Przepust

Przepust z zabezpieczoną ścianą czołową w Bromsgrove w Anglii
Kamienny przepust w Haapsalu , Estonia
Stalowy przepust z małym basenem poniżej
Zespół wielu przepustów we Włoszech
Przepusty skrzynkowe betonowe .
Duży przepust skrzynkowy. Przepust rzeki Monterroso

Przepust jest strukturą, która kieruje wodę poza przeszkodę lub do podziemnej drogi wodnej . Zazwyczaj osadzony tak, aby był otoczony gruntem, przepust może być wykonany z rury , zbrojonego betonu lub innego materiału. W Wielkiej Brytanii słowo to może być również używane w odniesieniu do dłuższego sztucznie zakopanego cieku wodnego .

Przepusty są powszechnie stosowane zarówno jako przepusty poprzeczne do odciążenia rowów przydrożnych , jak i do przepuszczania wody pod drogą przy naturalnych odwodnieniach i przejściach przez potoki. Kiedy znajdują się pod drogami, często są puste. Przepust może być również konstrukcją przypominającą most, zaprojektowaną w celu umożliwienia ruchu pojazdów lub pieszych przekraczania drogi wodnej, jednocześnie umożliwiając odpowiedni przepływ wody.

Przepusty występują w wielu rozmiarach i kształtach, w tym okrągłe, eliptyczne, płaskodenne, otwarte, gruszkowate i przypominające pudełka. Wybór rodzaju i kształtu przepustu opiera się na wielu czynnikach, w tym wymaganiach dotyczących wydajności hydraulicznej, ograniczeniach dotyczących wysokości lustra wody w górnym biegu rzeki oraz wysokości nasypu jezdni.

Proces usuwania przepustów w celu przywrócenia cieku wodnego na wolnym powietrzu jest znany jako światło dzienne . W Wielkiej Brytanii praktyka ta jest również znana jako deculverting.

Materiały

Stalowy przepust falisty z kroplą na końcu wydechu, Północny Vermont

Przepusty mogą być zbudowane z różnych materiałów, w tym betonu wylewanego na miejscu lub prefabrykowanego (zbrojonego lub niezbrojonego), stali ocynkowanej , aluminium lub tworzywa sztucznego (zwykle polietylenu o dużej gęstości ). Dwa lub więcej materiałów można łączyć w celu utworzenia struktur kompozytowych . Na przykład konstrukcje ze stali falistej z otwartym dnem są często budowane na fundamentach betonowych.

Projektowanie i inżynieria

Przepust pod wałem wiślanym i ulicą w Warszawie .

Budowa lub instalacja w miejscu przepustu generalnie skutkuje naruszeniem gruntu, brzegów strumienia lub koryta strumienia i może powodować niepożądane problemy, takie jak wydrążenia lub osuwanie się brzegów przylegających do konstrukcji przepustu.

Przepusty muszą być odpowiednio zwymiarowane i zainstalowane oraz zabezpieczone przed erozją i szorowaniem. Wiele amerykańskich agencji, takich jak Federal Highway Administration , Bureau of Land Management i Environmental Protection Agency , a także władze stanowe lub lokalne wymagają, aby przepusty były projektowane i konstruowane zgodnie z określonymi federalnymi, stanowymi lub lokalnymi przepisami i wytycznymi w celu zapewnienia prawidłowego funkcji i ochrony przed awariami przepustów.

Przepusty są klasyfikowane według norm ze względu na ich nośność, przepustowość wody, żywotność i wymagania instalacyjne dotyczące podsypki i zasypki. Większość agencji przestrzega tych standardów podczas projektowania, konstruowania i określania przepustów.

niepowodzenia

Awarie przepustów mogą wystąpić z wielu różnych powodów, w tym awarii związanych z konserwacją, środowiskiem i instalacją, awariami funkcjonalnymi lub procesowymi związanymi z wydajnością i objętością, powodującymi erozję gleby wokół lub pod nimi, a także awariami strukturalnymi lub materiałowymi, które powodują przepusty ulegną zniszczeniu z powodu zapadnięcia się lub korozji materiałów, z których są wykonane.

Jeśli awaria jest nagła i katastrofalna, może spowodować obrażenia lub utratę życia. Nagłe zawalenia się dróg są często wynikiem źle zaprojektowanych i wykonanych przejść przez przepusty lub nieoczekiwanych zmian w otaczającym środowisku powodującym przekroczenie parametrów projektowych. Woda przepływająca przez niewymiarowe przepusty z czasem wypłucze otaczającą glebę. Może to spowodować nagłą awarię podczas średnich opadów deszczu. Wypadki spowodowane awarią przepustu mogą również wystąpić, jeśli przepust nie został odpowiednio zwymiarowany, a powódź zalewa przepust lub zakłóca ruch drogowy lub kolejowy nad nim.

Ciągłe bezawaryjne działanie przepustu zależy od odpowiedniego projektu i rozważań inżynieryjnych dotyczących obciążenia, przepływu hydraulicznego, analizy otaczającego gruntu, zagęszczenia zasypki i podsypki oraz ochrony przed erozją. Niewłaściwie zaprojektowana podpora zasypki wokół przepustów może spowodować zawalenie się materiału lub awarię z powodu nieodpowiedniego podparcia obciążenia.

W przypadku istniejących przepustów, które uległy degradacji, utraciły integralność strukturalną lub muszą spełniać nowe przepisy lub normy, renowacja przy użyciu rury reline może być preferowana zamiast wymiany. Wymiarowanie przepustu do reline opiera się na tych samych kryteriach projektowania przepływu hydraulicznego, jak w przypadku nowego przepustu, jednak ponieważ przepust do reline ma być wstawiony do istniejącego przepustu lub rury macierzystej, instalacja reliningu wymaga zabetonowania przestrzeni pierścieniowej między rurą główną a powierzchni rury reline (zwykle przy użyciu zaprawy o niskiej wytrzymałości na ściskanie ), aby zapobiec lub ograniczyć przesiąkanie i migrację gleby. Spoinowanie służy również jako środek do ustanowienia połączenia strukturalnego między wykładziną, rurą macierzystą i gruntem. W zależności od rozmiaru i przestrzeni pierścieniowej do wypełnienia, a także wysokości rury między wlotem a wylotem, może być konieczne wykonanie iniekcji w kilku etapach lub „podniesieniach”. Jeśli wymagane jest wielokrotne podnoszenie, wymagany jest plan iniekcji, który określa rozmieszczenie rur doprowadzających zaprawę, rur powietrznych, rodzaj stosowanej zaprawy, aw przypadku wstrzykiwania lub pompowania zaprawy, wymagane rozwinięte ciśnienie do iniekcji. Ponieważ średnica rury reline będzie mniejsza niż rury macierzystej, przekrój poprzeczny obszaru przepływu będzie mniejszy. Wybierając rurę reline o bardzo gładkiej powierzchni wewnętrznej, o przybliżonej wartości współczynnika tarcia Hazena-Williamsa, C, o wartości pomiędzy 140-150, można zrekompensować zmniejszony obszar przepływu i potencjalnie zwiększyć natężenia przepływu hydraulicznego poprzez zmniejszenie oporów przepływu powierzchniowego . Przykładami materiałów na rury o wysokim współczynniku C są polietylen o dużej gęstości (150) i polichlorek winylu (140).

Wpływ na środowisko

Przepust ten ma naturalne dno powierzchniowe łączące siedliska dzikich zwierząt.

Bezpieczne i stabilne przejścia przez strumienie mogą pomieścić dzikie zwierzęta i chronić zdrowie strumieni, jednocześnie zmniejszając kosztowną erozję i uszkodzenia strukturalne. Niewymiarowe i źle umieszczone przepusty mogą powodować problemy dla jakości wody i organizmów wodnych. Źle zaprojektowane przepusty mogą pogarszać jakość wody poprzez czyszczenie i erozję, a także ograniczać przemieszczanie się organizmów wodnych między siedliskami w górnym i dolnym biegu rzeki. Ryby są częstą ofiarą utraty siedlisk z powodu źle zaprojektowanych konstrukcji przejść.

Przepusty, które zapewniają odpowiednie przejście organizmom wodnym, zmniejszają przeszkody w przemieszczaniu się ryb, dzikiej fauny i flory i innych organizmów wodnych, które wymagają przejścia w biegu rzeki. Źle zaprojektowane przepusty są również bardziej podatne na zatykanie się osadami i gruzem podczas opadów deszczu o średniej i dużej skali. Jeśli przepust nie może przejść objętości wody w strumieniu, woda może przelać się przez nasyp drogowy. Może to spowodować znaczną erozję, ostatecznie wypłukując przepust. Zmyty materiał nasypu może zatkać inne konstrukcje w dole rzeki, powodując również ich awarię. Może również uszkodzić uprawy i mienie. Odpowiednio zwymiarowana konstrukcja i twarde opancerzenie brzegów mogą pomóc złagodzić tę presję.

Wymiana przepustu zgodnego z przejściem organizmów wodnych we Franklin w stanie Vermont, tuż w górę rzeki od jeziora Carmi

Wymiana stylu przepustu jest powszechną praktyką w renowacji strumienia. Długoterminowe korzyści płynące z tej praktyki obejmują zmniejszenie ryzyka katastrofalnej awarii i poprawę przepływu ryb. Jeśli przestrzegane są najlepsze praktyki zarządzania, krótkoterminowy wpływ na biologię wodną jest minimalny.

Przejście ryb

Dalsze informacje: Przepławka dla ryb

Podczas gdy przepustowość przepustu wynika z uwarunkowań hydrologicznych i hydrotechnicznych, skutkuje to często dużymi prędkościami w beczce, tworząc możliwą barierę przejścia dla ryb. Krytycznymi parametrami przepustu z punktu widzenia przepławki są wymiary beczki, w szczególności jej długość, kształt przekroju poprzecznego oraz nachylenie odwrócone. Reakcja behawioralna gatunków ryb na wymiary przepustów, warunki oświetleniowe i turbulencje przepływu mogą odgrywać rolę w ich zdolności pływania i szybkości przepływu przez przepust. Nie ma prostych środków technicznych do ustalenia charakterystyki turbulencji najbardziej istotnych dla przepływu ryb w przepustach, ale zrozumiałe jest, że turbulencja przepływu odgrywa kluczową rolę w zachowaniu ryb. Interakcje między pływającymi rybami a wirowymi obejmują szeroki zakres odpowiednich długości i skal czasowych. Niedawne dyskusje podkreślały rolę przepływu wtórnego , względy wymiarów ryb w odniesieniu do spektrum skal turbulencji oraz korzystną rolę struktur turbulentnych, pod warunkiem, że ryby są w stanie je wykorzystać. Obecna literatura na temat przepływu ryb przez przepusty koncentrowała się głównie na szybko pływających gatunkach ryb, ale kilka badań argumentowało za lepszymi wytycznymi dla ryb o małej budowie ciała, w tym młodych osobników. Wreszcie, solidne zrozumienie typologii turbulencji jest podstawowym wymogiem każdego udanego projektu konstrukcji hydraulicznej sprzyjającej przepływowi ryb w górnym biegu rzeki.

Przepusty o minimalnych stratach energii

Przepust z blachy falistej

Na przybrzeżnych równinach Queensland w Australii ulewne deszcze w porze deszczowej powodują duże obciążenie przepustów. Naturalne nachylenie równin zalewowych jest często bardzo małe, aw przepustach dopuszczalny jest niewielki spadek (lub utrata spadu ). Badacze opracowali i opatentowali procedurę projektowania przepustów o minimalnych stratach energii, które zapewniają niewielki dopływ.

Przepust lub droga wodna o minimalnych stratach energii to konstrukcja zaprojektowana z myślą o minimalnych stratach ciśnienia. Przepływ w kanale podejściowym jest zwężany przez opływowy wlot do beczki, gdzie szerokość kanału jest minimalna, a następnie jest rozszerzany w opływowym wylocie, zanim ostatecznie zostanie uwolniony do dalszego naturalnego kanału. Zarówno wlot, jak i wylot muszą być opływowe, aby uniknąć znacznych strat kształtu. Odwrócenie lufy jest często obniżane, aby zwiększyć wydajność rozładowania.

Koncepcja przepustów o minimalnych stratach energii została opracowana przez inżyniera z hrabstwa Victoria i profesora na Uniwersytecie w Queensland pod koniec lat 60. Podczas gdy w Victorii zaprojektowano i zbudowano wiele małych konstrukcji, niektóre duże konstrukcje zostały zaprojektowane, przetestowane i zbudowane w południowo-wschodnim Queensland.

Leśnictwo

W leśnictwie właściwe wykorzystanie przepustów krzyżowych może poprawić jakość wody, jednocześnie umożliwiając kontynuację prac leśnych. [ potrzebne źródło ]

Zobacz też

  • Most — konstrukcja zbudowana w taki sposób, aby obejmowała fizyczne przeszkody
  • Most klapowy - most utworzony z dużych płaskich płyt kamiennych
  • Drenaż – usuwanie wody z terenu
  • Przepławka dla ryb — konstrukcja umożliwiająca rybom migrację w górę rzeki wokół barier
  • Przeprawa przez niski poziom wody – most, gdy przepływ wody jest niski
  • Kanalizacja sanitarna – Podziemna rura do transportu ścieków
  • Sough - podziemny kanał do odprowadzania wody z kopalni
  • Rzeka podziemna – rzeka, która płynie całkowicie lub częściowo pod powierzchnią ziemi


Notatki

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Culvert&oldid=1139046393 ”