Utprøving av metoder for dimensjonering og kapasitetsvurdering i åpne veigrøfter
Description
Full text not available
Abstract
I denne masteroppgaven er fokuset på vannstrømning i åpne sidegrøfter for veianlegg. Det er valgt å se på veigrøfter isolert og ikke andre komponenter i drens- og overvannssystemet for et veianlegg.
Utilstrekkelig dimensjonering av veigrøfter kan medføre store skader på vei og annen infrastruktur. Fremtidig klima er spådd med mer intens nedbør og det er viktig å planlegge for robuste og bærekraftige løsninger.
Mitt inntrykk er at ved dimensjonering av åpne veigrøfter har Mannings formel vært enerådende, og andre metoder er sjelden brukt. Inntrykket mitt er også at det er vanlig å sjekke om veigrøften har kapasitet, og ikke beregne vanndybde og vannhastighet ved dimensjonerende vannføring. Det kan skyldes at veigrøfter ofte har lange strekninger med jevn bunnhelning og samme grøftetverrsnitt som gir tilnærmet normalstrømning. Flere veianlegg blir nå bygd med terskler for infiltrasjon og fordrøyning i grøfter. Dette gjør at strømningssituasjonen kan endre seg lokalt over terskelen.
Målsetningen i denne masteroppgaven er å undersøke hva som er forskjellen mellom metodene og finne styrker og svakheter ved beregning av vanndybde og vannhastighet ved dimensjonerende vannføring. Det er også vurdert hvilke metoder som er egnet til ulike plannivå ved veibygging.
Metodene som er benyttet til å beregne vanndybde i veigrøft er:• Mannings formel satt opp i excel-regneark• SWMM (Hydrologisk og hydraulisk modell) • HEC-RAS (Hydraulisk modell for naturlige og kunstige elver / kanaler)
For å vurdere forskjellene mellom metodene ble de brukt til å beregne vanndybder og vannhastighet i veigrøften ved en serie av analyser lagd for å få frem forskjellige scenarioer og forskjellig typer strømning. Metodene ble også benyttet til å beregne vanndybder og vannhastigheter på to praktiske eksempler, et med åpent drenssystem og et med lukket drenssystem.Ut ifra resultater og prosessen fra analysene og praktiske eksempler ved bruk av metodene ble det konkludert med at:• HEC-RAS anbefales til veigrøfter på alle plannivå og alle strømningssituasjoner belyst i denne masteroppgaven.
• Mannings formel anbefales til veigrøfter med jevn bunnhelning, samme grøftetverrsnitt, samme ruhet og trapesformet grøftetverrsnitt på hele strekningen. Metoden anbefales til bruk i reguleringsplan, men til prosjektering bør strømningssituasjonen i veigrøften vurderes før bruk av metoden.
• SWMM anbefales til veigrøfter med jevn bunnhelning, samme grøftetverrsnitt og samme ruhet på hele strekningen. Metoden anbefales til bruk i reguleringsplan, men til prosjektering bør strømningssituasjonen i veigrøften vurderes før bruk av metoden. In this master`s thesis the focus is on water flow in open side ditches for roads. It is chosen to look at road ditches in isolation and not other components of the drainage system for a road system.
Inadequate sizing of road ditches can cause major damage to the road and other infrastructure. Future climate is predicted with more intense rainfall and it is important to plan for robust and sustainable solutions.
My impression is that in the design of open road ditches, Manning`s formula has been unanimous and other methods are rarely used. My impression is also that it is usual to check if the road trench has capacity and not to calculate water depth and water velocity in the dimensioning water flow. This may be due to the fact that road ditches often have long stretches with a even bottom slope and the same ditch cross-section that gives approximate normal flow. Several roads are now being built with check dams for infiltration and delay in ditches. This allows the flow situation to change locally above the check dam.
The objective of this master`s thesis is to examine what the difference is between the methods and to find strengths and weaknesses in calculating water depth and water velocity in dimensioning water flow. It has also been rated which methods are suitable for different levels in road construction.
The methods used to calculate water depth in road ditches are:• Manning`s formula set up in excel spreadsheets• SWMM (hydrological and hydraulic model)• HEC-RAS (hydraulic modell for natural and artifical rivers / canals)
To rate the differences between the methods, they were used to calculate water depths and water velocities in the road trench in a series of studies designed to present different scenariois and different types of flow. The methods were also used to calculate water depths and water velocities on two practical examples one with open drainage system and one with closed drainage system.
Based on the results and the process from studies and practical examples using the methods, it was concluded that:• HEC-RAS is recommended for road trenches at all plan levels and all flow situations described in this master thesis.
• Manning`s formula is recommended for road trenches with a even bottom slope, the same trench cross section, the same roughness and trapezoidal trench cross section on the entire stretch. The method is recommended for use in zoning plan, but for detailed design, the flow situation in the road trench should be considered before using the method.
• SWMM is recommended for road trenches with a even bottom slope, the same trench cross section and the same roughness troughout the stretch. The method is recommended for use in zoning plan, but for detailed design, the flow situation in the road trench should be considered before using the method.