DRENAŽNI SISTEMI ŠKOLSKA 2012/2013

Transcript

1 UNIVERZITET U BEOGRADU GRAĐEVINKI FAKULTET DRENAŽNI ITEMI ŠKOLKA 1/1 ITEMI ZA ODVODNJAVANJE PUTEVA Predmetni profeor: Doc. Dr Miloš tanić, dipl. građ. inž. Predmetni aitent: Željko Vailić, dipl. građ. inž. Beograd, 1 itemi za odvodnjavanje puteva ADRŽAJ Uvod Kriterijumi za projektovanje Prikupljanje kišnog oticaja Odvođenje kišnog oticaja Infiltracioni itemi 1

2 Uvod item za odvodnjavanje e gradi za potrebe kontrolianog prikupljanja i odvođenja kišnog oticaja a kolovoza, pri pojavi merodavnih padavina. Onovni problem je formiranje loja vode na kolovozu što dovodi do manjena vidljivot, pojave hidroplaninga... Faktori koji utiču na zadržavanje vode na kolovozu u: - poprečni i podužni pad kolovoza - ratojanje između livnika - intenzitet kiše - hrapavot kolovozne površine Uvod Ciljevi: Povećanje bezbednoti aobraćaja Očuvanje životne redine item za odvodnjavanje: Deo za prikupljanje kišnog oticaja Deo za odvođenje prikupljenog oticaja do izliva

3 Kriterijumi za projektovanje Propiuje e dozvoljena širina plavljenja kolovoza (b), pri padavinama zahtevanog povratnog perioda (T) Izbor kriterijuma zavii od: - projektovane računke brzine - očekivanog obima aobraćaja - potrebnog ulaganja u item 1 Autoput i putevi a računkom brzinom većom od 75 km/h dozvoljeno plavljenje amo zautavne trake i T=1 g Putevi nižeg ranga dozvoljeno plavljenje polovine vozne trake i T=5g Intenzitet kiše (mm/min) 1.1 T = god T = 5 god T = 1 god T = god T = 5 god T = 1 god Trajanje kiše (min) Kriterijumi za projektovanje Elementi geometrije trae od interea za odvodnjavanje Podužni pad ( p ) min.5%, na kratkim deonicama.% Poprečni pad ( ) min 1.5%, ma.5%; za put a više traka u jednom meru, za vaku narednu traku pad e povećava za.5 do1% do ma 4%. Orijentacija poprečnog pada: prema razdelnom pojau ili prema zautavnim trakama Širina kolovoza (B)

4 Prikupljanje kišnog oticaja Tečenje uz ivičnjak Tri tipa kanaleta (rigol): a) Trougaoni poprečni preek b) Produbljeni poprečni preek c) Kanalete a obotranim nagibom Uobičajene vrednoti za produbljeni poprečni preek u: = 6cm a = 8 1% Proračun propune poobnoti kanalete (Q): Tečenje uz ivičnjak Proračun propune poobnoti loženog preeka - tip b): Q = Q Q Q Prikupljanje kišnog oticaja + Q.15 = h n 8/ E = Q 1 E p E Q = E Q Q = (1 E ) Q = + a / ; / = 1 + / (1 + ) b / 1 8/ 1 1 4

5 Tečenje uz ivičnjak Proračun propune poobnoti loženog preeka - tip b): PRIMER Prikupljanje kišnog oticaja n =.15 m p =. =.14 b = 1.6 m a = 5 cm =.6 m 1/ Rešenje b h Q E = b = 1. m = 1. =. m =.4 m = =.88 Q Q = 1 E / + a / =.11 =.66 m / Za lučaj da je =: E =.714 Q =.15 m 1 Prikupljanje kišnog oticaja livnici Tri tipa livnika: 1) livnici uz ivičnjak: a paralelnim otvorima a normalnim otvorima ) livnici a otvorima u ivičnjaku ) Kombinovani 5

6 Prikupljanje kišnog oticaja Efikanot livnika Qi E = Q Efikanot zavii od: elemenata geometrije trae (podužni p i poprečni pad ) Tipa livnika i geometrije (širine i dužine L) Dotoka Q Prikupljanje kišnog oticaja Proračun efikanoti livnika Qi E = Q Dotok Q e deli na čeoni Q i bočni Q : Q Q = E Q = 1 E ) Q ( Deo protoka koji prihvata livnik (Q i ) zavii od efikanoti prijema čeonog (R ) i bočnog dotoka (R ): Q = R i E = R Q E + R Q + R E ( 1 ) 6

7 Prikupljanje kišnog oticaja Proračun efikanoti livnika Koeficijent efikanoti prijema čeonog dotoka (R ) R 1.95 ( v v) = 1 v v v < v v - brzina toka Q koji tiže do livnika v o - makimalna brzina, čijim e prevazilaženjem manjuje efikanot livnika Proračun efikanoti livnika Koeficijent efikanoti prijema bočnog dotoka (R ) 1 R = v 1+. L PRIMER n =.15 m p =. =.14 b = 1.6 m a = 5 cm =.6 m L =.6 m Prikupljanje kišnog oticaja 1/ Rešenje E =.88 Q =.66 m / b a A = + =.4 m v =.85 m / R R E = R E + R (1 E ) =.89 Q = E Q =. m / i = 1. =.1 Za lučaj da je =: E =.714 Q =.15 m / E =.77 Qi = E Q =.1 m / 7

8 Prikupljanje kišnog oticaja Koraci u proračunu efikanoti livnika Efikanot livnika e može računati na ledeći način: E = R R E = R ( v + R (1 E ), v); Deo protoka koji prihvata livnik: b Qi = R ( v, = E Q Deo protoka koji livnik ne može da prihvati: Q = Q Q < Q Ratojanje između livnika: Qi L = B i C R i k, L) Prikupljanje kišnog oticaja Proračun ratojanja izmedju livnika Protok koji e prikuplja između dva livnika (Racionalna teorija): Qi = ik C B L Makimalna vrednot protoka za t o = t k : to = to + t 1 o t 1 - vreme putovanja do ivičnjaka: = + p B = B 1 + ( / ) p B to 1 = 1. 6 n ie t - vreme putovanja duž ivičnjaka: L t = v a Proračun e provodi iterativno: Iteracija t k... t o 1 t k1 = min t 1 o t k =to 1 t o... n 8

9 Proračun ratojanja izmedju livnika PRIMER Ulazni podaci: Karakteritike kolovoza Karakteritike livnika Zavinot i k (t k, Tp=1 god) B = 11.5m p Prikupljanje kišnog oticaja = % = % 1/ n =.1m C =.9 Kriterijumi za projektovanje i k ( t ) k = 5.8 ( t ) Širina plavljenja manja od širine zautavne trake koja iznoi.75 m L = 5 m =.5 m L =.5 m. Efikanot livnika ne me biti manja od / k Prikupljanje kišnog oticaja Proračun ratojanja izmedju livnika PRIMER Potupak iterativnog proračuna: (Za početak proračuna e pretpotave t o i E) 1. Merodavni intezitet kiše i k (t k =t o ). Primenom Racionalne teorije Q i a zatim i Q b i Q. Proračun novog vremena koncentracije t o =t o1 +t o 4. Proračun efikanoti livnika E(R, R ) Rezultati: 1. t o = 1.54 min. b ma = 1.56 m <.75 m. E =.66 = / 9

10 Odvođenje kišnog oticaja Mreža kolektora i/ili otvorenih kanala, ima ulogu da prikupljeni kišni oticaj a kolovoza odvede do meta izliva. Odvođenje vode može biti zanovano na: otvorenim kanalima zatvorenim kolektorima kombinovan item. Odvođenje kišnog oticaja Proračun merodavnih protoka Q Merodavan protok (Q) e računa za potrebe određivanja hidrauličkog opterećenja itema, radi projektovanja onovnih geometrikih elemenata objekata: nagib dna, geometrije poprečnog preeka, vrte obloge. Primena Racionalne teorije: Proračun Q je iterativan: Li L t c = ( to + ) + i vi v i = C i ( t = t ) e Q = i F e Q V k k c 1

11 Odvođenje kišnog oticaja Kriterijumi za dimenzionianje Dovoljan kapacitet da proputi merodavan protok (Q) Dodatni ulovi: brzine toka (v min i v ma ) i ipunjenot proticajnog profila Geometrijka ograničenja: minimalna i makimalna dubinu ukopavanja, viinki položaj izliva, ograničenja koja e odnoe na ukrštanje a potojećom infratrukturom (aobraćajnom infratrukturom, vodotocima i kanalima, kanalizacionim i vodovodnim cevima) Ograničenja iz projektantke prake Odvođenje kišnog oticaja Dimenzionianje kolektora kružnog poprečnog preeka Protok punog profila uz pretpotavku jednolikog tečenja:.1 8/ Q pp = D n n - Maningov koeficijent ( m -1/ ) Uvajaju e D i tako da budu ipunjeni ulovi: Q < Q pp v min < v < v ma dubine ukopavanja kolektora između min. i mak. D > D min 11

12 Odvođenje kišnog oticaja Dimenzionianje otvorenih kanala 1 8/ Q = h F( h) n 5/ ( B / h + m) F( h) = / ( B / h m ) B o h 1 m B - početna širina kanala do 5 cm m - nagib koina zavii od karakteritika zemljišta (1 ) n - Maningov koeficijent zavii od: održavanja kanala, oblaganja kanala Proračun: Uvaja e (= p ) i računa e normalna dubina h=h(q) ) Odvođenje kišnog oticaja Provera erozione tabilnoti kanala Tangecijalni napon po okvašenom obimu kanala: τ = ρgr B / h + m Hidraulički radiju: R = h B / h + 1+ m Oblaganje kanala: τ > τ d B o Dozvoljeni napon: h 1 m τ d ( N / m Kategorija Opi N/m Koheziono zemljište Pekovita glina (indek platičnoti PI=1) Neorganka prašina (Preuzeto od UDA) Prašinat peak ) Proračun erozione tabilnoti e može formuliati i preko makimalne brzine (V ma ): v ma = 1 n R 1 / 6 τ d ρg Koheziono zemljište (indek platičnoti PI ) (Preuzeto od UDA) Nevezana zemljišta (indek platičnoti PI<1) (Preuzeto od UDA) Šljunak Pekovita glina 4.5 Neorganka prašina 4. Prašinat peak.5 Neorganka glina 6.6 itnozrni peak 1. D 75<1. mm itan šljunak 5.6 D 75=7.5 mm Šljunak D 75=15 mm 11 Krupan šljunak 19 D 5=5 mm Veoma krupan šljunak D 5=5 mm 8 Kameni nabačaj D 5=.15 m 11 D 5=. m 7 1

13 ) Infiltracioni itemi Infiltracioni bazeni e najčešće predviđaju na metima izlivanja na kojima potoji potreba za ublaženjem kišnog oticaja i/ili popravljanjem kvaliteta oticaja. Takođe e predviđa na metima gde nema mogućnoti izlivanja u recipijent. Metodologija proračuna Pojednotavljenjem jednačine upijanja dobija e: H ( t) q ( t) = + K f R R je otpor upijanju (dan): R = z / K f Rešava e bilanna jednačina: F dh ( t) = Q dt F q( t) dt ) Infiltracioni itemi Metodologija proračuna Dinamika promene nivoa H(t), može e podeliti na prvi period u kome ima doticaja (t<t i ) i period u kojem e infiltracioni bazen prazni (t>t i ). pretpotavka je da je dotok Q kontantan (t k >> t c ) pretpotavlja e da punjenje počinje a ipražnjenim bazenom: H(t=)= Pražnjenje počinje a početnim nivoom H =H(t=t i ). Q F H ( t) = t t R 1 ep K f R 1 ep, R R t t H ep K f R 1 ep, R R t ti t > t i 1

14 ) Infiltracioni itemi Metodologija proračuna Potrebno vreme pražnjenja t p e može dobiti iz ulova: H (t=t p )=: H + K f R t = p R ln K f R računata makimlna dubina H o i potrebno vreme pražnjenja t p, zavie od karakteritika zemljišta i površine F. Proračun treba proveti za različita trajanja kiše. Treba predvideti taložnik, kako bi e manjio efekat kolmiranja i manjenja infiltracione poobnoti zemljišta. Infiltracioni itemi Zbog urbanizacije, količina kišnog oticaja e povećava dok e kvalitet pogoršava. 14

15 Infiltracioni itemi Uticaj urbanizacije na kvantitet kišnog oticaja Frekvencija makimalnih oticaja pre i pole urbanizacije 6% nepropuno Makimalni oticaji [m/] 4% nepropuno % nepropuno Pre urbanizacije Povratni period [godine] Infiltracioni itemi Uticaj urbanizacije na kvalitet kišnog oticaja Djubre edimenti Mikroorganizmi Organke materije Nutrienti Teški metali (Zn, Pb, Cu,...) Tokična ulja i mati Uticaj zagađenog kišnog oticaja na vodoprijemnik: Zagadjen oticaj je tokičan po živi vet Nutrienti mogu da dovedu do pojave cevtanja algi u tajaćim vodama 15

16 Infiltracioni itemi Infiltracioni itemi za manjenje i popravljanje kvaliteta kišnog oticaja Infiltracioni bazeni Infiltracioni kanali Porozne površine Infiltracioni itemi Infiltracioni itemi za manjenje i popravljanje kvaliteta kišnog oticaja Zatravnjeni kanali (ale) 16

17 Infiltracioni itemi Infiltracioni itemi za manjenje i popravljanje kvaliteta kišnog oticaja Bio-retenzije (Bio-retenion) 17