Prikupljanje kišnog oticaja...2 Pristupi modeliranju:-klasičan pristup–formiranje i prikupljanje oticaja i tečenje kroz kanalizacionu mrežu su “nezavisni” procesi Pristupi

Univerzitet u Beogradu

Građevinski fakultet

Institut za hidrotehniku i vodno ekološko inženjerstvo

Prikupljanje kišnog oticaja

Miloš Stanić

2016/17

2

Pristupi modeliranju:- klasičan pristup – formiranje i prikupljanje oticaja i tečenje kroz

kanalizacionu mrežu su “nezavisni” procesi

Pristupi modeliranju

manhole

pavement

gutter

pipe

road

way

pav

emen

t

gutter

inlet

inlet

inletinlet

yard

surfacenetworknode(crossroads)

link

betw

een

two

over

lapp

ing

node

s

(’eq

uiva

lent

inle

t’)

undergroundnetworknode(manhole)

undergroundnetworklink (pipe,pump, weir)

surfacenetworklink(street channel)

3

H ¢ Z

¢ Z

Zt Zt Zt

¦ < Z t Z ¦ < Z < t ¦ > Z

Pristupi modeliranju

Pristupi modeliranju:- dve mreže (površinska-ulice i podzemna-

kolektori), koje su međusobno povezane i formiraju jedinstven model (“dual drainage”)

4

Kriterijum za projektovanje:U uslovima “merodavnih padavina”, sistem za prikupljanje i odvođenje kišnog oticaja treba da obezbedi da se voda “ne zadržava” na

ulicama i da “slobodno otiče” kolektorima

Prikupljanje i odvodjenje kišnog oticaja

open-channelflow:

dry terrain

empty pipes

pressurizedflowin pipes

interactionbetweentwo flows

on surfa

ce

in pipes

beforerainfall:

hydraulic

gradient

Faze oticanja

Vreme (h)

Najčešći problem u našim uslovima:Kišni oticaj se zadržava na površini terena a kolektori su prazni - problem sa prikupljanjem kišnog oticaja.

5

Prikupljanje kišnog oticaja sa puteva i ulica

Za zahvatanje kišnice na ulicama i uvođenje u kanalizaciju postavljaju se slivnici, sa rešetkom uz ivičnjak ili porečno - preko kolovoza, zavisno od očekivanog proticaja kišnice i drugih uslova. Broj i položaj slivnika mora biti usklađen sa nivelacionim rešenjem saobraćajnice.

Mora se obratiti pažnja na konstrukciju i fundiranje slivnika i na kapacitet odvodnih organa. Oni su izloženi velikom opterećenju pa može doći do znatnih deformacija kolovoza, smetnji u saobraćaju i oštećenja slivnika i odvoda u kanalizaciju.

6

Faktori koji utiču na efikasnost i položaj slivnika:


Različiti su tipovi i konstrukcija slivnika. Najčešće se primenjuju slivnici sa rešetkom na površini kolovoza, pored ivičnjaka trotoara. Kritičan element za prijemnu moć slivnika je slivnička rešetka.

Prema eksperimentalnim laboratorijskim istraživanjima prijemna moć slivnika zavisi od konstrukcije i položaja slivničke rešetke, od njene zapušenosti otpacima sa ulice, o oblika rigola pored ivičnjaka i podužnog i poprečnog nagiba kolovoza.

Zaključci istraživanja pružaju sledeće preporuke:

slivničku rešetku postaviti tako da su otvori paralelni sa ivičnjakom, tj. u pravcu toka vode (problem sa biciklističkim saobraćajem);

gornja površina rešetke ne sme biti viša od površine kolovoza;

efikasnost slivnika (odnos proticaja koji slivnik prima i onoga koji dotiče) raste sa povećanjem poprečnog nagiba kolovoza, za konstantan podužni nagib;

efikasnost slivnika opada sa povećanjem dotoka, iako prijemna moć raste;

efikasnost slivnika raste sa povećanjem podužnog nagiba, ali samo do izvesne mere, posle čega opada;

bolje je postaviti jednostruke rešetke na manjem razmaku nego udvojene rešetke - udvajanjem se efikasnost nedovoljno povećava.

7

Faktori koji utiču na efikasnost i položaj slivnika:


6m 6m

H (14m)

YDT

Crossection

A

Velike staklene zgrade su uzrok dodatnog oticaja u slučaju da kiša pada pod nekim uglom α, čime se stvara dodatna slivna površina. А α predstavlja dodatnu slivnu površinu usled čega se rastojanje između slivnika smanjuje (cca 30% na ovoj lokaciji).

8

Detalj veze slivnika i šahta


9

Faktori koji utiču na zadržavanje vode na kolovozu su:

- poprečni i podužni pad kolovoza- rastojanje između slivnika- intenzitet kiše - hrapavost kolovozne površine


10

Kriterijumi za projektovanje kod autoputeva

0.01

0.1

1

10

1 10 100 1000

Trajanje kiše (min)

Inte

nzitet kiš

e (

mm

/min

)

T = 2 god

T = 5 god

T = 10 god

T = 20 god

T = 50 god

T = 100 god

Propisuje se dozvoljena širina plavljenja kolovoza (b), pri padavinama zahtevanog povratnog perioda (T)

Izbor kriterijuma zavisi od:- projektovane računske brzine- očekivanog obima saobraćaja- potrebnog ulaganja u sistem

Autoput i putevi sa računskom brzinom većom od 75 km/h –dozvoljeno plavljenje samo zaustavne trake i T=10 g

Putevi nižeg ranga – dozvoljeno plavljenje polovine vozne trake i T=5g

11

Prikupljanje kišnog oticaja kod autoputeva

Tipski poprečni profil autoputa:

12


Elementi geometrije trase od interesaza prikupljanje kišnog oticaja

Podužni pad (Sp) – min 0.5%, na kratkim deonicama 0.3%

Poprečni pad (Sx) – min 1.5%, max 2.5%; za put sa više traka u jednom smeru, za svaku narednu traku pad se povećava za 0.5 do1% do max 4%.

Širina kolovoza (B)

13


Tečenje uz ivičnjak

Tri tipa kanaleta (rigol):

a) Trougaoni poprečni presek

b) Produbljeni poprečni presek

c) Kanalete sa obostranim nagibom

• Uobičajene vrednosti za produbljeni poprečni presek su:

30 60

8 12%

w cm

a w

Proračun propusne sposobnosti kanalete (Q):

14



Proračun propusne sposobnosti složenog preseka - tip b):

0

0

3/8

1

315.0

E

EQQ

ShSn

Q

QQQ

sw

ps

x

s

sw

1

3/80

1)1/

/1(

/1

/

wb

SS

SSE

waSS

xw

xw

xw

QEQQEQ sw )1(; 00

15



Proračun propusne sposobnosti složenog preseka - tip b):

PRIMER

mw

cma

mb

S

smn

S

p

x

6.0

5

6.1

014.0

015.0

022.0

3/1

smE

QQ

E

waSS

smQ

mh

mwbb

s

xw

s

s

s

/0366.01

883.0

11.0/

/0043.0

022.0022.01

0.1

3

0

0

3

Za slučaj da je Sw=Sx:

Rešenje

smE

QQ

b

wE

s /015,01

714,0)1(1

3

0

3/8

0

16


SlivniciTri tipa slivnika:

1) Slivnici uz ivičnjak:

Sa paralelnim otvorima

Sa normalnim otvorima

2) Slivnici sa otvorima u ivičnjaku

3) Kombinovani

17


Efikasnost slivnikaQ

QE i

Efikanost zavisi od:

elemenata geometrije trase

(podužni Sp i poprečni pad Sx)

Tipa slivnika i geometrije

(širine w i dužine L)

Dotoka Q

18


Proračun efikasnosti slivnika

Q

QE i

Dotok Q se deli na čeoni Qw i bočni Qs :

Deo protoka koji prihvata slivnik (Qi) zavisi od efikasnosti prijema čeonog (Rw) i bočnog dotoka (Rs):

QEQ

QEQ

s

w

)1( 0

0

)1( 00 ERERE

QRQRQ

sw

sswwi

19



Koeficijent efikasnosti prijema čeonog dotoka (Rw)

0

00

1

)(295.01

vv

vvvvRw

• v - brzina toka Q koji stiže do slivnika• vo - maksimalna brzina, čijim se prevazilaženjem smanjuje efikasnost slivnika

20



Koeficijent efikasnosti prijema bočnog dotoka (Rs)

3.2

8.10828.01

1

LS

vR

x

s

PRIMER

mL

mw

cma

mb

S

smn

S

p

x

6.0

6.0

5

6.1

014.0

015.0

022.0

3/1

smQEQ

ERERE

R

R

smv

mwaSb

A

smQ

E

i

sw

s

w

x

/033.0

89.0)1(

10.0

0.1

/85.0

043.022

/0366.0

883.0

3

00

22

3

0

Za slučaj da je Sw=Sx:

smQEQ

E

smQ

E

i /012.0

77.0

/015.0

714.0

3

3

0

Rešenje

21


Efikasnost slivnika se može sračunati na sledeći način:

Deo protoka koji prihvata slivnik:

iQ E Q

3b iQ Q Q Q

Deo protoka koji slivnik ne može da prihvati:

Rastojanje između slivnika mora biti određeno tako da ne dolazi do povećanja Qb:

is

k

QL

B i C

Koraci u proračunu efikasnosti slivnika

),,();,(

)1(

0

00

LSvRRvvRR

ERERE

xssww

sw

22


Iterativan proračun rastojanja izmedju slivnika

Protok koji se prikuplja između dva slivnika (Racionalna teorija):

i k sQ i C B L

Maksimalna vrednost protoka za to= tk: 1 2o o ot t t

Proračun se sprovodi iterativno:

Iteracija tk ... to

1 tk1=2 min to

1

2 tk2=to1 to

2

...

n

3.04.0

6.06.0

1 36.1Si

nBt

e

so

2

xps

2

p

2

x

SS1BB

SSS

)/(

a

s

v

Lt 02

t01 - vreme putovanja do ivičnjaka: t02 - vreme putovanja duž ivičnjaka:

23


1/3

11.5

2%

3%

0.012

0.9

x

p

B m

S

S

n m s

C

Karakteristike kolovoza Karakteristike slivnika Zavisnost ik (tk, Tp=10 god)

0.862

25.08

8.65k k

k

i tt

Kriterijumi za projektovanje

1. Širina plavljenja manja od širine zaustavne trake koja iznosi 2.75 m

2. Efikasnost slivnika ne sme biti manja od 2/3

PRIMERUlazni podaci:

mL

mw

mLs

5.0

5.0

25

Proračun rastojanja izmedju slivnika

24


Proračun rastojanja izmedju slivnika

PRIMER

Postupak iterativnog proračuna:

(Za početak proračuna se pretpostave to i E)

1. Merodavni intezitet kiše ik(tk=to)

2. Primenom Racionalne teorije Qi a zatim i Qb i Q

3. Proračun novog vremena koncentracije to=to1+to2

4. Proračun efikasnosti slivnika E(Rw, Rs)

Rezultati:

1. to = 1.54 min

2. bmax = 1.56 m < 2.75 m

3. E = 0.66 <= 2/3

Documents

Prikupljanje kišnog oticaja...2 Pristupi modeliranju:-klasičan pristup–formiranje i prikupljanje oticaja i tečenje kroz kanalizacionu mrežu su “nezavisni” procesi Pristupi