alcantarilla - Culvert


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Alcantarilla de acero con una piscina de inmersión por debajo
Acero corrugado alcantarilla con una gota en el extremo de escape, Northern Vermont
Una alcantarilla múltiple de montaje en Italia
Concretas alcantarillas de cajón .
Una alcantarilla bajo el Vistula río dique y una calle de Varsovia .

Una alcantarilla es una estructura que permite que el agua a fluir bajo una carretera, ferrocarril, rastro, u obstrucción similar a partir de un lado al otro. Típicamente embebido con el fin de estar rodeado de suelo, una alcantarilla puede estar hecho de un tubo , de hormigón armado o de otro material. En el Reino Unido , la palabra también puede ser utilizado para una larga enterrados artificialmente curso de agua .

Las alcantarillas se utilizan comúnmente tanto como transversales drenajes para aliviar el drenaje de zanjas en la carretera, y para pasar el agua bajo una carretera en los cruces de drenaje y corriente natural. Una alcantarilla puede ser una estructura en forma de puente diseñado para permitir vehículo o tráfico peatonal para cruzar sobre el canal, mientras que permite el paso adecuado para el agua.

Las alcantarillas vienen en muchos tamaños y formas incluyendo redondos elípticas, de fondo plano, en forma de pera de fondo abierto, y en forma de caja construcciones,. La selección del tipo y la forma de la alcantarilla se basa en una serie de factores incluyendo los requisitos para el rendimiento hidráulico, limitaciones sobre aguas arriba elevación de la superficie del agua, y la altura calzada terraplén.

El proceso de eliminación de alcantarillas para restaurar un aire libre curso de agua se conoce como la luz del día . En el Reino Unido, la práctica también se conoce como deculverting.

materiales

Las alcantarillas pueden construirse de una variedad de materiales incluyendo cast-in-place o prefabricado de hormigón (armado o no reforzado), acero galvanizado , aluminio, o plástico (típicamente polietileno de alta densidad ). Dos o más materiales se pueden combinar para formar compuestos estructuras. Por ejemplo, las estructuras de acero corrugado de fondo abiertos se construyen a menudo en cimientos de hormigón.

Diseño e ingeniería

Holbrook, un afluente del río doméstico , emerge de una alcantarilla de ladrillo forrado, al norte de Birmingham

Construcción o instalación en un sitio de alcantarilla generalmente da como resultado la perturbación de suelo del sitio, bancos de la corriente , o lecho de la corriente , y pueden resultar en la aparición de problemas no deseados tales como socavación agujeros o caída de los bancos adyacentes a la estructura de alcantarilla.

Las alcantarillas deben estar debidamente dimensionados e instalados y protegidos de la erosión y socavación. Muchas agencias de Estados Unidos, tales como la Administración Federal de Carreteras , Oficina de Administración de Tierras , y la Agencia de Protección del Medio Ambiente , así como las autoridades estatales o locales, requieren que las alcantarillas ser diseñados y fabricados para cumplir específica federal, estatal, o las reglas y directrices locales para garantizar la adecuada función y para proteger contra fallos de alcantarilla.

Las alcantarillas se clasifican para los estándares de sus capacidades de carga, capacidades de flujo de agua, la esperanza de vida, y los requisitos de instalación para ropa de cama y relleno. La mayoría de los organismos se adhieran a estas normas cuando el diseño, la ingeniería, y la especificación de las alcantarillas.

fracasos

fracasos de alcantarilla pueden ocurrir por una amplia variedad de razones incluyendo el mantenimiento, del medio ambiente, y errores de instalación relacionada, fallos funcionales o de proceso relacionados con la capacidad y el volumen haciendo que la erosión de la tierra alrededor o debajo de ellos, y fallos estructurales o materiales que causan alcantarillas a fallar debido al colapso o la corrosión de los materiales de los que están hechos.

Si el fallo es repentino y catastrófico, puede resultar en lesiones o incluso la muerte. colapsos repentinos de carretera son a menudo el resultado de los sitios de cruce de alcantarilla mal diseñados y fabricados o cambios inesperados en los parámetros de diseño ambiente causa que rodean al ser superado. El agua que pasa a través de las alcantarillas pequeños dejará socavación de distancia del suelo que rodea el paso del tiempo. Esto puede causar un fallo repentino durante las lluvias medianas. Los accidentes de fracaso alcantarilla también puede ocurrir si una alcantarilla no se ha dimensionado de manera adecuada y se produzca una inundación abruma la alcantarilla, o que interrumpa la carretera o de ferrocarril por encima de ella.

función de alcantarilla en curso sin fallo depende de consideraciones de diseño e ingeniería apropiados que son dados a la carga, el flujo hidráulico, que rodea análisis del suelo, relleno y compactación ropa de cama, y ​​protección contra la erosión. Incorrectamente diseñado relleno apoyar alrededor de alcantarillas puede resultar en el colapso de material o el fracaso de soporte de carga insuficiente.

Para alcantarillas existentes que tienen la degradación experimentada, pérdida de la integridad estructural o necesidad de cumplir con los nuevos códigos o normas, rehabilitación utilizando un tubo de rebase tal vez prefieren a los de reemplazo. Dimensionamiento de una alcantarilla reline utiliza los mismos criterios de diseño de flujo hidráulico como el de una nueva alcantarilla sin embargo, como la alcantarilla reline está destinado a ser insertado en un tubo de alcantarilla o host existente, la instalación de rebasado requiere la lechada del espacio anular entre el tubo de acogida y la superficie de tubo de rebase (típicamente usando una fuerza de compresión baja lechada ) a fin de prevenir o reducir la infiltración y la migración del suelo. Lechada también sirve como un medio para establecer una conexión estructural entre el revestimiento, tubo anfitrión y el suelo. Dependiendo del tamaño y el espacio anular que se llena así como la elevación del tubo entre la entrada y la salida, inyecciones de mezcla tal vez necesario para llevar a cabo en múltiples etapas o "ascensores". Si se requieren múltiples ascensores, entonces se requiere un plan de rejuntado que define la colocación de tubos de alimentación de la lechada, tubos de aire, tipo de lechada de cemento a utilizar y si la inyección o bombeo de lechada a continuación, la presión desarrollada requerida para la inyección. A medida que el diámetro de la tubería de rebasado será más pequeño que el tubo de acogida, el área de flujo de sección transversal será menor. Al seleccionar un tubo de rebase con una superficie interna muy suave, con un factor de fricción de Hazen-Williams aproximada, C, valor de entre 140-150, la disminución de área de flujo puede ser compensado y las tasas de flujo hidráulico potencialmente aumentó a modo de resistencia al flujo de superficie reducida . Ejemplos de materiales de tubería con altos C-factores son el polietileno de alta densidad (150) y cloruro de polivinilo (140).

Impactos ambientales

Esta alcantarilla tiene un fondo superficie natural que conecta el hábitat silvestre.

cruces de corrientes seguras y estables pueden acomodar a la vida silvestre y la salud del arroyo de protección, al tiempo que reduce la erosión y costoso daño estructural. alcantarillas de tamaño insuficiente y mal colocados pueden causar problemas para la calidad del agua y de los organismos acuáticos. Poorly alcantarillas diseñados pueden degradar la calidad del agua a través de socavación y erosión, así como restringir el movimiento de los organismos acuáticos entre hábitat aguas arriba y aguas abajo. Los peces son una víctima común en la pérdida de hábitat debido a las estructuras de cruce mal diseñados.

Alcantarillas que ofrecen una adecuada paso organismo acuático reducir los obstáculos al movimiento de los peces, la vida silvestre, y otra vida acuática que requieren pasaje dentro de la corriente. alcantarillas mal diseñados también son más propensos a atascarse con sedimentos y los residuos durante medio a grandes eventos de lluvia escala. Si la alcantarilla no puede pasar el volumen de agua en la corriente, entonces el agua puede desbordarse sobre el terraplén de la carretera. Esto puede causar una erosión significativa, en última instancia, lavado de la alcantarilla. El material de terraplén que se elimina por lavado puede obstruir otras estructuras aguas abajo, haciendo que fallen también. También puede dañar los cultivos y propiedades. Una estructura de tamaño adecuado y blindaje de bancos duros pueden ayudar a aliviar esta presión.

Acuático paso organismo reemplazo de alcantarillas compatibles en Franklin, Vermont, justo aguas arriba del lago de Carmi

reemplazo de estilo de alcantarilla es una práctica muy extendida en la restauración de arroyos. beneficios a largo plazo de esta práctica incluyen un menor riesgo de fallo catastrófico y un mejor paso de los peces. Si se siguen las mejores prácticas de gestión, los impactos a corto plazo sobre la biología acuática son mínimos.

el paso de peces

Mientras que la alcantarilla se deriva la capacidad de descarga de consideraciones de ingeniería hidrológicos e hidráulicos, esto resulta a menudo en grandes velocidades en el cañón, creando una posible barrera paso de peces. Parámetros de alcantarilla crítica en términos de paso de peces son las dimensiones del cilindro, en particular de su longitud, forma de sección transversal, y la pendiente invertido. La respuesta de comportamiento de las especies de peces a las dimensiones de la alcantarilla, las condiciones de luz, y el flujo de turbulencia puede desempeñar un papel en su capacidad para nadar y tasa de pasaje alcantarilla. No hay medios técnicos sencillos para determinar las características de turbulencia más relevantes para el paso de peces en las alcantarillas, pero se entiende que la turbulencia del flujo juega un papel clave en el comportamiento de los peces. Las interacciones entre los peces de natación y de torbellino estructuras implican una amplia gama de escalas de longitud y Tine pertinentes. Las discusiones recientes hincapié en la función de flujo secundario de movimiento, las consideraciones de las dimensiones de pescado en relación con el espectro de escalas de turbulencia, y el papel beneficioso de estructuras turbulentas, siempre que los peces son capaces de explotarlos. La literatura actual sobre el paso de peces alcantarilla se centró principalmente en especies de peces de natación rápida, pero algunos estudios abogó por mejores directrices para peces pequeños de cuerpo incluidos los menores. Por último, un sólido conocimiento de la tipología de la turbulencia es un requisito básico para el éxito de cualquier estructura hidráulica de diseño propicia el paso de peces de aguas arriba.

alcantarillas mínimas pérdidas de energía

tamaño de la alcantarilla en relación con una persona

En las llanuras costeras de Queensland , Australia, lluvias torrenciales durante la estación húmeda a cabo un uso intensivo de las alcantarillas. La pendiente natural de la llanura de inundación es a menudo muy pequeña, y poca caída (o pérdida de carga ) es permisible en las alcantarillas. Los investigadores desarrollaron y patentaron el procedimiento de diseño de alcantarillas mínimas pérdidas de energía que producen pequeñas aflujo.

Una alcantarilla pérdida de energía mínima o vía fluvial es una estructura diseñada con el concepto de mínima pérdida de carga. El flujo en el canal de enfoque se contrae a través de una entrada de racionalizado en el barril en el que el canal de ancho es mínimo, y luego se expande en una toma racionalizado antes de ser finalmente liberado en el canal natural aguas abajo. Tanto la entrada y la salida deben racionalizarse para evitar pérdidas de formulario significativos. El invertido barril es a menudo baja a aumentar la capacidad de descarga.

El concepto de alcantarillas mínimas pérdidas de energía fue desarrollado por un ingeniero Comarca en Victoria y un profesor de la Universidad de Queensland durante la década de 1960. Mientras que fueron diseñados y construidos en Victoria una serie de estructuras de pequeño tamaño, algunas estructuras principales fueron diseñados, probados y construidos en el sureste de Queensland.

Silvicultura

En la silvicultura , el uso adecuado de alcantarillas de drenaje transversal puede mejorar la calidad del agua al tiempo que permite las operaciones forestales continúen.

Ver también

  • Puente  - estructura construida para atravesar obstáculos físicos
  • Clapper puente  - Puente formada por grandes losas planas de piedra apoyado sobre pilares de piedra, o descansando en las orillas de los arroyos
  • Drenaje
  • escalera para peces
  • cruce bajo el agua
  • Alcantarillado sanitario  - sistema de tubería o túnel subterráneo para las aguas residuales transporte de casas o edificios a las instalaciones de tratamiento o eliminación
  • Río Subterráneo  - Un río que corre en su totalidad o en parte, por debajo de la superficie del terreno

notas

referencias

enlaces externos