Voorsorg vir veilige afvoer van vloedwaters by gronderosie bestrydingswerke
Last update: April 11, 2012 09:38:40 AM
Voorsorg vir Veilige Afvoer van Vloedwaters by Gronderosiebestrydingswerke
'n Ontwerp vir Uitlope.
E. A. Oosthuizen
TEN einde behoorlike voorsorg te maak vir hoë vloedwaters uit 'n opvanggebied, en om die veiligheid van gronderosiebestrydingswerke te verseker, moet voldoende voorsiening gemaak word vir uitlope.
Dit is dus noodsaaklik dat die maksimum afvoer, wat verwag kan word tydens storms, by benadering vasgestel moet word voordat die plan van sodanige werke ernstig oorweeg word.
Die geaardheid en ontwerp van die waterbeheerwerke sal in hoofsaak afhang van die hoeveelheid water waaraan sulke werke op die duur onderhewig sal wees.
Neem byvoorbeeld die geval waar die grootste stroom van die stormwaters in die oorspronklike water loop gehou moet word, deur dit oor 'n sentrale slikvangwal in die loop te stuur, terwyl 'n kontroleerbare hoeveelheid water oor die veld versprei moet word deur middel van 'n stelsel van lei- en contourwalle (sien artikel oor "Leiwalle vir die verspreiding van vloedwaters" in Boerdery in Suid-Afrika van Maart 1936).
Die beginsel wat hier toegepas moet word is die van 'n vlak waterloop. Nie alleen moet die uitloop op so 'n manier ontwerp word dat die stormwater so vlak moontlik uitloop en die hoeveelheid water vir verspreiding onder beheer gehou kan word nie, maar ook die lei- en contourwalle moet ontwerp word ooreenkomstig die hoeveelheid water wat hulle moet beheer.
Dan is daar die diep, smal sloot, waar dit miskien nie moontlik of wenslik sal wees om water op die veld uit te keer nie, maar waar dit nietemin nodig sal wees om terugvreting na die sloot en uitkalwing van die oewers stop te sit, en te verhoed dat die sloot dieper uitspoel. In die geval word die stroming van die water op geskikte afstande gestuit deur middel van ligte betonstuitwalle wat spesiaal vir die doel ontwerp is. Voorsiening moet hier gemaak word vir die veilige deurlaat van die maksimum stroom oor 'n diep smal uitloop.
Daar is reeds op gewys dat die diepte van waterloop in 'n uitloop afhang van die wydte van die uitloop, en daar word nadruk op gelê dat die wydte en diepte van 'n uitloop baie belangrik is en dikwels beslissende faktore uitmaak in die ontwerp wat aangeneem word.
Dit kan byvoorbeeld goedkoper wees om 'n grondwal nog twee voet hoër te maak as om die uitloop 'n verdere vyftig voet wyer uit te grawe, of dit sal miskien minder kos om die lengte van 'n stuitwal, sê, dertig voet te verleng as om die vlerkmure en die aansluitende grondwerk nog drie voet hoer te maak.
As die maksimum afvoer van ‘n opvanggebied eers by benadering bepaal is, dan is dit betreklik maklik om die wydte en die diepte van die vereiste uitloop te bereken.
Verduideliking van Terme
Oor die algemeen is dit wenslik om die stroomdiepte van die water oor die uitloop so vlak moontlik te hou, en die veiligheid van die werke te verseker deur voorsiening te maak vir voldoende "vryboord”.
Ten einde die uitdrukking "vryboord" te verstaan, is dit wenslik om eers die uitdrukkings "uitloophoogte" en " stormwaterhoogte " te verduidelik.
"Uitloophoogte ", Fig. 1, is wat bekend staan as die volwaterhoogtemerk in die geval van 'n dam, d.w.s., die waterhoogtemerk wanneer die dam vol is en net begin uitloop, of op slik-hoogtemerk in die geval van 'n slikkeerwerk.
"Stormwaterhoogte" is die hoogtemerk wat bereik word met stormreëns, en H die verskil tussen stormwaterhoogtemerk en uitloophoogtemerk, is die stroomdiepte in die uitloop. Die verskil tussen die kruinhoogte van die skouer- of vlerkmuur (soos dit soms genoem word) en die stormwaterhoogte, is die vryboord H1. Hierdie "vryboord" is van die uiterste belang in die ontwerp van waterbeheerwerke, aangesien dit eintlik die veiligheidsfaktor is wat hoogte betref.
Die vryboord wat toegelaat moet word, hang af van plaaslike omstandighede en toestande. Byvoorbeeld, in die geval van 'n opgaardam of 'n stuitwal met aansluitende grondwalle waar die opvangstormwaters 'n uitgestrekte oppervlakte kan beslaan, en waar so 'n oppervlakte in die tande van die heersende winde lê, kan hoë golwe miskien veroorsaak word, en dan moet voldoende vryboord toegelaat word om te verhoed dat die branders oor die grondwalle of die skouers sal slaan - op die veronderstelling natuurlik, dat 'n voldoende uitloop verskaf is.
In die geval van 'n grondwal moet ook voorsiening gemaak word vir die sak en afreën daarvan.
Dit moet nie vergeet word nie dat die skouer of vlerk van 'n messeldam, d.w.s. waar die grondwerk aansluit by die messelwerk, die swak plek van sodanige werk is, en onder geen omstandigheid moet toegelaat word dat stormwaters die kruin van die pitmure of van die grondwalle bereik nie.
By die ontwerp van uitlope is dit noodsaaklik om in gedagte te hou dat die afvoer van 'n gewone opvangsgebied maar net by benadering bereken kan word, en alleenlik as 'n gids kan. dien, selfs as die besondere omstandighede in verband met die gebied en die intensiteit van swaar reënval sover moontlik in aanmerking geneem is.
In die mate van die belangrikheid van die werk, is dit noodsaaklik dat nog addisionele vryboord gegee word, nadat reeds voorsiening gemaak is vir die gevaar van branders.
Die twee algemene tipes van uitlope wat in verband met gronderosiebestrydingswerke voorkom, is die uitloopkanaal, wat gewoonlik uitgegrawe word by een punt van die grondwal wat die dam- of keerwal vorm, en die gemesselde slikvangwal.
Dit is nie die bedoeling om hier in besonderhede op die konstruksie van uitlope in te gaan nie, maar alleen om aan te toon hoe dit ontwerp van 'n doeltreffende uitloop aangebring kan word sonder om tot lastige berekeninge oor te gaan.
Op die bygaande grafiek kan die wydte van die uitloop en ooreenstemmende stroomdiepte vir 'n afvoer van enigiets tot 20,000 kuseks maklik afgelees word, en alhoewel die syfers van die grafiek verkry, na regte bedoel is vir uitloopkanale, kan dit ook, sonder noemenswaardige foute toegepas word vir stuitwalle met wye kruine.
(1) Gestel 'n stuitwal moet gebou word op 'n voorgestelde plek oor 'n sloot 200 voet wyd. Bepaal die hoogte van die skouermure bokant uitloophoogte indien die vryboord 5 voet en die maksimum afvoer 6,800 kuseks moet wees. Volg die stippellyne op die grafiek. Die horisontale lyn, wat 6,800 kuseks (680 by 10) voorstel kruis die vertikale lyn, wat 200 voet (20 by 10) uitloopwyte voorstel, by die 5 voet stroomdieptelyn. Die stormwaterhoogte is dus 5 voet bokant uitloophoogte en gevolglik moet die hoogte van die skouermure 10 voet bokant uitloophoogte wees.
(2) In Fig. 2 word die profiel by die uitloopkant van 'n damwal aangetoon. As die uitloophoogte by pen 20 is, en die maksimum afvoer 2,000 kuseks is, moet die uitloop so ontwerp word dat, wanneer die stroomdiepte 2½ voet is, daar nog 'n vryboord van 4 voet is.
Die horisontale lyn wat op die grafiek 2,000 (200 by 10) kuseks voorstel, word gekruis deur die 2.5 stroomdieptelyn by die 165 (16.5 by - 10) uitloophoogtelyn. Die ontwerp word in Fig. 3 aangetoon. Hiervan kan afgelei word dat om die mees ekonomiese ontwerp te verkry, die eerste 113 voet van die uitloop uit 'n lae messelmuur op rotsfondament moet bestaan, terwyl die res van die vereiste wydte, nl. 52 voet, uitgegrawe moet word.
By die oorweging van die moontlikhede van 'n terrein as uitloop, moet dit nie uit die oog verloor word nie dat alhoewel die intensiteit van 'n vloed van so groot belang is sover dit die bogrondse deel van die uitloop betref, die duur van die stormwater ook in aanmerking geneem moet word in verband met die fondamente van die uitloopvalmuur of stuitwal, en die uitloopkanaal.
Die maksimum afvoer van 'n klein opvanggebied is gewoonlik die gevolg van stortreëns oor sy hele oppervlakte, maar daar stortreëns gewoonlik plaaslik is, en selde lank aanhou, is die stormwaters van kort duur en is die uitloopkanaal dus nie onderhewig aan die vretende werking van aanhoudende waters nie.
In die geval van 'n groot opvangsgebied, is dit egter die sagte en meer aanhoudende reëns, wat oor die gehele gebied uitsak, wat die maksimum stormwaters veroorsaak, en dit tesaam met die feit dat die waters oor 'n lang afstand kom, maak die periode van maksimum vloei heelwat langer as in die geval van ‘n klein opvanggebied, en geweldige verspoeling kan in die uitloopkanaal plaasvind.
In die keuse van 'n terrein vir die uitloop, moet die periode van maksimum vloei nie uit die oog verloor word nie, en voorsiening moet gemaak word in die ontwerp om die fondamente te beveilig, nie alleen teen die skok nie, maar ook teen terugvreting of verlaging van oppervlaktes in die uitloopkanaal.
In 'n later artikel sal die ontwerp van slikkeerwerke behandel word.
Boerdery in Suid-Afrika 12