Osnovne predpostavke za odtok v mešanem KS

1. Za vsako točko kanalizacijskega omrežja je najneugodnejše samo eno močno deževje (naliv) določenega trajanja, in sicer tisto, ki povzroči najvišji odtok padavinske vode. Praviloma bi morali najbolj neugoden naliv poiskati za vsako točko kanalizacijskega omrežja. Pri nas in v svetu se je uveljavilo pravilo, da se kanalizacija dimenzionira večinoma na ekstremno deževje s povratno dobo 1 leto (oz. 1/2 leta do 2 leti), trajanja 5, 10, 15, 20, 30 minut. Panjan: Odvod odpadne vode

2. Osnovne predpostavke za odtok v mešanem KS • 1. Hidrogram odtoka, če bi celotna količina padavin odtekla po kanalu • 2. Hidrogram odtoka zmanjšan zaradi akumulacije na terenu, ponikanja in izparevanja. • 3. Hidrogram odtoka zaradi vpliva zbiranja na terenu (zamik v desno) • 4. Hidrogram odtoka za enotsko jakost odtoka • 5. Hidrogram odtoka, ki ga upoštevamo pri računu. Sl. 4.8 Prikaz hidrogramov odtoka za različne predpostavke Panjan: Odvod odpadne vode

3. Osnovno vprašanje je:Kdaj nastopimaksimalni odtok v točki B? Panjan: Odvod odpadne vode

4. Za • dimenzioniranje KS upoštevamo naslednje bistvene pojme in predpostavke: • Čas trajanja naliva tr [min]je izbrani računski čas dežja • Trajanje natoka tn [min] • imenujemo čas od pričetka naliva do maksimalnega odtoka v obravnavanem kanalu, ki se pojavi, ko skozi kanal prične odtekati voda s celotne prispevne ploskve, torej tudi iz najbolj oddaljenih delov (prispevne površine tega kanala). Panjan: Odvod odpadne vode

5. Trajanje odtoka (čas koncentracije) Ti [min] je čas, ki ga vodni delec iz prispevnega področja rabi, da pri povprečni hitrosti potovanja vi [m/s] prispe preko ulične koritnice in rešetk ali cestnega požiralnika do najnižje točke kanalskega odseka dolžine Li. Odtočni čas je spremenljiva količina in zavisi od področja, dolžine kanalov, padcev in drugih hidravličnih dejavnikov. Panjan: Odvod odpadne vode

6. Predpostavimo pa: • Da je računski naliv, odločilen za hidravlični preračun začetnih delov kanalskega omrežja, odvisen od trajanja odtoka ST. • Začetno trajanje naliva izberemo glede na dolžino projektirane mreže (krajša mreža – krajši tr), glede na nagnjenost terena in vrsto zazidave. • Običajno znaša 5, 10, 15 ali 20 minut. Panjan: Odvod odpadne vode

7. Pri tem predpostavimo: • 1) ker je prispevna površina običajno nepravilne oblike, ji zaradi poenostavitve upoštevamo pravilno obliko; • 2 )koeficient odtoka je med trajanjem naliva nespremenjen; • 3) odtok je po vsej dolžini kanala enakomerno porazdeljen. Panjan: Odvod odpadne vode

8. Maksimalni odtok v najnižji točki B začetnega kanalskega odseka dosežemo:1) pri nalivih enakega trajanja in jakosti ter različnih časih natokakadar je maksimalni odtok dosežen le, če je čas natoka manjši ali kvečjemu enak kot trajanje naliva;2) pri nalivih različnega trajanja in jakosti ter konstantnih časih natokaje maksimalni odtok lahko dosežen le, če je čas natoka enak času trajanja naliva. Panjan: Odvod odpadne vode

9. Razmislek sloni na tem, da opazujemohidrograme odtoka pri različnih pogojih:a) intenziteti nalivab) trajanju nalivac) velikosti prispevne površined) času trajanja odtoka Panjan: Odvod odpadne vode

10. Sl. 4.3 a Hidrogrami odtoka - ugotovitev maksimalnega odtoka Panjan: Odvod odpadne vode

11. PRIMER A: Predpostavimo da imamo nalive enakega trajanja tr, časi odtoka T, oziroma prispevne površine pa so različne:tr1=tr2=tr3= 10 minČasi natoka so pri istih nalivih različni in sicer:T1= 10 min, T2= 5 min, T3= 20 minPredpostavljamo, da je največji mogoč dotokQB= q'.F.= 600 l/s, q’ in  imajo konstantno vrednost. Panjan: Odvod odpadne vode

12. Zaradi različnih časov trajanja toka po ceveh T dosežemo maksimalni odtok v točkah B samo, če je tr1=T1 in če je tr2T2.V primeru, ko je tr3T3 odtok narašča ves čas trajanja naliva in doseže v času tr3 odtočno količino Q=300 l/s, po tem času pa naliv preneha, tako da celotna površina v točki B ni sodelovala). Ta odtok ostane nespremenjen vse dokler ne poteče čas T3, nato začne upadati proti vrednosti 0.Iz navedenega lahko sklepamo, da je bil maksimalni odtok dosežen le, če je trT. Panjan: Odvod odpadne vode

13. Opazujmo še primer B, ko je čas odtoka konstanten torej imamo enako prispevno površino, spreminja pa se trajanje naliva tr in njegova jakost: T4= 15 min tr4= 10 min T5= 15 min tr5= 15 min T6= 15 min tr6= 20 minPrispevno področje naj bo F= 10 ha, koeficient odtoka = 0,5Jakosti nalivov pa naj bodo: q10'= 160 l/s.ha q15'= 124 l/s.ha q20'= 103 l/s.haIz tega lahko izračunamo, da je QB4= 800 l/s, QB5= 620 l/s, QB6= 515 l/s. Če potek odtoka za izbrane primere nanesemo v diagrame (slika 3.6), lahko ugotovimo: Panjan: Odvod odpadne vode

14. 1. tr1T1Jakost naliva z najkrajšim trajanjem je sicer največja, in bi bila tako tudi vrednost QB4= F.q'. največja. Vendar skozi kanalski odsek dolžine L v točki B priteče voda iz najbolj oddaljenega prispevnega področja šele 15 minut po začetku naliva, se pravi šele takrat, ko je naliv že končan, kar pomeni, da v nobenem vmesnem času od začetka do konca odtoka ne pride v kanal voda iz celotnega prispevnega področja. To pomeni, da je Q dejansko manjši od vrednosti F.q'. [l/s]. V našem primeru znaša odtok maksimalno 400 l/s, in ne 800 l/s, kot bi sledilo po izračunu, da je Q= F.q'.. Panjan: Odvod odpadne vode

15. 2. tr2 =T2 Intenziteta naliva je pri nalivu z daljšim trajanjem je manjša, tako je tudi odtok QB5 manjši. Ker pa je čas trajanja natoka enak času trajanja naliva tr=T, je v kanalu po preteku časa tr dosežen maksimalni pretok saj sodeluje celotna prispevna površina. V našem primeru je pretok Q= 620 l/s. Panjan: Odvod odpadne vode

16. 3. tr3T3Intenziteta naliva je pri nalivu z najdaljšim trajanjem najmanjša, tako je tudi odtok QB6 manjši. Ker pa je trajanje natoka krajše od trajanja naliva, doseže odtok skozi kanal t po času T3 vrednost, ki je enaka izračunani po obrazcu Q= F.q'. (Q= 515 l/s). Odtok s tako vrednostjo traja ves čas trajanja naliva, se pravi do časa tr3, nato začne upadati proti vrednosti 0, ki jo doseže po času tr+T. Panjan: Odvod odpadne vode

17. Formula: Racionalna teorija Panjan: Odvod odpadne vode

18. Prikaz postopnega sodelovanja prispevne površine pri odtoku Panjan: Odvod odpadne vode

19. Za dimenzioniranje KS upoštevamo torej maksimalni odtok takrat ko je : čas trajanja dežja enak času trajanja odtoka ali tr = ST. Panjan: Odvod odpadne vode

20. Koeficient odtoka • Koeficient odtoka je razmerje med količino padavin, ki so odtekle in količino padavin, ki so dejansko padle: • φi = q´dejanski/q´dež • Vrednost odtočnega koeficienta je odvisna od: • akumulacije na terenu in v kanalski mreži, • izhlapevanja in ponikanja oz. stanja vlažnosti terena, • nagiba terena, • odstoteka utrjenih površin in gostote pozidave, • časa koncentracije, • oblike prispevne površine idr. Panjan: Odvod odpadne vode

21. a) Akumulacija na terenu. Takoj po pričetku dežja voda s terena ne prične odtekati, ampak najprej zapolni ves akumulacijski prostor, ki ga ima na voljo.b) Izhlapevanje in ponikanje. Del padavin takoj izhlapi, del pa ponikne, če pade na propustna tla. Intenziteta izhlapevanja ni konstantna, ampak je odvisna od zračne vlage, vetra in temperature, ponikanje pa je odvisno od lastnosti tal, nagnjenosti terena, poraslosti in vlažnosti idr. Panjan: Odvod odpadne vode

22. c) Čas koncentracije Odtok, ki nastane po dežju, ne odteče takoj v kanal, ampak potrebuje določen čas, da kanal doseže. Čas, v katerem voda doseže kanal, je odvisen od oddaljenosti od kanala, hrapavosti površine, po kateri odteka, ter intenzitete padavin. d) Oblika prispevne površine Čas dotoka vode v kanal je različen pri različnih oblikah prispevne površine. Oblika se je do sedaj pogosto aproksimirala z enostavnejšimi oblikami kot sta trikotnik, pravokotnik ali trapez zaradi lažjega določanja prispevnih površin. Danes to ni potrebno, saj z uporabo AUTO - CAD-a brez težav določimo površino kakršnekoli oblike. Panjan: Odvod odpadne vode

23. e) Akumulacija v samem omrežju (retenzija)Kanali imajo v fazi polnitve svojo retenzijsko (zadrževalno) sposobnost, ki jo pri retenzijski metodi tudi upoštevamo (daljši čas zbiranja zniža maksimalni odtok vendar le dokler profil ni zapolnjen). Pri akumulaciji v ceveh (ki jih lamelno razdelimo po višini) moramo računati z dejanskimi premeri cevi in z dejanskimi dolžinami. Panjan: Odvod odpadne vode

24. f) Koeficient posameznih tipov odtoka in povprečni koeficient. • Prispevno področje po svoji izkoriščenosti ni enovito, ampak je delno zazidano z zgradbami, delno ga prekrivajo utrjene in delno zelene površine. Koeficient odtoka izraža razliko med količino dežja, ki pade na prispevno področje, in količino vode, ki odteče v kanal. • Pri tem je za posamezne dele prispevnega področja Fi (strehe, ceste, parki idr.) potrebno upoštevati delne tipične koeficiente odtoka φi. Tako je mogoče za vsak posamezen primer prispevne površine izračunati povprečni koeficient odtoka po obrazcu: •  =  (Fi *φi) /  Fi …4.20 Panjan: Odvod odpadne vode

25. Panjan: Odvod odpadne vode

26. Predpostavimo:1) odtok doseže kanalsko mrežo brez zakasnitve (ne upoštevamo vpliva zbiranja vode na terenu);2) čas natoka je enak času upadanja odtoka po končanem nalivu. Trajanje računskega naliva označimo s tr [min]in predstavlja čas od začetka do konca padanja dežja (naliva). Pojavlja se z neko pogostostjo n. Panjan: Odvod odpadne vode

27. Predpostavimo: • hitrost pretoka vode v posameznem kanalu je konstantna in velja • Ti=Li/vi=tn …4.18 • Odtok v kanalu označujemo s Qi [l/s] ali v [m3/s]: • Qi = q' . Fi . ji …4.19 • ali • Qi = q' . Fred …4.20 • Tu pomenita: • FI- velikost i-te prispevne površine [ha] • Fred - reducirana prispevne površine [ha] • jI - pripadajoči koeficient odtoka [%]. • Na odtok v kanalu poleg jakosti odtoka torej vplivajo še koeficient odtoka in velikost ter oblika prispevne površine Panjan: Odvod odpadne vode

28. Panjan: Odvod odpadne vode

29. Panjan: Odvod odpadne vode