VYTAUTO DIDŽIOJO UNIVERSITETAS. Romas Stanevičius KAUNO LAISVOSIOS EKONOMINĖS ZONOS LIETAUS NUOTAKYNO ĮRENGIMO ANALIZĖ. Magistro baigiamasis darbas

Transkriptas

1 VYTAUTO DIDŽIOJO UNIVERSITETAS VANDENS ŪKIO IR ŽEMĖTVARKOS FAKULTETAS HIDROTECHNINĖS STATYBOS INŽINERIJOS INSTITUTAS Romas Stanevičius KAUNO LAISVOSIOS EKONOMINĖS ZONOS LIETAUS NUOTAKYNO ĮRENGIMO ANALIZĖ Magistro baigiamasis darbas Hidrotechninės statybos inžinerijos studijų programa, valstybinis kodas 6211EX027 Statybos inžinerijos studijų kryptis Vadovė doc. dr.tatjana Sankauskienė (Moksl. laipsnis, vardas, pavardė) (Parašas) (Data) Apginta doc. dr. Algirdas Radzevičius (Instituto direktorius) (Parašas) (Data) Akademija, 2019

2 Baigiamųjų darbų vertinimo komisija: 2 gegužės 8 d.) (Patvirtinta VDU Žemės ūkio akademijos kanclerio potvarkiu Nr. ŽŪA 5, 2019 m. Pirmininkas doc. dr. Kazys Sivickis, Lietuvos melioracijos įmonių asociacija. Nariai: 1. Prof. dr. Arvydas Povilaitis, Vytauto Didžiojo universitetas; 2. Doc. dr. Algirdas Radzevičius, Vytauto Didžiojo universitetas; 3. Doc. dr. Rytis Skominas, Vytauto Didžiojo universitetas; 4. Paulius Vaitelis, UAB Kauno vandenys. Recenzentė doc.dr. Gražina Žibienė (Moksl. laipsnis, vardas, pavardė) (Parašas) (Data) Oponentė doc. dr. Vilda Grybauskienė (Moksl. laipsnis, vardas, pavardė) (Parašas) (Data)

3 3 Stanevičius R., Kauno laisvosios ekonominės zonos lietaus nuotakyno įrengimo analizė, Magistro studijų baigiamasis darbas. Studijų programa Hidrotechninės statybos inžinerija. Darbo vadovė doc. dr.tatjana Sankauskienė. Vytauto Didžiojo universitetas, Hidrotechninės statybos inžinerijos institutas. Akademija, Santrauka Magistro darbo apimtis 52 puslapiai, 16 paveikslų, 2 lentelės, 45 literatūros šaltiniai, darbo pabaigoje pateiktai 2 priedai. PRASMINIAI ŽODŽIAI: lietaus nuotekų šalinimo sistema, vamzdynas, nuosėdžiai, LEZ. Tyrimo objektas: Kauno laisvojoje ekonominėje zonoje rekonstruojamas lietaus nuotakynas. Tyrimo tikslas atlikti Kauno LEZ lietaus nuotakyno vamzdžių skersmens parinkimo ir nuosėdžių apskaičiavimo analizę, klojant vamzdynus vandeninguose smėliniuose gruntuose (dribsmėliuose). Uždaviniai: 1. Išanalizuoti lietaus nuotakyno įrengimą ir rekonstravimą reglamentuojančius norminius dokumentus. 2. Atlikti Kauno LEZ susidarančių paviršinių nuotekų kiekių bei lietaus nuotakyno vamzdyno hidraulinius skaičiavimus. 3. Atlikti lietaus nuotakyno vamzdyno konstrukcinius skaičiavimus, įvertinant vamzdyno nuosėdžius, klojant vamzdynus vandeninguose smėliniuose gruntuose (dribsmėliuose). Tyrimo metodai: Darbe atlikta projektinės analizė, apskaičiuojant paviršinių nuotekų projektinį srautą, vadovautasi statybos techniniu reglamentu STR :2003. Vandentiekis ir nuotekų šalintuvas. Pastato inžinerinės sistemos. Lauko inžineriniai tinklai, hidrauliniai vamzdyno skaičiavimai atlikti Pipelife skaičiuokle, kontaktiniai įtempiai ir vamzdyno nuosėdžiai skaičiuoti pagal pamatų ant tampraus pagrindo skaičiavimo principus. Tyrimo rezultatai: pirmojoje darbo dalyje išanalizuota projektinė dokumentacija, pagal kurią nustatyti sklypo plotai, reikalingi sudarančių lietaus nuotekų kiekiams apskaičiuoti;

4 4 antrojoje darbo dalyje apskaičiuotas visas paviršinių (lietaus) nuotekų debitas nuo sklypo, atlikus hidraulinius vamzdyno skaičiavimus, pagal skaičiavimo rezultatus parinktas 1500 mm vidinio skersmens vamzdynas; trečiojoje darbo dalyje kompiuterine programa atlikus skaičiavimus 2 variantais gauti apskaičiuoti betoninio ir stikloplasčio vamzdžio nuosėdžiai pagal dvi tampraus pagrindo teorijas: pagal sijos ant tampraus tiesiškai deformuojamo (Vinklerio) ir ant tampraus puserdvio pagrindų. Pagrindine s is vados: 1. Atlikus Kauno LEZ susidarančių paviršinių nuotekų kiekių bei lietaus nuotakyno vamzdyno hidraulinius skaičiavimus nustatyta, kad paros lietaus nuotekų kiekis yra 3222,0 m 3 /d., pagal skaičiavimo rezultatus parinktas 1500mm vidinio skersmens vamzdynas. Paviršinių nuotekų tinklas suprojektuotas iš stikloplasčio vamzdžių (GRP) PN1 SN10000 ir su GRP šuliniais d1000 mm. 2. Atlikus lietaus nuotakyno vamzdyno konstrukcinius skaičiavimus, klojant vamzdynus vandeninguose smėliniuose gruntuose (dribsmėliuose) įvertinta sutelktosios ir tolygiai išskirstytos apkrovos, pagrindo standžio, vamzdžio medžiagos įtaka tampraus pagrindo (Vinklerio ir tampraus puserdvio) teorijų sprendiniams. 3. Nustatyta, kad didžiausi vamzdyno nuosėdžiai (15,81 mm) apskaičiuoti esant pagrindo standžiui 10 MPa/m pagal tampraus puserdvio teoriją, mažiausi (1,70 mm) esant standžiui 30 MPa/m pagal vietinių tampriųjų deformacijų (Vinklerio) teoriją. Siekiant sumažinti didžiausius nuosėdžius reikalinga imtis konstrukcinių priemonių kloti vamzdyną ant geotekstilės tinklų ar įrengiant smėlio pagalvę.

5 5 Stanevičius R., The analysis of storm sewer systems construction in Kaunas free economic zone, Master Graduation Thesis in the study programme Hydraulic engineering. Scientific adviser: assoc. prof. Tatjana Sankauskienė; Institute of Hydraulic Engineering. Vytautas Magnus University. Academy, Summary Master Graduation Thesis consists of 52 pages of the explanatory text, 16 figures, 2 tables, 45 references, 2 appendice. KEY Words: storm sewage disposal systems, pipeline, settlements, Kaunas FEZ. Research object: Research aim of this work is to perform the analysis of the size and settlement calculation of the storm sewage disposal systems of Kaunas FEZ then constructing the pipelines in watery sand primers (flakes). Research tasks: 1. To analyze the normative documents regulating the installation and reconstruction of storm sewage disposal systems. 2. To perform hydraulic calculations of the amount of rain wastewater generated in Kaunas FEZ and hydraulic calculations of storm sewage disposal systems. 3. To carry out constructional calculations of hydraulic calculations of pipeline, taking into account pipeline settlements, then constructing the pipelines in watery sand primers (flakes). Research methods:the analysis of existing project was performed. Standart methology to calculate the design discharge of surface wastewater according to Technical Regulations for Construction STR : "Water supply and waste water disposal. Building engineering systems. Field Engineering Networks. Hydraulic calculations were performed using Pipelife Calculator. Contact stress and the settlement of pipe calculation was performed using principles of foundation on elastic base calculation. Research results: Part One analyses the documentation of project and determines the areas necessary for calculating the amount of rainwater;

6 6 Part Two focuses on calculation results of the surface (rain) wastewater total discharge from the plot. After the hydraulic calculations, the piping of 1500 mm internal diameter was selected according to the calculation results; Part Three reveals, presents calculations results with computer program. 2 variants of concrete and fiberglass pipe settlements were calculated based on two elastic base theories: beams on elastic linear deformation (Vinkler) base and on the elastic halfspace base. Conclusions and practical application of the project: After the hydraulic calculations of the total discharge of surface wastewater and size of rainwater pipeline selected for Kaunas FEZ. It was determined that the total discharge of rainwater is m 3 / d, and 1500mm internal diameter pipeline was chosen based on the calculation results. The surface wastewater pipeline is designed from glass-fiber pipes (GRP) PN1 SN10000 and with GRP wells d1000 mm. After performing constructional calculations of the rainwater pipeline, laying in watery sand primers (flakes) were evaluated the influence of concentrated and evenly distributed loads, base rigidity, and pipe material on the solutions of the elastic base (Vinkler and elastic halfspace). It was found that the maximum settlement of the pipeline (15.81 mm) was calculated with the base rigidity 10 MPa / m according to the elastic halfspace theory, the lowest (1.70 mm) - at a rigidity 30 MPa / m according to local elastic deformation (Vinkler) theory. In order to minimize the major settlements it is necessary to take structural measures - to lay the pipeline on the geotextile grids or to install a sand pillow.

7 7 Turinys SĄVOKOS IR JŲ APIBRĖŽIMAI... 9 SANTRUMPOS ĮVADAS LITERATŪROS APŽVALGA Kritulių kiekiai, matavimo prietaisai Paviršinių nuotekų surinkimo sistemos Paviršinių nuotekų užterštumas, paviršinių nuotekų tvarkymo sistemų būklė Pagrindiniai kriterijai projektuojant naują ar renovuojant seną nuotakyną Tampriųjų pagrindo deformacijų teorijos TYRIMO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI TYRIMO METODIKA IR ORGANIZAVIMAS Tyrimų objektas Projektinės dokumentacijos analizės metodika Paviršinių nuotekų kiekių skaičiavimų metodika Lietaus nuotakyno vamzdyno hidraulinių skaičiavimų metodika Lietaus nuotakyno vamzdyno konstrukcinių skaičiavimų metodika TYRIMŲ REZULTATŲ ANALIZĖ IR APTARIMAS Projektinės dokumentacijos analizės rezultatai Kauno LEZ susidarančių paviršinių nuotekų kiekių skaičiavimai Kauno LEZ vamzdyno hidrauliniai skaičiavimai Kauno LEZ nuotakyno vamzdynų nuosėdžių skaičiavimai Apkrovų skaičiavimai Skirtingų pagrindo standumų įvertinimas skaičiuojant vamzdyno nuosėdžius ant tampraus Vinklerio pagrindo Skirtingų pagrindo standumų ir vamzdžio medžiagų įvertinimas skaičiuojant vamzdyno nuosėdžius ant tampraus Vinklerio pagrindo Skirtingų pagrindo standumų ir vamzdžio medžiagų įvertinimas skaičiuojant vamzdyno nuosėdžius ant tampraus puserdvio pagrindo Kauno LEZ nuotakyno vamzdynų nuosėdžių skaičiavimų rezultatų analizė IŠVADOS LITERATŪROS SĄRAŠAS Darbo aprobacija... 52

8 8 PRIEDAI PRIEDAS PRIEDAS... 65

9 9 SĄVOKOS IR JŲ APIBRĖŽIMAI Kritulių sluoksnis tai aukštis vandens sluoksnio, kuris susidarytų lygioje vietoje, jei iškritę krituliai nenutekėtų, nesisunktų į gruntą ir neišgaruotų, matuojamas milimetrais. Lietaus intensyvumas tai kritulių kiekis, iškritęs, per laiko vienetą ir skaičiuojamas milimetrais per minutę (mm/min) arba (l/s/ha). Nuotekos namų ūkyje, pramonės ar žemės ūkio gamyboje bei kitiems reikalams pavartoti ir įvairiomis priemaišomis užteršti vandenys. Nuotekų priimtuvas gamtinės aplinkos elementas (dalis), į kurį išleidžiamos nuotekos. Pavirs inių nuotekų nuotakynas paviršinių nuotekų surinkimo, transportavimo, išleidimo inžineriniai įrenginiai (nuotakai, siurblinės ir pan.). Pavirs inių nuotekų tvarkymas paviršinių nuotekų surinkimas, transportavimas, valymas, apskaita, išleidimas, valymo metu susidarančio dumblo (šlamo) pirminis tvarkymas. Pavirs inių nuotekų tvarkymo sistema paviršinių nuotekų tvarkymui skirtų inžinerinių komunikacijų, įrenginių, statinių sistema, kurią priklausomai nuo nuotekų savybių, nustatytų aplinkos apsaugos reikalavimų ir kitų aplinkybių gali sudaryti paviršinių nuotekų nuotakynas, valymo įrenginiai, nuotekų dumblo (šlamo) tvarkymo įrenginiai, nuotekų išleidimo į aplinką įrenginiai, srauto uždarymo (valdymo) įrenginiai (priemonės), nuotekų apskaitos ir kokybės kontrolės priemonės. Pavirs inų nuotekų debitas srautas arba nuotekų kiekis, pratekantis per tam tikrą laiką (l/s). Pavojingos medžiagos toksiškos, patvarios ir linkusios biologiškai kauptis medžiagos ar medžiagų grupės, taip pat kitos panašių savybių ir/arba panašaus poveikio medžiagos ar medžiagų grupės. Skaičiuotina lietaus trukme lygi lietaus vandens tekėjimo žemės paviršiumi, latakais ir vamzdžiais iki skaičiuotino pjūvio trukmei (min). Tamprumu vadinama kūno savybė, nuėmus apkrovą, atgauti formą ir matmenis. Tamprioji deformacija, tai tokia deformacija, kuri išnyksta nuėmus apkrovą, t.y. neatsiranda liekamosios deformacijos. Standžia sija vadiname tokią siją, kuri veikiant išorinei apkrovai, pati santykinai nesideformuoja, todėl įtempimai po tokios sijos padu persiskirsto ir koncentruojasi po sijos kraštais.

10 10 Liauna sija vadiname tokią siją, kuri perduodam apkrovą pagrindui, pati deformuojasi, išlinksta kartu su pagrindu. Sijos deformacijos. Sijos pagal deformacijos pobūdį skirstomos į tiesiškai ir netiesiškai deformuojamas sijas. Sijos tiesinė deformacija kai tarp sijos medžiagos deformacijų ir įtempimų yra tiesinė priklausomybė. Pagrindo deformacijos. Jos skirstomos į tiesinę deformaciją (sutankinimo fazė) ir netiesinę deformaciją (šlyties bei išspaudimo fazės). Tiesiškai deformuojamas pagrindas kai pagrindui perduodama nedidelė apkrova, po sija esančios grunto dalelės juda žemyn vertikaliomis trajektorijomis, pagrindas tankėja, sija slenka žemyn ir nusėda.

11 11 SANTRUMPOS Baigiamajame darbe naudojamos santrumpos ir jų paaiškinimai: STR statybos techninis reglamentas. LST Lietuvos standartas; ST statybos taisyklės; E grunto deformacijų modulis (MPa); v skersinės deformacijos koeficientas; Cz pagrindo standumo modulis (kn/ m 3 ); Hsi deformuojamojo pagrindo storis (m); Q debitas; Qsk skaičiuojamasis debitas; R skaičiuojamasis slėgis; Ro pagrindo grunto stipris.

12 12 ĮVADAS Projektuojant lietaus nuotekų šalinimo sistemas būtina tiksliai apskaičiuoti susidarantį nuotekio debitą (Rimeika, 2006). Nuo šio parametro priklauso vamzdynų skersmuo ir kaina. Pagrindiniai parametrai, apskaičiuojant nuotekų debitą, yra lietaus intensyvumas ir paviršiaus dangų pobūdis (Rimeika, 1999; Urban Runoff Quality Management, 1998; LST EN :2018). Neteisingas šių parametrų nustatymas sudaro nepagrįstai dideles statybos išlaidas arba dažnai viršijamas nuotakyno pralaidumas (Rimeika, 2000). Tyrimo aktualumas. Didėjant investicijoms ir vystant infrastruktūrą, Kauno LEZ teritorijoje mažėja žalių plotų ir daugėja gamybinės paskirties statinių dėl kurių didėja lietaus nuotekų kiekis, patenkantis į šiuo metu veikiančią lietaus nuotekų surinkimo sistemą. Šios sistemos pajėgumai jau yra išsemti ir siekiant toliau plėtoti Kauno LEZ, pritraukti naujus investuotojus ir užtikrinti jiems būtinas sąlygas, yra nedelsiant reikalinga lietaus nuotekų sistemos modernizacija. Darbo teorine ir praktine reiks me Kauno LEZ viršutinėje dalyje vyrauja mažai drėgni, drėgni ir vandeningi įvairios granuliometrinės sudėties smėliai, kurie yra birūs, todėl kasant iškasas jie gali slinkti, bei nusėsti, tad reiktų numatyti atitinkamas technologijas šiai praktinei problemai spręsti. Be to, klojant didelio skersmens vamzdynus (DN 1800 mm ir DN 2000 mm), dėl vandeningų smėlių suspaudžiamumo susidaro vamzdynų nuosėdžiai, kuriuos reikia prognozuoti ir įvertinti. Kadangi vamzdynai yra ilgos ir liaunos konstrukcijos jos skaičiuojamos pagal konstrukcijų ant tampraus pagrindo principus (vietinių tampriųjų deformacijų teoriją, tampriosios puserdvės teoriją, netiesiniai deformuojamojo pagrindo modelius, stochastinius tampriojo pagrindo modelius, dviejų parametrų tampriojo sluoksnio pagrindo modelius), kurie nurodyti literatūroje (Krutinis, 2007; Sližytė ir kt., 2012; Antanaitis, 2009), tačiau nėra aišku ar šie modeliai tinkami ilgų ir didelio skersmens vamzdžių skaičiavimui. Darbe atlikus lietaus nuotakyno vamzdyno konstrukcinius skaičiavimus, įvertinta sutelktosios ir tolygiai išskirstytos apkrovos, pagrindo standžio, vamzdžio medžiagos įtaka tampraus pagrindo (pagal Vinklerio ir tampraus puserdvio) teorijų sprendiniams. Tyrimo tikslas atlikti Kauno LEZ lietaus nuotakyno vamzdžių skersmens parinkimo ir nuosėdžių apskaičiavimo analizę, klojant vamzdynus vandeninguose smėliniuose gruntuose (dribsmėliuose).

13 13 Tyrimo uždaviniai: 1. Išanalizuoti lietaus nuotakyno įrengimą ir rekonstravimą reglamentuojančius norminius dokumentus. 2. Atlikti Kauno LEZ susidarančių paviršinių nuotekų kiekių bei lietaus nuotakyno vamzdyno hidraulinius skaičiavimus. 3. Atlikti lietaus nuotakyno vamzdyno konstrukcinius skaičiavimus, įvertinant vamzdyno nuosėdžius, klojant vamzdynus vandeninguose smėliniuose gruntuose (dribsmėliuose). Darbą sudaro: Įvadas, Literatūros apžvalga, Tyrimo metodika, Rezultatai, Išvados, naudotos Literatūros sąrašas, Priedai. Darbo apimtis 51 puslapis, jame yra 2 lentelės ir 16 paveikslų. Bibliografinį aprašą sudaro 45 literatūros šaltiniai. Darbo pabaigoje pateikti 2 priedai, papildantys tyrimo duomenis.

14 14 1. LITERATŪROS APŽVALGA 1.1. Kritulių kiekiai, matavimo prietaisai Kintančio klimato sąlygomis prognozuojamas visuotinis kritulių kiekio didėjimas, tačiau kartu stiprės ir jų ekstremalumas (Climate..., 2007). Lietus charakterizuojamas trimis dydžiais: intensyvumu, trukme ir iškritusių kritulių sluoksniu. Lietaus intensyvumas tai kritulių kiekis iškritęs per laiko vienetą ant paviršiaus ploto vieneto ir skaičiuojamas litrais per sekundę hektarui (l/s/ha) arba kritulių kiekis iškritęs, per laiko vienetą ir skaičiuojamas milimetrais per minutę (mm/min). Lietaus intensyvumas matuojamas pliuviografu, kritulių kiekis matuojamas kritulmačiais ir registruojamas vandens sluoksnio aukščiu milimetrais. Pagrindiniai kritulių matavimo tikslumą lemiantys veiksniai yra prietaiso matavimo tikslumas, vėjo stiprumo, drėkinimo, išgaravimo ir instrumentinės paklaidos, prietaiso matavimo vieta, eksploatuojančių asmenų kvalifikacija ir kt. (Rimeika 2000). Per metus Lietuvoje vidutiniškai iškrenta 675 mm kritulių ( m. laikotarpiu), t.y. apie 44 km3 vandens. Lietuvos hidrometeorologijos tarnyba prie LR aplinkos ministerijos teigia, kad nuo iki vidutinis daugiametis kritulių kiekis keisis, t. y. bus 600 mm/ metus. Lietūs, kurių metu iškrenta mažesnis kaip 2,5 mm kritulių sluoksnis nuotėkio paprastai neformuoja ir sudaro paviršinio nuotėkio nuostolius. Vidutinis maksimalus metinis vienos paros kritulių kiekis kinta nuo 31 mm (Dūkšte) iki 39 mm (Šilutėje ir Telšiuose) (1.1 pav., a). Pasiskirstymas išlieka panašus į anksčiau minėtuosius ir yra artimas suminio kritulių kiekio sklaidai rytinėje Lietuvos dalyje gausios liūtys yra silpnesnės. Vidutinės maksimalios metinės trijų parų kritulių sumos pietryčių Lietuvoje kiek išsiskiria iš aplinkinių regionų (50 52 mm), nors ir nesiekia Žemaičių aukštumoje fiksuojamų dydžių (57 58 mm) (1.1 pav., b). Nustatyta, jog per visą m. laikotarpį tik Vilniuje trijų dienų kritulių suma tris kartus viršijo 120 mm. Penkiose stotyse tokie atvejai pasitaikė tik kartą, o likusioje teritorijos dalyje tokių atvejų neužfiksuota. Kaune 100 mm riba buvo viršyta triskart, kaip ir Vilniuje. Gausūs vienos dienos krituliai labiausiai tikėtini liepą Kaune, rugpjūtį Telšiuose ir Utenoje, spalį Klaipėdoje. Miestas gali turėti įtakos krituliodarai dėl padidėjusio padidėjusio kondensacijos branduolių skaičiaus bei šilumos salos poveikio, šiurkštaus paklotinio paviršiaus ir stipresnių vertikalių turbulencijos srautų, tačiau bendras miesto poveikis stiprių liūčių charakteristikoms kol kas nėra iki galo aiškus (Shepherd, 2005).

15 pav. Vidutinis maksimalus vienos paros (a) ir trijų parų (b) kritulių kiekis (mm) Lietuvoje m (Kažys ir kt, 2009) Europos standarto EN752:2017 Drenažo ir nuotakyno tinklai pastatų išorėje rekomenduotini skaičiuojamos liūties dažnumai (tikimybės) išskiria planavimą paprastaisiais metodais (kai skaičiuojami kolektorių vandens srautai, tačiau neformuojamas potvynis) ir kompleksiniais metodais (kai formuojamas potvynis hidraulinių modelių pagalba) projektuojant kolektorių sistemas, kur pagrindinis parametras yra maksimalus vandens srautas, rekomenduotina skaičiuojama liūties pasikartojimo tikimybė yra 1 2 metai; labiau rekomenduojama naudoti aktualius meteorologinius duomenis ir skaičiuoti kritulių intensyvumo padidėjimą, priklausomai nuo klimato kaitos (Modernios lietaus..., 2013).

16 16 Savo daktaro disertacijoje M. Rimeika (Rimeika, 2000) teigia, kad Lietuvos teritorijoje lietaus intensyvumo reikšmės labai skiriasi ir sprendžiant įvairius inžinerinius uždavinius reikėtų į tai atsižvelgti. Lietaus intensyvumą Lietuvoje metais analizavę tyrėjai nustatė, kad gausūs vienos dienos krituliai labiausiai tikėtini liepą Kaune, taip pat nustatyta, kad per visą m. laikotarpį Kaune trijų dienų kritulių suma tris kartus viršijo 100 mm (Kažys ir kt., 2009). Projektuojant lietaus nuotekų šalinimo sistemas, būtina tiksliai apskaičiuoti skaičiuotiną lietaus vandens debitą. Projektuojant paviršinių nuotekų tinklus vadovaujamasi įvairiomis sukurtomis metodikomis, kurios nurodytos M. Reinikytės magistriniame darbe (Reinikytė, 2011). Nors paviršinių (lietaus) nuotekų debitas skaičiuojamas racionaliuoju būdu vadovaujantis STR :2003, tačiau pagrindinius lietaus vandens tvarkymo principus, įskaitant maksimaliai galimą nuotėkų sumažinimą arti šaltinio, infiltraciją, taip pat vandens valymą numato Lietuvos Respublikos aplinkos ministro potvarkis Nr. D1 193 Lietaus vandens tvarkymas. Potvarkis parengtas vadovaujantis įstatymo Lietuvos Respublikos Vandens įstatymo 16 straipsnio 1 punktu. Jis nusako aplinkos reikalavimus lietaus nutekamųjų vandenų surinkimui, išvalymui ir nuvedimui saugant aplinką nuo taršos. Taisyklės atitinka ES miestų nutekamųjų vandenų direktyvos 91/271/EEK ir HELCOM rekomendaciją 23/5 dėl emisijos sumažinimo miestų teritorijose ir teisingo lietaus nutekamųjų vandenų valdymo (Europos standartas EN752:2017; Modernios lietaus..., 2013). Lietaus nuotekų debitas priklauso nuo lietaus (liūties) intensyvumo, trukmės, vandens įsigėrimo į gruntą ir t. t. Neteisingas lietaus debito nustatymas nepagrįstai padidina statybos išlaidas (per dideli vamzdynų skersmenys) arba sukelia dažnus potvynius. Lietus Lietuvoje vidutiniškai lyja apie valandų per metus (Statybinė klimatologija, 1995). Sekundiniai lietaus nuotekų debitai kartų didesni negu buitinių nuotekų kiekiai iš analogiško dydžio urbanizuotos teritorijos (Rimeika, 2000). Nors metinis lietaus nuotekų kiekis yra apie 7 15 kartų mažesnis nei buitinių nuotekų, didžiausi lietaus nuotekų debitai gali siekti l/s iš ha (Rimeika, 2006). Paviršinės nuotekos paprastai teka savitaka ir tik išimtiniais atvejais yra statomos siurblinės. Paprasčiausias nuotekų debito matavimo būdas tūrinis metodas, kai matuojamas vandens tūris per laiko vienetą, tačiau šis metodas gali būti taikomas tik metrologinėse stotyse. Atvirose vagose naudojami Bazeno, Tomsono, Čipoletti ar kitų konstrukcijų slenksčiai (Nguyen ir kt. 2009). Savitakiuose buitinių nuotekų tinkluose dažnai yra naudojami latakai. Paviršinių (lietaus) nuotekų debitui matuoti sunkiai pritaikomi minėti debito matavimo būdai. Dėl didelių skendinčiųjų medžiagų ir šiukšlių kiekių ir didelių debito svyravimų negalima naudoti plonasienių slenksčių. Latakų naudojimą riboja vietos trūkumas, nes urbanizuotose teritorijose rasti keliasdešimt metrų

17 17 laisvos lygios vietos prieš išleidžiant nuotekas į upes dažniausiai sunkiai įmanoma. Elektrą naudojančių matuoklių įrengimo galimybes riboja atokios išleistuvų vietos, įrenginio ir jo montavimo kaina. Debitmačių pasirinkimas priklauso nuo fizikinių matuojamo skysčio savybių, galimybių įrengti įrangą matavimo vietoje, vamzdyno skersmens, esamų vamzdynų medžiagos ir būklės, matavimo tikslumo, gebėjimo įvertinti esamą situaciją, kitų techninių galimybių ir sąlygų (Loch ir kt ; Debo, Reese 2002). Šiuo metu tiek Lietuvoje, tiek Europoje faktiškai niekas nematuoja išleidžiamų paviršinių nuotekų kiekių, todėl net sunku įvertinti, koks realus nuotekų kiekis ir tarša patenka į vandens telkinius (Gupta, 2002). Kaip minėta anksčiau, standartiniai buitinių nuotekų debito matavimo būdai sunkiai pritaikomi paviršinėms nuotekoms dėl didelių debitų svyravimų, gausaus skendinčiųjų medžiagų kiekio, elektros tiekimo nebuvimo ir vietos esamose sistemose trūkumo. Todėl ieškoma naujų būdų ir alternatyvų, kaip būtų galima išmatuoti paviršinių nuotekų debitą, ypač urbanizuotose teritorijose. Paviršiniai nuotekų debitai šalyje faktiškai nematuojami, o nuotekų kiekis apskaičiuojamas teorinėmis formulėmis (Vinciūnas ir kt., 2011). Vinciūno, Rimeikos ir Janeliauskienės darbe (Vinciūnas ir kt., 2011) pasiūlytas debito matavimo būdas yra paprastas ir patikimas, nes nesukelia hidraulinių kliūčių tekant nuotekoms, nereikalauja nuotakyno rekonstrukcijos, gali būti naudojamas esamuose tinkluose, jam nereikalingas elektros energijos tiekimas. Pagal šį metodą pamatuotas vandens lygis pagal hidraulikos dėsnius perskaičiuojamas į pratekančio vandens debitą. Metrologinė tokio debito matavimo mazgo patikra gali būti atliekama vietoje, tekant skirtingam vandens debitui ir atliekant kontrolinius matavimus tūriniu būdu. 1.2 Pavirs inių nuotekų surinkimo sistemos Pagrindiniai teisiniai dokumentai, reglamentuojantys paviršinių nuotekų šalinimą, valymą ir išleidimą šalyje, yra Lietuvos Respublikos geriamojo vandens tiekimo ir nuotekų tvarkymo įstatymas (2006), Nuotekų tvarkymo reglamentas (2006) ir Paviršinių nuotekų tvarkymo reglamentas (2007), nustatantys paviršinių nuotekų surinkimo, valymo ir išleidimo aplinkosaugos reikalavimus, siekiant apsaugoti aplinką nuo taršos. Nuotekos skirstomos į tris rūšis (žr. 1.2 pav.)

18 pav. Nuotekų rūšys (sudaryta autoriaus) Paviršinės (kritulių) nuotekos susidaro lietui lyjant ar sniegui tirpstant ant nelaidžių ar mažai laidžių dangų: stogų, šaligatvių, gatvių, aikščių. Paviršinių nuotekų šalinimo sistema turi greitai ir saugiai pašalinti lietaus ir sniego tirpsmo nuotekas iš gyvenvietės teritorijos, kad nebūtų užtvindytos gatvės, namų rūsiai, gamybinės ir komercinės patalpos. Lietaus vandens šalintuvas tai stoge ar šalia jo krašto įtaisyti latakai, įlajos, vamzdynas ir išvadai (Žibienė, 2008). Pastato lietaus nuotekų sistema tai nuotakynas, skirtas nuvesti lietaus vandenį į saugų pastatui atstumą. Lietaus nuotakynas skirstomas į tris rūšis (žr. 1.3 pav.). 1.3 pav. Pastato nuotakyno rūšys (sudaryta autoriaus) Lietaus nuotekų surinkimo sistemos yra skirtos nuvesti lietaus vandenį nuo pastatų stogų bei nuo grįstų, negrįstų bei asfaltuotų paviršių, tokių kaip brukas, asfalto danga ir pan. Miesto teritorijoje lietus surenkamas nuo gyvenamųjų namų ir komercinių pastatų stogų, kelių ir gatvių, šaligatvių bei pėsčiųjų takų. Surenkamo vandens srautas gali būti nuvedamas

19 19 drenažu, požeminiais vamzdžiais ar paviršiniais latakais. Priešingai nei nuotekos, lietaus vanduo dažniausiai nevalomas prieš išleidžiant jį į paviršinius vandens telkinius (Adamonyte, Misevičiene, 2012). Netvarkomos paviršinės nuotekos gali sukelti tokias problemas, kaip erozija, šlaitų išplovimas ar tankiai apgyvendintų teritorijų užliejimas. Taip pat lietaus vanduo neša daug nuosėdų, šiukšlių bei cheminių teršalų, tokių kaip naftos produktai. Kita vertus, tinkamai panaudojus lietaus vandenį galime patenkinti ir buitinius poreikius, lietaus vanduo nuo pastatų stogų gali būti panaudojamas laistymui. Ant gyvenamojo namo stogo, kasmet iškrinta maždaug m 3 lietaus vandens. Kad šis vanduo neigiamai nepaveiktų namo konstrukcijų, ant stogo esantis vanduo nuolydžiais nuvedamas į įlajas, iš ten lietaus nuotekos vamzdžiais keliauja į šulinio stovus. Dabartiniai vandens kanalai montuojami iš buitinių nuotekų vamzdžių (PE, PVC), kurie gerokai pranašesni už ketinius. Norint didesnio komforto gali būti montuojami garsui nepralaidūs polipropileno vamzdžiai, kurie slopina per lietaus nuotekų stovą tekančio vandens garsą. Individualaus namo lietaus surinkimo sistema yra nesudėtinga. Lietaus bei sniego tirpsmo vanduo nuvedamas nuo grunto dviem vamzdynais į lietaus surinkimo šulinukus, iš kurių nuvedamas į bendrą surinkimo šulinį. Lietaus vanduo iš lietvamzdžių suteka į piltuvo formos lietaus vandens rinktuvus ir patenka į gofruotų vamzdžių, įkastų žemėje sistemą. Gofruoti vamzdžiai įrengiami 1,2 m gylyje, kad neužšaltų žiemą. Šalia lietaus nuvedimo vamzdyno per visą perimetrą klojamas papildomas drenažo vamzdynas iš perforuotų vamzdžių lietaus vandeniui bei perteklinei drėgmei nuo pamatų surinkti.vanduo į jį patenka tiesiai iš grunto arba per lietaus vandens surinkimo šulinukus (Žibienė, 2008). Drenažai tai sistema, skirta įsisunkusiam lietaus vandeniui į gruntą nuvesti į šulinio stovą. Drenažinė sistema montuojama pastato teritorijoje, dėl šios sistemos pastato perimetru gruntas lieka sausas. Drenažiniai vamzdžiai yra skylėti ir padengti geotekstilės arba kokoso pluoštu. Geotekstile padengti drenažai skirti smėlingiems gruntams, o kokosu molingiems. Drenažų skersmuo nuo 50 mm ir 180 mm. Vandens rinktuvai tai latakai arba dar kitaip vadinami trapai, kurie dažniausiai statomi pastato perimetru, norint apsaugoti pastato pamatus nuo vandens poveikio. Latakai būna plastikiniai, ketiniai, skardiniai, keraminiai. Kad liūties metu nepersipildytų pagrindinis vandens surinkimo šulinys, plastikiniams šuliniams sukurtas rutulinis uždaromasis vožtuvas, reguliuojantis vandens srautą jame įtvirtinta plūdė, vandeniui pasiekus kritinę ribą, pakyla, uždarydama kelią vandens srautui.

20 20 Lietaus ir tirpsmo kontrolinio vandens šulinio vieta parenkama projektuojant kiemo ar aikštelės dangą. Tai turi būti tokia vieta, iki kurios vanduo paviršiumi tekėtų ne daugiau kaip 50 m. Asfaltuotose vietose vienam šuliniui skiriamas plotas negali būti didesnis nei 600 m 2, žvyrėtose 1000 m 2 (Žibienė, 2008). Dėl įvairios paskirties statybų suaktyvėjimo, vis daugiau ir daugiau divožemio padengiama nepralaidžiu paviršiumi, tokiu kaip stogai, stovėjimo aikštelės ir keliai. Kai lyja šiuose plotuose, didžioji dalis vandens greitai nuteka į nuotekų sistemas. Vadinasi liūties metu, vamzdynai turi susitvarkyti su didesne ir intensyvesne srove, dėl kurios padidėja patvinimo rizika. Siekiant išvengti tokios rizikos vis plačiau naudojamos infiltravimo sistemos. Galimi du jų panaudojimo būdai: Infiltracija: šiose sistemose naudojamos infiltracinės kasetės lietaus vandens infiltravimui į gruntą. Lietaus metu vanduo yra surenkamas į kasetes ir per žymų laiko tarpą jis susigeria į aplinkui esantį gruntą. Sumažinimas ar sulaikymas: šiose sistemose perteklinis vanduo yra laikinai saugomas. Lietaus metu vanduo surenkamas į kasetes ir išleidžiamas mažesne srove į nuotekų sistemą, upę ir pan. Tai sumažina maksimalius srautus ir minimalizuoja patvinimo galimybę. Toks būdas rekomenduojamas kai dirvožemio savybės nėra palankios infiltravimui ir/arba nuotekų tinklai yra perkrauti. Lauko išorės gravitacinę nuotekų sistemą sudaro kiemo arba kvartalo vidaus ir gatvės tinklai ir ju aptarnavimui skirti įrenginiai (išvadai, kiemo nuotakynai, nuotakai, vietinės ir kvartalo siurblinės jų slėgvamzdžiai). Jie priima nutekamuosius vandenis iš vidaus nuotekų sistemos ir nuveda į miesto (gyvenvietės) nuotekų tinklus, prie kurių yra priskiriami kolektoriai, baseino ir pagrindinė nuotekų siurblinės su jų slėgvamzdžiais. Prijungiant pastato, kvartalo ar rajono lietaus nuotekų tinklus į centralizuotą sistemą lyjant lietui susidaro gausūs nuotekų kiekiai. Sausuoju metų laiku vamzdynu teka tik drenažinis vanduo. Prie drenažinio vandens taip pat priskiriamas apvalytas arba sąlygiškai švarus gamybinių procesų vanduo ir infiltraciniai vandenys. Drenažinis vanduo paviršinių nuotekų vamzdynais teka nuolat, bet kintančiu debitu. Lietaus metu vamzdynais teka nuotekos, kurių debitai šimtus kartų viršija drenažinio vandens kiekius (Rimeika, 2000). Paviršinio vandens surinkimo sistemos gali būti: uždaros; atviros; mišrios.

21 21 Uždara sistema labiausiai šiuolaikiška, atitinkanti aukštą tvarkymo lygį ir sanitarijos reikalavimus. Paviršinis vanduo nuleidžiamas požemine vandens nuotakyno vamzdynų sistema. Atvira lietaus nuotakyno sistema leidžiama poilsio vietose, sodų bendrijose ir gyvenvietėse kaip pirmasis tvarkymo etapas, taip pat esant kai kurioms sąlygoms miestų gyvenamųjų mikrorajonų ir želdinių teritorijose. Sistemą sudaro: latakai; grioviai; šoniniai grioviai Atvira lietaus nuotakyno sistema turi trūkumų: jos pralaidumas yra mažas ir dėl jos padidėja gatvės plotis. Visose gatvių sankirtose tokia sistema reikalauja pervažiavimo tiltelių arba pralaidų įrengimo tai mažina transporto ir pėsčiųjų eismo saugumą, blogina sanitarinę būklę. Mišri vandens nuleidimo sistema yra dažnai taikoma praktikoje. Kai gatvėse ir centrinėje miesto dalyje rengiama uždara vandens nuotakyno sistema, o visoje kitoje teritorijoje atvira. Atsižvelgiant į tai, kaip nuotekos šalinamos, M. Rimeika siūlo tris pagrindines nuotekų šalinimo sistemas (Rimeika, 2006). Mišrioji sistema nuotakynas, kurį sudaro viena nuotakų sistema buitinėms ir gamybinėms nuotekoms kartu su lietaus nuotekomis tekinti (1.4 pav., a). Mišriosios nuotekų šalinimo sistemos nuotakai būna didelio skersmens, todėl jiems įrengti reikia didelių investicijų. Pagrindinis privalumas tas, kad reikia statyti ir eksploatuoti tik vieną tinklą. Siekiant sumažinti vamzdžių skersmenis, sistemoje įrengiamos nuopylos, per kurias lyjant dalis buitinių ir lietaus nuotekų mišinio išleidžiama į atvirus vandens telkinius be jokio valymo. 1.4 pav. Nuotekų šalinimo sistemų schemos: a mišrioji, b atskiroji, c pusatskirė. Čia: 1 buitinių nuotekų vamzdžiai; 2 kolektorius; 3 nuopyla mišriojoje sistemoje; 4 nuotekų siurblinė; 5 nuotekų valykla; 6 lietaus nuotekų vamzdžiai; 7 nuopyla pusatskirėje sistemoje (Rimeika, 2006). Pagrindinės mišriosios nuotekų šalinimo sistemos (1.4 pav, a) problemos (Rimeika, 2006): dalis nevalytų nuotekų patenka į atvirus telkinius;

22 22 sausu metų laiku vamzdžiai yra per dideli ir susidaro blogos hidraulinės nuotekų šalinimo sąlygos; reikia persiurbti didelį nuotekų kiekį, nors dalis įrangos sausu metų laiku stovi be darbo, ir tai didina eksploatacines sąnaudas; lyjant į buitinių nuotekų valymo įrenginius atiteka dideli nuotekų kiekiai, todėl reikia statyti išlyginamuosius rezervuarus. Atskiroji sistema nuotakynas, kurį sudaro dvi nepriklausomos nuotakų sistemos atskirai buitinėms (gamybinėms) nuotekoms ir lietaus nuotekoms tekinti (1.4 pav., b). Buitinės nuotekos yra surenkamos ir šalinamos į valymo įrenginius, o lietaus nuotekos nevalytos išleidžiamos į paviršinius vandens telkinius. Pagrindiniai šios sistemos trūkumai: didesnės investicijos (nei mišriojoje sistemoje), nes reikia kloti du vamzdžius; nevalyti lietaus vandenys yra išleidžiami į paviršinius vandens telkinius dažniausiai miesto teritorijoje. Praktiškai visi šalies miestų ir gyvenviečių nuotakynai įrengti pagal šią sistemą, išskyrus Vilniaus, Kauno ir Klaipėdos miestų senamiesčius, kuriuose istoriškai išlikusi kiek modifikuota mišrioji sistema. Didžioji dalis Europos miestų turi mišriąją nuotekų šalinimo sistemą, tačiau nuo septintojo dešimtmečio siekiama pereiti prie atskirosios sistemos. Šiuo metu beveik visame pasaulyje, taip pat ir Lietuvoje, reikalaujama, kad statant naujus gyvenamuosius ar pramonės rajonus būtų projektuojamos tik atskirosios nuotekų šalinimo sistemos. Iki pastarųjų dešimtmečių buvo sprendžiamos tik kiekybinės susidarančių lietaus nuotekų šalinimo problemos, t. y. statomi įrenginiai, surenkantys ir pašalinantys lietaus metu į gruntą nesusigėrusį kritulių kiekį į artimiausią vandens telkinį be jokio valymo, taip visiškai ignoruojant susidarančių teršalų kontrolės problemas ir neigiamą jų įtaką paviršiniams vandens telkiniams. Tai patvirtina ir tas faktas, kad Vilniuje yra daugiau kaip 120 lietaus nuotekų išleistuvų, tačiau tik keli lietaus nuotekų valymo įrenginiai; Kaune yra daugiau kaip 110 išleistuvų ir nė vienos valyklos. Todėl projektuojant lietaus nuotekų šalinimo sistemas būtina numatyti vietą valymo įrenginiams. Pusatskirė sistema nuotakynas, kurį sudaro dvi atskiros nuotakų sistemos ir bendras mišrusis kolektorius. Viena nuotakų sistema šalinamos ūkio nuotekos, kita lietaus nuotekos, o bendru mišriuoju kolektoriumi į valymo įrenginius teka visos ūkio (buitinės ir pramoninės) nuotekos ir labiausiai užteršta lietaus nuotekų dalis (1.4 pav., c). Lietaus ir ūkio nuotekų tinklų sankirtos vietose įrengiamos atskyrimo kameros, kuriose reguliuojama, kuri lietaus nuotekų dalis

23 23 patenka į atvirus vandens telkinius be valymo, o kuri kartu su buitinėmis nuotekomis teka į valymo įrenginius. Atskyrimo kamerų konstrukcija yra tokia pati kaip ir mišriojoje sistemoje. Bendras kolektorius paprastai įrengiamas žemiausiose nuotėkio baseinų vietose, netoli upių. Pagrindinis skirtumas, palyginti su mišriąja sistema, tas, kad į atvirus telkinius nepatenka nevalytų buitinių nuotekų. Tačiau šioje sistemoje išlieka dvi pagrindinės problemos tai netolygus biologinio valymo įrenginių darbas, blogos pagrindinio kolektoriaus hidraulinės savybės sausu metų laiku ir dideli persiurbiami nuotekų kiekiai. Miestuose gali būti įrengiamos kelios nuotekų šalinimo sistemos, jungiančios kelias minėtas sistemas (Rimeika, 2006). Užsienyje taikomi lietaus nuotekų tvarkymo būdai pavaizduoti 1.5 pav. 1.5 pav. Lietaus nuotekų tvarkymo priemonių tipai naudojami Didžiojoje Britanijoje (Kaškonienė, 2010) 1.3 Pavirs inių nuotekų užters tumas, pavirs inių nuotekų tvarkymo sistemų būkle Jei buitinių nuotekų kiekis, užterštumas ir teršalų sudėtis yra panaši visame pasaulyje, tai paviršinių nuotekų užterštumas ir teršalų savybės gali smarkiai skirtis. Pagrindinės objektyvios priežastys susijusios su klimatinėmis vietovės sąlygomis: geografinė teritorijos padėtis, kritulių kiekis, trukmė, sezoniškumas, sauso periodo trukmė ir kt. Pagrindinės subjektyvios priežastys lemiančios paviršinių nuotekų užterštumą: transporto ir pėsčiųjų eismo intensyvumas, oro užterštumas, kovos su plikledžiu metodai, baseino funkcinė paskirtis, sutvarkymo lygis, dangų

24 24 pobūdis, kelio dangų ir šaligatvių rūšys bei priežiūra ir kt. Kintant šiems veiksniams atitinkamai kinta ir paviršinių nuotekų užterštumas ir savybės (Rimeika, 2000). Maziliauskas ir kt., savo straipsnyje (2010) analizuoja paviršinių nuotekų tvarkymo sistemų būklė Lietuvos miestuose ir kitose gyvenvietėse, duomenys apie susidarančius paviršinių nuotekų kiekius, teritorijas ir nuotekų surinkimo infrastruktūrą. Nustatyta, kad lietaus paviršinių nuotekų šalinimo ir valymo tyrimams bei sprendimams Lietuvoje skiriama nepakankamai dėmesio (Maziliauskas, 2004; Adamonytė ir kt., 2007). Taip pat nustatyta, kad iš viso šalies gyvenamosiose teritorijose yra apie 3,2 mln. km. paviršinių nuotekų tinklų. Bendras teritorijos, nuo kurios surenkamos paviršinės nuotekos, plotas yra apie 29 tūkst. ha. Paviršinės lietaus nuotekos surenkamos nuo 18 proc. miestų ir gyvenviečių, kuriose yra paviršinių nuotekų tinklai, teritorijų. Šiauliuose, Kaune ir Panevėžyje paviršinės nuotekos surenkamos nuo apytiksliai trečdalio teritorijos, Vilniuje tik 3,8 proc. Žinant, kad pastaraisiais metais kreipiamas dėmesys į paviršinių nuotekų išvalymo kokybę, tapo svarbus paviršinių nuotekų užterštumas ir jo neigiama įtaka aplinkai (Maziliauskas, 2007). Iškritę ant nelaidaus paviršiaus krituliai greitai užsiteršia dulkėmis, naftos produktais, lapais ir kitomis organinėmis medžiagomis, todėl tokių teršalų patektis į paviršinius vandens telkinius gali sukelti laukinės gamtos žūtį (Marsalek, 2003; Turtola, 2007). Lietaus nuotekose pakibusių medžiagų koncentracija gali būti įvairi ir priklauso nuo teritorijos sanitarinės būklės, kaip tvarkoma aplinka, koks transporto judėjimo intensyvumas, oro užterštumas ir kt. veiksniai. Orientacinis lietaus nuotekų užterštumas pakibusiomis medžiagomis laikomas 5 10 kartų mažesnis negu buitinių nuotekų (Burinskienė ir kt., 2003). Į aplinką išleidžiamų paviršinių nuotekų užterštumas negali būti didesnis kaip: 1. skendinčiųjų medžiagų vidutinė metinė koncentracija 30 mg/l, didžiausia momentinė koncentracija 50 mg/l; 2. BDS5 vidutinė metinė koncentracija 25 mg O2/l, didžiausia momentinė koncentracija 50 mg O2/l. Šis parametras turi būti nustatomas ir kontroliuojamas tik nuotekose, surenkamose nuo galimai teršiamų teritorijų, kurios gali būti teršiamos organiniais teršalais (pvz., žemės ūkio produkcijos perdirbimo, maisto pramonės, organinių atliekų tvarkymo objektai ir pan.); 3. naftos produktų vidutinė metinė koncentracija 5 mg/l, didžiausia momentinė koncentracija 7 mg/l; 4. kitų pavojingųjų medžiagų koncentracija negali viršyti Lietuvos Respublikos aplinkos ministro 2006 m. gegužės 17 d. įsakymu Nr. D1 236 Dėl nuotekų tvarkymo reglamento patvirtinimo patvirtinto Nuotekų tvarkymo reglamento I priede nurodytų prioritetinių pavojingų

25 25 medžiagų, II priede nurodytų pavojingų ir kitų kontroliuojamų medžiagų DLK į gamtinę aplinką, išskyrus išimtis, kai kituose teisės aktuose nustatyti kitokie reikalavimai išleidžiamoms paviršinėms nuotekoms (Paviršinių nuotekų tvarkymo reglamentas, 2007). Mažiausiai užterštos yra paviršinės nuotekos nuo pastatų stogų. Jas galima išleisti į aplinką be valymo. Kai per didelis dumblo kiekis ir organinių teršalų patenka į vandens telkinį, sumažėja deguonies kiekis vandenyje. Iškritę krituliai nuo urbanizuotų plotų turėtų būti surenkami naudojant įvairias lietaus nuotekoms tvarkyti skirtas priemones ir nuvedami į vandens šaltinį. Nuotekos nuo gatvių, šaligatvių, aikščių būna užterštos mineralinėmis medžiagomis bei naftos produktais. Šie teršalai nuo teritorijų nuplaunami liūčių pradžioje, o vėliau nuotekų užterštumas mažėja, todėl nėra būtina valyti visas nuotekas. Jei nuotekose yra naftos, toksinių ir organinių junginių, jos turi būti išvalomos (Abbott ir kt., 2003). Lietuvos miestuose ir gyvenvietėse į paviršinius vandens telkinius iš viso išleidžiama tūkst. m 3 / metus paviršinių nuotekų. Tai sudaro apytiksliai 20 proc. bendro išleidžiamo į paviršinius vandens telkinius nuotekų kiekio (Lietaus..., 2009). Iš šio bendrojo paviršinių nuotekų kiekio tik 4 836,6 tūkst. m 3 /metus, arba 9,4 proc., išleidžiama į paviršinius vandens telkinius išvalytų iki nustatytų normų. Nepakankamai išvalytos nuotekos išleidžiamos į paviršinius vandens telkinius vidutiniškai sudaro tik 1,1 proc., likusi dalis išleidžiama visiškai nevalyta (89,4 proc.). Prasti paviršinių nuotekų išvalymo rodikliai liudija, kad daugumoje miestų ir miestelių lietaus paviršinių nuotekų išleistuvai yra išvesti tiesiai į paviršinio vandens telkinius be jokio valymo arba paviršinių nuotekų valymo įrenginiai blogai veikia. Pavyzdžiui, atlikus detalesnius tyrimus Kauno mieste nustatyta, kad nė vienas iš 109 vandens išleistuvų nuo viešųjų teritorijų neturi paviršinių nuotekų valyklos (Lietaus..., 2009). 1.4 Pagrindiniai kriterijai projektuojant naują ar renovuojant seną nuotakyną Pagrindiniai kriterijai į kuriuos būtina atsižvelgti projektuojant naują ar renovuojant seną nuotakyną (Rimeka, 2006): buitinių, gamybinių ir lietaus nuotekų debitas, susidarymo netolygumas ir užterštumas; infiltracija ar eksfiltracija; vietovės topografija; geologinės sąlygos; nuotekų valyklos vieta; naujai prijungiamų rajonų įtaka esamoms siurblinėms ir tinklo pralaidumui;

26 26 eksploataciniai klausimai; esama nuotekų šalinimo sistema, jos išvystymas bei charakteristikos; požeminių ir antžeminių inžinerinių statinių išdėstymas; numatomi vietovės infrastruktūriniai pasikeitimai; galima neigiama įtaka paviršiniams vandens telkiniams; vietinis nuotekų valymas; projekto kaina; kita papildoma informacija, priklausomai nuo vietos sąlygų. Lietuvoje vamzdynų bei šulinių hidraulinis bandymas atliekamas įrengus naujus nuotekų tinklus, siekiant patikrinti ar sistema hermetiška. Neslėginių linijų (savitakinių nuotekų vamzdžiai) išbandymas turi būti atliekamas pagal LST EN 1610 reikalavimus. Nuotakyno sistemos sandarumui patikrinti taip pat naudojama: TV diagnostika, dūmų testas (angl. Smoke Test), hidrauliniai bandymai debito matavimas, nuotekų ir vandens kiekių analizė, nuotekų debitų siurblinėse ar nuotekų valymo įrenginiuose analizė ir kiti (Jacobsen, 2012). Nuotakynų įrengimo ir rekonstravimo technologijos (būdai) skirstomos į dvi grupes: 1. Įprastinės tranšėjinės technologijos, kai nuotekų vamzdžiai klojami rekonstruojami atviru būdu kasant tranšėjas; 2. Betranšėjės technologijos, kurios dar yra išskiriamos į naujos statybos ir vamzdynų atnaujinimo technologijas (1.6 pav.). Čia vamzdynų statyba ir rekonstravimas vykdomi uždaru būdu, neardant žemės paviršiaus dangų (dangos ardomos tik darbo duobių vietose). 1.6 pav. Betranšėjų technologijų klasifikavimo schema (

27 Tampriųjų pagrindo deformacijų teorijos Pagrindo deformacijoms skaičiuoti yra sukurta daugybė metodikų, kurios įvertina skirtingus (turinčius pagrindo savybėms vienokią ar kitokią įtaką) faktorius (Krutinis, 2007; Sližytė ir kt., 2012). Anksčiau skaičiavimams buvo naudojama pagrindo deformacijos nuo išorinės apkrovos priklausomybės prielaida, pagrįsta tiesinės priklausomybės dėsniu tarp įtempimų ir deformacijų. Šią teoriją pirmasis pasiūlė akademikas N. Fusas 1801 m (Šimkus, 1984). Pagal šią teoriją įtempimai sklinda ir pagrindas deformuojasi tik po konstrukcija (pamatas standus). Linijinio pagrindo reaktyvinio slėgio schema ir dabar naudojama orientaciniams skaičiavimams. Pradėjus naudoti statybose liaunas konstrukcijas, formavosi naujos prielaidos ir hipotezės. Viena jų vietinių tampriųjų deformacijų teorija, sukurta E.Vinklerio (1867 m.) ir H.Cimermano (1888 m.). Šios teorijos modelyje pagrindą sudaro tamprios, tarpusavyje nesusijusios spyruoklės, atremtos į standų nesideformuojantį sluoksnį. Liauna konstrukcija, apkrauta visame ilgyje tolygiai išskirstyta apkrova, nusėda tolygiai (neįlinksta), nes įtempimai sklinda ir pagrindas deformuojasi tik po konstrukcija. Tačiau iš tikrųjų taip nėra, įtempiai sklinda bei pagrindas deformuojasi ir už konstrukcijos ribų. Besideformuojančio pagrindo paviršius linksta pagal tampraus įlinkio kreivę, taip pat įlinksta ir vienodai paskirstyta apkrova apkrautas liaunas pamatas. Jame veikia lenkimo momentai ir skersinės jėgos. Šio amžiaus 2-ojo dešimtmečio pabaigoje G. Proktoras ir K. Vighartas suformulavo pagrindinius E. Vinklerio hipotezės trūkumus ir pasiūlė naujas prielaidas sijų ant tampraus pagrindo skaičiavimams tampraus puserdvio teoriją, kurią taikant, teisingiau negu vietinių tampriųjų deformacijų teorija įvertinamas realių gruntų darbas po liauna sija, dėl to skaičiuojama dažniausiai šia teorija pagrįstais metodais. Šiuo metu plačiausiai taikoma riboto storio sluoksnio teorija (Davydovas ir kt.). Laikoma, kad pagrindas yra sudarytas iš riboto storio suspaudžiamo tampraus tiesiškai deformuojamo grunto, po kuriuo slūgso nesuspaudžiamas gruntas. Taip apskaičiuoti pagrindo nuosėdžiai mažesni negu apskaičiavus pagal tampraus puserdvio teoriją. Tampraus pagrindo teorijų apibendrinimas pateiktas darbe (Šadzevičius, 1998): 1. Skaičiuojant pagal vietinių tampriųjų deformacijų teoriją, eksperimentiniams artimi rezultatai gaunami tada, kai pagrindą sudaro labai suspaudžiami gruntai, kurių stipris kerpant mažas, o apkrova didelė (kai grunte susiformuoja plastinių šlyties deformacijų zonos). Tinka skaičiuojant pontoninius tiltus.

28 28 2. Liaunoms konstrukcijoms ir jų pagrindams skaičiuoti tampraus puserdvio teorija tinka tuomet, kai pagrindą sudaro mažai suspaudžiami gruntai, kurių stipris kerpant didelis. Naudojama skaičiuojant juostinius pamatus. 3. Riboto sluoksnio teorija tinka skaičiuoti liaunų konstrukcijų ir pagrindų sąveikai, kai konstrukcijos pado plotas didelis (>25 m 2 ), o pagrindas mažai suspaudžiamas. Viena iš alternatyvių sistemos sija pagrindas skaičiavimo metodikų naudojama VDU Hidrotechninės statybos inžinerijos institute (Vaišvila ir kt., 2008) šarnyrinės grandies skaičiavimo metodas, naudojamas netiesiškai deformuojamų sijų, gulinčių ant tiesiškai ir netiesiškai deformuojamo Vinklerio pagrindo, tamprios pusplokštumės ir tamprios puserdvės skaičiavimuose.

29 29 2 TYRIMO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI Tyrimo tikslas atlikti Kauno LEZ lietaus nuotakyno vamzdžių skersmens parinkimo ir nuosėdžių apskaičiavimo analizę, klojant vamzdynus vandeninguose smėliniuose gruntuose (dribsmėliuose). Tyrimo uždaviniai: 1. Išanalizuoti lietaus nuotakyno įrengimą ir rekonstravimą reglamentuojančius norminius dokumentus. 2. Atlikti Kauno LEZ susidarančių paviršinių nuotekų kiekių bei lietaus nuotakyno vamzdyno hidraulinius skaičiavimus. 3. Atlikti lietaus nuotakyno vamzdyno konstrukcinius skaičiavimus, įvertinant vamzdyno nuosėdžius, klojant vamzdynus vandeninguose smėliniuose gruntuose (dribsmėliuose).

30 30 3 TYRIMO METODIKA IR ORGANIZAVIMAS 3.1 Tyrimų objektas Kauno laisvoji ekonominė zona įsteigta 1996 m., priėmus LR Kauno laisvosios ekonominės zonos įstatymą. Jai priskirta teritorija apima 534 ha teritoriją. Lietaus nuotekų sistemos modernizacijos metu bus pratęsta Kauno LEZ teritorijai reikalingos infrastruktūros plėtra: rekonstruota ir įrengta magistralinė lietaus nuotekų sistema. Įrengiamas DN1800mm apie 840 metrų ir DN2000mm apie metrų magistralinis lietaus nuotekų kolektorius nuo Kauno LEZ teritorijoje esančio melioracijos griovio persipylimo taško iki Ramučių gyvenvietės Centrinėje g. esančio taško (3.1 pav.). 3.1 pav. Kauno LEZ lietaus nuotakyno vamzdynų klojimo schema (Buitinių ir paviršinių nuotekų tinklų..., 2017) Klojant Kauno LEZ lietaus nuotakyno vamzdynus vandeninguose smėliniuose gruntuose (dribsmėliuose) iškilo problemų dėl vamzdyno neleistinų nuosėdžių, tranšėjos šlaitų slinkimo (3.2 pav.).

31 pav. Kauno LEZ lietaus nuotakyno vamzdynų klojimo dribsmėliuose problemos 3.2 Projektine s dokumentacijos analize s metodika Darbe atlikta projektinės dokumentacijos (Buitinių ir paviršinių nuotekų tinklų..., 2017) analizė, pagal šią medžiagą nustatytos sklypo charakteristikos, išanalizuoti projektiniai sprendiniai. 3.3 Pavirs inių nuotekų kiekių skaičiavimų metodika Projektuojant paviršinių nuotekų tinklus yra sukurta įvairių debito skaičiavimo metodikų kurios nurodytos Reinikytės M. magistriniame darbe (Reinikytė, 2011), tačiau Kauno LEZ susidarančių paviršinių (lietaus) nuotekų debitas skaičiuotas vadovaujantis STR :2003 Vandentiekis ir nuotekų šalintuvas. Pastato inžinerinės sistemos. Lauko inžineriniai tinklai. 9 priedą. Projektuojant paviršinių nuotekų tvarkymo sistemas, apskaičiuojant paviršinių nuotekų projektinį srautą, turi būti vadovaujamasi statybos techniniu reglamentu STR :2003. Vandentiekis ir nuotekų šalintuvas. Pastato inžinerinės sistemos. Lauko inžineriniai tinklai. Paviršinių nuotekų kiekis (Wf) išmatuojamas apskaitos prietaisais, o kai jų nėra, apskaičiuojamas pagal formulę: Wf = 10 Hf ps F K, m 3 /mėnesį ar kitą ataskaitinį laikotarpį (3.1) čia: Hf vidutinis daugiametis kritulių kiekis tam tikroje teritorijoje, mm (Pagal Lietuvos hidrometeorologijos tarnybos prie Aplinkos ministerijos duomenis. Apskaičiuojama iš eilės einantiems trisdešimties metų laikotarpiams, perskaičiuojant kas dešimt metų.); ps paviršinio nuotėkio koeficientas: ps 0,85 stogų dangoms;

32 32 ps 0,83 kietoms, vandeniui nelaidžioms, dangoms; ps 0,78 akmenų grindiniui; ps 0,4 iš dalies vandeniui laidiems paviršiams (pavyzdžiui, sutankintas gruntas, žvyras, skalda, ir pan.); ps 0,2 žaliesiems plotams (pavyzdžiui, pievos, vejos, gėlynai ir pan.), kuriuose įrengta vandens surinkimo infrastruktūra; ps 0,8 koeficientas taikomas, kuomet teritorija yra planuojama ir (ar) nėra žinomas paviršiaus tipas; F teritorijos plotas, išskyrus žaliuosius plotus, kuriuose neįrengta vandens surinkimo infrastruktūra, ir žemės ūkio naudmenas, ha; K paviršinio nuotėkio koeficientas, atsižvelgiant į tai, ar sniegas iš teritorijos pašalinamas. Jei sniegas pašalinamas, K=0,85, jei nešalinamas, K=1. Projektuojant paviršinių nuotekų valymo įrenginius, gali būti numatomos liūčių metu susidarančių srautų apvedimo be valymo sistemos. Projektuojant tokias sistemas turi būti užtikrinama, kad per valymo įrenginius, neviršijant projektinio nuotekų valymo įrenginių našumo, bus praleidžiamas toks srautas: kai nuotekos surenkamos nuo ne didesnių kaip 3 ha ploto (paviršių, nuo kurių surenkamos nuotekos, plotas) teritorijų (žr.3.1 lentelę). 3.1 lentelė. Valytinas nuotekų srautas (STR :2003) Plotas, ha 0,1 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Valytinas nuotekų srautas*, l/s 3,0 9, * tarpinės reikšmės skaičiuojamos interpoliacijos būdu; kai nuotekos surenkamos nuo didesnių kaip 3 ha teritorijų nuotekų srautas, sudarantis ne mažiau kaip 15 procentų didžiausio skaičiuotino momentinio srauto (l/s). Reikalavimai konkretaus objekto paviršinių nuotekų išleidimui į aplinką nustatomi statybos projekte, Taršos leidime ir (ar) Taršos integruotos prevencijos ir kontrolės leidime, o paviršinių nuotekų išleidimui į kitiems asmenims priklausančius nuotakynus nuotekų tvarkymo paslaugų pirkimo pardavimo sutartyje (Paviršinių nuotekų tvarkymo reglamentas, 2007). Visas paviršinių (lietaus) nuotekų debitas nuo sklypo:

33 33 Q bendras Q Q I ( C F C F ) F lt st d d v v st I, l/s (3.2) čia: I lietaus intensyvumas (l/s ha); Cd kietų dangų koeficientas; Cv vejos koeficientas. Skaičiuojamos teritorijos duomenys: Fsk sklypo plotas, ha; Fd kietos dangos, ha; Fv vejos plotas, ha Fst stogo dangos, ha. Skaičiuotinis paviršinių (lietaus) nuotekų debitas nustatomas atsižvelgiant į lietaus nuotakyno kaupiamąją gebą ir spūdinį tekėjimą tvinstančiame nuotakyne: Qmax Q lt 1 Q lt, l/s (3.3) čia: Qlt lietaus nuotekų debitas, apskaičiuojamas pagal 3.4 formulę; koeficientas, įvertinantis kaupiamąją gebą ir spūdinį tekėjimą. Lauko paviršinių (lietaus) nuotekų debitas apskaičiuojamas pagal formulę: Q I F lt C vid, l/s (3.4) čia: I lietaus intensyvumas (l/s ha), apskaičiuojamas pagal 3.5 formulę; F skaičiuotinis nuotėkio baseino plotas (ha); Cvid vidutinis svertinis nuotėkio koeficientas. Lietaus intensyvumas apskaičiuojamas iš lygties: I A c T B, l/(s ha), (3.5) čia: A, B, c lietaus parametrai, priklausantys nuo vietos geografinių klimatinių sąlygų ir nuotakyno ištvinimo retmens dydžio; STR :2003 Vandentiekis ir nuotekų šalintuvas. Pastato inžinerinės sistemos. Lauko inžineriniai tinklai. 10 priedas;

34 34 T lietaus trukmė, min. Skaičiuotinė lietaus trukmė imama lygi laikui, per kurį lietaus nuotekos atiteka nuo tolimiausio nuotėkio baseino taško iki skaičiuojamo skerspjūvio, ir apskaičiuojama taip: čia: čia: čia: T t kon tl tv, min, ( 3.6 ) tkon paviršinio koncentravimosi trukmė, imama lygi laikui, per kurį išlytas vanduo koncentruojasi į sroveles ir teka teritorijos paviršiumi arba vietiniais kvartalo nuotakais iki gatvės, min. (priimama tkon = 5 min., teritorijoje esantis drenažas vertinamas kaip požeminis, kvartalinis nuotakynas); tl laikas, reikalingas lietaus nuotekoms nutekėti gatvės lataku iki artimiausio lietaus šulinėlio (priimama tl = 0 min., nes teritorijoje yra požeminis, kvartalinis nuotakynas); tv laikas, per kurį lietaus nuotekos atiteka nuotakynu iki skaičiuojamo skerspjūvio; apskaičiuojamas taip: t 0, 017 v l v v v, min, ( 3.7 ) lv skaičiuotinės lietaus nuotakyno trasos barų ilgiai, išmatuojami, m; vv lietaus nuotekų tekėjimo greičiai šiuose nuotakyno baruose, m/s (parenkamas preliminarus greitis iš nomogramų, pagal žemės paviršiaus nuolydį). Vidutinis svertinis nuotėkio koeficientas Cvid apskaičiuojamas pagal formulę: C vid Ci Fi, ( 3.8 ) F Ci būdingų nuotėkio baseino paviršių nuotėkio koeficientai. Kai kurių paviršių nuotėkio koeficientų ribinės reikšmės nurodytos 3.2 lentelėje; Fi tam tikromis paviršiaus savybėmis pasižyminti (jai priskiriamas nuotėkio koeficientas Ci) nuotėkio baseino dalis, ha; F skaičiuotinis nuotėkio baseino plotas, ha.

35 lentelė. Paviršinio nuotėkio koeficientai (STR : priedo, 4 lentelė) Paviršiaus tipas Paviršinio nuotėkio koeficientas C * Asfaltas ir betonas 0,70 0,95 Akmenų grindinys 0,70 0,85 Stogai 0,75 0,95 Suplanuoti grunto paviršiai (žaliosios vejos): kai vejos pagrindas priesmėlis ir: nuolydis iki 2 procentų 0,05 0,10 nuolydis 2 7 procentai 0,10 0,15 nuolydis didesnis kaip 7 procentai 0,15 0,20 kai vejos pagrindas priemolis ir: nuolydis iki 2 procentų 0,13 0,17 nuolydis 2 7 procentai 0,18 0,22 nuolydis didesnis kaip 7 procentai 0,25 0, Lietaus nuotakyno vamzdyno hidraulinių skaičiavimų metodika Hidrauliniai vamzdyno skaičiavimai atlikti Pipelife skaičiuokle Lietaus nuotakyno vamzdyno konstrukcinių skaičiavimų metodika Apkrovos veikiančios vamzdį: Hidrostatinis slėgis iš vidaus; Grunto slėgis iš išorės; Transporto apkrovos iš išorės; Gruntiniai vandenys iš išorės (ir chemiškai ir apkrovos); Lietaus vanduo iš vidaus. Visos šios apkrovos sudedamos: q = qg + qtr + qv, kn/m 2. ( 3.9 ) Kontaktiniams įtempiams ir vamzdyno nuosėdžiams (pagal pamatų ant tampraus pagrindo skaičiavimo principus) skaičiavimo principai nurodyti literatūroje (Krutinis, 2007; Sližytė ir kt., 2012, Azzawi ir kt., 2010; Ladhane ir kt., 2013). Žinant, kad vietinių tampriųjų deformacijų

36 36 metodas duoda labiau atitinkančius tikrovę rezultatus, kai pamatai įrengiami ant labai suspaudžiamų gruntų (E < 5 MPa), taip pat ant ribotai suspaudžiamojo grunto sluoksnio (po juo slūgso nedeformuojamas gruntas), tai Kauno LEZ lietaus nuotakyno vamzdynų nuosėdžiams apskaičiuoti naudotas šis metodas ir kompiuterinė programa SIJATAMP (Vaišvila ir kt., 2008).

37 37 4. TYRIMŲ REZULTATŲ ANALIZĖ IR APTARIMAS 4.1 Projektine s dokumentacijos analize s rezultatai Projektinės dokumentacijos (Buitinių ir paviršinių nuotekų tinklų..., 2017) analizė. Sklypo skaičiuotinas plotas 10,6 ha, tame skaičiuje: stogai 4,0 ha, kieta danga (asfaltas, betonas) 3,86 ha, trinkelės 0,8 ha; žali plotai ~ 1,94 ha. Kiekviename sklype numatomi atskiri lietaus nuotekų valymo įrenginiai, išvalantys užterštas lietaus nuotekas iki leistinų normatyvinių dydžių. Į magistralinius lietaus nuotekų tinklus turi patekti tik išvalytos lietaus nuotekos. Į šiuos tinklus kartu bus pajungiamas ir lietaus bei sniego tirpsmo vanduo nuo gatvių, kietų dangų. Paviršinių nuotekų išleistuvas projektuojamas nuo šulinio Nr. L 2 už 14,7 m. Numatyta prizmės formos prieduobė (12 m ilgio), kuri išklojama gelžbetoninėmis plokštėmis PAG 14V (14 cm storio). Šlaitų projektinis nuolydis 1:1,5. Už prieduobės numatyta dugno ir šlaitų atkarpa iš granitinės skaldos įsijungimu su spinduliais R15 ir R10 į esamą Zersvos upelį. Įrengus slopintuvą iš gelžbetoninių plokščių, kitu etapu numatoma visą prieduobę užlieti gelžbetonio monolito sluoksniu (15 cm storiu) (4.1 pav.). 4.1 pav. Fragmentas iš techninio projekto (Buitinių ir paviršinių nuotekų tinklų..., 2017)

38 Kauno LEZ susidarančių pavirs inių nuotekų kiekių skaičiavimai Pagal 3.3 skyriuje pateiktą metodiką apskaičiuotas visas paviršinių (lietaus) nuotekų debitas nuo sklypo Qbendr. I lietaus intensyvumas (l/s ha), pagal 3.5 formulę ir pagal STR :2003 Vandentiekis ir nuotekų šalintuvas. Pastato inžinerinės sistemos. Lauko inžineriniai tinklai 10 priedą (retmuo p 2, A 2878, B 7,7, c 6,5); Cd kietų dangų priimtas koeficientas 0,95; Cv vejos priimtas koeficientas 0,22. Skaičiuojamos teritorijos duomenys: sklypo plotas Fsk 10,6 ha; kietos dangos Fd 3,86 ha; vejos plotas Fv 1,94 ha; stogo dangos Fst 4,0 ha; trinkelės 0,8 ha. Lietaus trukmė T, apskaičiuota pagal 3.6 formulę ir priimta lygi 20 min. Lauko paviršinių (lietaus) nuotekų skaičiuotinis debitas iš sklypo sudaro apie Qbendr=1329 l/s. Atsižvelgiant į statybos plėtrą, priimamas perspektyvinis Qpersp =3000 l/s. Metinis lietaus nuotekų debitas 53424,0 m 3 /metus; paros lietaus nuotekų kiekis, 3222,0 m 3 /d. Skaičiavimuose naudota 50 % tikimybė (kartą per 2 metus). 4.3 Kauno LEZ vamzdyno hidrauliniai skaičiavimai Hidrauliniai vamzdyno skaičiavimai atlikti Pipelife skaičiuokle, pagal skaičiavimo rezultatus parinktas 1500 mm vidinio skersmens vamzdynas (4.2 pav.).

39 pav. Hidraulinių vamzdyno skaičiavimų rezultatai Pipelife skaičiuokle Paviršinių nuotekų tinklas suprojektuotas iš stikloplasčio vamzdžių (GRP) PN1 SN10000 ir GRP šuliniais d1000 mm. 4.4 Kauno LEZ nuotakyno vamzdynų nuose džių skaičiavimai Apkrovų skaičiavimai Pagal 3.4 skyriuje pateiktą apkrovų skaičiavimo metodiką nustatytos apkrovos. H vamzdžio klojimo gylis, priimta 5,0 m; ρgr grunto tankis, priimta 20 kn/m 3. Transporto apkrova: q g = H q gr = 5 20 = 100 kn/m 2 q tr. = C P 6,28 H =1,3 P autotransporto apkrova, priimta 260 kn ,28 3,4 = 15, 83 kn/m2 C atsargos koeficientas. Pagrindinėms gatvėms 1,3; kitoms gatvėms 1,1. H vamzdžio klojimo gylis, priimta atmetus vamzdžio skersmenį, 3,4 m.

40 40 Gruntinio vandens apkrova: q g.v. = 10 h = 10 0, 4 = 4 kn/m 2 ; h atstumas nuo gruntinio vandens lygio iki vamzdžio, priimta 0,4 m. Suminė apkrova pagal 3.9 formulę q = qg + qtr + qv =100+15,83+4=120 kn/m Skirtingų pagrindo standumų įvertinimas skaičiuojant vamzdyno nuose džius ant tampraus Vinklerio pagrindo Kauno LEZ lietaus nuotakyno vamzdynų nuosėdžiams apskaičiuoti naudotas vietinių tampriųjų deformacijų metodas ir kompiuterinė programa SIJATAMP. Skaičiuojant vamzdyno nuosėdžius, pagrindas modeliuotas tampriomis spyruoklėmis, kurių standis Kz, tam tikro ilgio L sija (vamzdis) apkrauta sutelktine apkrova F (4.3 pav.). 4.3 pav. Pagrindo deformavimosi schema nuo sutelktinės apkrovos (vietinių tampriųjų deformacijų teorija Vinklerio pagrindas) Pagrindinė problema tiksliai nustatyti pagrindo standumo modulio reikšmes (C z), kadangi grunto standumas priklauso nuo pamato tipo, jo formos bei grunto, ant kurio projektuojamas pamatas. Pavyzdžiui, J. Antanaitis savo darbe (Antanaitis, 2009) nurodo, kad pagal 5 skirtingus standumo įvertinimo metodus smėliniam gruntui (smėlis smulkus tankus q c = 18 MPa), poliniam

41 Poslinkaiai, mm 41 pamatui pagrindo standumo modulio reikšmės (C z) kinta nuo iki (kn/m 3 ). Taigi šio pokyčio maksimali reikšmė yra 5 kartais didesnė už minimalią reikšmę. Siekiant įvertinti Kauno LEZ lietaus nuotakyno nuosėdžius, klojant vamzdynus vandeninguose smėliniuose gruntuose (dribsmėliuose), analizuoti vamzdžius shematizuojant į 10 m ilgio, 1500 mm pločio ir aukščio sijos, apkrautos 35kN sutelktine apkrova (pridėta kas 0,5m), gulinčios ant tampraus (Vinklerio) pagrindo, kurio standis buvo keičiamas nuo 10 MPa/m iki 30 MPa/m (4.4 pav.). 6 5 Pagrindo koeficientas 10MPa/m Pagrindo koeficientas 20MPa/m Pagrindo koeficientas 30MPa/m Vamzdžio ilgis, m 4.4 pav. Kauno LEZ lietaus nuotakyno nuosėdžių priklausomybės nuo pagrindo standžio Didžiausi vamzdyno nuosėdžiai (5,0544 mm) apskaičiuoti esant pagrindo standžiui 10 MPa/m, mažiausi (1,6989 mm) esant 30 MPa/m. Detalūs skaičiavimo rezultatai, esant pagrindo standžiui 10 MPa/m, pateikti 1 priede Skirtingų pagrindo standumų ir vamzdžio medžiagų įvertinimas skaičiuojant vamzdyno nuose džius ant tampraus Vinklerio pagrindo Siekiant įvertinti, kaip kinta vamzdyno nuosėdžiai priklausomai nuo tolygiai išskirstytos apkrovos, keičiant pagrindo standumą bei vamzdžio medžiagos deformacines savybes atlikti skaičiavimai pagal sijos ant tampraus tiesiškai deformuojamo (Vinklerio) pagrindo skaičiavimo principus.

42 42 Skaičiuojant vamzdyno nuosėdžius, pagrindas modeliuotas tampriomis spyruoklėmis, kurių standis Kz, tam tikro ilgio L sija (vamzdis) apkrauta tolygiai išskirstytu krūviu q (4.5 pav.). 4.5 pav. Pagrindo deformavimosi schema nuo tolygiai išskirstyto krūvio (vietinių tampriųjų deformacijų teorija Vinklerio pagrindas) Siekiant įvertinti Kauno LEZ lietaus nuotakyno nuosėdžius, klojant vamzdynus vandeninguose smėliniuose gruntuose (dribsmėliuose) analizuoti kaip 10 m ilgio, 1500 mm pločio ir aukščio sijos, apkrautos 75kN/m tolygiai išskirstyta apkrova, gulinčios ant tampraus (Vinklerio) pagrindo, kurio standis buvo keičiamas nuo 10 MPa/m iki 20 MPa/m, vamzdžio medžiaga: 1 skaičiuojamasis variantas betonas, kurio tankis, priimtas ρbet =26 kn/m 3. 2 skaičiuojamasis variantas stikloplastis, kurio tankis, priimtas ρbet =2,7 kn/m 3. Kompiuterine programa atlikus skaičiavimus gauti tokie rezultatai: 1 skaičiuojamasis variantas betoninio vamzdžio, apkrauto 75kN/m tolygiai išskirstyta apkrova, gulinčio ant tampraus (Vinklerio) pagrindo, kurio standis 10 MPa/m tokio vamzdyno nuosėdžiai yra 5,453 mm, o esant pagrindo standžiui 20 MPa/m 2,726 mm. 2 skaičiuojamasis variantas stikloplasčio vamzdžio, apkrauto 75kN/m tolygiai išskirstyta apkrova, gulinčio ant tampraus (Vinklerio) pagrindo, kurio standis 10 MPa/m tokio vamzdyno nuosėdžiai yra 4,714 mm, o esant pagrindo standžiui 20 MPa/m 2,357 mm Skirtingų pagrindo standumų ir vamzdžio medžiagų įvertinimas skaičiuojant vamzdyno nuose džius ant tampraus puserdvio pagrindo Siekiant įvertinti, kaip kinta vamzdyno nuosėdžiai priklausomai nuo tolygiai išskirstytos apkrovos, keičiant pagrindo standumą bei vamzdžio medžiagos deformacines savybes, atlikti skaičiavimai pagal sijos ant tampraus puserdvio pagrindo skaičiavimo principus.

43 pav. Tampraus puserdvio teorija (Krutinis, 2007) Sijos pagrindą sudaro tamprios, tarp savęs susijusios spyruoklės, atremtos į standų nesideformuojantį sluoksnį. Sija, apkrauta vienodai paskirstyta apkrova, linksta kartu su pagrindo paviršiumi, joje veikia lenkimo momentai ir skersinės jėgos. Skaičiuojant naudojamasi formulėmis, kurios rodo priklausomybę tarp veikiančios apkrovos ir pagrindo deformacijos. Siekiant įvertinti Kauno LEZ lietaus nuotakyno nuosėdžius, klojant vamzdynus vandeninguose smėliniuose gruntuose (dribsmėliuose) analizuoti kaip 10 m ilgio, 1500 mm pločio ir aukščio sijos, apkrautos 75kN/m tolygiai išskirstyta apkrova, gulinčios ant tampraus puserdvio pagrindo, kurio standis buvo keičiamas nuo 10 MPa/m iki 20 MPa/m, vamzdžio medžiaga: 1 skaičiuojamasis variantas betonas, kurio tankis, priimtas ρbet =26 kn/m 3. 2 skaičiuojamasis variantas stikloplastis, kurio tankis, priimtas ρbet =2,7 kn/m 3. Kompiuterine programa atlikus skaičiavimus gauti tokie rezultatai: 1 skaičiuojamasis variantas betoninio vamzdžio, apkrauto 75kN/m tolygiai išskirstyta apkrova, gulinčio ant tampraus puserdvio pagrindo, kurio standis 10 MPa/m tokio vamzdyno nuosėdžiai yra 15,810 mm, o esant pagrindo standžiui 20 MPa/m 9,237 mm. 2 skaičiuojamasis variantas stikloplasčio vamzdžio, apkrauto 75kN/m tolygiai išskirstyta apkrova, gulinčio ant tampraus puserdvio pagrindo, kurio standis 10 MPa/m tokio vamzdyno nuosėdžiai yra 15,810 mm, o esant pagrindo standžiui 20 MPa/m 7,894 mm Kauno LEZ nuotakyno vamzdynų nuose džių skaičiavimų rezultatų analize Atlikus apkrovų skaičiavimus nustatyta, kad Kauno LEZ lietaus nuotakyno vamzdžius veikia suminė apkrova q = 120 kn/m 2. Ši apkrova perskaičiuota į sutelktines apkrovas, priimant jų dydį lygų 38 kn.