UNIWERSYTET PRZYRODNICZY W POZNANIU KATEDRA INŻYNIERII WODNEJ I SANITARNEJ ZAKŁAD INŻYNIERII WODNEJ Budownictwo wodne METERIAŁY DO ĆWICZEŃ Inżynieria środowiska, studia I o, rok III Materiały zostały opracowane na podstawie: 1. Balcerski i in.: Budownictwo wodne śródlądowe. Budownictwo betonowe t.xvii. Arkady, Warszawa 1969. Wosiewicz i in.: Komputerowe obliczenia hydrauliczne dla budownictwa wodnomelioracyjnego. Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Poznaniu, 1993 3. ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA z dnia kwietnia 7 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle hydrotechniczne i ich usytuowanie (Dz. U. z dnia 16 maja 7 r. Dz.U.7.86.579) 4. PN-B-197/1997 Urządzenia wodno-melioracyjne. Otwory jazów. Wymiary.
Minimalne światło przelewu może być określone z zależności od dopuszczalnego maksymalnego wydatku jednostkowego: Q bmin = (1) λ q gdzie: Q przepływ odprowadzany przelewem [m 3 /s], λ - współczynnik wg tablicy, q max - maksymalny przepływ występujący w nurcie cieku w naturze przed jego zabudową [m 3 /sm] WSPÓŁCZYNNIKI DOPUSZCZALNEGO WZROSTU PRZEPŁYWU Tablica-1 (Balcerski i in., 1969) Nazwa gruntu w korycie cieku Symbol wg PN-54/B-48 Współczynnik λ Skały 1,8 Zwały kamieniste, rumosze i wietrzeliny K, R, W 1,6 Żwir Ż, Żg 1,4 Pospółka Żp, Żpg 1,3 Piasek gruby Pr 1, Piasek średni Ps 1,15 Piasek drobny Pd 1,1 Piasek pylasty i gliniasty, pyły Pπ, Pg, π 1,8 Grunty organiczne h, Pdh, πh, Mo, T 1,5 Gliny średnie spoiste Gp, G, G 1,1 Gliny ciężkie spoiste Gpc, Gc, Gπc 1,15 Iły Ip, I, Iπ 1, max Wydatek przelewu jazowego spełniającego warunek c/h <,5 wyznacza się ze wzoru: αv o Q = M b + ε σ () g gdzie: c szerokość korony przelewu [m], M współczynnik wydatku, b światło przelewu [m], głębokość wody ponad koroną przelewu [m], α - współczynnik nierównomierności strug, v o prędkość wody dopływającej do budowli piętrzącej [m/s], g - przyspieszenie ziemskie [m/s ], ε - współczynnik dławienia bocznego, σ - współczynnik podtopienia przelewu 3 /
WSPÓŁCZYNNIKI WYDATKU M (wz. ) DLA PRZELEWÓW TRAPEZOIDALNYC Tablica - (Balcerski i in., 1969) Współczynnik pochylenia m 1 c > c = 1 = 1,5 c 1 1,86 1,78 1,64-1,7 1,78 1,7 1,55-1,6 3 1,73 1,64 * 5 1,67 1,55 * 1 1,55 * * *oznacza, że przelew należy obliczać jak o szerokiej koronie. WSPÓŁCZYNNIKI KSZTAŁTU FILARÓW I PRZYCZÓŁKA Ryc. 3.4. Wosiewicz i in. (1993) WSPÓŁCZYNNIKI PODTOPIENIA PRZELEWU σ na podstawie Tablica -4 (Balcerski i in., 1969) σ 1 Współczynnik zatopienia,9,8,7,6,5,4,3,,1 a/ o,1,,3,4,5,6,7,8,9 1 3
Współczynnik podtopienia można wyznaczyć również z zależności: a a σ = 4 1 dla <,9 (3a) lub 16 a a σ =,81 1 dla,9 < 1, (3b) gdzie: a różnica między rzędną dolnej wody i rzędnej korony przelewu WSPÓŁCZYNNIKI DŁAWIENIA BOCZNEGO ε Współczynnik dławienia bocznego ε we wzorze na wydatek można przyjmować jak dla przelewów bezciśnieniowych wg wzorów a a) gdy B > n( b1 + f ) i, 9 ξ p + ( n 1) ξ f ε = 1, (4a) n b1 gdzie: B szerokość kanału doprowadzającego wodę do upustu [m], f szerokość filaru [m], n liczba otworów przelewu b) jeżeli chociaż jeden z warunków podanych w pkt. a) nie jest spełniony ε = 1,ξ f (4b) b 1 KLASYFIKACJA ŻWIRÓW I PIASKÓW Nazwa gruntu Zawartość ziaren o wymiarach w procentach Żwir > mm 5 Pospółka > mm 1 5 Piasek gruboziarnisty >,5 mm 5 Piasek średni >,5 mm 5 Piasek drobny >,5 mm < 5 Piasek pylasty >,5 mm < 5 lecz frakcji pyłowej 1 3% a iłowej % WSPÓŁCZYNNIK C Rodzaj gruntu według PN-54/B-48 Metoda Bligha Lane a Piasek pylasty 18 8,5 Piasek drobnoziarnisty 15 7, Piasek średnioziarnisty 13 6, Piasek gruboziarnisty 1 5, Pospółka 9 4, Żwiry 7 3,5 Rumosze i wietrzeliny - 3, Zwały kamieniste -,5 Glina średniospoista 8 3, Glina ciężka spoista 6, Iły - 1,6 Grunty organiczne rodzime - - 4
WSPÓŁCZYNNIK TARCIA Rodzaj gruntu f Rodzaj gruntu f Otoczaki, żwir,66-,65 Grunty gliniasto-piaszczyste,35-,4 Piaski,55-,6 Iły,-,3 Piaski pylaste,45-,5 Słabe skały (margle, łupki itp.),3-,4 ZAKRES STOSOWANIA ZAMKNIĘĆ DWUDŹWIGAROWYC 1 S E G M E N T 1 Wysokość, [m] 8 6 4 1 3 4 5 R ozp iętość, L [m ] 1 1 ZASUWA PŁASKA Wysokość, [m] 8 6 4 1 3 4 5 Rozpiętość, L [m] 5
Lp. Budownictwo wodne materiały; przygotował: dr P. Zawadzki KLASYFIKACJA GŁÓWNYC BUDOWLI YDROTECNICZNYC Nazwa, charakter lub funkcja budowli Opis i miano wskaźnika Wartość wskaźnika dla klasy ZAŁĄCZNIK Nr, Rozporządzenie I II III IV 1 3 4 5 6 7 8 1 3 4 5 6 Budowle stale piętrzące wodę, których awaria powoduje utratę pojemności zbiornika lub może spowodować zatopienie falą wypływającą przez zniszczoną lub uszkodzoną budowlę Budowle do nawodnień lub odwodnień Budowle przeznaczone do ochrony przeciwpowodziowej Elektrownie wodne i budowle piętrzące wchodzące w skład elektrowni cieplnych i jądrowych Budowle umożliwiające żeglugę Budowle przeznaczone do zaopatrzenia w wodę miast i osiedli oraz zakładów przemysłowych Wysokość piętrzenia [m] c) Pojemność zbiornika V [mln m 3 ] a) na podłożu skalnym b) na podłożu nieskalnym d) Obszar zatopiony przez falę powstałą przy normalnym poziomie piętrzenia F [km ] >3 15< 3 5< 15 < 5 > 1< 5< 1 < 5 Uwagi Wysokość piętrzenia określona w 3 pkt 4 Pojemność przy V>5 <V 5 5<V,<V 5 maksymalnym poziomie piętrzenia (Max PP) F>5 1<F 5 1<F 1 F 1 e) Liczba ludności na obszarze zatopionym w wyniku zniszczenia budowli L [osób] L>3 8<L 3 1<L 8 L 1 Obszar nawadniany lub odwadniany F [km ] Obszar chroniony F [km ] Moc elektrowni P[MW] F> <F 4<F F 4 F>3 15<F 3 1<F 15 F 1 P>15 5<P 15 5<P 5 P 5 Klasa drogi wodnej - V-IV III-II I Użytkowanie wody Budowle zalicza się do klasy I lub II Obszar zatopiony jest to obszar, na którym głębokość wody przekracza,5 m Poza stałymi mieszkańcami do liczby ludności wlicza się również załogi fabryk, biur, urzędów itp. oraz osoby przebywające w ośrodkach zakwaterowania zbiorowego (hotele, domy wczasowe itp.) Obszar, który przed obwałowaniem ulegał zatopieniu wodami o prawdopodobieństwie p = 1 % Indywidualnie przeprowadzona analiza ważności użytkownika wody 6
WSPÓŁCZYNNIKI KONSEKWENCJI ZNISZCZENIA BUDOWLI YDROTECNICZNEJ (Z WYŁĄCZENIEM SKARP I ZBOCZY) ZAŁĄCZNIK Nr 3, Rozporządzenie Dla klasy budowli Współczynnik konsekwencji zniszczenia budowli hydrotechnicznej γ n I II III IV Podstawowy układ obciążeń 1, 1,15 1,1 1,5 Wyjątkowy układ obciążeń 1,15 1,1 1,5 1, PRAWDOPODOBIEŃSTWO POJAWIANIA SIĘ PRZEPŁYWÓW MIARODAJNYC I KONTROLNYC DLA STAŁYC BUDOWLI YDROTECNICZNYC ZAŁĄCZNIK Nr 4, Rozporządzenie Prawdopodobieństwo Lp. Rodzaj budowli Przepływy pojawienia się p% dla klasy I II III IV 7 1 Budowle posadowione na podłożu łatwo rozmywalnym, zbudowanym z gruntów nieskalistych, rumoszu skalnego lub miękkich skał oraz wszystkie budowle ziemne, ale bez wałów przeciwpowodziowych Pozostałe budowle, w tym wały przeciwpowodziowe miarodajny (Q m ) kontrolny (Q k ) miarodajny (Q m ) kontrolny (Q k ),1,3,5 1,,,5,,5,5 1,, 3,,1,3,5 1, BEZPIECZNE WZNIESIENIE KORONY STAŁYC BUDOWLI YDROTECNICZNYC ZAŁĄCZNIK Nr 6, Rozporządzenie Bezpieczne wzniesienie korony budowli hydrotechnicznych w [m] dla klas I IV Rodzaj budowli Warunki eksploatacji nad statycznym poziomem wody nad poziomem wywołanym falowaniem I II III IV I II III IV maksymalne lub, 1,5 1,,7,7,5,5,5 Zapory ziemne i obwałowania Budowle betonowe normalne poziomy wód miarodajne przepływy wezbraniowe wyjątkowe warunki eksploatacji maksymalne lub normalne poziomy wód miarodajne przepływy wezbraniowe wyjątkowe warunki eksploatacji 1,3 1,,7,5,5,3,3,3,3,3,3,3 nie uwzględnia się falowania 1,5 1,,7,5,5,4,4 4 1,,7,5,5,3,3,3,3,1,1,1,1 nie uwzględnia się falowania
8 Budownictwo wodne materiały; przygotował: dr P. Zawadzki