Runoff velocity behaviour on smooth pavement and paving blocks surfaces measured by a tilted plot

• Autorzy: Sedyowati L. , Suhardjono S. , Suhartanto E. , Sholichin M.

Identyfikatory

DOI

10.1515/jwld-2017-0030

Warianty tytułu

PL

Odpływ wody z nawierzchni gładkiej oraz pokrytej kostką brukową

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Paving blocks have been widely known as an alternative technology for reducing runoff discharge due to their infiltration performance and capability of retarding the flow. Surface configuration of the different paving blocks types and the openings area play important role in decreasing the runoff velocity. In this study, we investigated the surface runoff velocity on two types of paving blocks layers, and a smooth pavement as comparison. The paving blocks type were rectangular blocks, which have 3.2% openings ratio and hexagonal blocks, which have 6.5% openings ratio. We used a tilted plot covering area of 2 × 6 m, equipped by a rainfall simulator to accommodate the variation of surface slope and rainfall intensity. We measured the velocity by using modification of dye tracer and buoyancy method. The data were then tabulated and graphed based on the paving types and the surface slopes. Generally, the velocity-slope relationship has demonstrated that the increase in surface slope leads to the increase in velocity. In this study, the result showed that slope and rainfall intensity simultaneously influenced the velocity (F = 19.91 > F_table = 5.14; P < 0.05). However, the findings of this study showed a weak relationship between the changes of surface slope and the changes of runoff velocity on the rectangular blocks (R² = 0.38). The greater slope did not always invariably lead to the greater runoff velocity. It was likely that there was other predictor variable that was not identified before, and need to be further investigated.

PL

Kostka brukowa dzięki zdolności infiltracji wody i hamowania przepływu jest dobrze znanym materiałem stosowanym do utwardzania nawierzchni w celu redukowania spływu. Struktura powierzchni pokrytej kostką różnego typu i przestrzeni pomiędzy kostkami odgrywają istotną rolę w zmniejszaniu prędkości spływu. W pracy badano prędkość spływu powierzchniowego po warstwach kostki brukowej dwóch typów i porównawczo – po gładkiej powierzchni. Zastosowano kostki prostokątne z powierzchnią wolnych przestrzeni wynoszącą 3,2% całkowitej powierzchni i kostkę sześciokątną z powierzchnią wolnych przestrzeni równą 6,5%. Do badań wykorzystano pochyłe poletko o wymiarach 2 × 6 m wyposażone w symulator opadów, aby dostosować nachylenie powierzchni i intensywność opadów. Prędkość spływu mierzono, używając barwnika wskaźnikowego oraz naczynia pomiarowego. Dane przedstawiono w tabelach i na wykresach z uwzględnieniem typu i nachylenia nawierzchni. Zależność między prędkością a nachyleniem wykazała, że wzrost nachylenia powierzchni prowadzi do zwiększenia prędkości spływu. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że nachylenie i intensywność opadu równocześnie wpływają na prędkość spływu (F = 19,91 > F_tab. = 5,14; P < 0,05). Stwierdzono jednak słabą zależność między zmianą nachylenia powierzchni a zmianą prędkości spływu po powierzchni utwardzonej prostokątną kostką (R² = 0.38). Większe nachylenie nie zawsze skutkowało większą prędkością spływu. Prawdopodobnie istniał dodatkowy czynnik nieuwzględniony wcześniej, który powinien zostać poddany dalszym badaniom.

Słowa kluczowe

EN

low-impact development; overland flow; permeable pavement; urban drainage

PL

drenaż miejski; nawierzchnia przepuszczalna; rozwój przyjazny środowisku; spływ powierzchniowy

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2017
• Tom: no. 33
• Strony: 149--156
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Sedyowati L.

• University of Merdeka Malang, Jl. Terusan Raya Dieng No. 62-64, Malang 65146, Indonesia

autor

Suhardjono S.

• Brawijaya University, Jl. Veteran, Kota Malang 65145, Indonesia

autor

Suhartanto E.

• Brawijaya University, Jl. Veteran, Kota Malang 65145, Indonesia

autor

Sholichin M.

• Brawijaya University, Jl. Veteran, Kota Malang 65145, Indonesia

Bibliografia

• ABRAHAMS A.D., PARSONS A.J., LUK S.-H. 1986. Field measurement of the velocity of overland flow using dye tracing. Earth Surface Processes and Landforms. Vol. 11. Iss. 6 p. 653–657.
• ABUSTAN I., HAMZAH M.O., RASHID M.A. 2012. Review of permeable pavement systems in Malaysia conditions. OIDA International Journal of Sustainable Development. Vol. 4 (02) p. 27–36.
• ARON G., ERBORGE C.E. 1973. A practical feasibility study of flood peak abatement in urban areas. Report. U.S. Army Corps of Engineers, Sacramento, Calif.
• BARRETT M.E., KEARFOTT P., MALINA J.F. 2006. Stormwater quality benefits of a porous friction course and its effect on pollutant removal by roadside shoulders. Water Environment Research. Vol. 78. Iss. 11 p. 2177–2185.
• BORGWARDT S. 2006. Long-term in-situ infiltration performance of permeable concrete block pavement. In: Proceedings of the 8th International Conference on Concrete Block Paving. San Francisco, CA, USA. November 6–8, 2006. Vol. 68 p. 1–12.
• CASTRO D., GONZÁLEZ-ANGULLO N., RODRÍGUEZ J., CALZADA M.Á. 2007. The influence of paving-block shape on the infiltration capacity of permeable paving. Land Contamination and Reclamation. Vol. 15. Iss. 3 p. 335–344.
• CHEN C.N., WONG T.S.W. 1993. Critical rainfall duration for maximum discharge from overland plane. Journal of Hydraulic Engineering. Vol. 119. Iss. 9 p. 1040–1045.
• COLLINS K.A., HUNT W.F., HATHAWAY J.M. 2008. Hydrologic comparison of four types of permeable pavement and standard asphalt in eastern North Carolina. Journal of Hydrologic Engineering. Vol. 13. Iss. 12 p. 1146–1157.
• COLLINS K.A., HUNT W.F., HATHAWAY J.M. 2009. Evaluation of various types of permeable pavement with respect to water quality improvement and flood control. In: Low impact development: New and continuing applications. Second National Low Impact Development Conference. March 12–14, 2007. Wilmington, North Carolina, United States p. 275–289.
• DUNKERLEY D. 2001. Estimating the mean speed of laminar overland flow using dye injection-uncertainty on rough surfaces. Earth Surface Processes and Landforms. Vol. 26. Iss. 4 p. 363–374.
• DUNKERLEY D.L. 2003. An optical tachometer for shortpath measurement of flow speeds in shallow overland flows: improved alternative to dye timing. Earth Surface Processes and Landforms. Vol. 28. Iss. 7 p. 777–786.
• FAA 1970. Circular on airport drainage. Report A/C 150-5320-5B. Washington, D.C. Federal Aviation Administration, U.S. Department of Transportation.
• GOMEZ-ULLATE E., CASTILLO-LOPEZ E., CASTRO-FRESNO D., BAYON J.R. 2011. Analysis and contrast of different pervious pavements for management of storm-water in a parking area in Northern Spain. Water Resources Managament. Vol. 25. Iss. 6 p. 1525–1535.
• HASSANI A., MOHAMMAD S. 2008. Seepage analysis of interlocking concrete block pavements: 3D finite element modelling approach. Road Materials and Pavement Design. Vol. 9. Iss. 2 p. 311–321.
• HATHAWAY G.A. 1945. Design of drainage facilities. Transactions of the American Society of Civil Engineers. Vol. 110 p. 697–730.
• ILLGEN M., HARTING K., SCHMITT T.G., WELKER A. 2007. Runoff and infiltration characteristics of pavement structures – Review of an extensive monitoring program. Water Science and Technology. Vol. 56. Iss. 10 p. 133–140.
• IZZARD C.F. 1946. Hydraulics of runoff from developed surfaces. Proceedings of the Highway Research Board. Vol. 26 p. 129–150.
• KERBY W.S. 1959. Time of concentration studies. Civil Engineering. Vol. 29. Iss. 3 pp. 60.
• LI M.-H., CHIBBER P. 2008. Overland flow time of concentration on very flat terrains. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. No. 2060 p. 133–140.
• LUCKE T. 2014. Using drainage slots in permeable paving blocks to delay the effects of clogging: Proof of concept study. Water. Vol. 6. Iss. 9 p. 2660–2670.
• LUCKE T., BEECHAM S. 2011. An investigation into long term infiltration rates for permeable pavements on sloping sub-catchments. In: 12th International Conference on Urban Drainage. Porto Allegre, Brazil, 11–16 September 2011 p. 1–8.
• MORGALI J.R., LINSLEY R.K. 1965. Computer analysis of overland flow. Journal of the Hydraulics Division. Vol. 91. Iss. HY3 p. 81–100.
• NICHOLS P.W.B., LUCKE T., DIERKES C. 2014. Comparing two methods of determining infiltration rates of permeable interlocking concrete pavers. Water. Vol. 6. Iss. 8 p. 2353–2366.
• PLANCHON O., SILVERA N., GIMENEZ R., FAVIS-MORTLOCK D., WAINWRIGHT J., BISSONNAIS Y.L., GOVERS G. 2005. An automated salt-tracing gauge for flow-velocity measurement. Earth Surface Processes and Landforms. Vol. 30. Iss. 7 p. 833–844.
• SCHLICHTING H., GERSTEN K. 2017. Fundamentals of Boundary–Layer Theory. In: Boundary–Layer Theory. Springer, p. 29–49.
• SINGHAL N., ELEFSINIOTIS T., WEERARATNE N., JOHNSON A. 2008. Sediment retention by alternative filtration media configurations in stormwater treatment. Water, Air, and Soil Pollution. Vol. 187. Iss. 1 p. 173–180.
• TATARD L., PLANCHON O., WAINWRIGHT J., NORD G., FAVISMORTLOCK D., SILVERA N., RIBOLZI O., ESTEVES M., HUANG C.H. 2008. Measurement and modelling of high-resolution flow-velocity data under simulated rainfall on a low-slope sandy soil. Journal of Hydrology. Vol. 348. Iss. 1–2 p. 1–12.
• TAURO F., MOCIO G., RAPITI E., GRIMALDI S., PORFIRI M. 2012. Assessment of fluorescent particles for surface flow analysis. Sensors. Vol. 12 p. 15827–15840.
• WONG T.S.W. 2005. Assessment of time of concentration formulas for overland flow. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. Vol. 131. Iss. 4 p. 383–387.
• ZHANG S., LIU Y., LI M., LIANG B. 2016. Distributed hydrological models for addressing effects of spatial variability of roughness on overland flow. Water Science and Engineering. Vol. 9. Iss. 3 p. 249–255.