Stanowisko dolne przepustu (WR-M-12)

Celem obliczeń jest zaprojektowanie dolnego stanowiska budowli w sposób zapobiegający jej zniszczeniu wskutek podmycia fundamentów (6.3.1). Typ pracy przepustu (1–6) należy wcześniej ustalić według schematu z rys. 6.2.8.1.

Przepływ i przewód przepustu

Przepływ miarodajny Q_m (p = 1%)

m³/s

Dla przepustu wielootworowego — przepływ na jeden otwór, Q = 1,5·Q_m/n (6.2.1.1).

Kształt przewodu

Średnica wewnętrzna D

Szorstkość n_p

s/m^1/3

Spadek dna i_p

Wsp. Coriolisa α

Uskok dna na wylocie p

Wylot — tab. 6.3.3.1

Typ pracy przepustu (podrozdz. 6.2) Głębokość na wylocie wg tab. 6.3.3.1:

Mnożnik h_wyl / h_kr Za głębokość bezpieczną zaleca się przyjmować 0,70 (najwyższa prędkość wylotowa).

Głębokość na wylocie h_wyl

h_wyl

Szerokość wylotu b_wyl (opcjonalnie)

Koryto odpływowe

Szerokość dna b

Nachylenie skarp 1:m

Głębokość w korycie odpływowym h_m

Szorstkość koryta n

s/m^1/3

Spadek koryta i

h_m (od dna wypadu)

Grunt dna koryta odpływowego

Prędkość nierozmywająca v_nr przy h = 1,0 m

m/s

Poprawka na głębokość × h_m^1/5 (pkt 5.2(5))

Wypad i rozmycie

Szerokość umocnień na wypadzie B_w (opcjonalnie)

Szerokość koryta wypadu równa 3÷5 świateł przepustu albo szerokość umocnionej powierzchni przy płaskiej, szerokiej dolinie (6.3.3(9)).

Kąt rozszerzenia ścian wypadu β

Współczynnik redukcyjny k (6.3.6(3)) Zakres 0,6÷0,8 — mniejsze wartości dla małych zlewni o krótkotrwałych wezbraniach.

Wyciąg z WR-M-12

6.3.1 — cel i zakres obliczeń

Obliczenia mają na celu zaprojektowanie dolnego stanowiska budowli w sposób zapobiegający jej zniszczeniu wskutek podmycia fundamentów. Zakres obejmuje: wymiary i kształt wylotu, wymiary umocnień koryta w dolnym stanowisku, głębokość rozmyć oraz zaprojektowanie umocnień koryta.

W przypadku niewielkich przepustów, przy niewielkich wysokościach uskoku (p < 0,20 m), dopuszcza się postępowanie uproszczone — ubezpieczenie na odcinku nie krótszym niż 10 szerokości przepustu.

6.3.2 — głębokość i prędkość na wylocie

v_wyl = Q_m / F_wyl

F_wyl — pole przekroju strumienia na wylocie odpowiadające napełnieniu h_wyl, zależne od kształtu przewodu.

Typ przepustu	h_wyl
1	(0,70÷1,00)·h_kr ¹⁾
2	(0,70÷0,80)·h_kr
3	h_n
4	h_p
5	0,85·h_p
6	0,85·h_p

Tab. 6.3.3.1. ¹⁾ za głębokość bezpieczną zaleca się przyjmować 0,7·h_kr

6.3.3 — ukształtowanie wypadu

Wypad wymaga umocnienia, gdy v_wyl > 1,2·v_nr (v_nr wg tab. 5.2.2 i 5.2.3). Strumień rozszerza się symetrycznie od szerokości wylotu b_wyl do szerokości koryta umocnionego B_w.

Przy uskoku p > 0,2 m uwzględnia się rzeczywistą wysokość energii strumienia:

E_w = h_wyl + v_wyl²/2g

Kąt odchylenia ścian wypadu:

ruch rwący w korycie odpływowym:
β = arctg[1 / (0,30·Fr_wyl + 0,54)]
ruch spokojny — z wykresu Šerenkova (rys. 6.3.3.2) w funkcji Fr_wyl = v_wyl²/(g·h_wyl) i Fr_d = v_d²/(g·h_d).

Długość wypadu, na której następuje całkowite rozszerzenie strumienia:

L_w = (B_w − b_wyl) / (2·tgβ)

B_w — szerokość koryta wypadu równa 3÷5 świateł przepustu albo szerokość umocnionej powierzchni, gdy dolina jest płaska i szeroka.

6.3.4 — warunki hydrauliczne poniżej wylotu

Jeżeli h_wyl < h_kr, w obrębie stanowiska dolnego wystąpi odskok hydrauliczny. Jeżeli h_wyl ≥ h_kr, odskok nie wystąpi i wystarczy umocnienie dna odpowiednie dla prędkości wylotowej.

h_2wyl = h_wyl/2 · [√(1 + 8Q_m²/(g·b_wyl²·h_wyl³)) − 1]

h_w + 1,1Q_m²/(2g·h_w²·B_w²) = p + h_wyl + v_wyl²/2g

h_2w = h_w/2 · [√(1 + 8Q_m²/(g·B_w²·h_w³)) − 1]

h_2wyl ≤ h_d — odskok zatapiający strumień w przekroju wylotowym,
h_2wyl > h_m ≥ h_2w — odskok na długości rozszerzającego się wypadu,
h_2w > h_m — odskok odsunięty, w korycie poniżej wypadu (h_m = h_d + p).

We wzorze (6.3.4.3) wytycznych Q_m występuje bez kwadratu — kalkulator stosuje poprawną postać Q_m², analogicznie do (6.3.4.1).

6.3.5 — umocnienia wypadu

Długość umocnień L_u powinna spełniać warunki: L_u ≥ L_w oraz L_u = (2÷3)·D lub (2÷3)·b.

Typ umocnienia dobiera się do prędkości obliczeniowej v_obl = 1,5·v_wyl; umocnienie układa się na filtrze odwrotnym.

Na końcu umocnień stosuje się pionowy lub nachylony element ochronny zagłębiony na h_u ≥ 1,3·Δh_r.

6.3.6 — głębokość rozmycia

odskok zatapia wylot:
Δh_r = h_d·(v_wyl/v_nr − 1)
odskok na rozszerzającym się wypadzie:
Δh_r = 1,85·h_2w − h_d
odskok poza wypadem:
Δh_r = 1,5·h_d

Δh_rmax = k·Δh_r, k = 0,6÷0,8

Jeżeli obliczona głębokość rozmyć przekracza 2 m, na wylocie należy zaprojektować urządzenie do rozpraszania energii (nieckę, próg, szykany itp.).

Rys. 6.3.3.2 — wykres Šerenkova (odczyt)

Kalkulator interpoluje liniowo między krzywymi Fr_d = 0; 0,05; 0,10; 0,20; 0,30; 0,40; 0,60 w zakresie Fr_wyl = 1÷16. Wartości odczytano z wykresu w wytycznych z dokładnością rzędu ±2°. Za końcem krzywej (duże Fr_wyl) przyjmuje się β = 0.

Tab. 5.2.4 — prędkości dopuszczalne umocnień

Rodzaj umocnienia	v_d [m/s]
Darniowanie na płask	1,2
Darnina w płotkach wiklinowych	1,8
Narzut kamienny — kamień 7,5 cm	2,4
Narzut kamienny — kamień 10,0 cm	2,7
Narzut kamienny — kamień 15,0 cm	3,3
Narzut kamienny — kamień 20,0 cm	3,9
Bruk pojedynczy 15÷25 cm na warstwie mchu	2,5÷3,0
Bruk pojedynczy 15÷25 cm w płotkach wiklinowych	3,0÷3,5
Bruk z kamienia łamanego 20÷25 cm na tłuczniu	3,5÷4,0
Trylinka na warstwie żwiru	3,5
Okładzina z kamienia łamanego na zaprawie	5,0÷6,0
Okładzina z betonu	6,0÷8,0
Materac faszynowy grubości 60 cm	3,0
Brzegosłon kryty	2,5
Brzegosłon płaski	2,0

Zastrzeżenie. Wyniki obliczeń oraz prezentowane dane mają charakter wyłącznie poglądowy i służą do wstępnego szacowania. Nie stanowią projektu, ekspertyzy ani opinii technicznej. Autor serwisu nie ponosi odpowiedzialności za sposób wykorzystania wyników ani za skutki decyzji podjętych na ich podstawie. Każdy wynik należy zweryfikować samodzielnie, zgodnie z wytycznymi WR-M-12 oraz obowiązującymi przepisami — przez osobę posiadającą stosowne uprawnienia.

Obliczenia stanowiska dolnego

Podstawy