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 Az előadások / gyakorlatok diáinak kidolgozása során jelöljön ki kulcsszavakat amelyeket az ellenőrző kérdésekhez hiperhivatkozásként kapcsoljon a kérdéshez. Művelet leírása BESZÚRÁS OBJEKTUM HIPERHIVATKOZÁS súgóban. HEFOP 3.3.1.

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.

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.

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

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.

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.

a biztonság értékét (B) a vízhozamtól függ 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.

Trapézszelvényű csatorna HEFOP 3.3.1.

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

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.

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.

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

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.