.
oldal
Gyak. év
Műtárgy / Meder
Qmért [l/s]
Vszüks
Ellenőrzés
méret
Qtelt [l/s]
[m3]
1-A01
áteresz
M3-M31 átkötés
0+040
-
100
387
-
F1,00 m
2 355
Megfelel
1-A02
áteresz
M3 csomópont "A" ág
0+258
-
100
5 896
-
F1,60 m
6 767
Megfelel
1-A03
áteresz
M3 csomópont "A" ág
0+280
bal o.
100
25
-
F,80 m
1 310
Megfelel
1-A04 1-A05 1-A06
áteresz áteresz áteresz
M3 csomópont VIP út M3 csomópont "F" ág M3 csomópont "E" ág
0+302 0+085 0+040
-
100 100 100
5 116 4 381 2 305
-
F1,60 m 1,0x1,0 m iker keret F1,00 m
11 448 6 240 3 330
Megfelel Megfelel Megfelel
1-A07
áteresz
M3 csomópont "E" ág
0+250
-
100
231
-
F1,00 m
1 290
Megfelel
1-A08
áteresz
M3 csomópont "D" ág
0+100
-
100
30
-
F1,00 m
970
Megfelel
1-A09
áteresz
M3 csomópont "D" ág
0+160
-
100
248
-
F1,00 m
2 355
Megfelel
1-A10
áteresz
M3 csomópont "B" ág
0+180
-
100
6 319
-
F1,60 m
8 091
Megfelel
1-A11
áteresz
M3 csomópont "C" ág
0+185
-
100
70
-
F1,00 m
1 080
Megfelel
1-A12
áteresz
M3 csomópont "C" ág
0+154
bal o.
100
39
-
F,80 m
2 690
Megfelel
1-A13
áteresz
M3 csomópont "C" ág
0+154
jobb o.
100
85
-
F,80 m
2 590
Megfelel
1-A14
áteresz
M3 csomópont 1.sz. földút
0+135
-
100
624
-
F1,00 m
2 355
Megfelel
2-A01
áteresz
M3-M31 átkötés
1+105
jobb o.
100
550
-
F1,00 m
1 600
Megfelel
2-A02
áteresz
M3-M31 átkötés
1+105
bal o.
100
1 460
-
F1,00 m
1 860
Megfelel
2-A03
áteresz
M3-M31 átkötés
2+410
jobb o.
100
210
-
F1,00 m
1 600
Megfelel
2-A04
áteresz
M3-M31 átkötés
2+410
bal o.
100
460
-
F1,00 m
1 600
Megfelel
2-A05
áteresz
M3-M31 átkötés
2+535
-
100
900
-
F1,20 m
2 570
Megfelel
2-A06
áteresz
M3-M31 átkötés
3+279
jobb o.
100
880
-
F1,00 m
8 240
Megfelel
2-A07
áteresz
M3-M31 átkötés
3+272
bal o.
100
260
-
F1,00 m
8 240
Megfelel
2-A08
áteresz
M3-M31 átkötés
3+510
-
100
280
-
F1,20 m
2 570
Megfelel
1/3
Ellenőrzési pontokon várható mértékadó vízmennyiség számítása Összefoglaló táblázat
Méretezési pont jele
Vízhozam helye
jellege megnevezés (befogadó)
km sz.
oldal
Gyak. év
Műtárgy / Meder
Qmért [l/s]
Vszüks
Ellenőrzés
méret
Qtelt [l/s]
[m3]
2-A09
áteresz
M3-M31 átkötés
3+930
-
100
340
-
F1,20 m
2 570
Megfelel
2-A10
áteresz
M3-M31 átkötés
5+220
jobb o.
100
630
-
F1,00 m
4 180
Megfelel
2-A11
áteresz
M3-M31 átkötés
5+220
bal o.
100
4700
-
F1,40 m
5 040
Megfelel
2-A12
áteresz
M3-M31 átkötés
5+285
jobb o.
100
640
-
F1,20 m
3 330
Megfelel
2-A13 2-C01 2-C02 2-C03 2-C04 2-C05 2-C06 2-C07 2-C08 2-C09 2-C10 2-C11 2-C12 2-C13 2-C14 2-T01 2-T02 2-T03 2-T04 2-T05
áteresz csatorna csatorna csatorna csatorna csatorna csatorna csatorna csatorna csatorna csatorna csatorna csatorna csatorna csatorna tározó tározó tározó tározó tározó
M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés
5+278 2+155 2+230 3+189 3+191 3+518 3+526 4+019 4+020 4+311 4+361 5+750 5+750 6+185 6+161 2+535 3+345 3+360 3+510 3+930
bal o. bal o. jobb o. jobb o. bal o. jobb o. bal o. jobb o. bal o. jobb o. bal o. jobb o. bal o. jobb o. bal o. jobb o. bal o. jobb o. bal o. bal o.
100 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
2 880 110 110 70 110 110 110 130 210 150 250 170 320 110 110 -
2401 346 1728 1300 1800
F1,20 m D300 D300 D300 D300 D400 D400 D300 D400 D300 D400 D300 D400 D300 D300 Veff= 3250 m3 Veff= 1069 m3 Veff=2084 m3 Veff= 2540 m3 Veff= 2694 m3
3 330 179 179 149 149 188 188 197 418 227 483 313 665 216 216 -
Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel
3-A01
áteresz
M3-M31 átkötés
6+500
-
100
1 309
-
F1,60 m
9 100
Megfelel
2/3
Ellenőrzési pontokon várható mértékadó vízmennyiség számítása Összefoglaló táblázat
Méretezési pont jele
Vízhozam helye
jellege megnevezés (befogadó)
km sz.
oldal
Gyak. év
Műtárgy / Meder
Qmért [l/s]
Vszüks
Ellenőrzés
méret
Qtelt [l/s]
[m3]
3-A02
áteresz
M3-M31 átkötés
7+030
-
100
1 272
-
F1,60 m
5 400
Megfelel
3-A03
áteresz
M3-M31 átkötés
7+335
-
100
739
-
F1,00 m
2 200
Megfelel
3-A04
áteresz
M3-M31 átkötés
7+465
-
100
3 157
-
F1,60 m
6 550
Megfelel
3-A05
áteresz
M3-M31 átkötés
8+775
-
100
404
-
F1,00 m
1 950
Megfelel
3-A06
áteresz
M3-M31 átkötés
8+990
-
100
268
-
F1,00 m
2 650
Megfelel
3-A07 3-T01 3-T02 3-T03
áteresz tározó tározó tározó
M3-M31 átkötés 3.sz. főúti csp.-ban M3-M31 átkötés M3-M31 átkötés
9+710 7+030 9+950
jobb o. jobb o.
100 10 10 10
1 389 -
2344 1520 3113
F1,20 m V=2500 m3 V=1600 m3 V=3200 m3
2 700 -
Megfelel Megfelel Megfelel Megfelel
3/3
