Caurteka

Caurteka ir ceļa uzbēruma inženierbūve, kas nodrošina nelielai ūdenstecei un sausienei šķērsot zemes klātni, to neizskalojot un nepārmitrinot. Caurtekas izmanto dzelzceļa, autoceļu būvē u.c. Izšķir akmens, metāla, dzelzsbetona un polimērmateriālu caurtekas. Salīdzinot ar dzelzsbetona caurtekām, tās ir lētākas un vairākas reizes vieglākas. Tā kā tām nav vajadzīgs speciāls pamats, to izbūves laiks ir ievērojami īsāks. Gofrētas caurtekas novieto uz smilšu, grants vai šķembu spilvena. Caurtekas garums atbilst vismaz uzbēruma platumam tā apakšā. Palielinoties uzbēruma augstumam, jāpagarina caurteka, kas palielina izmaksas. Tādēļ uzbērumos, kuru augstums ir 10 m un augstāks, ekonomiski izdevīgāk ir būvēt tiltu ar mazu laidumu.

Vairumā gadījumu caurteka atļauj nebūvēt mazu tiltu, kas ir ievērojams ekonomiskais aspekts. Atkarībā no uzbēruma augstuma un caurteces lieluma caurtekas būvē kā monokļus, binokļus vai atsevišķos gadījumos kā trinokļus.

Pēc šķērsgriezuma caurtekas ir apaļas, taisnstūrveida vai velvjveidīgas.

Caurtekas būvē pēc projektiem grunts pārmitrinātās vietās, kur ir lietus ūdeņu plūsmas gravitācijas potenciāls no augstākām reljefa vietām uz zemākām, kā arī grāvju šķērsošanas vietās. Neparedzot caurtekas atbilstošās vietās, kā arī neveicot pienācīgu to tīrīšanu, var notikt zemes klātnes iegruvumi pārmitrinājuma rezultātā, pēc kuriem infrastruktūru līdz tās atjaunošanai jāslēdz. Vislielākās problēmas rodas lietus nokrišņu sezonas laikā - parasti rudenī un pavasarī. Bebri dažkārt pie caurtekām veido aizsprostus, kas arī var novest pie infrastruktūras bojājumiem.

Ieplūdes vietā būvē pieņemošo galveni (ieejas uzgalis), kam ir piltuves forma, virsma no ūdensizturīgiem materiāliem pret izskalošanu, parasti dzelzsbetona, betona vai akmens. Bet izplūdes vietā tas ir izplūdes galvenis (izejas uzgalis), kam ir uzbēruma aizsargapmale izplūdes vietā. Gofrētās metāla caurtekas izmanto bez uzgaļiem.

Uzbēruma grunts noturēšanai var būt paredzētas spārnsienas.

Caurtekas aprīko ar hidroizolāciju (bitumena emulsiju, stikla betonu) u.tml, lai novērstu ūdens iekļuvi uzbēruma ķermenī un noplūdi gruntsūdeņos.

Dažkārt būvē pietiekoši lielas "sausās caurtekas" cilvēku un dzīvnieku pārvietošanās vietās.

Gofrēta dubultcaurteka
Apaļa dzelzsbetona caurteka
Taisnstūra dzelzsbetona dubultcaurteka
Bojāta caurteka

Caurteku būvniecība

Caurtekas lielākoties būvē pēc tipveida projektiem. Tās izgatavo rūpnieciski un montē uz vietas. Caurteka sastāv no gredzeniem vai taisnstūra formas posmiem un gala uzgaļiem. Posmus savstarpēji savieno ar paplašinājumiem to galos. Kas uzlabo caurtekas hidrauliskos darba apstākļus. Galveņu pamatus veido dziļākus par caurtekas posmu pamatni.

Cauruli var novietot uz lekāl blokiem, kas nodrošina garenisku reni zem gredzena, kuras loki sakrīt ar cauruli. Bet taisnstūra caurtekām izlīdzinošos blokus.

Tāpat zem kanāla var ieklāt šķembu kārtu. Spārnsienas parasti betonē, bet pagaidu caurtekām var nobērt ar šķembu aizsargklājumu, kas uzbērumu aizsargā pret izskalojumiem.

Meninga koeficients

Nosaukums Goklera–Meninga koeficients nāk no diviem dažādiemem zinātniekiem, kuri veicināja izpratni par gravitācijas plūsmu grāvjos un cauruļvados. Šie vienādojumi nav pielietojami, kur plūsmu pārvieto ar motorsūkni.

Meninga koeficients – Viljams Menings (William Manning) izstrādāja vienādojumu, kas apraksta plūsmas ātrumu caur hidraulisko kanālu, iekļaujot atvērtās gultnes un caurules. Meninga vienādojums ir plaši izmantots hidraulikā, lai noteiktuu ūdens plūsmu, ņemot vērā gultnes raupjumu, slīpumu un ģeometriju.

Goklers (Gauckler) – Artūrs Goklers (Antoine de Chezy Gauckler) bija franču inženieris, kurš, strādājot pie hidraulikas, pētīja ūdens plūsmu pa dažādiem kanāliem un caurulēm. Lai gan vārds netiek tieši saistīts ar Meninga vienādojumu, Goklers veica pētījumus par ūdens plūsmas ātrumu un hidraulisko pretestību, kas tika par pamatu vēlākajiem darbiem, Meninga vienādojumam.

Abi šie zinātnieki attīstīja dažādus plūsmas modeļus, un Goklera–Meninga nosaukums dažkārt tiek izmantots, lai apvienotu viņu atklājumus, kuri sniedz ievērojamu ieguldījumu hidraulikas zinātnē. Tomēr šo formulu sauc vienkārši par Meninga formulu, jo tieši Viljams Menings to formalizēja šādā veidā, kā to lieto mūsdienās.

Meninga koeficients dažādiem materiāliem
Nr.p.k.	Materiāls	Meninga koeficients (n)
1	Dernas pārklājums	0,025–0,040
2	Plastmasas caurules (gludām sienām)	0,009 - 0,015
2	Gofrētas plastmasas caurules	0,020 - 0,025
3	Cinkotas tērauda caurules (gludām sienām)	0,011 - 0,016
4	Gofrētas cinkotas tērauda caurules	0,022 - 0,027
5	Dzelzsbetona caurules	0,012 - 0,017
6	Stiklašķiedras caurules	0,009 - 0,011
7	Mūrētas vai ķieģeļu caurules	0,017 - 0,020
8	Misiņa vai vara caurules	0,011 - 0,015
9	Azbesta cementa caurules	0,011 - 0,015
10	Stiklota keramika	0,010 - 0,013

Caurteka pēc grāvja parametriem

Grāvi raksturoošie parametri

b - platums apakšā, m.

B - platums augšā (pēc ūdens spoguļa), m.

$b_{v}={\frac {b+B}{2}}$ - Vidējais platums, m.

h - ūdens augstums grāvī, m.

1/m - nogāžu stāvuma attiecība (piemēram, 1/1,5 = h/1,5).

i - grāvja vidējais gradients (piemēram, 0,004)

$d=h{\sqrt {1+m^{2}}}$ - Grāvja nogāžu garums, m

$\omega =bh+2{hmh \over 2}=bh+mh^{2}$ grāvja dzīvā šķēluma laukuma, m².

$p=b+2d=b+2h{\sqrt {1+m^{2}}}$ - Samitrinātā šķēluma perimetrs, m.

$R_{g}={\frac {\omega }{p}}$ - grāvja hidro rādiuss, m.

n - Meninga koeficients grāvja sienām (skat. tabulu augstāk).

i - grāvja vidējais gradients (piemēram, 0,004)

$v={\frac {1}{n}}\cdot R^{\frac {2}{3}}\cdot {\sqrt {i}}$ - Plūsmas ātrums (Meninga vienādojums), m/s

$J=v\cdot \omega$ - ūdens kapacitāte grāvim, m³/s.

Caurule

Analoģiski, kā grāvim, aprēķina caurules ūdens kapacitāti caurtekā (m³/s). Beztermiņa ekspluatācijā tai jābūt līdzvērtīgai, tad caurtekas caurule labi spēj tikt galā ar ūdens kapacitāti, kuru tā saņem no grāvja.

Aprēķinu veic, piemeklējot atbilstošāko caurules diametru. Vienas caurules hidrorādiusu aprēķina R_c=D/4, kur D - caurules iekšējais diametrs, m. Ja caurules diametrs ir nepietiekams, pastāv iespēja ieviest 2 - 3 caurules, kas proporcionāli ceļ caurtekas kapacitāti līdz nepieciešamajam lielumam.

$v_{c}={\frac {1}{n_{c}}}\cdot R_{c}^{\frac {2}{3}}\cdot {\sqrt {i}}$ - Plūsmas ātrums (Meninga vienādojums), m/s.

$J_{c}=v_{c}\cdot \omega _{c}$ - ūdens kapacitāte caurulei, m³/s.

Taisnstūra kanāls

Taisnstūra kanāla hidraulisko rādiusu aprēķina 2 gadījumiem:

Kad taisnstūra kanāls ir tik pat kā aizpildīts $R_{t}={\frac {b\cdot h}{b+2h}}$ ;
Kad taisnstūra kanāls ir pilnībā aizpildīts $R'_{t}={\frac {b\cdot h}{2b+2h}}$ ;

$v_{t}={\frac {1}{n_{t}}}\cdot R_{t}^{\frac {2}{3}}\cdot {\sqrt {i}}$ - Plūsmas ātrums (Meninga vienādojums), m/s.

$J_{t}=v_{t}\cdot \omega _{t}$ - ūdens kapacitāte, m³/s.

Caurtekas ekspluatācijas termiņš

Nr. p.k.	Caurtekas eksplu- atācijas periods	v_cx daļa no v_g	Piezīme
1	līdz 20 gadiem	0,7 - 0,8	Īstermiņa (pagaidu)
2	20 - 40 gadi	0,8 - 0,9	Pārejas periodā
3	40 - 60 gadi	0,9 - 1,0	Vidēja termiņa
4	Beztermiņā	1	Bez termiņa ierobežojuma

Tabulā: v_cx - caurtekas kopējā kapacitāte (m³/s)

Informācijas avoti

Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Caurteka