Odprowadzanie wód opadowych dr inż. Dariusz Andraka Katedra Systemów Inżynierii Środowiska

Akty prawne, normy, wytyczne techniczne 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 – kanalizacja deszczowa 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.

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

Natężenie deszczu miarodajnego istnieje zależność pomiędzy natężeniem deszczu (I) a czasem jego trwania (t) oraz statystyczną częstotliwością występowania (c) dla małych zlewni można stosować wzór Błaszczyka: 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):

Czas trwania deszczu ma decydujący wpływ na wielkość miarodajnego natężenia deszczu b) c) – wykresy przepływu a: td’ > tp b: td = tp a c: td’’ < tp

Zalecane częstotliwości występowania deszczu miarodajnego – wg PN-EN-752-2 Proj. częstotliwości występowania deszczu miarodajnego (c) [1 w „n” latach] Lokalizacja Proj. częstotliwości zalewania terenu 1 w 1 Tereny wiejskie 1 w 10 1 w 2 Tereny mieszkaniowe 1 w 20 1 w 5 Śródmieścia, tereny przemysłowe / handlowe z kontrolą zalewania bez kontroli zalewania 1 w 30 Metro / przejścia podziemne 1 w 50

Czas koncentracji terenowej Zalecane częstotliwości występowania deszczu miarodajnego – wg Błaszczyka gdzie: p – prawdopodobieństwo wystąpienia deszczu o danym natężeniu Określenie warunków Prawdopodobieństwo p [%] / c [lata] Czas koncentracji terenowej tk [min] sieć deszczowa sieć ogólnospławna Boczne kanały w płaskim terenie 100 / 1 50 / 2 10 Kolektory, kanały boczne przy większych spadkach terenu (2%) 20 / 5 5 Kolektory w głównych ulicach o trwałych nawierzchniach; kanały boczne przy silnych spadkach terenu (4%) 10 / 10 2 Szczególnie niekorzystne warunki (niecki o utrudnionym odpływie, zbocza itp.) 5 / 20

Współczynnik spływu 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 – wg wytycznych GDDKiA

Współczynnik spływu dla zlewni o zróżnicowanej zabudowie wyznacza się jako średnią ważoną dla zlewni cząstkowych o określonym rodzaju zagospodarowania w obliczeniach wykorzystuje się często pojęcie zlewni zredukowanej Azr – powierzchnia zlewni zredukowanej

Metody wyznaczania spływów deszczowych wzór ogólny: 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)

Metoda stałych natężeń deszczu 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 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 odpływu n – parametr zależny od kształtu zlewni i spadków terenu; (n=4 – wąska zlewnia, duże spadki, n =6 – typowa zlewnia; n=8 – teren płaski, zlewnie równomierne)

Metoda granicznych natężeń deszczu 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 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]

Porównanie metod 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):

Wytyczne szczegółowe dla kanalizacji deszczowej w budynkach i ich otoczeniu wg PN-EN-12056-3 (odprowadzanie wody opadowej z dachów); spływ wód opadowych należy wyznaczyć ze wzoru: 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

Efektywna powierzchnia dachu tam, gdzie nie wprowadza się poprawki na wpływ wiatru, wylicza się jako: gdzie: LR – długość dachu z którego odprowadza się wodę [m] BR – szerokość dachu z którego odprowadza się wodę [m]

Obliczenia kanalizacji deszczowej w budynkach wg PN-92/B-01707 (Instalacje kanalizacyjne. Wymagania w projektowaniu) przepływ obliczeniowy w przewodach odpływowych i podłączeniach kanałów deszczowych wyznacza się ze wzoru: 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 źródło: http://ladnydom.pl; www.kessel.pl wpusty rynnowe

Sposoby odprowadzania wód opadowych z powierzchni płaskich wpusty podwórzowe / parkingowe odwodnienia liniowe źródło: http://www.kessel.pl

Zapobieganie odprowadzaniu wody opadowej poza teren działki

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

Studnie chłonne w warstwie przepuszczalnej źródło: http://ladnydom.pl

Studnie chłonne lub rozsączanie w warstwie słabo przepuszczalnej źródło: http://ladnydom.pl

Skrzynki rozsączające 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 rozsączjące 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