CSATORNAMÉRETEZÉS

1. CSATORNAMÉRETEZÉS • Egy adott vízhozam (Q) szállításához szükséges keresztszelvény meghatározása a cél, műszaki és gazdaságossági szempontok figyelembevételével, illetve maximális hosszat és szivárgási veszteséget is meg kell határozni. • Két módszer van: 1. segédletekkel (pl. Szily vagy Lenkey féle táblázat) • 2. számítással • Több féle keresztszelvény lehet → leggyakoribb a trapéz • Minimális földmunkára törekszünk: lehető legkisebb szelvény → azaz félkör, de földmedrű csatornáknál ez nehézkes → ezért trapéz HEFOP 3.3.1.

2. A keresztszelvény meghatározása • A csatornák keresztszelvénye többféle lehet. Az öntöző és levezető csatornák esetében a leggyakoribb a trapéz szelvény, de gyakori a csésze és az összetett szelvény is. • A minimális földmunka érdekében a méretezésnél arra törekszünk, hogy a csatorna az adott vízhozamot a lehető legkisebb szelvény mellett szállítsa. • Tekintettel arra, hogy a keresztszelvények közül, területéhez viszonyítva a legkisebb kerületű a kör, a nyíltfelszínű csatornák esetében a hidraulikailag legkedvezőbb keresztszelvény a félkör. • A földmedrű csatornák esetében a félkörszelvény kialakítása gyakorlatilag nem lehetséges, ezért a csatornákat legtöbb esetben trapéz szelvényűre alakítják ki. HEFOP 3.3.1.

3. A csatorna keresztszelvény méretének meghatározása • először a nyomvonalat határozzuk meg • ezután a fenéklejtést (fenékesés) határozzuk meg, ennek lehetőleg igazodnia kell a terep természetes eséséhez. • Minimális esés: 0,2-0,4 ‰ (20-40 cm/km) • Maximális esés: ne legyenek káros kimosódások • Az esés meghatározza a vízsebességet: az alsó határsebesség és a első határsebesség közé essen → azaz elkerüljük a feliszapolódást és a káros mértékű kimosódást. A megengedett határsebességek a mederanyagtól függőek.

4. A fenékesés: • h: a csatorna két végpontja közötti szintkülönbség (m) • L: a csatorna hossza (m) • I: fenékesés (% vagy ‰) HEFOP 3.3.1.

5. Ismerni kell a mértékadó vízmennyiséget (Qm) • levezetendő vízszükséglet (öntözésnél) • Qm = q * F (m3/s) • F: vízgyűjtő terület nagysága • q: fajlagos vízhozam (csapadékból, öntözővízből, talajvízből, fakadó vízből, folyók árvizéből származó rész) – Salamin táblázat HEFOP 3.3.1.

6. Vízhozam • A vízgyűjtőterületet a szintvonalas térképen a terület esésviszonyai alapján planimetrálással határozzuk meg. • A mértékadó vízhozamot a • Qm = q * F [l/s*ha vagy m3/s] • szorzat alapján számítjuk, • ahol q = fajlagos vízhozam, • F = vízgyűjtőterület nagysága. • A fajlagos vízhozam meghatározása: • q = qc+qö+qt+qf+qa [l/s*ha vagy l/s*km2] • ahol qc = a csapadékból közvetlen származó lefolyó víz; • qö = az öntözővízből származó rész; • qt = a talajvízből származó rész; • qf = a fakadó vízből származó rész; • qa = a folyók árvizéből származó rész. HEFOP 3.3.1.

7. a rézsűhajlást () • 1:1 kötött talajon • 1:1,5 középkötött talajon • 1:2 laza talajon • a biztonság értékét (B) • a vízhozamtól függ • a mederérdességi tényezőt (n) HEFOP 3.3.1.

8. Trapézszelvényű csatorna HEFOP 3.3.1.

9. Számítás: visszafele indulunk kiQ = Vk * F • Chézy- képlet • C: sebességi tényező • R: hidraulikus sugár • F = a * m +  * m2 HEFOP 3.3.1.

10. A fokozatos közelítéssel történő számítás menete • Adott: Q, az I és a ρ. • Felvesszük: m1 és a1 értékét. • Számítjuk: • A jellemző méreteket: F1; K1; R1. HEFOP 3.3.1.

11. A fokozatos közelítéssel történő számítás menete • Az így kialakuló sebességet v1 és vízhozamot -Ha a számított Q1 = v1 * F1 < Q, akkor m1 értékét megnöveljük m1<m2-re, -Ha a számított Q1 = v1 * F1 > Q, akkor m1 értékét csökkenteni kell m2<m1-re. HEFOP 3.3.1.

12. C számítása Bazin szerint: • n: mederérdességi tényező • R: hidraulikus sugár HEFOP 3.3.1.

13. Feladat:Milyen csatornaméretre van szükség, ha • Q = 2 m3/s • I = 0,2 ‰ •  = 1,5 • n = 1,3 HEFOP 3.3.1.

14. Grafikus ábrázolás • Koordináta-rendszerben felrakjuk m1 Q1 és m2 Q2 értékpárokat, majd meghatározzuk a Q-hoz tartozó m-et HEFOP 3.3.1.

15. SEGÉDLETEKKEL TÖRTÉNŐ CSATORNAMÉRETEZÉS gyorsabban, egyszerűbben • nomogramok • Szily-féle segédlet • Szesztay-féle segédlet • Lenkey-féle segédlet • Schewior-féle segédlet • Pálfai-féle méretező léc HEFOP 3.3.1.

16. A CSATORNÁK MEGENGEDHETŐ HOSSZÚSÁGÁNAK KISZÁMÍTÁSA, A SZIVÁRGÁSI VESZTESÉG ALAPJÁN • Veszteségek: szivárgás, párolgás, elfolyás • Függ: csatorna anyagának vízáteresztő képességétől, a víz sebességétől, a víz mélységétől, a víz hőmérsékletétől, a csatorna életkorától. • szivárgási intenzitás (i): • a nedvesített csatornafelület egységnyi területén 24 óra alatt elszivárgó vízmennyiség literben. l/nap/m2 • szivárgási veszteség (s): • Echemery-képlet • L: csatorna hossza HEFOP 3.3.1.

17. A CSATORNÁK MEGENGEDHETŐ HOSSZÚSÁGÁNAK KISZÁMÍTÁSA • A csatornák megengedhető hosszának kiszámítása azért szükséges, mert a szivárgási és párolgási veszteségek miatt bizonyos csatornahosszúságon a Q vízhozam teljes egészében elfogyhat, vagyis ezen túl nem is jut el a víz. Ezt a kritikus hosszúságot persze meg sem szabad közelíteni, hanem azt a megengedhető hosszat számítjuk ki, amelynél éppen egy általunk még megengedett százalékos szivárgási veszteség áll elő. Ha ezt a százalékos veszteséget az egész öntözőtelepünkre legfeljebb p%-ban írjuk elő, akkor minden párhuzamosan működő csatornának a kiszámított megengedhető hosszúságon belül kell maradni. Ha pedig különböző vízhozamok szállítására tervezett csatornaszakaszok folyamatosan csatlakoznak egymás után (a soros kapcsolásnak megfelelően), akkor a megengedett p% veszteség, csak az utolsó szakasz végéig állhat elő, tehát a megengedhető hosszúságot a különböző vízhozamú szakaszokra külön-külön számítjuk: p% helyett annak p1, p2 %-a hányadaiban megállapított maximális értékeire, amelyek az egyes szakaszok Q1, Q2…Qn vízhozamaival arányosak és összegük p%-ot tesz ki. HEFOP 3.3.1.

18. Példa • i = 200 l/nap/ m2 • L = 1,5 km • Q = 100 l/s • Vk = 3 dm/s • Ez alapján a csatorna maximális hossza (Lm) • Megengedett veszteség P% (20-30 %) • S0 : S 1 km-re • S0 = (i * 1)/400 * (Q/Vk)1/2 •  = (S0/Q) * 100 a vízhozam hány %-a veszteség • Lm = P% /  • Q = 400 l/s P = 30% S0 = 10 l/s • i = 400 l/nap/ m2 Vk = 4 dm/s  = 2,5 % Lm = 12 km HEFOP 3.3.1.

19. Feladat: • a = 1 • m = 1 • F1 = 1*1 + 1,5*1 = 1 + 1,5 = 2,5 m2 • K1 = 1 + 2*(1 + 1,52)1/2 = 1 + 2*3,251/2 = 1 + 2*1,8 = 4,6 m • R1 = 2,5 / 4,6 = 0,54 • C1 = 87 / (1 + 1,3 / 0,54 ½) = 87 / (1 + 1,3 / 0,73) = 87 / 2,78 = 31,29 m/s • Vk1 = 31,29 * (0,54 * 0,002)1/2 = 31,29 * 0,000108 1/2 = 31,29 * 0,01039 = 0,325 m/s • Q1 = 0,325 * 2,5 = 0,8125 m3/s • F2 = 1 *2 + 1,5*4 = 8 m2 • K2 = 1 + 4 * (1 + 2,25)1/2 = 1 +7,2 = 8,2 m • R2 = 8 / 8,2 = 0,975 • C2 = 87 / (1 + 1,3 / 0,98 ½) = 87 / (1 + 1,31) = 87 / 2,31 = 37,66 m/s • Vk2 = 37,66 * (0,598 * 0,002)1/2 = 37,66 * 0,000196 ½ = 37,66 * 0,014 = 0,53 m/s • Q2 = 0,53 * 8 = 4,24 m3/s HEFOP 3.3.1.

20. ELŐADÁS/GYAKORLAT ÖSSZEFOGLALÁSA A csatornák méretezése kétirányú feladat megoldását jelenti: • az adott vízhozam szállítására alkalmas csatorna méreteinek meghatározása • a max. hossz meghatározása a szivárgási veszteségek figyelembevételével HEFOP 3.3.1.