Odprowadzanie wód opadowych

dr inż. Dariusz AndrakaKatedra Systemów Inżynierii Środowiska

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U z 2002r. Nr 75 poz. 690 z późn.zm.) – na podstawie delegacji wynikającej z art. 7 ust. 2 pkt 1 Prawa budowlanego:◦ §28. Działka budowlana, na której sytuowane są budynki,

powinna być wyposażona w kanalizację umożliwiającą odprowadzenie wód opadowych do sieci kanalizacji deszczowej lub ogólnospławnej. W razie braku możliwości przyłączenia do sieci kanalizacji deszczowej lub ogólnospławnej, dopuszcza się odprowadzanie wód opadowych na własny teren nieutwardzony, do dołów chłonnych lub do zbiorników retencyjnych.

Akty prawne, normy, wytyczne techniczne

PN-EN 752-2:2000. Zewnętrzne systemy kanalizacyjne. Wymagania PN-EN 752-4:2000. Zewnętrzne systemy kanalizacyjne. Obliczenia PN-EN 12056-3:2003. Systemy kanalizacji grawitacyjnej wewnątrz

budynków. Część 3 – Przewody deszczowe. Projektowanie układu i obliczenia

PN-92/B-01707. Instalacje kanalizacyjne. Wymagania w projektowaniu.

Warunki techniczne wykonania i odbioru sieci kanalizacyjnych. COBRTI „Instal”, W-wa 2003.

Ekologiczne zagadnienia odwodnienia pasa drogowego. GDDKiA, W-wa 2009

Zalecenia projektowanie, budowy i utrzymania odwodnienia parkingów i MOP. GDDKiA, W-wa 2009

ATV-A118. Hydrauliczne wymiarowanie systemów odwadniających.

Akty prawne, normy, wytyczne techniczne – kanalizacja deszczowa

miarodajne ustalenie ilości wód opadowych jest bardzo trudne, z uwagi na zmienność wielu czynników determinujących (zmienne natężenie deszczu w czasie trwania opadu, czas trwania deszczu, prawdopodobieństwo pojawienia się deszczu o określonym natężeniu, charakterystyka zlewni, czas dopływu opadu do kanału deszczowego – tzw. koncentracja terenowa, i in.)

wg PN-EN-752-4, dla małych zlewni (do 200 ha) lub czasów koncentracji terenowej do 15 min. można przyjąć uproszczony model spływu powierzchniowego przy założeniu stałej intensywności deszczu:

Ilość wód opadowych

AIQ gdzie: ψ – współczynnik spływu ze zlewni (0,0 ÷ 1,0); I – natężenie deszczu miarodajnego [dm3/s.ha]; A – powierzchnia zlewni [ha]

istnieje zależność pomiędzy natężeniem deszczu (I) a czasem jego trwania (t) oraz statystyczną częstotliwością występowania (c)

dla małych zlewni można stosować wzór Błaszczyka:

Natężenie deszczu miarodajnego

67,0

3 2

,

63,6

t

cHI ct

gdzie: Ic,t – natężenie deszczu o czasie t, pojawiającego się raz na c lat; H – wysokość opadu [mm]; c – częstotliwość pojawiania się deszczu miarodajnego [lata]; t – czas trwania deszczu [min];dla H = 585 mm (średni opad w Polsce):

67,0

3

,

470

t

cI tc

ma decydujący wpływ na wielkość miarodajnego natężenia deszczu

Czas trwania deszczu

a) b) c) – wykresy przepływua: td’ > tp

b: td = tp ac: td’’ < tp

67,0

3

,

470

t

cI tc

Proj. częstotliwości występowania

deszczu miarodajnego (c)[1 w „n” latach]

Lokalizacja

Proj. częstotliwości

zalewania terenu

[1 w „n” latach]

1 w 1 Tereny wiejskie 1 w 10

1 w 2 Tereny mieszkaniowe 1 w 20

1 w 21 w 5

Śródmieścia, tereny przemysłowe / handlowe- z kontrolą zalewania

- bez kontroli zalewania

1 w 30

1 w 10 Metro / przejścia podziemne 1 w 50

Zalecane częstotliwości występowania deszczu miarodajnego – wg PN-EN-752-2

Zalecane częstotliwości występowania deszczu miarodajnego – wg Błaszczyka

Określenie warunków

Prawdopodobieństwo p [%] / c [lata] Czas

koncentracji terenowej

tk [min]sieć

deszczowasieć

ogólnospławna

Boczne kanały w płaskim terenie 100 / 1 50 / 2 10

Kolektory, kanały boczne przy większych spadkach terenu (2%)

50 / 2 20 / 5 5

Kolektory w głównych ulicach o trwałych nawierzchniach; kanały boczne przy silnych spadkach terenu (4%)

20 / 5 10 / 10 2

Szczególnie niekorzystne warunki (niecki o utrudnionym odpływie, zbocza itp.)

10 / 10 5 / 20 2

pc100

gdzie: p – prawdopodobieństwo wystąpienia deszczu o danym natężeniu

wyraża stosunek objętości ścieków deszczowych dopływających do kanału (Qspł) do wielkości opadu na powierzchnię zlewni tego kanału (Qopad)

zależy od stopnia szczelności powierzchni zlewni, np. wg Błaszczyka:◦ dachy kryte blachą – ψ = 0,95◦ dachy kryte papą lub dachówką, nawierzchnie asfaltowe

lub brukowane ze szczelną szczeliną - ψ = 0,90◦ nawierzchnie brukowane lub z płytek betonowych z

nieuszczelnioną spoiną - ψ = 0,80◦ dzielnice śródmiejskie z centrum usługowym, szeregowa

zabudowa jednorodzinna - ψ = 0,60

Współczynnik spływu

opad

spł

Q

Q

Współczynnik spływu – wg wytycznych GDDKiA

wyznacza się jako średnią ważoną dla zlewni cząstkowych o określonym rodzaju zagospodarowania

Współczynnik spływu dla zlewni o zróżnicowanej zabudowie

w obliczeniach wykorzystuje się często pojęcie zlewni zredukowanej Azr – powierzchnia zlewni zredukowanej

AAzr zrAIAIQ

metody obliczeniowe różnią się między sobą przede wszystkim podejściem do wyznaczania współczynnika opóźnienia φ, który uwzględnia zmienność w czasie dopływu wód opadowych do kanału deszczowego (tzw. retencję terenową – nie cały opad dopływa do kanału w tym samym czasie)

najczęściej stosowane metody:◦ metoda stałych natężeń deszczu (Polska)◦ metoda granicznych natężeń deszczu (Polska)◦ metoda współczynnika opóźnienia czasu przepływu (Niemcy)

Metody wyznaczania spływów deszczowych

AIQ wzór ogólny:

metoda uproszczona, zakładająca że czas trwania deszczu jest równy średniemu czasowi przepływu w kolektorze deszczowym ◦ np.: L = 600 m, v = 1 m/s, td = 600 s = 10 min

stosowana w opracowaniach koncepcyjnych oraz dla małych zlewni

współczynnik opóźnienia zależy od charakterystyki zlewni

Metoda stałych natężeń deszczu

Q – maksymalny przepływ deszczu [dm3/s]td – czas trwania deszczu miarodajnego, td = 10-15 min

q – natężenie deszczu miarodajnego [dm3/s,ha]φ – współczynnik opóźnienia odpływun – parametr zależny od kształtu zlewni i spadków terenu; (n=4 – wąska zlewnia, duże spadki, n =6 – typowa zlewnia; n=8 – teren płaski, zlewnie równomierne)

n A

1

AIQ

67,0

3

,

470

dtc t

cI

hasdmI ./10010

1470 367,0

3

10,1

współczynnik opóźnienia jest uwzględniany przez odpowiednie wyliczenie czasu trwania deszczu miarodajnego td dla każdego węzła sieci, z uwzględnieniem czasu przepływu do punktu obliczeniowego oraz retencji terenowej

Metoda granicznych natężeń deszczu AIQ

67,0

3

1

470

60

1

2,1

d

n

i i

ip

kpd

t

cI

lt

ttt

td – czas trwania deszczu miarodajnego [min]

tp – czas przepływu przez kanał liczony od początku

sieci (i – nr kolejnego odcinka) [min]

tk – czas koncentracji terenowej [min]

li – długość kolejnego odcinka [m]

vi – prędkość przepływu na kolejnym odcinku [m/s]

I – natężenie deszczu miarodajnego [dm3/s,ha]

Q – maksymalny przepływ deszczu [dm3/s]

przy małych zlewniach (A < 50 ha) oraz krótkich kolektorach deszczowych, wyniki obliczeń sieci deszczowej obydwiema metodami (MSN oraz MGN) są zbliżone do siebie,

przy zlewniach bardzo małych (A ≈ 1 ha) ten sam wynik uzyskamy stosując uproszczoną formułę, wg PN-EN-752-4, oraz przyjmując stałe natężenie deszczu I (zależnie od ustalonych warunków lokalnych):

Porównanie metod

AIQ

wg PN-EN-12056-3 (odprowadzanie wody opadowej z dachów); spływ wód opadowych należy wyznaczyć ze wzoru:

Wytyczne szczegółowe dla kanalizacji deszczowej w budynkach i ich otoczeniu

AIQ gdzie:

A – efektywna powierzchnia dachu [m2] I – miarodajne natężenie deszczu [dm3/s.m2], przyjmowane wg

danych statystycznych (meteorologicznych) – jeśli istnieją, z uwzględnieniem charakteru budynku i stopnia ryzyka (częstotliwość deszczu nawalnego); jeżeli dane takie nie są dostępne – natężenie deszczu należy wyznaczyć stosownie do warunków klimatycznych oraz zgodnie z lokalnymi przepisami, mnożąc wybraną wartość (z tabeli 1) przez współczynnik ryzyka podany w tabeli 2

ψ – współczynnik spływu (przyjmowany jako 1,0 chyba że lokalne wytyczne stanowią inaczej)

Natężenie deszczu zalecane do obliczania spływu z dachu wg PN-EN-12056-3

Współczynniki ryzyka do obliczania spływu z dachu wg PN-EN-12056-3

gdzie:◦ LR – długość dachu z

którego odprowadza się wodę [m]

◦ BR – szerokość dachu z którego odprowadza się wodę [m]

Efektywna powierzchnia dachu

2, mBLA RR

tam, gdzie nie wprowadza się poprawki na wpływ wiatru, wylicza się jako:

przepływ obliczeniowy w przewodach odpływowych i podłączeniach kanałów deszczowych wyznacza się ze wzoru:

Obliczenia kanalizacji deszczowej w budynkach wg PN-92/B-01707 (Instalacje kanalizacyjne. Wymagania w projektowaniu)

sdmI

Aqd /;10000

3

współczynniki spływu ψ należy przyjmować wg tab. 4 miarodajne natężenie deszczu I należy przyjmować

nie mniejsze niż 300 dm3/s.ha, ze względu na niezawodność działania przewodów narażonych na różnorodne zanieczyszczenia

Zalecane wartości współczynnika spływu wg PN-92/B-01707 (Instalacje kanalizacyjne. Wymagania w projektowaniu)

Elementy instalacji odwadniania terenu działki

źródło: „Kreator-Projekty-4/2007”, J.Ryńska. Odprowadzane wód opadowych

Sposoby odprowadzania wód opadowych z dachów

wpusty rynnowe

źródło: http://ladnydom.pl; www.kessel.pl

Sposoby odprowadzania wód opadowych z powierzchni płaskich

wpusty podwórzowe / parkingowe odwodnienia liniowe

źródło: http://www.kessel.pl

Zapobieganie odprowadzaniu wody opadowej poza teren działki

studnie chłonne:◦ możliwe do zastosowania w gruntach dobrze

przepuszczalnych (piaski, żwir) oraz przy niskim poziomie wód gruntowych (min. 1,0 m pod planowanym dnem studni)

◦ z reguły są wykonywane z kręgów betonowych; zamiast dna wykonuje się warstwę filtracyjną z piasku drobnego (50 cm) oraz żwiru lub pospółki (100 cm)w kręgach na wysokości warstwy filtracyjnej należy wykonać otwory (φ 30 mm)

◦ przykrycie stanowi pokrywa betonowa z włazem oraz kominkiem wentylacyjnym

Co zrobić z wodą opadową gdy nie ma w pobliżu odbiornika (kanalizacja deszczowa, ogólnospławna, rów melioracyjny)?

Studnie chłonne w warstwie przepuszczalnej

źródło: http://ladnydom.pl

Studnie chłonne lub rozsączanie w warstwie słabo przepuszczalnej

źródło: http://ladnydom.pl

tworzą sztuczną warstwą magazynująco-przepuszczalną (najpierw magazynują wodę, a potem powodują jej powolne przesączanie do gruntu, w kierunku poziomym i pionowym)

wykonane są z polipropylenu, a ok. 40% ścianek pokrytych jest otworami

wymiary i możliwość tworzenia różnych konfiguracji (mogą być układane w warstwy pionowe bądź łączone w poziomie) pozwalają na dostosowanie do określonych warunków gruntowych.

muszą być zabezpieczone ze wszystkich stron odpowiednimi geowłókninami, obsypane żwirem (otoczakami - bez ostrych krawędzi) i przykryte co najmniej 40 cm warstwą gruntu (w terenie silnie obciążonym - 80 cm).

Skrzynki rozsączające

wymagane odległości:◦ do budynków mieszkalnych bez izolacji przeciwwilgociowej - 5 m,

z izolacją - 2 m◦ do drzew – 3 m◦ do granicy działki, drogi publicznej lub chodnika przy ulicy – 2 m◦ do rurociągów gazowych i wodociągowych – 1,5 m, do kabli

elektrycznych – 0,8 m, telekomunikacyjnych – 0,5 m

Skrzynki rozsączjące