1

Zasady obliczania drenażu okólnego Przy projektowaniu drenażu okólnego istotne jest wyznaczenie zasięgu oddziaływania sączka lub pojedynczej studni. Zasięg leja depresji można wyznaczyć: dla warstwy o zwierciadle swobodnym ze wzoru Kusakina

dla warstw o zwierciadle naporowym z wzoru Sicharda:

gdzie: R i s [m], k [m/s] Można również wykorzystać wzór uwzględniający wsiąkanie (infiltracja)

Warunki Wysokość wsiąkania W (m/s)

Gliny ciężkie 0,026 – 0,050 · 10-6

Grunty zwykłe 0,050 – 0,070 · 10-6

Grunty przepuszczalne 0,070 – 0,210 · 10-6

Melioracje na terenach nizinnych Polski 0,065 · 10-6

Melioracje na pogórzu 0,1 · 10-6

Drenaż okólny poziomy Drenaż zupełny w warstwie o zwierciadle swobodnym

gdy ho bardzo małe

HksR 575

ksR 3000

2

Całkowita wydajność o długości L

Gdy należy wyjaśnić działanie drenu na tereny sąsiednie, a w szczególności osiadanie istniejących na tych terenach budowli gdy ho - małe

Drenaż zawieszony w warstwie o zwierciadle swobodnym

q = q1 + q

2

w przybliżeniu [m3/d/m] r – promień rurki drenarskiej [m].

3

Wzniesienie zwierciadła w środku odwadnianego obszaru f – funkcja a/w 1 – funkcja a/w, 2 – funkcja Ra/w, a – połowa mniejszej rozstawy drenów Wzniesienie zwierciadła na zewnątrz odwadnianego obszaru gdy ho - małe

Obliczenia hydrauliczne przewodów drenarskich Sprowadza się do określenia przy założonym spadku: wymiarów przekroju poprzecznego napełnienia średniej prędkości przepływu

Sposób obliczeń jest analogiczny do obliczeń przewodów kanalizacyjnych. Wychodzą z wzoru Chezy’ego natężenie przepływu w drenie ceramicznym , przy przepływie pełnym przekrojem wynosi:

m – współczynnik uwzględniający sposób ułożenia rurek; 0,27 – dla starannie ułożonych drenów, 0,30 - dla przeciętnie ułożonych drenów

4

Podstawą do doboru średnic są dopływy do rurociągów drenarskich i kolektorów przy najwyższych stanach wody gruntowej (zwykle wiosną i jesienią). Natomiast przepływy wody przy niskich stanach wody gruntowej (zwykle późnym latem), są podstawą do obliczenia prędkości minimalnej.

Obliczenia prowadzi się dzieląc przewody na odcinki o długości ok. 250 m, a nawet krótsze. Podstawą określenia średnicy stanowi maksymalny przepływ ma końcu odcinka. Określony jest on uprzednio w ramach obliczeń hydrogeologicznych.

Minimalne prędkości przepływy wody w drenach, gdy nie mają dostępu zanieczyszczone wody powierzchniowe, przyjmuje się co najmniej: - 0,15-0,20 m/s w gruntach gliniastych - 0,30-0,35 m/s w gruntach piaszczystych W przypadku gdy do drenażu wprowadzone są również wody z odwodnienia powierzchniowego terenu minimalna prędkość przepływu w rurociągu powinna być wyższa od 0,6 m/s.

Przy zbyt dużych spadkach, na skutek zbyt dużych prędkości przepływu dochodzi do podmycia, osuwania i zamulania drenów. Jako graniczną nieszkodliwą prędkość wody w drenie przyjmuje się 1m/s w gruntach lekkich i 1,2 m/s w glebach średnic i ciężkich. Na terenach górskich i podgórskich o wyraźnie zbitym podłożu dopuszcza się 2 m/s.

5

Jeżeli Q > Qp oznacza, że średnica rury (d) jest zbyt mała i należy przyjąć następną z typoszeregu. Ponieważ rzadko się zdarza, żeby utrafiło się idealnie ze średnicą dla danego przepływu, w rzeczywistości ciecz w rurze płynie mniejszym przekrojem. Konieczne jest zatem ustalenie dodatkowo prędkości rzeczywistej (Vp) oraz napełnienia rury (h). Można w tym celu skorzystać z krzywych sprawności przekroju kołowego.

Vp = ( x V)/100 V - prędkość obliczona przy całkowitym napełnieniu, Vp - prędkość wody w projektowanym drenażu. - współczynnik zależny od stosunku Q/Qp i określa się go z wykresu. Q - rzeczywisty wydatek drenażu [m3/s]. Qp - wydatek drenażu przy całkowitym napełnieniu rurki drenarskiej, dla założonej średnicy sączka i przyjętego spadku. Wzór Chezy:

V = (c/2) * (d * I )1/2 [m/s]

C = 70/(1 + 2n/d1/2) d – średnica rury drenarskiej, m.

I – spadek drenażu, (np. przy 0,3o/o podstawić wartość 0,003),

n – współczynnik szorstkości wewnątrz ścianek rur przyjmowany: dla rur betonowych 0,15

dla rur ceramicznych 0,1,

dla rur PCV poniżej 0,013

6

Wzór Chezy-Manninga

W celu odczytania współczynnika należy: - wyliczyć wartość stosunku Q/Qp = , - zaznaczyć na osi X wykresu wyznaczoną wartość , - z zaznaczonego punktu prowadzimy linię pionową do przecięcia się z krzywą wydatku Q/Qp, - z punktu przecięcia prowadzimy linię poziomą do przecięcia się z krzywą prędkości V/Vp, - z punkt przecięcia z linią V/Vp prowadzimy linię pionową do przecięcia z X. - w punkcie przecięcia osi X; odczytujemy wartość . Jeżeli warunek prędkości nie został spełniony zmieniamy średnicę i/lub spadek drenażu i procedurę sprawdzającą powtarzamy aż do skutku, tj. spełnienia podanego warunku przedziału prędkości. W ten sam sposób należy sprawdzić wymagane prędkości przepływu dla stanów minimalnych. Z wykresu należy również określić wysokość napełnienia rurki drenarskiej h/D prowadząc z linię poziomą z punktu przecięcia z krzywą Q/Qp w kierunku osi h/D.