operat wodnoprawny - Gmina Dzierżoniów

OPERAT
WODNOPRAWNY
na odbudowę mostu w km 16+745 potoku Jadkowa
w Ostroszowicach
ZLECENIODAWCA:
Biura Projektowo-Konsultacyjnego Budownictwa
„SIGMA” s.c. w Dzierżoniowie
Świdnica, listopad 2005 r.
1.0.
Podstawa i cel opracowania.
Podstawę opracowania operatu wodnoprawnego w celu uzyskania
pozwolenia na odbudowę mostu stanowi zlecenie:
Urzędu Gminy Dzierżoniów
ul. Szkolna 14
58-200 Dzierżoniów
dla
Biura Projektowo-Konsultacyjnego Budownictwa „SIGMA” s.c.
Zbigniew Zadrożny, Izabela Piwko-Zadrożna
Celem wykonania operatu jest stworzenie podstaw formalno-prawnych
umożliwiających zleceniodawcy uzyskanie niezbędnego zezwolenia tj.:
- pozwolenia wodnoprawnego na odbudowę urządzenia wodnego.
1.1 Ogólna charakterystyka obiektu
Przedmiotowy most jest zlokalizowany w ciągu drogi dojazdowej (klasa D) do
posesji nr 33 (Dz. nr 760/2) w miejscowości Ostroszowice, gmina Dzierżoniów
o następujących parametrach.
Szerokość jezdni i korony drogi
3,00 m
Klasa obciążeń, szerokość obiektu
nośność 6 ton
Rodzaj ustroju nośnego
płyta żelbetowa
Liczba i długość przęseł
jedno przęsło
Przewidywany rodzaj fundamentów
bezpośrednie
Koryto potoku Jadkowa w obrębie mostu jest umocnione murem oporowym
(przyczółki). Planuje się odbudowę mostu poprzez zmianę płyty mostowej oraz
poszerzenie światła mostu tj. przebudowę przyczółka lewego.
1.2. Wykorzystane materiały.
Przy opracowaniu operatu wodnoprawnego wykorzystano :
-
Ustawę Prawo Wodne z dnia 18 lipca 2001 roku / Dz. U nr 1229
z późniejszymi zmianami /
-
Plany sytuacyjno-wysokościowe w skali 1:1000, 1:500
-
Uzupełniające pomiary niwelacyjne.
-
Uzgodnienia z administratorem potoku Jadkowa tj. Dolnośląskim Zarządem
Melioracji i Urządzeń Wodnych we Wrocławiu, Oddział w Świdnicy, ul.
Polna Droga 1
-
1.1.
wizja lokalna w terenie,
Stan prawny nieruchomości
Na przedmiotowym odcinku potok Jadkowa w km 16+747 zapisany jest
w rejestrze gruntów pod
w zarządzie
numerem działki 689 – własność Skarb Państwa
Dolnośląskiego
Zarządu
Melioracji
i
Urządzeń
Wodnych
we Wrocławiu, Oddział w Świdnicy, ul. Polna Droga 1
1.2.
Lokalizacja – charakterystyka zlewni.
Potok Jadkowa jest ciekiem naturalnym. Jest prawobrzeżnym dopływem
rzeki Budzówki w zlewni Nysy Kłodzkiej. Ostroszowice leżą w górnym biegu
Jadkowej, która w tym rejonie po przyjęciu szeregu lokalnych dopływów
przekształca się w dobrze wykształcony ciek. Znaczna część zlewni jest zalesiona w
dolnych partiach przeważają tereny rolnicze.
Podstawowe dane potoku Jadkowa w km 16+747 przedstawiają się następująco:
Powierzchnia zlewni
F =11,70 km2
Długość zlewni
L = 5,25 km
Długość cieku
Lc = 6,60 km
Średni spadek cieku
I śr. = 6,80 %
Maksymalne wniesienie wododziału Hmax = 785,00 m n.p.m.
Najniższy punkt zlewni
Hmin = 365,00 m n.p.m.
Stopień zalesienia zlewni
35%
Procent użytków rolnych
20%
Procent terenów zielonych
45%
2.0.
Obliczenia hydrologiczne.
Z uwagi na brak bezpośrednich obserwacji wodowskazowych w zlewni potoku
Jadkowa, charakterystyczne wielkości przepływów obliczono w oparciu o wzory
empiryczne.
2.0.1 Obliczenia przepływów charakterystycznych.
Obliczenia przepływów charakterystycznych przeprowadzono dla przekroju
zlokalizowanego w km 16+747. Wielkości przepływów określono przy pomocy
wzorów Iszkowskiego w modyfikacji A. Byczkowskiego.
-
Qśr - przepływ średni teoretyczny
Qśr  0,0317  c m  P  F [m3/s],
-
Q0 - przepływ absolutnie najniższy
Q 0  0,2  V  Q śr [m3/s],
-
Q1 - przepływ średni niski
Q1  0,4  V  Qśr [m3/s],
-
Q2 - przepływ średni roczny normalny (8÷9 miesięcy w roku)
Q 2  0,7  V  Qśr [m3/s],
gdzie:
cm – współczynnik zależny od topografii zlewni, przyjęto c m = 0,45 (wsp.
retencji wg. Iszkowskiego ulega zmniejszeniu o 25 % z uwagi na zlewnie mniejsze
od 200 km2 ).
P
– średni opad w zlewni, przyjęto P = 750 mm (opad atmosferyczny w
latach 1971-2000, średnia temperatura w miesiącach letnich (V-IX) 14,2 oC)
F – powierzchnia zlewni
F16+747 = 11,70 km2
V – współczynnik zależny od rodzaju gleb i roślinności w zlewni,
przyjęto V = 0,45
Wyniki obliczeń zestawiono w poniższej tabeli:
Nr przekroju
16+747
Qśr
Q0
Q1
3
3
3
[m /s]
0,125
[m /s]
0,011
[m /s]
0,022
Q2
[m3/s]
0,039
Przepływy jednostkowe wynoszą więc odpowiednio:
qo = 0,96 dm3/s
q1 = 1,93 dm3/s
q2 = 3,37 dm3/s
Z powyższych obliczeń wynika, że ciek posiada znaczące zasoby wodne.
Przepływy katastrofalne są stosunkowo wysokie i świadczą o górskim charakterze.
Znaczne odpływy jednostkowe wskazują na duże zasoby zlewni jednak amplituda
przepływów wskazuje na małą retencję zlewni i szybkie odpływy wód powodujące
wezbrania powodziowe.
2.0.2 Obliczenie przepływów o określonym prawdopodobieństwie
wystąpienia
Obliczenia wg Iszkowskiego
Qmaxp%  Ch  m.  H  F [m3/s],
Największa woda mogąca wystąpić w zlewni rowu będąca odpowiednikiem wody
katastrofalnej wyniesie:
Q maxp%  0,225  9,85  0,75 11,70  19,20 [m3/s]
Obliczenia wg Walkowicza
Q maxp%  q p%  k    λ  c  F [m3/s],
gdzie:
Qmaxp% – przepływ o określonym prawdopodobieństwie wystąpienia [m3/s],
qp% – spływ jednostkowy ze zlewni [m3/s/km2],
log qp% = log mp – 0,4 log 0,1·L2
k
– współczynnik charakteryzujący wpływ kształtu zlewni na przepływ
maksymalny
k = f(b), b = F/L2 =11,70/5,252 = 0,424 więc przyjęto k = 0,605
c
– wsp. odpływu uzależniony od przepuszczalności gruntów i ich rodzaju
oraz roślinności i charakteru użytkowania zlewni, przyjęto c = 0,7
φ – współczynnik zależny od średniego spadku cieku, przyjęto φ = 0,950
λ – współczynnik zależny od średniego rocznego opadu, przyjęto λ = 0,70
L – długość zlewni, L = 5,25 km
F – powierzchnia zlewni, F = 11,70 km2
Wyniki obliczeń zestawiono w poniższej tabeli:
prawdopodobieństwo p%
10
5
1
log mp
0.4 log 0.1L^2
-
log qp% dla b=0.10
qp% dla b=0.10
kc*F
Qp%
-
m3/s/km2
-
m3/s
0,4771
0,5642
0,6989
2,999
3,666
4,999
3,295
3,295
3,295
9,881
12,08
16,47
-
0,6532 -0,17612
0,7404 -0,17612
0,8751 -0,17612
Obliczenia wg Wołoszyna
0,278 x lpx t x q x A
1
Qmax p% = —————————— x —————
tk
mxnxm
gdzie:
Ip – natężenie deszczu o prawdopodobieństwie p%
t – czas trwania deszczu miarodajnego
q – współczynnik spływu
A – powierzchnia zlewni
tk – czas koncentracji spływu
Wyniki obliczeń zestawiono w poniższej tabeli:
potok
przekrój
p (%)
F (km2)
Q (m3/s)
Q/F
Jadkowa
km 16+747
1.0
11.70
20.4
1.743
Jadkowa
km 16+747
3.0
11.70
16.0
1.367
Jadkowa
km 16+747
10.0
11.70
10.1
0.863
Wobec zróżnicowanych wyników zastosowanych metod Wołoszyna i Walkowicza
do obliczeń przyjęto wartość średnią:
Qp 1% = 18,4 m3/s
3.0.
Ustalenie przepływu miarodajnego.
Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z
dnia 30 maja 2000 roku w sprawie warunków technicznych jakim powinny
odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie (Dz.U.Nr 63 poz. 735)
światło mostu na drodze dojazdowej – klasa drogi D, winno być zaprojektowane na
wodę o prawdopodobieństwie wystąpienia p = 1%, które wynosi Q = 18,40 m3/s.
3.1. Ustalenia przepustowości istniejącego mostu.
3.1.1 Przepustowość koryta potoku Jadkowa przed mostem.
(przekrój A-A)
Parametry koryta rowu powyżej mostu.
-
średnia szerokość w dnie 3,0 m
-
nachylenie skarpy od strony posesji nr 33 1:1,5
-
nachylenie skarp od strony drogi 1:1
-
średnia wysokość 1,0 m
F = 4,25 m2
U = 6,21
Rh = 0,684 m
V = 4,97 m/s
Q
1 2/3 1/2
Rh I
[m3/s],
n
Q = 20,87 m3/s,
b
m
h
m
n
-
I
-
F
m2
U
m
Rh
m
V
m/s
Q
m3/s
3,0
3,0
3,0
3,0
0,40
0,60
0,80
1,00
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
1,40
2,25
3,20
4,25
4,28
4,93
5,57
6,21
0,33
0,46
0,57
0,68
3,00
3,75
4,37
4,91
4,20
8,44
13,99
20,87
Metodą kolejnych prób ustalono, że napełnienie w korycie odpowiadające Q1%
wynosi 0,93 m.
3.1.2 Przepustowość mostu.
Dane wyjściowe:
-
szerokość w dnie – 3,35 m
-
wysokość konstrukcyjna mostu - 2,70 m
-
średni spadek dna pod mostem I = 2,50 %
-
max. współczynnik szorstkości betonu 0,02
Fm = 3,35 x 2,70 = 9,04 m2
Um = 7,30 m
Rh1 = 0,873 m --- 0,913
Vm = 1/0,02 x 0,913 x 0,16 = 7,30 m/s
1 2/3 1/2
Rh I
[m3/s],
n
Q
Qs = V x F = 65,99 [m3/s],
b
h
n
I
F
U
Rh
V
Q
m
m
-
-
m
m
m
m/s
m3/s
3,35
1,00
0,02
0,025
3,35
5,35
0,63
5,79
19,39
3,35
1,30
0,02
0,025
4,35
5,95
0,73
6,42
27,26
3,35
1,40
0,02
0,025
4,69
6,15
0,76
6,60
30,95
3,35
1,57
0,02
0,025
5,26
6,49
0,81
6,87
36,14
Ustalone
metodą
kolejnych
2
prób
napełnienie
w
przekroju
odpowiadające przepływowi wody 1% wynoszące h = 1,05 m.
3.1.3 Obliczenie spiętrzenia wody przed mostem:
H sp. + Vo2 /2g = H + V2 /2g x φ2
Hsp. + 4,802 / 2 x 9,81 = 1,05 + 5,802 / 2 x 9,81 x 0,952
Hsp. = 1,77 m
mostowym
Stąd Δz = H sp. – H = 1,77 – 1,05 = 0,72 m
Δz = K v2/2g + 0(v02 – vs2)/2g
Ponieważ nie przewiduje się zwężenia przekroju cieku przez przyczółki przyjęto
K= 0, stąd:
Δz = 1,2 (4,802 - 5,802)/ 2 x 9,81 =
H sp. + Vo2 /2g = H + V2 /2g x φ2
Hsp. + 4,802 / 2 x 9,81 = 0,96 + 5,802 / 2 x 9,81 x 0,952
Hsp. + 1,17 = 0,96 + 1,90
Hsp. = 1,69
Stąd Δz = H sp. – H = 1,69 – 0,96 = 0,73 m
H sp. – położenie zwierciadła wody przed mostem
Vo – prędkość przepływu przed mostem
H – napełnienie w przekroju mostowym
V – dopuszczalna prędkość przepływu pod mostem
Φ – współczynnik prędkości zależny od kształtu wlotu
Światło mostu jest wystarczające do przepuszczenia wód wielkich ze zlewni potoku
Jadkowa gdyż:
-
przepuszcza przepływ wody wielkiej przy napełnieniu pod sklepieniem h=1,77
Z = H + Δz +H wt + Δh
Z – rzędna spodu konstrukcji
H – napełnienie wodą miarodajną przed mostem
Δz – wielkość wody spiętrzonej
H wt – spiętrzenie wiatrem (pominięto)
Δh – wolna przestrzeń , przyjęto 0,50 m
Z = 1,05 + 0,72 + 0,50 =2,27 < 2,70 m