Wybrane obliczenia w inżynierii wodnej

Wybrane obliczenia w inżynierii wodnej

rok wydania: 2017
ISBN: 978-83-7464-942-1
ilość stron: 220
format: B5
oprawa: miękka

Opis

Podręcznik w sposób komplementarny porusza problematykę inżynierii wodnej, łącząc zagadnienia z czterech dziedzin: hydrologii, hydrauliki, hydrotechniki i gospodarki wodnej. W kolejnych rozdziałach podano:

- wiadomości ogólne o obiektach hydrotechnicznych i zasadach ich klasyfikacji,
- podstawowe metody obliczania wartości hydrologicznych na potrzeby wymiarowania obiektów hydrotechnicznych,
- podstawowe obliczenia z hydrauliki dotyczące: koryt otwartych, przelewów, niecki wypadowej oraz mostów i przepustów,
- zasady wymiarowania obiektów hydrotechnicznych, w tym obliczenia filtracji pod obiektami i obliczenia statystyczno-wytrzymałościowe.

Książka może stanowić cenną pomoc dydaktyczną dla studentów inżynierii środowiska oraz budownictwa o specjalności budownictwo wodne. Może również być uznana za kompendium podstawowej wiedzy dla projektantów oraz specjalistów w zakresie eksploatacji obiektów hydrotechnicznych.

Spis treści

Spis ważniejszych oznaczeń / 9
Wstęp / 13

1. Budowle hydrotechniczne / 15
1.1. Podstawowe akty prawne / 15
1.2. Rodzaje budowli / 16
1.3. Klasa budowli / 17
1.4. Podział budowli piętrzących / 17
1.5. Nazewnictwo / 19

2. Hydrologia / 27
2.1. Obliczanie wielkości przepływów prawdopodobnych – długie ciągi pomiarowe / 27
2.1.1. Zebranie danych / 27
2.1.2. Budowa ciągu rozdzielczego / 28
2.1.3. Wykreślenie dystrybuanty empirycznej / 29
2.1.4. Obliczenie współczynników charakteryzujących rozkład empiryczny / 30
2.1.5. Obliczenie rozkładu teoretycznego / 31
2.1.6. Wykreślenie dystrybuanty teoretycznej / 33
2.1.7. Weryfikacja hipotezy zgodności obliczeń z danymi pomiarowymi / 34
2.1.8. Obliczenie maksymalnych przepływów rocznych wymaganych prawem budowlanym / 35
2.1.9. Obliczenie przedziału ufności / 37
2.1.10. Przeliczenie przepływów na przekrój projektowanej budowli / 38
2.1.11. Obliczenie charakterystyk przepływu / 40
2.2. Empiryczne formuły wyznaczania przepływów o zadanym prawdopodobieństwie w zlewniach niekontrolowanych / 40
2.2.1. Przepływ minimalny roczny / 41
2.2.1.1. Zlewnie górskie – wzór Punzeta / 41
2.2.1.2. Zlewnie wyżynne i równinne – wzory Punzeta / 44
2.2.1.3. Dorzecze górnej Wisły – wzory Punzeta / 45
2.2.2. Przepływ średni roczny / 47
2.2.3. Przepływ maksymalny roczny / 47
2.2.3.1. Zlewnie górskie – wzory Punzeta / 47
2.2.3.2. Zlewnie górskie – wzór Stonawskiego / 48
2.2.3.3. Zlewnie górskie – wzór Walkowicza / 52
2.2.3.4. Zlewnie wyżynne – wzory Punzeta / 58
2.2.3.5. Zlewnie równinne – wzory Punzeta / 58
2.2.3.6. Zlewnie górnej i środkowej Odry – wzory Wołoszyna / 59
2.2.3.7. Zlewnie na terenie całej Polski – obszarowe równanie regresji / 63
2.2.3.8. Zlewnie dolnej Wisły – formuła roztopowa / 69
2.2.4. Przykłady obliczeniowe / 72
2.2.4.1. Potok Wirowa / 72
2.2.4.2. Rzeka Bobrzyca / 75
2.2.4.3. Rzeka Rudna / 80

3. Koryto otwarte / 82
3.1. Wzór na natężenie przepływu / 82
3.2. Reżim ruchu / 86
3.3. Przykład obliczeniowy / 87
3.3.1. Obliczenie krzywej konsumcyjnej / 87
3.3.2. Reżim ruchu / 91
3.3.2.1. Koryto główne / 91
3.3.2.2. Teren zalewowy nr 1 / 92
3.3.2.3. Teren zalewowy nr 2 / 92

4. Przelewy / 93
4.1. Obliczanie wydatku przelewu Creagera
w przypadku nieznajomości prędkości dopływu / 93
4.1.1. Podstawowe wzory / 93
4.1.2. Tok postępowania / 95
4.1.3. Przykład obliczeniowy / 96
4.1.4. Charakterystyczne stany wody / 100
4.2. Obliczanie wydatku przelewu Creagera bez uwzględnienia prędkości dopływu / 100
4.2.1. Podstawowe wzory / 101
4.2.2. Przykład obliczeniowy / 101
4.2.3. Charakterystyczne stany wody / 102
4.3. Obliczanie wydatku zatopionego przelewu Creagera / 103
4.3.1. Podstawowe wzory / 104
4.3.2. Tok obliczeń / 106
4.3.3. Przykład obliczeniowy / 106
4.4. Sprawdzenie jednostkowego wydatku przelewu / 110
4.5. Obliczanie współrzędnych profilu przelewu Creagera / 110

5. Niecka wypadowa / 113
5.1. Schemat i oznaczenia / 113
5.2. Tok obliczeń / 114
5.3. Przykład obliczeń / 116

6. Bezpieczne wzniesienie budowli hydrotechnicznych / 121
6.1. Bezpieczne wzniesienie górnej krawędzi elementów uszczelniających / 121
6.1.1. Zasady ogólne / 121
6.1.2. Osiadanie / 122
6.1.3. Zabezpieczenie przed przemarzaniem / 122
6.1.4. Przykład obliczeniowy / 123
6.2. Bezpieczne wzniesienie korony budowli hydrotechnicznej / 123
6.2.1. Zasady ogólne / 123
6.2.2. Wpływ wiatru / 125
6.2.3. Osiadanie / 126
6.2.4. Przykład obliczeniowy / 127
6.2.5. Przypadek W = 15 m·s –1 / 128
6.2.6. Przypadek W = 20 m·s –1 / 129
6.2.7. Obliczenie rzędnych korony budowli / 129
6.2.7.1. Ustalenie rzędnej korony budowli ziemnej / 130
6.2.7.2. Sprawdzenie warunku nieprzemarzania rdzenia / 130
6.2.7.3. Ustalenie rzędnej korony budowli betonowej / 131
6.2.8. Przekrój jazu / 132

7. Filtracja pod budowlą – metoda Bligha–Lane’a / 133
7.1. Tok obliczeń / 134
7.2. Obliczenie odległości Lane’a / 135
7.3. Obliczenie wartości ciśnienia stałego / 136
7.4. Obliczenie wartości ciśnienia zmiennego / 137
7.5. Ciśnienie całkowite / 139
7.6. Zastosowanie metody Lane’a do oceny długości drogi filtracji / 140
7.7. Sprawdzenie gradientu ciśnienia filtracji / 141
7.8. Obliczenie parcia działającego na wybrany fragment budowli / 142

8. Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe / 143
8.1. Stateczność na obrót / 144
8.2. Stateczność na przesunięcie / 152
8.3. Wypór pod płytą niecki wypadowej / 159
8.4. Ściskanie mimośrodowe pod progiem budowli / 161
8.5. Stateczność skarpy ziemnej / 164

9. Obliczanie świateł mostów i przepustów / 173
9.1. Przepusty nizinne / 173
9.1.1. Przepusty o niezatopionym wlocie i wylocie / 174
9.1.1.1. Przepusty krótkie / 174
9.1.1.2. Przepusty długie / 176
9.1.2. Przepusty o zatopionym wlocie i niezatopionym wylocie prowadzące wodę niepełnym przekrojem / 177
9.1.2.1. Przepusty krótkie / 177
9.1.2.2. Przepusty długie / 178
9.1.3. Przepusty nizinne o zatopionym wlocie i niezatopionym wylocie prowadzące wodę pełnym przekrojem / 178
9.1.4. Przepusty o zatopionym wlocie i wylocie prowadzące wodę pełnym przekrojem / 180
9.2. Potoki o przepływie rwącym / 181
9.3. Przepusty z przewodami o przekroju kołowym / 181
9.3.1. Przepusty z niezatopionym wylotem / 181
9.3.2. Parametry ruchu krytycznego / 182
9.3.3. Przepusty całkowicie wypełnione wodą / 183
9.4. Obliczenia stanowiska dolnego / 184
9.4.1. Głębokość i prędkość wody na wylocie z przewodu przepustu / 184
9.4.1.1. Głębokość wody w przekroju wylotowym / 184
9.4.1.2. Prędkość wody w przekroju wylotowym / 185
9.4.2. Ukształtowanie i umocnienie wypadu / 185
9.4.3. Ocena warunków hydraulicznych poniżej wylotu / 188
9.5. Światło małego mostu z dnem umocnionym / 191
9.5.1. Metodyka obliczeń / 191
9.5.2. Przykład obliczeniowy / 194

10. Pojemność powodziowa zbiornika retencyjnego / 200
10.1. Ogólne zasady gospodarki wodnej na zbiorniku / 200
10.2. Hydrogramy odpływu fali powodziowej / 201
10.3. Możliwości sterowania falą powodziową / 202
10.4. Przykład doboru pojemności powodziowej stałej / 204

11. Przykłady budowli piętrzących / 207

Literatura / 219