1. Klasyfikacja i charakterystyka odwodnień liniowych

Prefabrykowane odwodnienia liniowe pojawiły się w Polsce na początku lat dziewięćdziesiątych tak jak wiele innych materiałów, rozwiązań technicznych i technologicznych. Wcześniej stosowano odwodnienia w postaci wylewanych koryt z ramkami i do tego instalowano kraty stalowe lub żeliwne.

Systemy odwodnień liniowych można podzielić wg:

- rodzaju materiału,
- konstrukcji i sposobu wbudowania,
- miejsca zastosowania.

Podział według rodzaju materiału:

Korpusy korytek mogą być wykonane z : betonu, żelbetu, betonu cementowo-polimerowego, betonu wzmocnionego włóknem szklanym cyrkonowym, betonu żywicznego, polietylenu (PE HD), polichlorku winylu PVC oraz stali nierdzewnej. Systemy te wyposażone są w ruszty żeliwne, stalowe a czasem w ruszty wykonane z tworzyw sztucznych. Na rynku występują także odwodnienia szczelinowe, w których ruszt zastąpiony jest szczeliną wykonaną najczęściej ze stali nierdzewnej (Rys.1).

Podział według konstrukcji i sposobu wbudowania:

- korytka typu „ M” ze względu na cienkie ścianki na ogół o grubości do 45 mm, oprócz ławy fundamentowej wymagają bocznego obetonowania (Rys.2) [2]. Wymiary i klasa obetonowania zależą głównie od klasy obciążeń odwodnień. Są to korytka betonowe, betonowe wzmocnione włóknem szklanym, stalowe, korytka z tworzyw sztucznych i z betonu żywicznego. Do tego typu można zakwalifikować odwodnienia z rusztem, odwodnienia szczelinowe i monolityczne, które wyróżniają się tym, że korpus i ruszt jest całością (Rys.3).
- korytka typu „ I” o solidnej budowie, zbrojone, nie wymagają dodatkowego zabezpieczenia przez boczne obetonowanie [2]. Są to korytka, których ściany i dno są żelbetowe. Grubości tych ścian i dna dochodzą nawet do 15cm. Do tego typu można zakwalifikować odwodnienia z rusztem żeliwnym (Rys.4) i szczelinowo-monolityczne (Rys.5).

Rys. 2. Typ M - Kanał odwadniający, który w eksploatacji wymaga dodatkowego podparcia w celu przeniesienia pionowych i poziomych obciążeń (2), Fot. AS
Rys. 4. Typ I - Kanał odwadniający, który w eksploatacji nie wymaga dodatkowego podparcia w celu przeniesienia pionowych i poziomych obciążeń (2), Fot. AS
Rys. 5. Odwodnienie szczelinowo monolityczne typu „I”, Fot. AS
Rys. 3. Odwodnienie monolityczne typu „M”, Fot. AS
Rys .1. Odwodnienie szczelinowe typu „M”, Fot. AS

Podział ze względu na miejsce wbudowania:

Systemy odwodnień liniowych można podzielić (Tabl.1) na takie, które są instalowane w obiektach zewnętrznych i odprowadzać mają wody opadowe, oraz na systemy odprowadzające wodę i inne ciecze w budynkach, gdzie nie ma opadów. Innym rodzajem są korytka stosowane na tarasach i dachach.

Obiekty zewnętrzne są to stacje paliw, place magazynowe, place manewrowe, drogi, parkingi, zjazdy, wjazdy, aleje spacerowe, obiekty sportowe, itd. Generalnie są to powierzchnie drogowe. Z powierzchni tych trzeba odprowadzać często duże ilości wody. Odwodnienia tam stosowane poddawane są też dużym obciążeniom i dlatego konstrukcje i wymiary tych odwodnień różnią się od systemów stosowanych w budynkach. Budynki, w których stosuje się systemy odwodnień liniowych są to np. wielokondygnacyjne garaże, hale produkcyjne, magazynowe, oraz różne obiekty użyteczności publicznej.

Tablica 1. Charakterystyka miejsc wbudowania odwodnień liniowych wg normy PN-EN 1433 (2), Fot. AS

2.Odwodnienia liniowe w nawierzchniach drogowych

Obliczenie ilości wody do odprowadzenia

[1] [3]
q = Q · φ [dm3/s] , gdzie:
φ =1/ jest współczynnikiem opóźnienia,
F[m2] – powierzchnia zlewni,
n – współczynnik zależny od spadku i formy zlewni,
Q = F · s · qmax [dm3/s] - miarodajny przepływ obliczeniowy deszczu,
s - współczynnik spływu,
qmax = A · t -0,667 [dm3/ha · s] – natężenie miarodajne opadu deszczu ,
A – wielkość zależna od średniego opadu rocznego i prawdopodobieństwa deszczu miarodajnego,
t [min] - czas trwania deszczu.

Na określenie zdolności hydraulicznej korytek składają się obliczenia maksymalnego przepływy /wydatku/ dla danego przekroju i danej długości, przy całkowitym napełnieniu z uwzględnieniem oporów /strat/ hydraulicznych wynikających z chropowatości ścianek korytka oraz dla spadku lustra wody. Poza tym trzeba sprawdzić wydajność założonych odpływów i sprawdzić projektowane długości ciągów.

Obliczenia przepływu w korytku wykonujemy za pomocą wzoru Chezy:

Q = F · C [m3/s], w którym:
F [m2] – powierzchnia przekroju korytka
C – współczynnik szorstkości
Rh = F/O [m] - promień hydrauliczny będący stosunkiem powierzchni przekroju strumienia wody F (m2) do obwodu zwilżonego O (m),

I = ∆h/L[%o] spadek hydrauliczny będący stosunkiem różnicy poziomu zwierciadła wody na początku i na końcu odcinka kanału do jego długości.

Zdolność hydrauliczna odwodnienia zależy też od sposobu i rodzaju wypływu. Są to zwykle króćce, bezpośrednio obsadzone w korytku lub systemowe studzienki odpływowe. Rzadziej woda wypływa np. do rowu bezpośrednio z korytka.

Wydajności odpływów wyznacza się biorąc pod uwagę średnicę, ilości oraz co bardzo ważne założoną głębokość wypływu np. z zastosowaniem studzienek.. Wydajność odpływu (wylotu) o przekroju okrągłym obliczać można ze wzoru Q = µ · F , w którym:
µ - współczynnik wydatku
F [m2] – powierzchnia przekroju
g [9,81 m/s2] – przyspieszenie ziemskie
h [m] – różnica poziomów zwierciadła wody w korytku i poziomem wylotu.

Efektywną długość założonego odwodnienia obliczać można na podstawie wzoru

L = 100m∙∆h/hstr [m], jako stosunek różnicy poziomu zwierciadła wody do wysokości strat na jednostkę długości. Obliczenie tej długości przeprowadza się wykorzystując zależność spadku ciśnienia od kwadratu prędkości przepływu hstr = k · V2 [m/100m], gdzie k jest współczynnikiem proporcjonalności zależnym od oporów liniowych. Trzeba pamiętać, że obliczenia te są „ przybliżeniem” i opierają się na wielu założeniach, głównie dotyczących określenia miarodajnego natężenia opadów, gdzie przyjmuje się prawdopodobieństwo pojawienia się deszczu [p%] i czasu trwania deszczu [t min].

ZOBACZ 2 CZĘŚĆ ARTYKUŁU: KLIKNIJ

BIBLIOGRAFIA
1. PN-S-02204 : 1997 Drogi samochodowe „ Odwodnienia dróg”
2. PN -EN 1433 : 2005 „Kanały odwadniające nawierzchnię dla ruchu pieszego I kołowego – Klasyfikacja, wymagania konstrukcyjne, badanie, znakowanie I ocean zgodności”.
3. Edel Roman : Odwodnienie dróg. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności Warszawa