Bài giảng môn Thoát nước - Dương Thanh Lượng

115 trang hapham 1640

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng môn Thoát nước - Dương Thanh Lượng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_mon_hoc_thoat_nuoc_duong_thanh_luong.pdf

Nội dung text: Bài giảng môn Thoát nước - Dương Thanh Lượng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI GS. TS. DƯƠNG THANH LƯỢNG BÀI GIẢNG MÔN HỌC THOÁT NƯỚC Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-1
HÀ NỘI 2010 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Dung. Công trình thu nước và trạm bơm cấp thoát nước. NXB Xây dựng. Hà Nội, 1996. 2. Lê Dung. Sổ tay máy bơm. NXB Xây dựng. Hà Nội, 1999. 3. Giáo trình Máy bơm và trạm bơm. NXB Từ điển bách khoa. Hà Nội, 2006. 4. Hoàng Văn Huệ. Thoát nước, Tập 1 Mạng lưới thoát nước. NXB Khoa học và kỹ thuật. Hà Nội, 2002. 5. Hoàng Văn Huệ. Thoát nước, Tập 2 Xử lý nước thải. NXB Khoa học và kỹ thuật. Hà Nội, 2002. 6. Dương Thanh Lượng. Hướng dẫn đồ án môn học Thiết kế mạng lưới thoát nước. NXB Khoa học tự nhiên và công nghệ. Hà Nội, 2008. 7. Sổ tra cứu máy bơm và thiết bị. Trường ĐH Thuỷ lợi. Hà Nội, 1998. 8. Nguyễn Công Tùng. Bài tập và đồ án môn học Máy bơm và trạm bơm. NXB Từ điển bách khoa. Hà Nội, 2006. 9. TCXDVN 33:2006. Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình - Tiêu chuẩn thiết kế. 10. TCXD 7957:2008. Thoát nước - Mạng lưới bên ngoài công trình - Tiêu chuẩn thiết kế. 11. TCVN 4474-1987. Thoát nước bên trong - Tiêu chuẩn thiết kế. 12. TCVN 4513-1988. Cấp nước bên trong - Tiêu chuẩn thiết kế. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-2
MỤC LỤC Trg Chương 1. Các hệ thống và sơ đồ thoát nước 1-1 I-1. Nhiệm vụ của hệ thống thoát nước và các loại nước thải 1-1 I-2. Sơ đồ và phân loại hệ thống thoát nước 1-1 I-3. Lựa chọn sơ đồ hệ thống thoát nước 1-3 I-4. Sơ đồ thoát nước khu dân cư 1-3 I-5. Sơ đồ thoát nước tổng hợp liên vùng 1-6 I-6. Điều kiện thu nhận nước thải vào mạng lưới thoát nước và vào nguồn tiếp nhận 1-6 Chương 2. Những vấn đề cơ bản về thiết kế hệ thống thoát nước 2-1 II-1. Những tài liêu cơ bản để thiết kế 2-1 II-2. Dân số tính toán 2-1 II-3. Tiêu chuẩn và chế độ thải nước 2-2 II-4. Công thức xác định lưu lượng tính toán nước thải 2-4 II-5. Biểu đồ dao động nước thải 2-5 II-6. Tổng lượng nước thải 2-8 Chương 3. Tính toán thuỷ lực cống thoát nước 3-1 II3-1. Đặc điểm chuyển động của nước thải trong cống thoát nước 3-1 II3-2. Các tiết diện cống và đặc tính thuỷ lực 3-2 II3-3. Công thức tính toán thuỷ lực 3-3 II3-4. Tổn thất cục bộ trong mạng lưới thoát nước 3-4 II3-5. Đường kính tối thiểu và độ đầy tối đa 3-4 II3-6. Tốc độ và độ dốc 3-5 II3-7. Thực hành tính toán thủy lực cống thoát nước 3-8 Chương 4. Thiết kế mạng lưới thoát nước 4-1 IV-1. Các bộ phận của sơ đồ hệ thống thoát nước khu dân cư 4-1 IV-2. Sơ đồ vạch tuyến mạng lưới thoát nước 4-3 IV-3. Nguyên tắc vạch mạng lưới 4-5 IV-4. Bố trí cống trên đường phố 4-5 IV-5. Độ sâu chôn cống thoát nước 4-9 IV-6. Xác định lưu lượng tính toán cho từng đoạn cống 4-10 IV-7. Nguyên tắc cấu tạo mạng lưới thoát nước và thiết kế trắc dọc 4-14 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-3
IV-8. Đặc điểm về cấu tạo và tính toán mạng lưới thoát nước xí nghiệp công nghiệp 4-20 Chương 5. Thoát nước mưa và thoát nước chung 5-1 A- Thoát nước mưa 5-1 V-1. Mưa và sự hình thành dòng chảy 5-1 V-2. Thiết kế hệ thống thoát nước mưa 5-8 V-3. Những đặc điểm của các công trình trên hệ thống thoát nước mưa 5-22 V-4. Trạm bơm, hồ điều hoà và cửa xả nước mưa 5-25 B- Thoát nước chung 5-25 V-5. Điều kiện sử dụng và hướng cải tạo hệ thống thoát nước chung của một số đô thị nước ta 5-25 V-6. Đặc điểm tính toán thiết kế mạng lưới của hệ thống thoát nước chung 5-25 Chương 7. Cống và kênh mương 7-1 VI3-1. Những yêu cầu đối với cống và kênh mương 7-1 VI3-2. Các loại cống dùng để xây dựng cống thoát nước 7-1 VI3-3. Mối nối đầu cống 7-3 VI3-4. Nền và bệ cống 7-3 Chương 8. Các công trình trên mạng lưới 8-1 VII3-1. Giếng thăm 8-1 VI3-2. Giếng chuyển bậc 8-3 VII3-3. Giếng tràn tách nước mưa trên hệ thống thoát nước chung 8-9 VII3-4. Cống đặt qua sông hồ và kênh đào 8-12 VII3-5. Cống qua đường sắt và đường ô tô 8-14 VII3-6. Hồ điều hoà trong hệ thống thoát nước mưa đô thị 8-16 Chương 9. Trạm bơm nước thải 9-1 IX-1. Nhiệm vụ và vị trí của trạm bơm nước thải 9-1 IX-2. Phân loại trạm bơm nước thải 9-1 IX-3. Các loại máy bơm nước thải 9-3 IX-4. Bể chứa của trạm bơm thoát nước 9-3 IX-5. Thiết kế ống dẫn. Tính cột nước bơm và chọn máy bơm 9-6 IX-6. Một số dạng kết cấu trạm bơm nước thải 9-7 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-4
Chương 1. CÁC HỆ THỐNG VÀ SƠ ĐỒ THOÁT NƯỚC (3LT) I-1. NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC VÀ CÁC LOẠI NƯỚC THẢI Hoạt động hàng ngày của con người ở các đô thị và điểm dân cư tạo ra nước thải. Khái niệm về nước thải: Là nguồn ô nhiễm, gồm: chất thải sinh lý của người, động vật, chất thải trong quá trình sản xuất theo nước xả vào môi trường xung quanh. Tác hại của nước thải: - Chứa nhiều chất vô cơ độc hại, chất hữu cơ dễ bị phân huỷ thối rữa, nhiều vi trùng gây bệnh nguy hiểm cho người và động vật. - Gây ngập lụt làm ảnh hưởng, hư hại tới nhiều đối tượng khác: đất đai, đường xá, c/trình kiến trúc Nhiệm vụ của HTTN: Thu gom, vận chuyển nhanh chóng NT ra khỏi khu vực, đồng thời xử lý và khử trùng đạt yêu cầu VS trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Các loại nước thải: - Nước thải sinh hoạt: Từ các chậu rửa, buồng tắm, nhà xí, tiểu - Nước thải sản xuất: Thải ra sau quá trình SX; thành phần rất khác nhau, phụ thuộc vào tính chất của SX. Phân biệt: + NTSX bẩn nhiều (nước bẩn): NT từ các cơ sở SX hóa chất, sản suất giấy, NT bệnh viện chứa nhiều chất bẩn, độc hại + NTSX bẩn ít (NT sạch): nước để rửa các thiết bị, làm sạch các thiết bị, nước làm mát không mang nhiều chất bẩn và độc hại. - Nước mưa bẩn: Sau khi rơi xuống chảy trên mặt đường, quảng trường, khu dân cư, xí nghiệp bị nhiễm bẩn. Nước trong đô thị: NTSH, NTSX, được dẫn chung thì hỗn hợp đó được gọi là nước thải đô thị. I-2. SƠ ĐỒ VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC Khái niệm: HTTN là tổ hợp các c/trình, thiết bị và các giải pháp kỹ thuật được tổ chức để thực hiện nhiệm vụ chuyển NT ra khỏi khu vực. Phân loại HTTN: (tuỳ thuộc phương thức thu gom, vận chuyển, mục đính và yêu cầu xử lý và sử dụng NT): Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-5
- Hệ thống thoát nước chung - Hệ thống thoát nước riêng + Riêng hoàn toàn + Riêng không hoàn toàn - HT thoát nước nửa riêng 1. Hệ thống thoát nước chung HTTN chung 1. Cống góp nhánh; 2. Cống góp chính; 3. Trạm bơm chính; 4. Cống xả nước đã xử lý; 5. Giếng tách nước mưa; 6. Cống xả nước mưa. Đặc điểm: Tất cả các loại nước (NM, NTSH, NTSX) được vận chuyển chung trong cùng một ML tới trạm xử lý hoặc xả ra nguồn. (Nhiều trường hợp có giếng tràn tách nước mưa tại cuối cống góp nhánh, đầu cống góp chính để giảm bớt quy mô c/trình (mạng, trạm xử lý)). 2. Hệ thống thoát nước riêng HTTN riêng 1. Mạng thoát nước SH; 2. Mạng thoát nước mưa; 3. Trạm bơm chính; 4. Cống xả nước đã xử lý; 5. Cống xả NM và NTSX quy ước sạch. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-6
Đặc điểm: HT có nhiều mạng lưới. Riêng hoàn toàn: Mỗi loại có 1 mạng riêng: - 1 mạng thoát NM - 1 mạng thoát NTSH - 1 mạng thoát NTSX Riêng không hoàn toàn: Có thể gộp một số loại NT vào một mạng: - 1 mạng để thoát NT bẩn (NTSH, NTSX bẩn). - 1 mạng để thoát NT sạch (NM, NTSX sạch) có thể xả trực tiếp và nguồn. 3. HT thoát nước nửa riêng HTTN nửa riêng 1. Mạng thoát nước bẩn; 2. Mạng thoát nước mưa; 3. Trạm bơm chính; 4. Cống xả nước đã xử lý; 5. Giếng tràn tách nước; 6. Cống xả nước mưa. Đặc điểm: - HT có 2 mạng lưới: MLTN bẩn và MLTN mưa, làm việc như sau: Khi mưa nhỏ: NTSH+NM thoát chung. Khi mưa lớn: NTSH và NM thoát riêng. - Tại những chỗ giao nhau 2 HT (NM và NT) xây dựng các giếng tràn tách nước mưa. (1) I-3. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC 1. Ưu nhược điểm và điều kiện ứng dụng của các hệ thống thoát nước a. Hệ thống thoát nước chung Ưu điểm: - Tổng chiều dài của MLTN nhỏ (giảm 30÷40% so với HTTN riêng hoàn toàn), đặc biệt kinh tế đ/v các khu nhà cao tầng. Chi phí QL mạng giảm 15÷20%. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-7
- Tốt nhất về VS vì toàn bộ các loại nước đều được xử lý (nếu không tách NM). Nhược điểm: - Chế độ th/lực (Q, H) trong cống và các c/trình (TXL, TB ) không đ/hoà, nhất là trong đ/k mưa lớn và khu nhà thấp tầng. Khi Q nhỏ: lắng cặn, Q lớn: ngập lụt. - Vốn đầu tư ban đầu cao vì không có sự ưu tiên cho từng loại NT. Điều kiện ứng dụng: - Giai đoạn đầu xây dựng của HTTN riêng. - Những đô thị hoặc khu đô thị nhà cao tầng, trong nhà có bể tự hoại. - Nguồn tiếp nhận lớn, cho phép xả NT với mức độ XL thấp. - Địa hình thuận lợi cho TN, giảm được số lượng TB và cột nước bơm. - Cường độ mưa nhỏ. b. Hệ thống thoát nước riêng Ưu điểm: - Chỉ phải làm sạch NTSH, NTSX bẩn, nên các c/trình (cống, TB, CTXL) nhỏ; giá thành XL nước thấp. - Giảm được vốn đầu tư xây dựng. - Chế độ thuỷ lực của HT ổn định. - Quản lý, bảo dưỡng dễ. Nhược điểm: - Tổng chiều dài đường ống lớn (tăng 30÷40% so với HTTN chung). - Tồn tại song song nhiều HT c/trình, mạng trong đô thị, chiếm nhiều không gian. - VS kém hơn vì nước bẩn trong NM không được XL mà thải trực tiếp vào nguồn (nhất là lúc nguồn đang ít nước, khả năng pha loãng kém). Điều kiện ứng dụng: - Đô thị lớn, tiện nghi, các XNCN. - Địa hình không thuận lợi, đòi hỏi xây dựng nhiều TB, cột nước bơm lớn. - Cường độ mưa lớn. - NT đòi hỏi phải XL sinh hoá. c. Hệ thống thoát nước nửa riêng Ưu điểm: - Về VS thì tốt hơn HTTN riêng vì trong thời gian mưa, các chất bẩn không theo nước mưa xả trực tiếp và nguồn. - Phối hợp được ưu điểm của 2 loại HT trên. Nhược điểm: - Vốn đầu tư ban đầu cao vì phải xây dựng đồng thời 2 HT. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-8
- Giếng tách nước mưa thường không đạt hiệu quả mong muốn về VS. Điều kiện ứng dụng: - Đô thị >50.000 người. - Yêu cầu mức độ XLNT cao khi: + Nguồn tiếp nhận trong đô thị nhỏ và dòng chảy yếu. + Những nơi có nguồn nước dùng vào mục đích tắm, thể thao. + Khi y/c tăng cường bảo vệ nguồn khỏi bị nhiễm bẩn do NT xả vào. 2. Một số chú ý khi chọn loại sơ đồ HTTN - Tuỳ theo điều kiện cụ thể mà chọn loại sơ đồ HTTN cho phù hợp trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật. 3 - Không được xả NT vào kênh hở, nếu vk 100.000 ng) với nhiều mức độ tiện nghi khác nhau có thể sử dụng HTTN hỗn hợp (trên TG có khoảng 33% loại này). - Quy hoạch TN phải tính đến đ/k của đ/phương và khả năng phát triển KT, xây dựng c/trình mới phải kết hợp tận dụng hiệu quả c/trình sẵn có. - Khi quy hoạch HTTN cần tính đến: + Lưu lượng và nồng độ các loại NT ở các giai đoạn + Khả năng giảm Q và nồng độ nhiễm bẩn của NT CN khi áp dụng công nghệ hợp lý với HTTN tuần hoàn hay nối tiếp trong các khu CN. + Loại trừ hay tận dụng các chất quý có trong NT. + Lợi ích của việc xử lý chung NT SH và CN. + Chất lượng NT tại các điểm sử dụng và các điểm xả vào nguồn tiếp nhận. - Tóm lại, chọn sơ đồ HTTN cần đảm bảo các mặt: KT, KT, VS, ổn định - Nước ta: nắng lắm mưa nhiều, nên chọn HT riêng và nửa riêng là hợp lý. Hiện nay vẫn dùng HTTN chung mà không qua xử lý. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-9
I-4. SƠ ĐỒ THOÁT NƯỚC TỔNG HỢP LIÊN VÙNG Cho một khu vực lớn nếu kinh tế hơn Có thể gồm nhiều loại HTTN nối với nhau, XL chung (ví dụ sơ đồ HTTN liên vùng ở ngoại ô Matxcơva) Sơ đồ HTTN tổng hợp liên vùng 1. TP Seleona; 2. TP Kalininggrad; 3. TP Ivancheva; 4. TP Ferezino 5. Làng Zavety Ilicha; 6. Làng Monmantovska, 7 TP Puskin; TXL. Trạm xử lý. (2) I-5. ĐIỀU KIỆN THU NHẬN NƯỚC THẢI VÀO MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC VÀ VÀO NGUỒN TIẾP NHẬN 1. Điều kiện thu nhận nước thải vào mạng lưới thoát nước - Phù hợp với k/năng tiếp nhận của mạng, t/chất và th/phần của NT (bảng 1-1). - Không được xả NTSH và NTSX bẩn vào MLTN mưa. - Thường thoát và XL chung NTSH và NTSX bẩn là có lợi về k/tế. Song nhiều tr/hợp khi NTSX có chứa chất độc hại thì không được phép xả và XL chung. - NTSX chỉ được xả vào mạng (riêng, chung) khi không làm hại hệ thống (cống, CTXL ): + Không chứa chất ăn mòn VL + Không chứa chất làm ảnh hưởng xấu đến quá trình XL sinh học nước thải + Không làm tắc cống hoặc tạo thành chất khí dễ cháy nổ + Rác phải được nghiền nhỏ d=3÷5mm, pha loãng 1/8 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-10
+ Nhiệt độ <40 oC + Nồng độ pH=6,5÷8,5 2. Điều kiện thu nhận nước thải vào nguồn tiếp nhận (sông, hồ, biển ) NT càng bẩn thì quá trình ô xy hoá càng nhanh, lượng ô xy dự trữ trong nguồn bị cạn kiệt dần và sau đó là quá trình kỵ khí xảy ra. Quá trình phân huỷ kỵ khí làm các chất hữu cơ tạo thành CH4, CO2, các chất chứa lưu huỳnh thành H2S rất hôi thối và độc hại cho người và các sinh vật. Tuy nhiên nguồn nước có kh/năng tự làm sạch (tự giải phóng các chất bẩn) có thể lợi dụng, nhưng cần một thời gian nhất định và chỉ trong một phạm vi cho phép. Bảng. Điều kiện thu nhận nước thải vào mạng lưới thoát nước HT thoát nước HT riêng Các loại nước thải HT Nước Nước Nước mưa chung SH SX Ngầm Hở Nước thải SH từ - Nhà ở, nhà công cộng, nhà SX + + - - + - Bệnh viện truyền nhiễm, trại điều dưỡng, điều trị + + - - + cách ly, sau khi clo hoá - Các trạm và các điểm có trang bị song chắn rác, bể + + - - + lắng cát, sau khi đã pha loãng nước - Các trạm nghiền chất thải rắn (phân, rác) + + - - + - Các trạm rửa ôtô (sau khi qua bể vớt dầu mỡ) - - + + + - Tưới và rửa đường - - + + + - Nước thấm lọc - - + + + - Đài phun nước, trạm lạnh và điều hoà không khí - - + + + Nước mưa từ - Vùng công nghiệp nhiễm bẩn + + - - + - Nước mưa - - + + + - Sau xử lý cục bộ - - + + + Nước thải SX từ - Trạm lạnh CN, làm lạnh thiết bị máy móc SX với - - + + + nhiệt độ t<40 oC - Trạm xử lý cục bộ + + * - + - Nước bẩn với nhiệt độ t<40 oC + + - - + - Những nơi cách ly trong chế biến thịt, thuộc da, chứa chất bẩn dễ gây bệnh và truyền nhiễm, sau khi + + * - + XL và khử trùng + Có thể tiếp nhận; - Không nên tiếp nhận; * Theo sự đồng ý của cơ quan k/tra VS Nhà nước. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-11
Bảng. Mức ô nhiễm cho phép và nồng độ giới hạn của một số chất tại điểm tính toán của nguồn nước sau khi xáo trộn với nước thải (TCXD-51-72) A. Nguyên tắc vệ sinh khi xả vào nguồn nước Chỉ tiêu nhiễm bẩn T/chất nguồn loại I T/chất nguồn loại II của nước thải sau khi xả vào nước thải sau khi xả vào nước thải pH 6 - 8,5 Màu, mùi, vị Không màu, mùi, vị Hàm lượng chất lơ Cho phép tăng thêm hàm lượng chất lơ lửng trong nguồn nước mặt lửng 0,75 - 1 mg/l 1,5 - 2 mg/l Nước nguồn sau khi hoà trộn cùng nước thải, hàm lượng chất hữu Hàm lượng chất cơ không vượt quá: hữu cơ 5 mg/l 7 mg/l Sau khi hoà trộn với NT, hàm lượng oxy hoà tan không <4mg/l Lượng oxy hoà tan (tính theo hàm lượng TB ngày vào mùa hè) Nhu cầu oxy cho Nước nguồn sau khi hoà trộn cùng nước thải, nhu cầu oxy hoá cho q/trình sinh hoá qúa trình sinh hoá không vượt quá BOD5 4 mg/l 8 - 10 mg/l Cấm xả vào nguồn nước mặt nếu nước thải chưa qua xử lý và khử Vi trùng gây bệnh trùng triệt để Nước thải khi xả vào nguồn không được chứa dầu mỡ, các sản Tạp chất nổi trên bề phẩm dầu mỡ, bọt xà phòng và các chất nổi khác bao trên mặt mặt nước từng mảng dầu lớn hay từng mảng bọt lớn Cấm xả vào nguồn nước mặt các loại NT còn chứa các chất độc kim loại hay hữu cơ mà sau khi hoà trộn với nguồn nước mặt gây Các chất độc hại độc hại trực tiếp hay gián tiếp tới người, động vật, thuỷ sinh trong nước và 2 bên bờ. Nồng độ cho phép ở bảng dưới B. Nồng độ giới hạn cho phép của một số chất độc hại trong nước dùng cho SH và nuôi cá Nồng độ giới hạn cho phép TT Tên các chất Nguồn nước loại I * Nguồn nước loại II 1 Chì (Pb) 0,1 0,1 2 Asen (As) 0,05 0,05 3 Đồng (Cu) 0,01 3 4 Kẽm (Zn) 0,01 5 5 Niken (Ni) 0,01 0,1 6 Crôm hoá trị 3 0,5 0,5 7 Crôm hoá trị 6 0,01 0,1 8 Cadimi (Cd) 0,005 0,01 9 Xianua 0,005 0,01 10 Manhezi (Mg) 50 50 11 Phenôn 0,001 0,001 12 Dầu mỏ và SP dầu mỏ 0,05 0,1 - 0,3 * Nước dùng vào m/đích cấp nước SH ăn uống hoặc cho SX trong các XN thực phẩm. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-12
Nguồn nước để tắm, bơi lội, thể dục thể thao, vui chơi giải trí. I-6. SƠ ĐỒ THOÁT NƯỚC KHU DÂN CƯ (Xem các sơ đồ trong GT) 1. Thiết bị thu và dẫn nước bên trong nhà - Các thiết bị vệ sinh: hố xí, hố tiểu, chậu tắm, chậu rửa - Mạng đường ống trong nhà: ống nhánh, ống đứng, ống dẫn ra ngoài 2. Mạng lưới thoát nước bên ngoài nhà Gồm cống ng ầm, kênh hở, dùng để dẫn nước tới TB, TXL, sông, hồ. Trên mạng còn có các giếng thăm, giếng kiểm tra Mạng lưới thoát nước ngoài nhà có thể gồm: - Mạng TN sân nhà - Mạng TN tiểu khu - Mạng TN trong các XNCN - Mạng TN đường phố (ngoài phố). 3. Trạm bơm và đường ống áp lực (ổng đẩy) Dùng để chuyển nước khi không tự chảy được. Gồm: TB cục bộ, TB khu vực, TB chính. 4. Công trình xử lý Để XL nước thải, XL cặn lắng. 5. Cống và miệng xả nước thải vào nguồn (3) Câu hỏi ôn tập - Chương 1 1. Các loại hệ thống thoát nước: Đặc điểm, sơ đồ minh hoạ và ưu nhược điểm 2. Hệ thống thoát nước chung: Sơ đồ, nguyên lý làm việc, ưu khuyết điểm và phạm vi ứng dụng. 3. Hệ thống thoát nước nửa riêng: Sơ đồ, nguyên lý làm việc, ưu khuyết điểm và phạm vi ứng dụng. 4. Hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn: Sơ đồ, nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng. 5. Hệ thống thoát nước riêng không hoàn toàn: Sơ đồ, nguyên lý làm việc, ưu khuyết điểm và phạm vi ứng dụng. 6. Điều kiện thu nhận nước thải vào mạng lưới thoát nước và vào nguồn tiếp nhận. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-13
Chương 2. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ HTTN (6LT+ĐA) II-1. NHỮNG TÀI LIỆU CƠ BẢN ĐỂ THIẾT KẾ - Đồ án quy hoạch đô thị: + Số lượng và phân bố dân cư + Bố trí và quy mô các công trình kiến trúc, xây dựng, cấp nước, vệ sinh, giao thông, cây xanh, kinh tế, văn hoá + Phân bố và quy mô các loại XNCN + Các bước xây dựng đô thị (QH 5, 10, 20 năm sau) - Bản đồ địa hình - Tài liệu địa chất, ĐCTV - Tài liệu khí tượng - Tài liệu thuỷ văn nguồn nước - Các số liệu về điều kiện vệ sinh - Các tiêu chuẩn quy phạm thiết kế: + TCXD 33:2006. CN - ML đường ống và và CT - Tiêu chuẩn thiết kế + TCXD 51:2008. TN - Mạng lưới bên ngoài c/trình - Tiêu chuẩn thiết kế + TCVN 4474:1987. TN bên trong - Tiêu chuẩn thiết kế + TCVN 4513:1988. CN bên trong - Tiêu chuẩn thiết kế + TCVN 4519:1988. HTCTN trong nhà và c/trình - QP thi công và ngh/thu + TCVN 5576:1991. HT CTN - QP quản lý kỹ thuật + TCVN 2622:1995. Tiêu chuẩn nước chữa cháy. - Và các tài liệu liên quan khác Chú ý: Mức độ ch/ xác, chi tiết của tài liệu tuỳ theo các bước thiết kế (4 g/đoạn): + Quy hoạch + TKCS + TKKT + TKTC (Đ/v những công trình nhỏ có thể gộp nhiều bước thiết kế cùng một lúc). II-2. DÂN SỐ TÍNH TOÁN DS tính toán là số người sử dụng HTTN tính đến cuối thời gian quy hoạch xây dựng (thường 15÷20 năm). DS tính toán N phụ thuộc loại nhà, số tầng nhà, mức độ trang thiết bị VS và tiện nghi ngôi nhà và được xác định: Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-14
N=P.F Trong đó: P - mật độ dân số, ng/ha; F - diện tích khu nhà ở, ha. Dân số và mật độ dân số có thể tính toán theo lý thuyết dự báo Ở các XNCN, số người tính theo ca SX, lấy theo thực tế hoặc theo quy hoạch P≥50 ng/ha HTTN mới đạt hiệu quả. P<50 ng/ha chỉ nên xây dựng HT cục bộ. (1) II-3. TIÊU CHUẨN VÀ CHẾ ĐỘ THẢI NƯỚC TCTN là lượng nước thải TB ngày đêm tính trên đầu người (đ/v dân cư) hoặc tính trên một đơn vị sản phẩm, một ca làm việc hoặc một dụng cụ máy móc (đ/v các loại khác). TCTN SH khu dân cư thường lấy bằng TCCN. 1. Tiêu chuẩn nước thải SH khu dân cư Cũng như TCCN, TCTN thải SH phụ thuộc mức độ hoàn thiện thiết bị VS, phong tục tập quán, điều kiện KT-XH, trình độ dân trí, KHKT TCTN lấy theo quy phạm, TCXD 51-1984. Bảng 2-1. TCTN SH khu dân cư TCTN SH điểm TT Mức độ tiện nghi của ngôi nhà dân cư (l/ng/ngđ) 1 Nhà có vòi tắm riêng, không có thiết bị VS 60 ÷ 100 2 Nhà có th/bị VS, tắm hoa sen và HTTN bên trong 100 ÷ 150 3 Nhà có th/bị VS, chậu tắm và HTTN bên trong 150 ÷ 250 4 Như trên và có tắm nước nóng cục bộ 200 ÷ 300 2. Tiêu chuẩn nước thải ở XNCN cho SH và tắm a) TCNT SH (bảng ) Phân xưởng lạnh: q=25 l/ng/ca Kh=3,0 3 Phân xưởng nóng, toả nhiệt (≥ 3 kCal/m /h): q=35 l/ng/ca Kh=2,5 b) Nước tắm cho công nhân sau giờ làm việc 40÷60 l/ng/lần (nếu tính theo ca) 500 l/h/vòi (nếu tính theo vòi), tính theo ca đông nhất Số vòi tùy theo đặc điểm VS của quá trình SX, 6÷30 ng/vòi (bảng 2.3) Bảng 2-2. TCTN tắm ở XNCN Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-15
Số người sử dụng cho 1 Nhóm SX Đặc điểm vệ sinh quá trình SX vòi hoa sen I a) Không làm bẩn quần áo và tay chân 30 b) Làm bẩn quần áo và tay chân 14 II c) Có dùng nước 10 d) Thải nhiều bụi hay chất bẩn và độc hại 6 3. Tiêu chuẩn nước tưới đường, tưới cây Theo TCXD 33:2006. Nước rửa đường: Thường q=0,4÷1,2 l/m2/lần. Nước tưới cây, thảm cỏ, bồn hoa: Thường q=3÷6 l/m2/lần, Số lần tuỳ theo đ/k địa phương 4. Tiêu chuẩn nước thải SX Tính theo đ/v sản phẩm hay lượng thiết bị cần thiết (rất khác nhau). Ở giai đoạn quy hoạch thoát nước có thể tạm lấy theo m3/ha diện tích khu CN. 5. Tiêu chuẩn nước chữa cháy Tính theo TCVN 2622:1995. Số đám cháy đồng thời có thể xảy ra ncc phụ thuộc số dân trong đô thị. LL cho 1 đám cháy phụ thuộc: số tầng nhà, bậc chịu lửa qcc=5÷80 l/s (bảng 2.4). 6. Chế độ thay đổi lưu lượng NT HS không điều hoà ngày: LL ngày LN/LL ngày TB Qmax.ngđ Kng= Qtb.ng HS không điều hoà giờ: LL giờ LN/LL giờ TB Qmax.h Kh= Qtb.h HS không điều hoà chung: Qmax.h ngày lớn nhất / Qtb.h của ngày tr/bình của năm. Các hệ số Kng, Kh, Kc lấy theo thực tế thống kê. Nếu chưa biết có thể lấy theo quy phạm (ví dụ Kc=f(Qtb.s) ở bảng 2.5) (2) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-16
II-4. CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN NƯỚC THẢI 1. Lưu lượng nước thải sinh hoạt khu dân cư N⋅ q Q = m3/ngđ tb.ngđ 1000 N⋅ q ⋅ K Q = ng m3/ngđ max.ngđ 1000 N⋅ q Q = m3/h tb.h 24× 1000 N⋅ q ⋅ K Q = c m3/h max.h 24× 1000 N⋅ q Q = l/s tb.s 86400 N⋅ q ⋅ K Q = c l/s max.s 86400 2. Lưu lượng NTSX trong các XN công nghiệp m⋅ P QSX = m3/ngđ tb 1000 m⋅ P ⋅ K QSX = 1 h l/s max.s T⋅ 3600 Trong đó: m - Mức nước thải, l/tấn, l/sản phẩm. P - Khối lượng sản phẩm trong ngày, tấn, sản phẩm P1 - Khối lượng sản phẩm trong ca có NS lớn nhất, tấn, sản phẩm T - Thời gian làm việc tối đa trong ca, h Nếu SX 3 ca: Ca sáng: 40÷50% lưu lượng ngày Ca chiều: 30÷35% lưu lượng ngày Ca đêm: 20÷30% lưu lượng ngày Nếu SX 2 ca: Ca sáng: 50÷65% lưu lượng ngày Ca chiều: 35÷40% lưu lượng ngày 3. Lưu lượng nước thải SH trong các XN công nghiệp Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-17
25N+ 35N Q = 1 2 , m3/ngđ ngđ 1000 Q Q = ng , m3/h tb.h 24 25N⋅ K1 + 35N ⋅ K 2 Q = 3 h 4 h , m3/h max.h T× 1000 Q Q = max.h , l/s max.s 6,3 Trong đó: N1, N2 - Số c/nhân l/việc trong ngày ứng với TCTN là 25 và 35 l/ngđ N3, N4 - Số c/nhân l/việc trong ca đông nhất theo TCTN là 25 và 35 l/ngđ T - Thời gian làm việc trong ca, h 4. Lưu lượng nước thải do công nhân tắm trong các XN công nghiệp 40N+ 60N Q = 5 6 , m3/ngđ ngđ 1000 40N7 + 60N8 3 Qmax.h = , m /h Ttam .1000 Q Q = max.h , l/s max.s 6,3 Trong đó: N5, N6 - Số c/nhân tắm trong cả ngày ứng theo TC nước tắm 40 và 60 l/ngđ N7, N8 - Số c/nhân tắm trong ca đông nhất theo TC nước tắm 40 và 60 l/ngđ Ttam - Thời gian tắm, h (thường Ttam = 45 ph = 0,75 h) Tỷ lệ c/nhân có tắm tuỳ theo từng loại phân xưởng và thời tiết. Thời gian tắm tính vào giờ đầu của ca sau. (3) II-5. BIỂU ĐỒ DAO ĐỘNG NƯỚC THẢI Lưu lượng NT biến đổi theo thời gian: theo giờ, theo ngày, theo mùa, , thường có quy luật và theo chu kỳ. Khi số dân càng ít, càng không điều hoà (Kng=1,10÷1,3; Kc=1,15÷3 tuỳ theo đặc điểm của từng đô thị). Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-18
7 6 5,65 5,60 5,59 5,58 5,58 5,52 5,41 5,33 5,31 5,28 5,13 5 4,82 4,56 4,56 4,11 4 3,71 3,32 3 2,21 2,15 2,13 2,12 2,12 2,12 2,12 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hình 2-1. Biểu đồ dao động nước thải của đô thị với dân số tính toán 100.000 ng 100% 5,65% Ví dụ ở trên: Q = = 4,17% ; K = =1,36 tb.h 24 c 4,17% 1. Dao động của NTSH của khu dân cư LL tương đối % theo giờ trong ngày phụ thuộc số dân trong đô thị. Khi số dân càng ít, càng không điều hoà (bảng 2.6) 8 7 6,7 6,7 6,7 6,05 6,05 5,95 6 5,8 5,6 5,6 5,55 5 4,8 4,35 4,35 4,35 4,3 4 3,95 3 2,35 2 1,55 1,55 1,55 1,55 1,55 1,55 1,55 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324 Hình 2-2. Biểu đồ dao động nước thải sinh hoạt với Kc=1,6 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-19
Bảng 2-3. Độ dao động lưu lượng tương đối của NTSH khu dân cư Qtb.s= 50 100 200 300 500 800 ≥1250 Kc= 1,8 1,6 1,4 1,35 1,25 1,2 1,15 Giờ Lưu lượng tương đối (%) 0-1 1,25 1,55 1,65 1,85 2 2,25 2,6 1-2 1,25 1,55 1,65 1,85 2 2,25 2,6 2-3 1,25 1,55 1,65 1,85 2 2,25 2,6 3-4 1,25 1,55 1,65 1,85 2 2,25 2,6 4-5 1,25 1,55 1,65 1,85 2 2,25 2,6 5-6 3,3 4,35 4,2 4,8 5,05 4,9 4,8 6-7 5 5,95 5,8 5 5,15 4,9 4,8 7-8 7,2 5,8 5,8 5 5,15 5 4,8 8-9 7,5 6,7 5,85 5,65 5,2 5 4,8 9-10 7,5 6,7 5,85 5,65 5,2 5 4,8 10-11 7,5 6,7 5,85 5,65 5,2 5 4,8 11-12 6,4 4,8 5,05 5,25 5,1 5 4,8 12-13 3,7 3,95 4,2 5 5 4,8 4,7 13-14 3,7 5,55 5,8 5,25 5,1 5 4,8 14-15 4 6,05 5,8 5,65 5,2 5 4,8 15-16 5,7 6,05 5,8 5,65 5,2 5 4,8 16-17 6,3 5,6 5,8 5,65 5,2 5 4,8 17-18 6,3 5,6 5,75 4,85 5,15 5 4,7 18-19 6,3 4,3 5,2 4,85 5,1 5 4,8 19-20 5,25 4,35 4,75 4,85 5,1 5 4,8 20-21 3,4 4,35 4,1 4,85 5,1 5 4,8 21-22 2,2 2,35 2,85 3,45 3,8 4,5 4,8 22-23 1,25 1,55 1,65 1,85 2 2,4 3 23-24 1,25 1,55 1,65 1,85 2 2,25 2,6 Cộng: 100 100 100 100 100 100 100 2. Dao động của NTSH từ các XNCN NTSH từ các XNCN theo quy luật nhất định, thường tăng tại đầu mỗi ca và trước giờ nghỉ trưa. Bảng 2-4. Độ dao động lưu lượng tương đối của NTSH trong XNCN Giờ thứ PX nguội (Kh=3) PX nóng (Kh=2,5) 1 12,50 12,50 2 6,25 8,12 3 6,25 8,12 4 6,25 8,12 5 18,75 15,65 6 37,50 31,25 7 6,25 8,12 8 6,25 8,12 Σ 100% 100% Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-20
3. Dao động của nước tắm từ các XNCN Nước tắm ở các XNCN thường chỉ xảy ra trong giờ đầu của ca sau. Tỷ lệ c/nhân có tắm tuỳ theo từng loại phân xưởng và thời tiết. Ví dụ; tạm lấy: - PX nóng: 80% số CN có tắm cuối ca - PX lạnh: 30% số CN có tắm cuối ca 4. Dao động của NTSX từ các XNCN Chế độ thải nước SX lấy theo số liệu của đồ án thiết kế công nghệ. Sơ bộ có thể lấy đều theo các giờ trong 1 ca. 5. Dao động nước thải từ các công trình công cộng HSKĐH lấy theo kết quả điều tra, các giá trị trung bình: - Bệnh viện: Kh=2,5 (24 tiếng: 0h - 24h) - Trường học: Kh=1,8 (12 tiếng: 6h - 18h) - Nhà tắm công cộng: Kh=1,0 (12 tiếng: 6h - 18h) - Xưởng giặt là: Kh=1,0 (16 tiếng: 6h - 22h) CTCC lấy theo quy hoạch. Về quy mô trong giai đoạn thiết kế sơ bộ có thể lấy: - Số người đến nhà tắm công cộng: 20% dân số - Số người đến trường học 23% dân số - Số người nằm điều trị ở các bệnh viện: 0,8% dân số (4) II-6. TỔNG LƯỢNG NƯỚC THẢI 1. Tổng lượng NTSH của khu dân cư LL nước thải có thể xác định theo 2 phương pháp. * Theo mật độ dân số Tính theo các công thức trên và lập bảng tính Bảng 2-5. Thống kê LL nước thải SH khu dân cư theo mật độ dân số Số T/chuẩn LL trung bình Ký hiệu D/tích Mật độ lượng thải Qmax.s TT diện tích tiểu khu, dân số, Q Q Q Kc dân cư, nước, tb.ng tb.h tb.s l/s tiểu khu ha ng/ha m3/ngđ m3/h l/s ng l/ng/ngđ (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)(11) Tổng cộng: * Theo LL đơn vị (module LL) Coi LL phụ thuộc d/tích. Giả thiết LL mà mỗi đoạn ống phục vụ đều đổ vào điểm đầu, thì LL trên mỗi đoạn ống không đổi. Từ đó: Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-21
q⋅ P q = , l/s/ha 0 86400 Trong đó: q0 - Module LL q - T/chuẩn thoát nước, l/ng/ngđ P - Mật độ dân số, ng/ha Đối với khu dân cư lớn thì tính theo PP này chính xác, còn khu dân cư nhỏ, hoặc các tiểu khu thì không chính xác. Nếu có LL tập trung (nhà tắm công cộng, XN giặt là, trường học, CLB, nhà hát, rạp, nhà hàng, bệnh viện ) thì trong tính toán module LL cần trừ đi. Nghĩa là: q⋅ P q = 1 , l/s/ha 0 86400 hoặc: (Qtb.ngđ − Σ Qttr ).1000 q0 = , l/s/ha 86400⋅ Fp Trong đó: q1 - T/chuẩn thoát nước còn lại q1=q−qcc, l/ng/ngđ 3 Qttr - LL tập trung, m /ngđ 3 Qtb.ngđ - LL nước thải trung bình ngày của khu vực dân cư, m /ngđ Fp - D/tích khu vực thoát nước có cùng mức độ trang bị tiện nghi, ha Ghi chú: - Nếu Qttr<<Qtb.ngđ (Qttr<5%Qtb.ngđ) có thể bỏ qua ảnh hưởng của Qttr đến q0 - Trong mọi trường hợp, số dân lấy theo đồ án quy hoạch. Bảng 2-6. Thống kê LL nước thải SH khu dân cư theo module LL D/tích Module LL trung bình Ký hiệu lưu Qmax.s TT lưu vực, LL, Q Q Q Kc vực tb.ng tb.h tb.s l/s ha l/s/ha m3/ngđ m3/h l/s (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) Tổng cộng: (5) 2. Tổng lượng nước thải tập trung từ các công trình riêng biệt Khi cần kiểm tra khả năng chuyển tải của các cống tiểu khu trước khi đổ vào mạng cống đường phố hoặc từ mạng cống nhánh vào mạng cống chính phải tính LL riêng biệt cho các công trình (nhà ở, nhà CC, TH, BV, ). Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-22
Bảng 2-7. Thống kê LL tập trung từ các công trình riêng biệt Loại công Th/gian Số TCTN, Q Q Q Q TT K tb.ng tb.h max.h max.s trình l/việc, h người l/ng/ngđ c m3/ngđ m3/h m3/h l/s (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) BV1 BV2 TH1 TH2 Tổng cộng: 3. Tổng lượng nước thải của các XNCN Phải xác định LL riêng cho từng xưởng, từng ca, lập bảng Bảng 2-8. Thống kê LL từ nước thải SH và nước tắm của các xí nghiệp Tên Số CN l/việc Nước thải SH Nước tắm gọi Ca PX TC, Q , TC, Q , % Người ca K % Người ca K XN l/ng m3/ca h l/ng m3/ca h (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) Nóng 20 200 35 7,00 2,5 80 160 60 9,60 1 1 Lạnh 80 800 25 20,00 3 30 240 40 9,60 1 Tổng 100 1.000 27,00 400 19,20 Nóng 20 160 35 5,60 2,5 80 128 60 7,68 1 2 A Lạnh 80 640 25 16,00 3 30 192 40 7,68 1 Tổng 100 800 21,60 320 15,36 Nóng 20 120 35 4,20 2,5 80 96 60 5,76 1 3 Lạnh 80 480 25 12,00 3 30 144 40 5,76 1 Tổng 100 600 16,20 240 11,52 Σ 2.400 64,80 960 46,08 Nóng 20 100 35 3,50 2,5 80 80 60 4,80 1 1 Lạnh 80 400 25 10,00 3 30 120 40 4,80 1 Tổng 100 500 13,50 200 9,60 Nóng 20 80 35 2,80 2,5 80 64 60 3,84 1 2 Lạnh 80 320 25 8,00 3 30 96 40 3,84 1 B Tổng 100 400 10,80 160 7,68 Nóng 20 60 35 2,10 2,5 80 48 60 2,88 1 3 Lạnh 80 240 25 6,00 3 30 72 40 2,88 1 Tổng 100 300 8,10 120 5,76 Σ 1.200 32,40 480 23,04 Tổng cộng: 3.600 97,20 1.440 69,12 Bảng 2-9. Tổng hợp lưu lượng NTSH trong các XNCN % X/nghiệp A (m3) X/nghiệp B (m3) Cộng Ca Giờ PX PX PX PX PX PX m3 % nóng lạnh nóng lạnh nóng lạnh (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 1 6-7 12,50 12,50 0,88 2,50 0,44 1,25 5,06 5,21 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-23
7-8 8,12 6,25 0,57 1,25 0,28 0,63 2,73 2,81 8-9 8,12 6,25 0,57 1,25 0,28 0,63 2,73 2,81 9-10 8,12 6,25 0,57 1,25 0,28 0,63 2,73 2,81 10-11 15,65 18,75 1,10 3,75 0,55 1,88 7,27 7,48 11-12 31,25 37,50 2,19 7,50 1,09 3,75 14,53 14,95 12-13 8,12 6,25 0,57 1,25 0,28 0,63 2,73 2,81 13-14 8,12 6,25 0,57 1,25 0,28 0,63 2,73 2,81 Σ 100 100 7,00 20,00 3,50 10,00 40,50 14-15 12,50 12,50 0,70 2,00 0,35 1,00 4,05 4,17 15-16 8,12 6,25 0,45 1,00 0,23 0,50 2,18 2,24 16-17 8,12 6,25 0,45 1,00 0,23 0,50 2,18 2,24 17-18 8,12 6,25 0,45 1,00 0,23 0,50 2,18 2,24 2 18-19 15,65 18,75 0,88 3,00 0,44 1,50 5,81 5,98 19-20 31,25 37,50 1,75 6,00 0,88 3,00 11,63 11,96 20-21 8,12 6,25 0,45 1,00 0,23 0,50 2,18 2,24 21-22 8,12 6,25 0,45 1,00 0,23 0,50 2,18 2,24 Σ 100 100 5,60 16,00 2,80 8,00 32,40 22-23 12,50 12,50 0,53 1,50 0,26 0,75 3,04 3,13 23-24 8,12 6,25 0,34 0,75 0,17 0,38 1,64 1,68 0-1 8,12 6,25 0,34 0,75 0,17 0,38 1,64 1,68 1-2 8,12 6,25 0,34 0,75 0,17 0,38 1,64 1,68 3 2-3 15,65 18,75 0,66 2,25 0,33 1,13 4,36 4,49 3-4 31,25 37,50 1,31 4,50 0,66 2,25 8,72 8,97 4-5 8,12 6,25 0,34 0,75 0,17 0,38 1,64 1,68 5-6 8,12 6,25 0,34 0,75 0,17 0,38 1,64 1,68 Σ 100 100 4,20 12,00 2,10 6,00 24,30 Tổng cộng: 97,20 100 4. Tổng lượng nước thải của cả đô thị Bảng 2-10. Thống kê LL tổng cộng thoát nước đô thị Tên gọi Các lưu lượng nước thải đối tượng Ngày, m3 Giờ lớn nhất, m3 Giây lớn nhất, l Ghi chú thoát nước SH SX SH SX SH SX (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Tổng cộng: Bảng 2-11. Tổng hợp lưu lượng nước thải đô thị NTSH NT bệnh viện NT trường họcNước thải công nghiệp Tổng hợp Giờ Kc=1,4 Kh=2,5 Kh=1,8 NTSX NTSH Tắm m3 % % m3 % m3 % m3 (m3) (m3) (m3) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) 0-1 1,65 297,0 0,2 0,48 312,5 1,64 611,6 2,12 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-24
1-2 1,65 297,0 0,2 0,48 312,5 1,64 611,6 2,12 2-3 1,65 297,0 0,2 0,48 312,5 1,64 611,6 2,12 3-4 1,65 297,0 0,2 0,48 312,5 4,36 614,3 2,13 4-5 1,65 297,0 0,5 1,20 312,5 8,72 619,4 2,15 5-6 4,2 756,0 0,5 1,20 312,5 1,64 1.071,3 3,71 6-7 5,8 1.044,0 3,0 7,20 8,42 38,73 500,0 5,06 17,28 1.612,3 5,59 7-8 5,8 1.044,0 5,0 12,00 7,55 34,73 500,0 2,73 1.593,55,52 8-9 5,85 1.053,0 8,0 19,20 7,55 34,73 500,0 2,73 1.609,75,58 9-10 5,85 1.053,0 10,4 24,96 7,55 34,73 500,0 2,73 1.615,45,60 10-11 5,85 1.053,0 6,0 14,40 7,55 34,73 500,0 7,27 1.609,45,58 11-12 5,05 909,0 9,6 23,04 7,55 34,73 500,0 14,53 1.481,35,13 12-13 4,2 756,0 9,4 22,56 7,55 34,73 500,0 2,73 1.316,04,56 13-14 5,8 1.044,0 6,0 14,40 15,20 69,92 500,0 2,73 1.631,05,65 14-15 5,8 1.044,0 5,0 12,00 7,55 34,73 437,5 4,05 28,80 1.561,1 5,41 15-16 5,8 1.044,0 8,1 19,44 7,55 34,73 437,5 2,18 1.537,95,33 16-17 5,8 1.044,0 5,5 13,20 7,55 34,73 437,5 2,18 1.531,65,31 17-18 5,75 1.035,0 5,0 12,00 8,43 38,78 437,5 2,18 1.525,55,28 18-19 5,2 936,0 5,0 12,00 437,5 5,81 1.391,3 4,82 19-20 4,75 855,0 5,0 12,00 437,5 11,63 1.316,14,56 20-21 4,1 738,0 3,7 8,88 437,5 2,18 1.186,6 4,11 21-22 2,85 513,0 2,0 4,80 437,5 2,18 957,5 3,32 22-23 1,65 297,0 1,0 2,40 312,5 3,04 23,04 638,0 2,21 23-24 1,65 297,0 0,5 1,20 312,5 1,64 612,3 2,12 Tổng 18.000,0 100 240,0 100 460,0 10.000,0 97,2 69,1 28.866,3 100 Giải thích cách tính trong bảng trên: 1. NTSH Dân số N (theo QH) 100.000 ng TCTN q = 180 l/ng/ngđ 3 Qtb.ngđ N*q/1000 18.000,0 m /ngđ 3 Qtb.h N*q/1000/24 750,0 m /h Qtb.s N*q/86400=Qtb.h/3,6 208,3 l/s 2. NT trường học Số người đi học NTH=23%*N 23.000 ng TCTN trường học qTH 20 l/ng/ngđ 3 LL trường học Qtb.ngđ (TH) QTH 460,0 m /ngđ 3. NT bệnh viện Số người nằm viện NBV=0,8%*N 800 ng TCTN bệnh viện qBV 300 l/ng/ngđ 3 LL bệnh viện Qtb.ngđ (BV) QBV=qBV*NBV/1000 240,0 m /ngđ 4. NTSX trong XNCN Khu CN FCN 200,0 ha 3 TCNTCN qCN 50,0 m /ha 3 NTCN QCN=qCN*FCN 10.000,0 m /ngđ 3 - Ca 1 40%QCN 4.000,0 m /ca Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-25
3 - Ca 2 35%QCN 3.500,0 m /ca 3 - Ca 1 25%QCN 2.500,0 m /ca 5. NTSH trong XNCN (bảng ph/phối riêng) 97,20 m3/ngđ 6. Tắm trong XNCN (bảng ph/phối riêng) 69,12 m3/ngđ Chung cả đô thị 3 sưđ Tổng cột 11 28.866,3 m /ngđ 3 Qtb.h (Tổng cột 11)/24 1202,8 m /h Qtb.s (Tổng cột 11)/24/3,6 334,1 l/s 3 Qmax.h Max(Cột 11) 1.631,0 m /h Qmax.s Max(Cột 11)/3,6 453,1 l/s Kc Qmax.h/Qtb.h= 1,36 (6) Câu hỏi ôn tập - Chương 2 1. Dân số tính toán. 2. Tiêu chuẩn thải nước cho các đối tượng dùng nước và cách xác định. 3. Nước thải sinh hoạt khu dân cư: Tiêu chuẩn, công thức tính lưu lượng, phân phối theo thời gian. 4. Nước thải sinh hoạt và tắm trong nhà máy: Tiêu chuẩn, công thức tính lưu lượng và phân phối theo thời gian. 5. Nước thải cho các nhu cầu dùng nước khác: Tiêu chuẩn, công thức tính lưu lượng và phân phối theo thời gian. 6. Hệ số không điều hoà, ý nghĩa của hệ số không điều hoà trong tính toán thiết kế. 7. Tổng lượng nước thải đô thị. Chương 3. TÍNH TOÁN THUỶ LỰC CỐNG THOÁT NƯỚC (4LT+2ĐA) III-1. ĐẶC ĐIỂM CHUYỂN ĐỘNG CỦA NƯỚC THẢI TRONG CỐNG THOÁT NƯỚC Thường có cặn và cặn dễ bị lắng đọng, lấy cặn khó khăn, mất VS, tốn kém. Thiết kế cần đảm bảo tránh cho cặn lắng đọng. Trong cặn thường có khoảng: 3÷8% chất hữu cơ d≥1mm, 92÷97% tạp chất khoáng dtb=1mm, trong đó cát 70÷90% Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-26
3 γcặn =1,4 T/m (chưa nén) 3 γcặn =1,6 T/m (nén) Nước ta chưa đánh giá được do các HTTN chưa hoàn chỉnh Chất hữu cơ không hoà tan có thể chuyển động dễ dàng, còn tạp chất không hoà tan (chủ yếu là cát) khó vận chuyển, có thể lắng, làm giảm khả năng chuyển tải, thậm chí làm tắc cống hoàn toàn. - Nếu lượng chất không tan nhỏ hơn hoặc bằng khả năng chuyển tải của dòng chảy thì cặn không bị lắng, hoặc đã rơi xuống vẫn có khả năng bị cuốn đi dưới dạng làn sóng. - Nếu lượng chất không tan vượt khả năng chuyển tải của dòng chảy thì cặn bị lắng. Hiện tượng này tiếp tục cho tới khi lượng cặn cân bằng với khả năng chuyển tải. Không gian của lòng cống gồm 3 phần: khoảng trống chứa không khí (để thông hơi), nước thải và cặn. Sơ đồ cấu trúc dòng chảy 1. Khoảng trống 2. Nước thải 3. Cặn lắng Tổn thất thuỷ lực trong cống: m ht=b.v Trong đó: b - Hệ số, phụ thuộc hình dạng, kích thước, độ nhám của thành cống và t/c của nước thải m - số mũ; chảy tầng m=1, chảy rối m=1,75÷2. III-2. CÁC TIẾT DIỆN CỐNG VÀ ĐẶC TÍNH THUỶ LỰC Có nhiều loại tiết diện cống. Việc lựa chọn loại tiết diện cống phải đạt được các yêu cầu: - Khả năng chuyển tải lớn nhất - Chịu lực tốt - Giá thành xây dựng nhỏ - Thuận tiện trong quản lý (cọ rửa, sửa chữa ) Một số loại tiết diện thường gặp: Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-27
Các loại tiết diện cống a) Tròn e) Hình thang b) Vòm f) Nửa tròn c) Bệt g) Hình trứng d) Chữ nhật Cùng một độ dốc và diện tích tiết diện thì cống tròn có R lớn nhất nên khả năng chuyển LL tốt nhất. 90% chiều dài cống dùng cống tròn. Với cống tròn: Chảy đầy: R=0,25d ; ω=πd2/4; χ=πd Không đầy: R=R'.d; ω=ω'.d2; Tối đa: R=0,304d khi h=0,813d Cống tròn chịu lực tốt nhất, sản xuất hoàn thiện nhất, vì vậy nó được sử dụng tới 90% trong xây dựng cống thoát nước. Để đơn giản tính toán cống tròn, người ta dùng các hệ số A, B và lập đồ thị tra A, B theo độ đầy h/d. A=Qkhông đầy/Qđầy B=vkhông đầy/vđầy ⇒ Qkhông đầy=A.K. i vkhông đầy=B.W. i Trong đó: W, K là tốc độ đặc trưng và lưu lượng đặc trưng. h/d=0,95 ⇒ Q=Qmax (A=1,087) h/d=0,813 ⇒ v=vmax (B=1,16) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-28
(1) III-3. CÔNG THỨC TÍNH TOÁN THUỶ LỰC Cần xác định d, i thoả mãn yêu cầu về độ đầy, tốc độ Dùng các công thức: Q=ω.v v=C. R⋅ i (Chezzy) 1 1 C= R 6 (Manning) n 1 C= R y (Pavlovski) n y=2,5 n −0,13−0,75 R ( n −0,1) (Pavlovski) λ v2 i= (Darcy - Weisbach) 4R g2 1 ⎛ Δ a ⎞ = −2lg⎜ e + 2 ⎟ (Federov) λ ⎝13,68R Re ⎠ 4R× v Re= ν Trong đó: λ - Hệ số ma sát dọc đường Δe - Độ nhám trương đương, cm a2 - Hệ số, phụ thuộc độ nhám thành ống và th/phần chất lơ lửng trong NT (λ, Δe, a2 tra bảng) ν - Hệ số động học nhớt Tùy theo công thức tính tổn thất dọc đường được sử dụng, hệ số nhám đối với ống mới được lấy theo bảng dưới đây: Bảng. Hệ số nhám của một số loại cống Vật liệu làm ống n Gang 0,012 - 0,015 Bê tông 0,012 - 0,017 Sắt tráng kẽm 0,015 - 0,017 Chất dẻo 0,011 - 0,015 Thép 0,015 - 0,017 Gốm tráng men 0,013 - 0,015 III-4. TỔN THẤT CỤC BỘ CỐNG THOÁT NƯỚC Công thức chung: Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-29
v2 hc= ξ g2 III-5. ĐƯỜNG KÍNH TỐI THIỂU VÀ ĐỘ ĐẦY TỐI ĐA 1. Đường kính tối thiểu Dmin = 150 mm đ/v mạng trong sân nhà Dmin = 200 mm đ/v mạng tiểu khu và đường phố Dmin = 300 mm đ/v mạng thoát nước mưa 2. Độ đầy tối đa Không cho chảy đầy, lý do chính là cần khoảng trống để thông hơi cho mạng lưới (mặt khác, về thuỷ lực, ngay khi đạt LL tối đa cũng không choán đầy cống). Nguyên lý thông hơi MLTN: nhờ vào chênh lệch áp suất giữa điểm ra ống thông hơi trong các nhà cao tầng và khe hở ở nắp tấm đan hố ga trên mạng ngoài phố. Bảng. Độ đầy tối đa Đối với HTTN thải HTTN mưa và Đường kính, mm Sinh hoạt Sản xuất HTTN chung d= 150÷300 h/d= 0,60 h/d= 0,70 350÷450 0,70 0,80 h/d=1 500÷800 0,75 0,85 ≥900 0,80 1,00 (2) III-6. VẬN TỐC VÀ ĐỘ DỐC Vận tốc là hàm số của độ dốc thủy lực và bán kính thuỷ lực. Vận tốc phân bố không đều trên mặt cắt ướt. Trong thuỷ lực dùng vận tốc trung bình mặt cắt. Khống chế: vkl ≤ v ≤vkx 1. Vận tốc không xói cho phép Đ/v cống kim loại: vkx = 8,0 m/s Đ/v cống không kim loại: vkx = 4,0 m/s Đ/v kênh đất, tra bảng, phụ thuộc t/c của đất làm kênh và độ sâu h, hoặc tính theo công thức, chẳng hạn, công thức Ghiêc-kan: 0,1 Vkx = KQ (m/s) Trong đó: Q - Lưu lượng gia cường, m3/s. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-30
K- Hệ số quyết định bởi tính chất đất nơi kênh đi qua: Đất thịt pha cát: K= 0,53 Đất thịt pha sét nhẹ: K= 0,57 Đất thịt pha sét vừa: K= 0,62 Đất thịt pha sét nặng: K= 0,68 Đất sét: K= 0,75 2. Vận tốc không lắng cho phép Để không lắng thì: Uy ≥ W Trong đó: W - Tốc độ chìm lắng của các hạt trong điều kiện tĩnh Uy - Tốc độ lơ lửng do mạch động đứng tạo nên, coi Uy~v: Uy=α.v ⇒ α.v ≥ W Áp dụng đ/v hạt có kích thước lớn nhất: Wmax Wmax αmaxv ≥ Wmax ⇒ v ≥ = vkl ⇒ vkl = αmax αmax 1/4 Theo số liệu thực tế: αmax=0,065.i W ⇒ v = max kl 0,065.i 4/1 Mặt khác hạt rắn lắng xuống không chỉ vì lý do kích thước quá lớn mà còn do nồng độ của chúng trong nước thải quá cao. Cho nên cần bổ sung điều kiện: ρ0<ρk Trong đó: ρ0 - Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải ρk - Nồng độ phân giới của chất lơ lửng trong dòng chảy Trong thực tế tính toán MLTN, người ta quy ước tốc độ tối thiểu (để v≥vkl) áp dụng cho các loại cống như bảng: Bảng. Tốc độ tối thiểu Cống với đường kính d, mm Tốc độ tối thiểu vtth, m/s 150÷250 0,7 300÷400 0,8 450÷500 0,9 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-31
600÷800 0,95 ≥ 900 1,25 Đối với NT đã qua lắng trong thì tốc độ tối thiểu giảm xuống vtth=0,4 m/s. Đối với cống luồn (điu-ke): vtth=1,0 m/s. Nếu tăng v → chống lắng đọng tốt, chiều sâu chôn cống tăng → giá thành xây dựng tăng. Trong thực hành, nếu không có đủ số liệu có thể sử dụng CT của GS Federov: n vkl = 1,57. R , với n=3,5+0,5R Trong đó: R - bán kính thuỷ lực, m. 3. Độ dốc tối thiểu Là độ dốc mà khi tăng Q đạt mức độ đầy tối đa thì tốc độ dòng chảy đạt tốc độ không lắng. Có thể xác định theo công thức kinh nghiệm: 1 imin= d Trong đó d là đường kính cống, mm. imin cũng có thể lấy theo bảng: Bảng. Độ dốc tối thiểu -3 -3 d, mm imin (10 ) d, mm imin (10 ) 150 7 700 1,4 200 5 800 1,2 300 3 900 1,1 400 2,5 1000 1 500 2 1200 0,5 600 1,7 Việc chọn theo độ dốc tối thiểu theo bảng này chỉ hạn chế cho những trường hợp cá biệt. Nói chung phải chọn xuất phát từ yêu cầu tốc độ nói trên. Nếu thay tốc độ v trong công thức Darcy-Weisbach thì có thể tính được imin Ví dụ: Xác định imin của cống bê tông d=400 mmm, với độ đầy 0,5 Giải: Sử dụng công thức của GS Federov: n 3,55 vkl=1,57. R =1,57. 1,0 =0,82 m/s Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-32
Trong đó: R=0,25d=0,25×0,4=0,1 m n=3,5+0,5R=3,5+0,5×0,1=3,55 Sử dụng công thức Federov: 1 ⎛ Δ a ⎞ ⎛ 2,0 100 ⎞ = −2lg⎜ e + 2 ⎟ = − 2lg⎜ + ⎟ =5,68 λ ⎝13,68R Re ⎠ ⎝13,68× 0,1 282624 ⎠ Trong đó: Δe=2 mm; a2=100 v.R.4 4× 10 × 82 Re= = =232.624 (chú ý trong CT này đơn vị dùng cm) ν 0,0142 1 ⇒ λ= =0,031 5,682 2 2 λ vkl 0,031 0,82 ⇒ imin= = × =0,0027 4R g2 4× 0,1 2× 9,81 (3) III-7. THỰC HÀNH TÍNH TOÁN THỦY LỰC CỐNG THOÁT NƯỚC Từ 2 công thức Q=ω.v và v=C. R⋅ i . Mới chỉ biết Q, còn v, ω, i chưa biết, do đó không thể giải được ngay mà phải tính toán thử dần. Có thể thực hiện tính toán thuỷ lực theo 1 trong 2 cách sau: Cách 1. Người ta đã lập các bảng tính, biểu đồ, toán đồ (xem các toán đồ của Pavlovski, Manning trong giáo trình). Cách tính này rất tiện, nhanh, giảm các lần nội suy nên giảm nhẹ khối lượng tính toán đáng kể. Cách 2. Ngày nay có máy tính, có thể lập trình và tìm ra kết quả tính toán nhanh hơn nhiều. Có thể thực hiện theo sơ đồ khối sau: BEGIN ϕ Nhập số liệu: Q0; n ω i:=i0; α:=α0; d:=d0 Thay đổi i:=i1; α:=α1; d:=d1 h:=α×d ϕ:=2.acos(1− 2h /d) ; d 2 d ω ω:= (ϕ − sin ϕ ) ; χ:= ϕ ; R:= ; 8 2 χ 1 y Dương Thanhy:=2,5 Lượnng.− Bài0,13 gi−ảng0,75 môn Rhọc( Thoátn − n0,1);ước - C:=ChươngR 4 ; 4-33 n 1 [V ] 157 R 3,5+0,5R C R i Q
Câu hỏi ôn tập - Chương 3 1. Đặc điểm của chuyển động của dòng chảy nước thải trong mạng lưới thoát nước. 2. Các công thức cơ bản để tính toán thuỷ lực cống thoát nước. 3. Các hình thức tiết diện cống thoát nước. Ưu, khuyết điểm và phạm vi ứng dụng. 4. Độ đầy mức nước trong cống thoát nước: Định nghĩa, ý nghĩa và độ đầy cho phép. 5. Vận tốc cho phép và độ dốc tối thiểu trong cống thoát nước thải. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-34
Chương 4. THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC (9LT+3ĐA) IV-1. CÁC BỘ PHẬN CỦA SƠ ĐỒ HTTN KHU DÂN CƯ 1. Mạng thoát nước trong nhà Hình. Sơ đồ tổng quát các thiết bị thu và HT dẫn nước thải trong nhà 1. Ống thông hơi 2. Ống đứng 3. Chậu tắm 4. Chậu rửa 5. Két xí 6. Chậu xí 7. Ống nhánh 8. Chậu rửa 9. Xiphông 10. Lỗ kiểm tra 11. Ống dẫn ra ngoài nhà 12 Giếng thăm 13. Giếng kiểm tra 14. Giếng thăm trên mạng lưới đường phố - Thiết bị thu nước gồm có các TBVS: hố xí, hố tiểu, chậu tắm, chậu rửa - Mạng dẫn NT bên trong: ống nhánh, ống đứng, ống dẫn ra ngoài nhà NT từ TBVS → ống nhánh → ống đứng → ống dẫn → mạng ngoài phố Ống đứng đặt ở góc hoặc dấu trong hộp bằng gạch hoặc gỗ, phần trên nhô lên khỏi mái 0,7 m để thông hơi. (1) 2. Mạng thoát nước ngoài nhà Là HT cống ngầm hoặc kênh lộ thiên dùng để dẫn nước tới TB, TXL hoặc xả vào nguồn. Tuỳ theo vị trí, quy mô và nhiệm vụ mà mạng TN ngoài nhà có thể gồm: - Mạng TN sân nhà, tiểu khu. - Mạng TN các XNCN. - Mạng TN đường phố. Mạng TN tiểu khu nhận NT từ các ngôi nhà trong tiểu khu rồi v/chuyển ra mạng ngoài phố. Để kiểm tra chế độ làm việc của mạng tiểu khu, người ta xây dựng giếng thăm, Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-35
giếng kiểm tra. Đoạn cống nối từ giếng kiểm tra tới giếng thăm trên mạng lưới đường phố gọi là nhánh nối. Mạng TN đường phố thu NT từ các mạng TN tiểu khu, có rất nhiều nhánh, bao trùm những khu vực rộng lớn, dẫn nước tự chảy hoặc bơm. Toàn bộ khu vực được chia thành những lưu vực TN giới hạn bởi các đường phân thuỷ. NT trên các lưu vực được tập trung về cống góp lưu vực rồi chuyển qua cống góp chính và vận chuyển ra ngoài đô thị. Hình. Sơ đồ mạng thoát nước tiểu khu 1. Mang TN tiểu khu 2. Giếng thăm 3. Giếng kiểm tra 4. Các nhánh nối 5. Mạng lưới ngoài phố 3. Trạm bơm và ống dẫn áp lực Dùng để vận chuyển NT vì lý do khi địa hình hoặc lý do KT-KT, không thể tự chảy được. Trên mạng có: - TB cục bộ phục vụ cho 1 hay vài CT. - TB khu vực phục vụ cho từng vùng riêng biệt hay 1 vài lưu vực. - TB chuyển tiếp xây dựng khi cần chuyển NT từ vị trí này tới vị trí khác. - TB chính dùng để đưa NT lên CT xử lý hoặc xả NT ra nguồn tiếp nhận. 4. Công trình xử lý Gồm tất cả các CT để xử lý NT và cặn lắng 5. Cống xả và cửa xả nước vào nguồn tiếp nhận Dùng để chuyển NT đã XL vào nguồn tiếp nhận. thường có bộ phận xáo trộn NT với nước trong nguồn. (2) IV-2. SƠ ĐỒ VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC Việc lập sơ đồ MLTN cho một đô thị là khó vì phụ thuộc nhiều yếu tố: địa hình, địa chất, ĐCTV, mức độ phát triển của ĐT, vị trí công trình xử lý và xả nước Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-36
Vạch tuyến MLTN rất quan trọng vì nó quyết định toàn bộ giá thành thoát nước. Hình. Sơ đồ tổng quát mạng lưới thoát nước khu dân cư 1. Ranh giới đô thị 5. Cống góp lưu vực 2. Ranh giới lưu vực 6. Cống góp chính 3. Mạng lưới cống ngoài phố 7. Cống góp ngoài phạm vi đô thị 4. Đường ống áp lực 8. Cửa xả MLTN đa dạng, có thể gặp các loại: 1. Sơ đồ vuông góc - Tuyến các cống góp lưu vực vuông góc với hướng dòng chảy nguồn đổ trực tiếp vào nguồn. - Sử dụng khi địa hình có độ dốc tốt, hướng ra nguồn - NT là nước quy ước sạch, nước mưa 2. Sơ đồ giao nhau - Cống góp lưu vực có tuyến vuông góc với hướng dòng chảy nguồn - Cống góp chính đặt song song với nguồn - Địa hình như trường hợp trên nhưng cần phải làm sạch nước 3. Sơ đồ phân vùng - Sử dụng khi địa hình có độ dốc lớn, hoặc dốc không đều, hoặc có nhiều triền khác nhau, hoặc không thể tự chảy được. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-37
- Khu vực thoát nước được chia thành các khu vực nhỏ hơn. Tất cả các cống chính của các khu vực nhỏ được tập trung về 1 TXL, nếu vùng thấp không tự chảy lên TXL được thì dùng trạm bơm (khu vực). 4. Sơ đồ không tập trung Sử dụng khi đô thị lớn hoặc có địa hình phức tạp hoặc đô thị phát triển theo kiểu hình tròn. Hình. Sơ đồ quy hoạch mạng lưới thoát nước theo địa hình a) Sơ đồ vuông góc; b) Sơ đồ giao nhau; c) Sơ đồ phân vùng; d) Sơ đồ không tập trung TB - Trạm bơm; TXL - Trạm xử lý; CĐT Cánh đồng tưới (3) IV-3. NGUYÊN TẮC VẠCH MẠNG LƯỚI 1. Hết sức lợi dụng địa hình - Đặt cống dốc theo chiều dốc của địa hình đảm bảo khả năng tự chảy nhiều nhất - Tránh đào đắp nhiều - Tránh đặt nhiều trạm bơm Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-38
2. Tổng chiều dài cống nhỏ nhất Có các sơ đồ sau: - Sơ đồ hộp (a): khi đ/hình bằng, tiểu khu có d/tích lớn và công trình không xây sâu vào bên trong. - Sơ đồ ranh giới thấp (b): khi địa hình khá dốc. - Sơ đồ xuyên khu (c). 3. Tuyến cống chính và vị trí TXL hợp lý Tuyến cống chính thẳng tới TXL. TXL đặt ở phía thấp nhưng không ngập lụt, cuối hướng gió chủ đạo mùa hè, cuối nguồn nước, khoảng cách VS tối thiểu 500m đ/v khu dân cư và XNCN thực phẩm 4. Giảm tối thiểu công trình giao tiếp Giảm bớt cống chui qua đường giao thông, cầu phà và các công trình ngầm khác 5. Kết hợp và lợi dụng các công trình ngầm khác Để thuận tiện cho việc xây dựng, khai thác và sử dụng IV-4. BỐ TRÍ CỐNG TRÊN ĐƯỜNG PHỐ Các nguyên tắc bố trí: - Cống TN thường bố trí dọc theo đường phố, dưới phần vỉa hè, mép đường hoặc lòng đường. Cũng có thể bố trí chung cùng các đường ống khác (cấp nước, cáp điện, ) trong một hào ngầm. Đường rộng trên 30 m thì có thể bố trí cả 2 bên. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-39
Hình. Bố trí hợp lý mạng lưới công trình ngầm E- Mạng điện chiếu sáng T- Mạng lưới thoát nước ĐT- Mạng điện thoại N- Mạng dẫn nhiệt G - Mạng dẫn gas GT- Giếng thu nước mưa C- Mạng lưới cấp nước NM- Mạng lưới thoát nước mưa Hình. Giải pháp đặt chung các đường ống KT trong 1 hào ngầm 1, 3- HTTN sinh hoạt 5- Ống dẫn gas 2- HTTN mưa 6- Đất san nền 4- Ống cấp nước 7- Đất và cát san lấp - Đặt ống sao cho dễ thi công, sửa chữa và bảo vệ các đường ống khác, không làm xói mòn nền móng công trình, xâm thực ống cấp nước. - Khoảng cách tối thiểu từ cống tới gờ móng nhà đ/v cống tự chảy là 3m, đ/v cống áp lực là 5m, hoặc tính theo công thức: h b L = + + 5,0 tgα 2 Trong đó: h - Ch cao giữa đáy móng nhà và đáy cống b - Ch rộng của hào α - Góc ma sát trong của đất (4) - Khoảng cách tối thiểu từ thành cống đến các vật thể và đường ống kỹ thuật khác phải đảm bảo đúng quy định: - Đến dây cáp điện: 0,5 m - Đến cáp thông tin: 1,0 m - Đến ống cấp nhiệt: 1÷1,5m - Đến các loại cây quý: 2,0 m Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-40
- Đến cáp cao thế 200mm: 3 m - Đến ống cấp nước đặt thấp hơn 0,5m: 5 m - Nếu đặt trong hào đất, thì khoảng cách tối thiểu từ thành mép hào ến các vật thể khác phải đảm bảo đúng quy định: - Đến trục ray trong XN (ray goòng): 1,5 m - Đến trục ray ngoài XN (đường tàu): 4 m - Đến bó vỉa đường phố: 1,5 m - Đến thành rãnh TN hoặc chân nền đất đắp: 1,0 m - Khi gặp các CT ngầm cần có biện pháp đơn giản để giải quyết hợp lý. Trường hợp cuối cùng mới dùng đến điuke. - Hạn chế phải xây dựng lại các công trình khác. - Cáp điện, điện thoại phải cao hơn cống thoát nước >0,3m. Nếu cống thoát nước phải đặt sâu hơn thì phải có biện pháp chống lún, gãy. - Khi gặp cống thoát nước mưa cùng cao độ thì cho cống này chui qua cống kia tuỳ theo kích thước mỗi cống. Có các kiểu (hình vẽ). - Khi gặp ống cấp nước có thể theo 1 trong 2 cách như hình vẽ. Cống TN tiểu khu có thể đặt cao hơn ống cấp mà không tuân theo quy định trên, nhưng phải cao hơn ống cấp >0,5m. - Trên đường phố có cường độ giao thông lớn, nếu có nhiều loại đường ống, đường dây thì tốt nhất nên bố trí chung trong tunel BTCT tấm đúc sẵn. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-41
Hình. Tunel dùng để bố trí công trình ngầm 1- Thoát nước mưa; 2- Thoát nước bẩn; 3- Giếng thăm; 4- Cáp điện; 5- Cáp điện thoại; 6- Ống cấp nước; 7- Cấp nhiệt; 8- Rãnh (5) IV-5. ĐỘ SÂU CHÔN CỐNG THOÁT NƯỚC Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-42
- Là khoảng cách từ mặt đất đến đáy cống. - Thông thường cống TN phải đặt sâu để tránh bị phá hoại do tác động cơ học, thường chọn ≥ (0,5÷0,7m) + d, nhưng nếu sâu quá sẽ làm tăng giá thành mạng. - Giá thành xây dựng phụ thuộc nhiều vào độ sâu chôn cống. - Xác định độ sâu chôn cống ban đầu chủ yếu phụ thuộc địa hình. Δ Sơ đồ xác định độ sâu chôn cống ban đầu 1. Ống thoát nước trong nhà 2. Nhánh nối 3. Cống sân nhà (tiểu khu) 4. Giếng kiểm tra 5. Cống nối tiểu khu với cống ngoài phố 6. Giếng thăm trên mạng ngoài phố - Độ sâu chôn cống ban đầu H có thể xác định theo CT: H = h + Σii.Li + Σik.Lk + Z2 − Z1 + Δd + h - Độ sâu chôn cống ban đầu trong sân nhà hoặc tiểu khu; h=(0,2÷0,4)+d + ii - Độ dốc của cống trong sân nhà (tiểu khu) + Li - Ch dài các đoạn cống trong sân nhà (tiểu khu) + ik - Độ dốc của các đoạn cống nối từ giếng KT tới cống ngoài phố + Lk - Ch dài của các đoạn cống nối từ giếng KT tới cống ngoài phố + Z1, Z2 - Cốt mặt đất tại giếng thăm đầu tiên của cống trong sân nhà (tiểu khu) và của cống ngoài phố + Δd - Độ chênh đường kính của cống ngoài phố và cống trong sân nhà (tiểu khu) Δd=d2−d1 Độ sâu đặt cống quá lớn sẽ gây khó khăn cho công tác x/dựng và quản lý; thường tối đa là 6÷8 m (đ/v đất có địa chất và ĐCTV tốt) và 4÷4,5 m (đ/v đất yếu). (6) IV-6. XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN CHO TỪNG ĐOẠN CỐNG Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-43
Đoạn cống tính toán là khoảng cách giữa 2 điểm (giếng thăm) mà lưu lượng quy ước là không đổi. CC Qttr a 15 d 16 b Qcs Qttr Qdđ c CC n-2 Qcq n-1 Qtt n+1 n Đoạn cống thứ n, tính từ nút n−1 đến nút n có lưu lượng tính toán: n n n n n n QQQQKQtt =( dđ +cs +cq ) c + ∑ ttr Qn tt - LL tính toán cho đoạn thứ n trên tuyến cống đang xét. n Qdđ - LL dọc đường, từ các khu nhà thuộc lưu vực nằm 2 bên đổ vào đoạn cống n Qcq - LL chuyển qua, từ đoạn cống phía trước đổ vào điểm đầu của đoạn cống n Qcs - LL cạnh sườn, từ cống nhánh cạnh sườn đổ vào điểm đầu của đoạn cống n Qttr - LL tập trung, từ các đơn vị thải nước lớn nằm riêng biệt ở phía đầu đoạn cống n K c - n n n Qcq , Q,cs Qttr đổ vào đầu đoạn cống và có giá trị không đổi trong đoạn cống. n n Qdđ tăng dần từ "0" ở đầu đoạn cống và lớn nhất tại cuối đoạn. Để đơn giản coi Qdđ bằng modul lưu lượng q0 nhân với diện tích Fn của lưu vực thoát nước: n Qdđ = q0 .F n Qn = q .F' cs 0 n F' - Diện tích tất cả các tiểu khu đổ vào nhánh bên của đọan cống thứ n n Ví dụ 4. Xác định Qtt cho khu DC và XNCN. P=220 ng/ha, q=300 l/ng/ngđ. Nếu bỏ lưu lượng từ các trường học thì q'=273 l/ng/ngđ. Qttr: từ trường học 1,17 l/s, từ XNCN 55 l/s. Giải - Coi khu vực là 1 lưu vực TN, NTSH chung với NTSX; TXL đặt gần bờ sông cách khu vực 700 m về phía đông nam. - Tiến hành vạch tuyến cống chính, cống đường phố, chia mạng lưới, đánh số các điểm tính toán, xác định diện tích và lưu lượng Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-44
- Tínhq0: q× N 273× 220 q0= = =0,694 l/s/ha 24× 3600 24× 3600 Đoạn 16-15: Qdđ = 0 l/s Qcs = 0 l/s Qcq = 0 l/s Qttr = 55 l/s Tổng cộng Q = 55 l/s Đoạn 15-14: Qdđ = ω5d.q0 = 4,0×0,694 = 2,78 l/s Qcs = (ω1a+ω5a).q0 = (4,0+4,0)×0,694 = 5,55 l/s Qcq = 0 l/s Qsh = 2,78 + 5,55 + 0 = 8,33 l/s → Kc = 2,08 (nội suy từ bảng 2-2) tt Qsh = 8,33×2,08 = 17,32 l/s Qttr = 55 l/s Tổng cộng LL NT của đoạn 15-14: Q = 17,32 + 55 = 72,32 l/s Đoạn 14-13: Qdđ = ω6d.q0 = 4,0×0,694 = 2,78 l/s Qcs = (ω1b+ω1c+ω1d+ω2a+ω6a+ω5b+ω5c).q0 = 28,0×0,694 = 19,43 l/s (từ tuyến 29-14) Qcq = 8,33 l/s (từ đoạn 15-14) Qsh = 2,78 + 19,43 + 8,33 = 30,54 l/s → Kc = 1,8 (nội suy từ bảng 2-2) tt Qsh = 30,54×1,8 = 54,96 l/s Qttr = 1,17 + 1,17 + 55 = 57,34 (từ 2 TH và khu CN) Tổng cộng LL NT của đoạn 15-14: Qtt = 54,96 + 57,34 = 112,3 l/s Bằng cách tương tự xác định cho tất cả các đoạn cống còn lại và lập bảng. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-45
Sơ đồ vạch tuyến mạng lưới thoát nước thải đô thị 1
Bảng 1. Bảng thống kê lưu lượng nước thải theo tuyến cống chính 16-10-0 TT tiểu khu (ký hiệu) D tích, ha LL tr bình từ các tiểu khu, l/s HS Lưu lượng, l/s TT Mo- dul LL không đoạn LL, LL tập trung tính Dọc Cạnh Dọc Cạnh Dọc Cạnh Chuyển Tổng điều Tiểu cống l/s/ha Chuyển toán đường sườn đường sườn đường sườn qua cộng hoà khu Cục bộ qua (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) 16-15 - - - - - - - - - - - 55,00 - 55,00 15-14 5d 1a,5a 4,00 8,00 0,694 2,78 5,55 - 8,33 2,08 17,32 - 55,00 72,32 1b,1c,1d,2a, 8,33 14-13 6d 4,00 28,00 0,694 2,78 19,43 30,54 1,80 54,96 2,34 55,00 112,30 6a,5b,5c 2b,2c,2d,3a, 30,54 13-12 7d 3,00 28,00 0,694 2,08 19,43 52,05 1,70 88,49 10,00 57,34 155,83 7a,6b,6c 3b,3c,3d, 12-11 8d 2,50 25,00 0,694 1,74 17,35 52,05 71,14 1,60 113,82 1,17 67,34 182,33 8a,7b,7c 11-10 - 4b,4c,4d,8b,8c - 16,50 0,694 - 11,45 71,14 82,59 1,58 130,49 - 68,51 199,00 10-0 - - - - - - - 82,59 82,59 1,58 130,49 - 68,51 199,00 ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ống các ng n ô p p p p p p ả i xu ừ ậ ậ ậ ậ ậ ậ p trung ả p t Nh Nh Nh Nh Nh Nh ậ (4)*(6) (4)*(6) (5)*(6) m tậ Tra b (10)*(11) Chuyể ể (7)+(8)+(9) (7)+(8)+(9) Nh đi (12)+(13)+(14) Trên+Trên Trái Trên Ph 2
(7) IV-7. NGUYÊN TẮC CẤU TẠO MLTN VÀ THIẾT KẾ TRẮC DỌC Thiết kế trắc dọc cống gồm các công việc: - Xđ vị trí cống trên trắc dọc - Lập bảng tính toán thuỷ lực - Xđ độ dốc các đoạn cống - Xđ độ sâu chôn cống - Xđ các điểm nối tiếp cống trong các hố ga và giếng thăm - Triển khai các kết quả tính toán lên trắc dọc. Trên trắc dọc thể hiện: - Các giếng (tên giếng) - Khoảng cách các giếng - Cốt đáy cống - Cốt mặt đất - Cốt san nền - Các số liệu tính toán (d, i, q, v, h/d ). Ngoài ra trên trắc dọc còn thể hiện thêm: - Mặt cắt địa chất và các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất - Những chỗ giao nhau với chướng ngại vật (sông, hồ, mương rãnh, ); các CT trên mặt đất (nhà, đường xá ) và các CT ngầm (cống TN mưa, ống cấp nước, cáp điện ngầm ) Các nguyên tắc cần đảm bảo khi thiết kế trắc dọc cống thoát nước: - Cần đ/bảo các yếu tố th/lực: tốc độ, độ đầy, độ dốc, độ sâu chôn cống trong ph/vi cho phép. - Lúc đầu có thể chọn độ dốc theo ĐH, rồi sau đó điều chỉnh lại. - V phải tăng dần, V ≥ V . Tuy nhiên khi V>1,5m/s thì có thể V đoạn sau đoạn trước đoạn < V nhưng không nhỏ quá 20%. sau đoạn trước - Giảm tốc độ phải có giếng chuyển bậc. - Khi độ dốc quá lớn có thể dùng dốc nước và sau đó có giếng chuyển bậc để giảm tốc độ. - D/chảy trong cống nhánh không cản trở d/chảy trong cống chính. MN tại chỗ tiếp xúc không được dềnh lên. - Nối cống: Nối ngang mặt nước Nối ngang đỉnh cống Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-48
+ Khi: 1) cùng cùng đường kính và độ đầy, hoặc 2) hsau>htrước: dùng cách nối ngang mặt nước + Các trường hợp khác nối ngang đỉnh cống - Trên bình đồ, đoạn cống giữa các giếng thăm phải là đường thẳng. Khoảng cách tối đa lmax của đoạn ống đó lấy theo quy phạm như sau: Đối với HTN SH, CN Với cống d=200÷450 mm: lmax= 50 m Với cống d=500÷600 mm: lmax= 75 m Với cống d=700÷1000 mm: lmax= 100 m Với cống d>1000 mm: lmax= 150 m Đối với HTTN mưa Với cống d=300÷450 mm: lmax= 50 m Với cống d=500÷600 mm: lmax= 75 m Với cống d=700÷900 mm: lmax= 100 m Với cống d=1000÷1400 mm: lmax= 150 m Với cống d=1500÷2000 mm: lmax= 200 m Với cống d>2000 mm: lmax= 300 m - Tại nơi thay đổi d, giao lưu dòng chảy phải xây dựng giếng thăm và cống được thay bằng máng hở lượn đều với góc ngoặt, góc chuyển tiếp khi d<400 mm: α≤900 khi d≥400 mm: α≤600 (8) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-49
Ví dụ 5. TT thuỷ lực và lập trắc dọc tuyến cống chính của mạng ở sơ đồ trước Hình. Mặt cắt dọc đoạn cống Giải: Lấy độ sâu chôn cống đầu tiên tại giếng (16) là 2,0 m. Zđáy cống (16)=96,5−2,0=94,5 96,5− 96,2 Độ dốc cống lấy sơ bộ bằng độ dốc mặt đất: i16-15= =0,0011 280 q=55 l/s Các phương án thuỷ lực: * d=300, i=0,008 → h=0,603 d=0,181; v=1,23; H =3,94 (15) (quá sâu, kéo theo cả mạng phải đặt sâu không cần thiết) * d=350, i=0,003 → h=0,6364d=0,223; v=0,85; H =2,54 (15) (hợp lý, chọn) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-50
Zmực nước (16)=Zđáy cống (16)+h16-15=94,500+0,223=94,723 Zđáy cống (15) = Zđáy cống (16)−htl(16→15)=94,500−0,840=93,660 Zmực nước (15)=Zđáy cống (15)+h16-15=93,660+0,223=93,883 H = Z −Z = 96,200−93,660= 2,540 (16) mặt đất (16) đáy cống (16) Tương tự tính cho đoạn (15-14) và các đoạn còn lại (Dùng Exel rất nhanh) Các công thức đã sử dụng trong bảng: Z = Z − h đáy cống mực nước Z = Z + h mực nước đáy cống h= i.l tl Z = Z − h mực nước (cuối) mực nước (đầu) tl Z = Z − h đáy cống (cuối) đáy cống (đầu) tl H = Z − Z mặt đất đáy cống Đầu cống Zmặt đất Cuối cống Zmực nước H Zđáy cống h d htl Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-51
Tính Tính Bảng 2. Tính toán thuỷ lực tuyến cống 16-10 T/thất Ch/ LL Đường Tốc Độ đầy Cao độ Z, m Ch sâu chôn Ký hiệu Độ cột dài t/toán kính độ Mặt đất Mực nước Đáy cống cống H, m đoạn dốc nước l, q, d, v, h, cống i h/d t , m l/s mm m/s m tl Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối m (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) 16-15 280 55,00 350 0,003 0,85 0,64 0,223 0,840 96,5 96,2 94,723 93,883 94,500 93,660 2,00 2,54 15-14 400 72,32 400 0,0025 0,85 0,64 0,256 1,000 96,2 95,6 93,883 92,883 93,627 92,627 2,57 2,97 14-13 400 112,30 500 0,002 0,88 0,62 0,311 0,800 95,6 95,0 92,883 92,083 92,572 91,772 3,03 3,23 13-12 410 155,83 500 0,002 0,92 0,80 0,402 0,820 95,0 94,2 92,083 91,263 91,681 90,861 3,32 3,34 12-11 410 182,33 600 0,0017 0,93 0,66 0,394 0,697 94,2 93,0 91,263 90,566 90,869 90,172 3,33 2,83 11-10 200 199,00 600 0,0018 0,97 0,68 0,411 0,360 93,0 92,0 90,566 90,206 90,155 89,795 2,85 2,21 ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ c c c c c ống ự ự ự ự ự ả ả ả ả ả n ô p) p) p) p) p) i xu ả t qu t qu t qu t qu t qu ế ế ế ế ế (5)*(2) (5)*(2) (Nhậ (Nhậ (Nhậ (Nhậ (Nhậ K K K K K (12)-(9) (12)-(8) (13)-(9) (10)-(14) (11)-(15) Chuyể TT thuỷ l TT thuỷ l TT thuỷ l TT thuỷ l TT thuỷ l Trên Ph 3
Hình. Mặt cắt dọc tuyến cống chính 16-10 4 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 4 4-53
(9) IV-8. ĐẶC ĐIỂM VỀ CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN MLTN XNCN (Xem giáo trình) Khi thiết kế xây dựng các MLTN XNCN cần lưu ý 1) NTSX các thể gây các tác động xấu: - Ăn mòn vật liệu làm cống - Cặn rác lắng đọng làm giảm khả năng vận chuyển của cống - Tạo khí dễ nổ trong cống và gây hoả hoạn - Tạo khí độc, chất phóng xạ nguy hiểm - Có thể gây ô nhiễm đất 2) Biện pháp xử lý các tác động xấu trên - Biện pháp tránh rác, cặn lắng đọng - Biện pháp chống ăn mòn cống - Biện pháp thông hơi - Biện pháp chống cháy, nổ 3) Tính toán thuỷ lực mạng lưới - Như đối với mạng NTSH - Tốc độ tính toán trong ống tuỳ theo tính chất từng loại nước thải. NTSX chứa dầu mỡ, hoặc chứa các chất cặn lắng trong lượng riêng lớn thì cần chọn tốc độ lớn, độ dốc lớn. Câu hỏi ôn tập - Chương 4 1. Các bộ phận của hệ thống thoát nước khu dân cư. 2. Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới thoát nước. 3. Các sơ đồ vạch tuyến hệ thống thoát nước. 4. Độ sâu chôn cống thoát nước, ý nghĩa của độ sâu chôn cống, xác định độ sâu chôn cống đầu tiên của mạng lưới thoát nước ngoài phố. 5. Nguyên tắc bố trí cống trên mặt cắt ngang đường phố. 6. Xác định lưu lượng tính toán của các đoạn cống trong mạng lưới thoát nước thải. 7. Các công việc thiết kế trắc dọc cống thoát nước; các nội dung cần thể hiện trên bản vẽ thiết kế trắc dọc; vẽ sơ đồ minh họa một bản vẽ thiết kế trắc dọc. 8. Các nguyên tắc cần đảm bảo khi thiết kế trắc dọc cống thoát nước. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-54
Chương 5. THOÁT NƯỚC MƯA VÀ THOÁT NƯỚC CHUNG (10LT+2ĐA) A- THOÁT NƯỚC MƯA V-1. MƯA VÀ SỰ HÌNH THÀNH DÒNG CHẢY I. NHỮNG KHÁI NIỆM VỀ KHÍ TƯỢNG VÀ ĐẶC TÍNH CỦA MƯA - Các loại mưa - Đặc điểm của mưa ở Việt Nam - Phương pháp đo mưa II. NHỮNG THÔNG SỐ CỦA MƯA 1. Cường độ mưa Theo lớp nước: h I= , mm/ph t Theo thể tích: W q= , l/s/ha t I - cường độ mưa tính theo lớp nước q - cường độ mưa tính theo thể tích h - Chiều cao lớp nước, mm W - Thể tích nước mưa rơi xuống trên 1 đv diện tích, l/ha t - thời gian mưa, ph Liên hệ giữa q và I: q=166,7×I a. Xác định cường độ mưa theo phương pháp phân tích PP này tính toán khá chính xác, có thể áp dụng cho tất cả các lưu vực với các điều kiện địa hình khác nhau. Cơ sở của PP là dựa vào tài liệu thực đo, nên đòi hỏi phải có đầy đủ tài liệu về mưa nhiều năm của máy đo tự ghi. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-55
Mục đích là vẽ đường quan hệ cường độ mưa theo thời gian I~t, q~t ứng với mỗi mức tần suất. Thời gian t thường lấy là 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180 ph Việc chọn số liệu mưa có thể lấy mỗi năm 1 trị số lớn nhất, hoặc mỗi năm lấy vài trị số lớn nhất Nguyên tắc xác định cường độ mưa là tính toán tần suất của từng lượng mưa (hoặc cường độ mưa) phút 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180 phút. Có thể lập bảng tính toán (GT) Ví dụ: 5% Dựa vào tài liệu mưa 5 ph của n5 trận mưa, tính tần suất, tra được I5 5% Dựa vào tài liệu mưa 10 ph của n10 trận mưa, tính tần suất, tra được I10 . 5% Dựa vào tài liệu mưa 180 ph của n180 trận mưa, tính tần suất, tra được I180 5% 5% 5% 5% Có: I5 , I10 , , I180 vẽ được đường I ~t. 10% 10% 10% 10% Tương tự có: I5 , I10 , , I180 vẽ được đường I ~t. 20% 20% 20% 20% I5 , I10 , , I180 vẽ được đường I ~t. (1) b. Xác định cường độ mưa theo phương pháp cường độ giới hạn * Các công thức của Liên Xô + Xác định cường độ mưa theo cường độ giới hạn của D. F. Gorbachev (1920) Δ I = , mm/ph t 5,0 Δ = μ3 P μ = α H. 3/2 166,7.Δ → q= 166,7.I = , l/s/ha t 5,0 166,7.α .H3/2 P → q = , l/s/ha (vượt thực tế tới 50%; không nên sd) t 5,0 Viết gọn: A q = t 5,0 Tổng quát: Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-56
A q = , l/s/ha t n Δ - Sức mạnh của trận mưa μ - Hệ số khí hậu α - Hệ số khí hậu của μ H - Lượng mưa năm trung bình; mm/năm t - Thời gian mưa; ph P - Chu kỳ tràn cống; năm + Công thức của Viện Thuỷ văn Liên Xô (1941) A+ BlgP q = (sai với thực tế tới 30÷50%; không nên sd) t 5,0 A, B - Các thông số, biến đổi theo khu vực Hoặc công thức: A 20n q (1+ Clg P) q = = 20 t n t n q20 - Cường độ mưa tính với thời gian 20 phút với P = 1 năm n - Hệ số mũ, tuỳ theo vùng địa lý C - Hệ số có tính đến đặc điểm riêng của từng vùng P - Chu kỳ tràn cống; năm Những nơi không có q20 trong bản đồ, có thể tính theo CT: q20=0,071.H d B H - Lượng mưa năm trung bình; mm/năm dB - Độ hút ẩm bão hoà (tính từ lượng mưa TB tháng và độ ẩm TB tháng) d1 a 1+ d 2 a 2 + + d12 a 12 dB= a1+ a 2 + + a12 a1, a2, , a12 - Lượng mưa TB của các tháng trong năm; d1, d2, , d12 - Độ ẩm TB của các tháng trong năm * Xác định cường độ mưa theo các công thức của Anh, Mỹ, Ba Lan + Công thức của Anh S q= ()t+ c n Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-57
S - Sức mạnh của trận mưa t - Thời gian mưa n - Hệ số mũ, tuỳ theo vùng địa lý c - Hằng số khí hậu + Công thức của Mỹ n In=A. I60 , mm/s I60 - Cường độ mưa trong 60 ph với chu kỳ được chọn A, n - Các thông số khí hậu + Công thức của Reyhonda (Đức) ⎛ a 1 ⎞ q = q15 ⎜ ⋅ − 0,369⎟ , l/s/ha ⎜ t+ b 4 ⎟ ⎝ Pm ⎠ q15 - Cường độ mưa trong 15 ph với chu kỳ tràn cống P=1năm Pm - Tần suất mưa a, b - Các thống số khí hậu + Công thức của Pomjanovski (Ba Lan) a J = n , mm/h Pm J - Cường độ mưa tính toán; mm/h Pm - Tần suất mưa; % a - Thông số khí hậu, phụ thuộc th gian mưa n - Thông số khí hậu (2) * Xác định cường độ mưa theo các công thức của Việt Nam + Công thức của Viện Thiết kế, Bộ Giao thông S A+ Blg N 10+ 12,5lg N q = = = ⋅ K (t+ b)n (t+ b)n (t+ 12)0,66 S - Sức mạnh của trận mưa ứng với tần suất P%; mm/h; mm/ph t - Thời gian mưa b - Tham số hiệu chỉnh; b=12 ph n - Chỉ số biểu thị sự giảm dần của cường độ mưa theo thời gian; n=0,66 A, B - Các tham số địa lý A=10,0; B=12,5 N - Độ lặp lại K - Hệ số khí hậu (tuỳ thuộc từng vùng khí hậu) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-58
+ Công thức của Cục Thuỷ văn ()20+ bn q (1 + ClgP) q = 20 , l/s/ha ()t+ b n + Công thức của Trần Hữu Uyển 35n q (1+ ClgP) q = 20 , l/s/ha ()t+ 15 n t, b, n, đã giải thích ở trên P - Chu kỳ tràn cống; năm C - Hệ số tính đến đặc tính riêng của từng vùng q20 - Cường độ mưa tính vời thời gian 20 phút với P=1 năm Các thông số b, C, n, q20 của 47 trạm quan trắc có thể tham khảo ở bảng 5-2. 2. Thời gian mưa Là thời gian kéo dài trận mưa (tính bằng h, ph ) Khi tính toán cường độ mưa bằng PP cường độ giới hạn, người ta cho rằng thời gian mưa là thời gian hạt mưa rơi xuống tại vị trí xa nhất sẽ chảy đến m/c đang xét, gọi là th gian mưa tính toán. Đ/v khu vực xây dựng hoàn thiện: t = t0 + tr + Σtc, ph t - Thời gian mưa tính toán; ph t0 - Th gian t/trung dòng chảy (từ điểm xa nhất đến rãnh TN); lấy t0=5÷10ph tr - Th gian nước chảy theo rãnh đến giếng thu đầu tiên Σtc - Tổng th gian nước chảy trong các đoạn cống từ giếng thu đầu tiên đến m/c tính toán (m/c cuối của đoạn cống thứ m đang xét) Σ Hình. Sơ đồ tính toán thời gian dòng chảy Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-59
1- Khu đất 4- Đoạn cống tính toán 2- Rãnh đường 5- Giếng thăm 3- Giếng thu 6- Nhánh nối Viết dưới dạng khác: m− 1 t= t + t + t + t = t + t m 0 r ∑ c i cm m− 1 c m i= 1 Lr tr=1,25 vr Lr - Ch dài rãnh; m vr - Tốc độ nước trong rãnh; m/ph 1,25 - Kể đến sự tăng dần của tốc độ dòng chảy trong quá trình mưa Lc tc=r vc Lc - Ch dài đoạn cống tính toán; m vc - Tốc độ nước trong cống; m/ph r - Hệ số phụ thuộc vào địa hình; bằng phẳng thì r=2, dốc i>0,02 thì r=1,2 (Do cống đầy dần, vận tốc tăng dần) Vậy: Lr Lc t= t0 + 1,25 + r∑ vr vc Khi chưa có quy hoạch rõ ràng, thời gian mưa có thể tính: 1,5.n0,6 .L 0,6 t = ∑ Z0,3 .i 0,3 .I 0,3 Trong đó: n - Hệ số nhám bề mặt L - Chiều dài dòng chảy, m Z - Hệ số mặt phủ; I - Cường độ mưa; mm/ph i - Độ dốc địa hình. (3) 3. Tần suất mưa Pm và chu kỳ tràn cống P * Tần suất mưa Pm (%) là xác suất lặp lại trận mưa cùng thời gian có cường độ bằng hoặc lớn hơn cường độ của trận mưa đã định. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-60
m Pm = , % n m - Số lần mưa có cường độ bằng hoặc lớn hơn cường độ của trận mưa đã định. n - Số năm quan trắc (tổng số số liệu trong liệt tài liệu). * Chu kỳ mưa P0 là thời gian (năm) lặp lại của trận mưa có cường độ bằng hoặc lớn hơn cường độ của trận mưa đã định. 1 P0 = , năm Pm * Chu kỳ tràn cống P là thời gian (tính bằng năm) lặp lại trận mưa vượt quá cường độ mưa tính toán (vượt quá sức chuyển tải của cống TN). P có ý nghĩa KT-KT to lớn: P↓ → q↓, d↓ → K↓, ngập lụt↑; P↑→ q↑, d↑ → K↑, ngập lụt↓; Chọn P cần căn cứ vào tính chất, quy mô công trình và điều kiện địa hình: Chu kỳ tràn cống P (năm) đ/v khu vực dân cư : Đ/kiện l/việc của cống Thuận Trung Bất Rất lợi bình lợi bất lợi Vị trí của đường ống Trên đường phố khu vực 0,25 0,35 0,5 1 Trên đường phố chính 0,35 0,5 1 2 Chu kỳ tràn cống (năm) P đ/v khu vực các XNCN: Hậu quả của sự tràn cống P (năm) Quá trình công nghệ không bị hư hỏng 1÷2 Quá trình công nghệ bị hư hỏng 3÷5 Khu vực đặc biệt quan trọng: P=5÷10 năm 4. Hệ số dòng chảy Là tỷ lệ giữa lượng nước chảy trong cống và lượng mưa thực rơi trên lưu vực cống phụ trách: Q ψ = c Qb Qc - Lượng nước chảy trong cống, l/s Qb - Lượng mưa thực rơi, l/s Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-61
ψ phụ thuộc t/c mặt phủ, đ/kiện đất đai, độ dốc đ/hình, th/gian và cường độ mưa. Theo Berlov: ψ=Z.q0,2.t0,1 Z - Hệ số thực nghiệm, phụ thuộc t/c mặt phủ q - Cường độ mưa, l/s/ha t - Thời gian mưa Tra ψ, Z ở bảng 5.3 Do cống có LL tối đa tại cuối đoạn, suốt chiều dài đoạn LL luôn nhỏ hơn LL tối đa, nên có 1 thể tích mà cống tự đ/chỉnh làm LL. Đưa vào hệ số giảm Ke: n Ke = (0,4÷0,7) n - Số mũ, có thể chọn bằng 3/4, lúc đó Ke=0,51 (4) V-2. THIẾT KẾ HTTN MƯA 1. Các giai đoạn thiết kế - Quy hoạch - Lập dự án đầu tư - Thiết kế kỹ thuật - Thiết kế bản vẽ thi công 2. Trình tự thiết kế HTTN mưa 1) Thu thập tài liệu cơ bản 2) Phân chia lưu vực (dựa vào bản đồ quy hoạch, cao độ thiết kế, địa hình, hướng dốc ) 3) Vạch tuyến MLTN mưa và bố trí các CT trên HT 4) Tính toán thuỷ văn, thuỷ lực cống 5) Thiết kế trắc dọc; thiết kế các công trình trên HT 6) Tính toán khối lượng vật liệu, lập dự toán 3. Thu thập tài liệu cơ bản - Bản đồ hiện trạng (tự nhiên, kiến trúc, kỹ thuật) - Bản đồ quy hoạch kiến trúc các giai đoạn - Bản đồ QH cao độ các giai đoạn (có cao độ tự nhiên, cao độ thiết kế ) - Các tài liệu khí tượng (mưa, gió, nhiệt độ, độ ẩm); thuỷ văn (sông ngòi, ao hồ: F, H, Q, Z ) - Các quy trình, quy phạm, chỉ dẫn, tiêu chuẩn, định mức, đơn giá 4. Nguyên tắc vạch tuyến nước mưa - Nguyên tắc tự chảy. Dựa theo địa hình; TH cần thiết mới xd trạm bơm - Chiều dài tuyến ngắn mà phục vụ được diện tích lớn nhất - Giảm thiểu các công trình giao tiếp (với đường xá, sông hồ, CT ngầm ) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-62
- Đảm bảo khoảng cách tới các công trình khác theo quy định - Chiều sâu chôn cống cũng x/đ tương tự cống TNSH. 5. Tính toán thiết kế cống thoát nước mưa theo PP cường độ giới hạn a. Tính toán lưu lượng Công thức chung tính lưu lượng: Q= ψ Qb = ψ .q.F F - Diện tích lưu vực; ha - Khi coi hệ số dòng chảy không thay đổi (ψ=const): A Q= ψ .q.F = ψ . .F, l/s t n - Khi coi hệ số dòng chảy thay đổi (ψ=ψ(q, t)): Z.A2,1 .F Q= ψ .q.F = () Z.q0,2 .t 0,1 .q.F = , l/s t1,2n− 0,1 Nếu kể đến sự ph/bố mưa không đều và sự giảm LL do sự tự đ/chỉnh của cống: Q= μ .ψ .q.F.K e μ - Hệ số phân bố (không đều) mưa rào: ++ 1 μ = 1+ 0,001.F 3/2 Nhắc lại các công thức quan trọng: n A = 20 q20(1+ClgP) (Liên Xô) n A = (20+b) q20(1+ClgP) (Cục TV) n A = 35 q35(1+ClgP) (T.H. Uyển) Lr Lc t= t0 + 1,25 + r∑ + b vr vc 1,5.n0,6 .L 0,6 t = + b ∑ Z0,3 .i 0,3 .I 0,3 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-63
(5) b. Các công thức tính toán thuỷ lực Cũng sử dụng các công thức như các công thức tính cho HTTN SH. c. Xác định các thông số thiết kế cơ bản của cống Phối hợp tính thủy lực, thuỷ văn để tính Đối với đoạn cống nào đó: Có F, Lc; Các đoạn cống trước đó đã tính toán xong Tìm Q, d, v, i, t Giải theo các bước: 1) Giả thiết vc 2) Tính thời gian mưa t 3) Tính Q theo thủy văn (dùng công thức tính cường độ mưa nêu trên) 4) Giả thiết d, i 4) Tính thuỷ lực tìm vc', Q' sao cho thoả mãn các yêu cầu quy định 5) Có vc' tính lại được thời gian mưa t' 6) Nếu vc'≠vc, lấy vc:=vc' 7) Tính lại t, Q, lặp lại từ bước 2 cho đến khi t'≈t, vc'≈vc Công cụ tính toán có thể dùng: tính thử dần trực tiếp từ công thức, bảng tra có sẵn, đồ thị lập sẵn, lập trình máy tính. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-64
Begin 0 vc:=vc Lc tc := r vc t:= tđoạn trước + tc A Q:= ψ F t n Chọn d, i vc:=vc' Tính th/lực được: vc' Chọn lại d, i − d, i, vc đạt y/c + L c tc ':= r vc ' − vc'≈vc + End Sơ đồ trình tự tính toán thuỷ lực một đoạn cống thoát nước mưa 6. Các chỉ tiêu kỹ thuật cần lưu ý khi thiết kế HTTN mưa tự chảy (xem giáo trình) - Quy định về chiều sâu, độ cao an toàn, tốc độ nước chảy nhỏ nhất của kênh chảy trong khu vực dân cư: hmin=1,0 m Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-65
a=0,20÷0,4m. vmin=0,6÷0,8 m/s (khi P≥0,5 cho phép giảm tới vmin=0,6 m/s) - Quy định về độ dốc tối thiểu của cống và kênh mương - Quy định về kích thước tối của cống và kênh mương 7. Cống thoát nước mưa có áp Trong một số trường hợp, khi muốn giảm kích thước của cống mà không cần tăng độ dốc để tránh chôn sâu cống thì có thể cho cống làm việc có áp. Q ωC R.J (H+ h) / l H / l I H ca = = = +1 =max +1 = +1 Qka ωC R.i l/h l/h i h Qca - LL khi chảy có áp Qka - LL khi chảy không áp H - Độ sâu chôn cống tính từ mặt đất đến đỉnh cống h - Hiệu số độ cao của đỉnh cống ở đầu và cuối đoạn cống Imax - Độ dốc áp lực lớn nhất (Imax=H/l) i - Độ dốc của đáy cống (độ dốc không áp) Khi chảy có áp, tính lưu lượng đơn vị theo CT: q0 = q.K ap n 1 ⎡()a+ 12/3 − 1⎤ K ap = ⎢ ⎥ a+ 1 ⎣ a.5,1 ⎦ I H a =max = i h q0 - Lưu lượng đơn vị q- Cường độ mưa (theo các CT đã g/thiệu: LX, Viện KTTV, T.H. Uyển) Kap - Hệ số áp lực n - hệ số mũ (trong CT tính cường độ mưa) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-66
Đối với những đoạn ngắn và độ dốc nhỏ khi cho cống làm việc có áp thì khả năng chuyển tải của cống tăng đáng kể so với cống không áp. (6) Ví dụ 7. Tính toán cống thoát nước mưa cho thị trấn Đô Lương với những số liệu sau: Bản đồ quy hoạch thị trấn (hình vẽ); Diện tích các loại mặt phủ: mái nhà 30%; asphan 38%; đá dăm 12%; lát cỏ 20%. Giải: Tra bảng 5.2, với khu vực Đô Lương, có: q20=303,9; C=0,2431; b=2,61; n=0,6666. Cường độ mưa q với chu kỳ tràn cống P xác định theo các công thức: (20+ b)n q (1 + Clg P) (20+ 2,61)0,6666 303,9(1+ 0,2431.lgP) q = 20 = (t+ b)n (t+ 2,61)0,6666 Với P=1: 2429,4 q = (t+ 2,61)0,6666 Với P≠1: 2429,4(1+ 0,2431.lgP) q = (t+ 2,61)0,6666 Diện tích dòng chảy được phân chia như ở các sau: Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-67
Bảng thống kê diện tích các tiểu lưu vực Kí hiệu Diện tích Kí hiệu Diện tích diện tích (ha) diện tích (ha) 28a 3,10 31b 3,40 28b 0,90 31c 1,15 29a 3,10 32a 0,90 29b 1,15 32b 1,90 29c 1,15 32c 0,90 30a 0,90 33a 1,15 30b 2,50 33b 2,40 30c 0,90 33c 1,15 31a 1,15 Cộng: 27,80 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-68
Bảng thống kê diện tích lưu vực các tuyến cống Kí hiệu Kí hiệu Giá trị Bản Chuyển Tổng Kí hiệu diện tích đoạn diện tích P thân qua cộng chuyển qua cống bản thân (năm) Tuyến 1 - CX 1-2 1,15 - 1,15 29b 1 2-3 3,40 3,45 6,85 31b 29b, 29c, 31a 1 3-4 1,80 12,70 14,50 30c, 32a 29b, 29c, 31, 33 1 4-CX - 27,80 27,80 29, 31, 33, 32, 28, 30 2 Tuyến 0 - CX 0-5 3,1 3,10 29a 5-6 3,1 3,10 29a 1 6-7 3,10 3,10 6,20 28a 29a 1 7-4 2,50 9,40 11,90 30b 29a, 28, 30a 1 Tuyến 12 - 3 12-8 0,9 0,90 33c 1 8-3 1,9 0,9 2,80 33b 33c 1 Tuyến 10 - 4 10-9 0,9 0,90 32c 1 9-4 1,9 0,9 2,80 32b 32c 1 Tuyến 11 - 7 11-7 1,8 1,80 28b, 30a Tuyến 13 - 3 13-3 2,3 2,30 31c, 33a 1 Tuyến 14 - 2 14-2 2,3 2,30 29c, 31a 1 Căn cứ và q20=303,9 l/s và độ dốc mặt đất trung bình theo chiều dòng chảy với dòng sông imin > 0,006, tra bảng PLIII.1, được giá trị của P cho các đoạn cống. Hệ số dòng chảy xác định theo công thức: a1ψ 1 + a 2 ψ 2 + + a nψ n ψtb = a1+ a 2 + + a n 30× 0,95 + 38× 0,95+ 12× 0,3+ 20× 0,1 ψ = = 7,0 tb 100 Thời gian nước mưa tập trung trên mặt phủ lấy bằng 10 phút. Khi tr+tc=0 (nước mưa bắt đầu chảy xuống rãnh), lưu lượng đơn vị dòng chảy: ψ F.A. 0,7× 2429,4 × 1,15 Q = tb = = 361 l / s n 0,6666 (t0+ t r + t c + b) (10+ 0 + 0 + 2,61) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-69
Căn cứ vào độ dốc dọc đường, lấy độ dốc rãnh là 0,004. Với chiều dài rãnh là 175 m (giếng thu đầu tiên đặt cách đường phân chia dòng chảy 175 m). Kiểm tra khả năng thoát nước bằng rãnh trên đoạn 0-2. Diện tích phục vụ lấy bằng diện tích của 29b, bằng 1,15 ha. Với chiều rộng lòng đường 9 m và độ dốc ngang 0,02. Chọn dạng rãnh đường hình thang vuông, đáy b=0,3 m, hệ số mái m1=0 và m2=5. Với rãnh bê tông, có hệ số nhám n=0,014. Lấy độ sâu lớp nước trong rãnh 11 cm và tính thủy lực được qr=30 l/s tốc độ nước chảy trong rãnh là 0,54 m/s. Lưu lượng cho qua cả hai rãnh là 30×2=60 l/s. Thời gian nước chảy trong rãnh: 175 t= 1,25 = 358,61 s = 5,98 phút, r 0,61 Lưu lượng nước mưa ở cuối rãnh: ψ F.A. 0,7× 2429,4 × 1,15 Q = tb = = 278,7 l/s (>60 l/s). n 0,6666 (t0+ t r +∑ tc + b) (10+ 5,98 + 0 + 2,61) Giảm chiều dài rãnh xuống còn 30 m, diện tích phục vụ 0,20 ha. Thời gian nước chảy trong rãnh lúc này: 30 t= 1,25. = 61,48 s = 1,02 ph r 0,61 Lưu lượng ở cuối rãnh: ψ F.A. 0,7× 2429,4 × 0,20 Q = tb = =59,1 l/s (<60 l/s). n 0,6666 (t0+ t r +∑ tc + b) (10+ 1,02 + 0 + 2,61) Với độ dốc của phần đường trên đoạn 0-1-2-3: I = (100,8–100,0)/(165+300) ≈ 0,002, Æ rãnh được làm với dạng răng cưa độ dốc trung bình i=0,004. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-70
(7) Tiến hành tính toán cho các đoạn cống trong tuyến 1-2-3-4-CX Công thức tính lưu lượng: ψ .A.F 1700,6× F 1700,6× F Q = tb = = n 0,6666 (13,63+ t )0,6666 ()t0+ t r + b + ∑ t c ()10+ 1,02 + 2,61 + ∑ t c ∑ c Với P=1: 1700,6× F Q = truoc 0,6666 ()t+ t c Với P≠1: 2429,4(1+ 0,2431.lg P)× F Q = truoc 0,6666 ()t+ t c ttruoc - Thời gian mưa tính toán tính cho vị trí cuối đoạn cống trước. * Đoạn 1-2: Công thức tính lưu lượng: 1700,6× F Q = 0,6666 (13,63+ tc ) 1− 2 Tính thử dần: Lần 1. Dự kiến: vc=0,80 m/s 145 tc = 2 = 6,04 ph 1− 2 0,80.60 1700,6× 1,15 Q = = 268,1 l / s (13,63+ 6,04)0,6666 Chọn d=600 mm; i=0,002 Tính theo thuỷ lực được: vc'=0,95 m/s (≠vc=0,80 m/s) 145 t '= 2 = 5,06 ph (≠ tc=6,04 ph) c 0,95× 60 Q'=269,9 l/s (≠Q=268,1 l/s) Lần 2. Dự kiến lại: vc=0,95 m/s Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-71
145 t= 2 = 5,06 ph c 0,95× 60 1700,6× 1,15 Q = = 277,4 l/s (13,63+ 5,06)0,6666 Vẫn chọn d=600 mm, i=0,002 Tính lại thuỷ lực được: vc'=0,95 m/s (≈vc=0,95 m/s) 145 t '= 2 = 5,06 ph (≈tc=5,06 ph) c 0,95× 60 Q'=269,9 l/s (≈Q=277,4 l/s) Lần tính cuối cùng này kết quả đã khớp với dự kiến. (Nếu điều chỉnh vận tốc mà vẫn không phù hợp lưu lượng và thời gian thì thay đổi đường kính và độ dốc). Ấn định kết quả là: - d = 600 mm - i = 0,002 - vc = 0,95 m/s - Q = 277,4 l/s - tc = 5,06 ph - t = 13,63+5,06 =18,69 ph (đây là trị số thời gian mưa, cũng bằng thời gian chảy đến điểm đầu của đoạn sau và được sử dụng để tính tiếp cho đoạn 2-3). * Tính cho đoạn 2-3 (tương tự như đối với đoạn 1-2) Với công thức tính lưu lượng cho đoạn này là: 1700,6× 6,85 Q = 0,6666 (18,69+ tc ) 2− 3 Sau khi tính thử dần được: - d = 1200 mm - i = 0,0012 - vc = 1,17 m/s - Q = 1281,9 l/s - tc = 8,56 ph - t = 18,69 + 8,56 = 27,26 ph * Tính cho các đoạn còn lại (tương tự như đối với các đoạn trước) Với công thức tính lưu lượng: 2429,4(1+ 0,2431.lg P)× F Q = truoc 0,6666 (t+ tc ) Quá trình tính toán được lập bảng để tiện theo dõi. Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-72
Trắc dọc tuyến cống 1-2-3-4-CX. Phương án 1 Trắc dọc tuyến cống 1-2-3-4-CX. Phương án 2 (8) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-73
Bảng tính toán thuỷ lực tuyến cống 1-2-3-4-CX Tính Cao độ, m Độ sâu L F Q v t t ' d h Đoạn c c c i tl Mặt đất Đỉnh cống Đáy cống chôn cống Ghi chú (m) (ha) (l/s) (m/s) (ph) (ph) (mm) (m) Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) 1-2 145 1,15 277,4 0,95 5,1 18,7 600 0,0020 0,29 100,80 100,50 99,30 99,01 98,70 98,41 2,10 2,09 2-3 300 6,85 1.281,9 1,17 8,6 27,3 1.200 0,0012 0,36 100,50 100,40 99,01 98,65 97,81 97,45 2,69 2,95 3-4 160 14,50 2.474,0 1,35 3,9 31,2 1.500 0,0012 0,19 100,40 98,00 98,65 98,46 97,15 96,96 3,25 1,04 4-CX 50 27,80 4.966,4 1,63 1,0 32,2 2.000 0,0012 0,06 98,00 98,00 98,46 98,40 96,46 96,40 1,54 1,60 ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ng ố ả a n ô i xu đị t qu Nhập từ phần tính thuỷ lực c ế ắ (9)*(2) tr K (12 - 16) (13) - (8) (14) - (8) (11 - (15) Chuyể (13) - (10) Trên phả Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-74
Mặt bằng mạng lưới thoát nước Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-75
V-3. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN HTTN MƯA 1. Ống và kênh mương - Các loại tiết diện: hình tròn, hình trứng, hình chữ nhật - Yêu cầu: chịu lực, chống thấm, chống ăn mòn, trơn, rẻ - Các loại vật liệu: BTCT, sành, XM amiăng, gang, thép, thuỷ tinh, chất dẻo 2. Rãnh, mương, máng - Các loại tiết diện: hình thang, hình chữ nhật, tam giác, bán nguyệt - Các loại vật liệu: đất, gạch, BT, - Để đảm bảo y/c vệ sinh và không ảnh hưởng đến giao thông, nên làm nắp đậy 3. Giếng thu nước mưa * Chức năng: Thu nhận nước mưa * Vị trí: - Trên đường phố: + Chỗ thấp của rãnh ven đường + Chỗ giao nhau các rãnh + Phân bố theo khoảng cách (dày hay thưa tuỳ theo địa hình) - Trong tiểu khu: Các chỗ thấp của địa hình Hình. Ví dụ về cách bố trí các giếng thu trên đường phố 1- Cống thoát nước; 2- Nhánh nối; 3- Giếng thu nước mưa; 4 Giếng thăm * Chiều dài và độ dốc nhánh nối: - Thông thường lnn≤25m - Khi nối ra cống chính d≥600, lnn≤15m, inn≥0,01. Tại vị trí giao nhau có thể không
làm giếng thăm, nhưng trên đoạn cống nối có thể có 2÷3 giếng thu. * Các loại giếng thu Có các loại giếng: Tròn (d≥0,7m) hay CN 0,6×0,9m; gạch hay BTCT, tại chỗ hay lắp ghép * Cấu tạo giếng thu: nắp, thân, phần lắng cặn (nếu có), đáy Giếng thu có phần lắng cặn: khi địa hình bằng, xa nguồn tiếp nhận, mặt phủ chưa hoàn thiện. Hình. Giếng thu nước mưa a) Giếng thu NM có phần lắng cặn b) Giếng thu NM không có phần lắng cặn 1- Lưới chắn rác 5- Nền giếng 2- Đá bó vỉa 6- Bê tông M100 3- Giếng 7- Cát đệm 4- Lớp chèn * Các kiểu cửa thu: - Cửa thu mặt đường - Cửa thu bó vỉa - Cửa thu hỗn hợp
Hình. Các kiểu cửa thu nước mưa a) Cửa thu mặt đường; b) Cửa thu bó vỉa; c) Cửa thu hỗn hợp; 1- Lưới chắn ở cửa thu mặt đường; 2- Cửa ở bó vỉa; 3- Đá bó vỉa. 4. Giếng thăm và giếng chuyển bậc (sẽ xem xét kỹ ở chương sau) a. Giếng thăm * Chức năng: - Để kiểm tra chế độ làm việc của cống thoát - Nạo vét, sửa chữa - Thông hơi * Vị trí: - Nơi thay đổi hướng tuyến, độ dốc, đường kính - Nơi cống gặp nhau - Theo khoảng cách a. Giếng chuyển bậc * Chức năng: - Giảm thế năng, giảm vận tốc trong cống, giảm độ dốc cống - Khi cần tránh CT ngầm * Vị trí: - Khi chiều cao chuyển bậc > 0,5 m (còn nếu nhỏ hơn chỉ cần máng tràn)
V-4. TRẠM BƠM, HỒ ĐIỀU HOÀ VÀ CỬA XẢ NƯỚC MƯA 1. Trạm bơm nước mưa 2. Hồ điều hoà nước mưa 3. Cửa xả nước mưa (9) B- THOÁT NƯỚC CHUNG V-5. ĐIỀU KIỆN SỬ DỤNG VÀ HƯỚNG CẢI TẠO HTTN CHUNG CỦA MỘT SỐ ĐÔ THỊ NƯỚC TA Hiện nay hầu hết các đô thị nước ta đều sd HTTNM để TN hỗn hợp các loại NT. Nguồn nước đang bị ô nhiễm nặng. Cần x/d thêm những cống bao đón toàn bộ phần NTSH, NTSX và một phần NM bẩn đợt đầu đưa đi xử lý. Cần cải tạo cống để làm việc phù hợp cho cả 2 mùa HTTN Hà Nội: - Ban đầu do L. Fayet đề xuất năm 1939, là HTTN riêng - Chỉ mới triển khai cho 5 lưu vực nội thành cũ - Hiện nay vẫn duy trì hoạt động như 1 NHTN chung - Còn nhiều bất cập - Đang được cải tạo (tài trợ của JICA, ADB) - Đang làm các tuyến cống bao, tách NT bẩn không cho vào các hồ nội thành - Chia làm 7 lưu vực, trong đó có lưu vực TN tập trung, bán t/trung, phân tán V-6. ĐẶC ĐIỂM TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CỦA HTTN CHUNG * Lưu lượng nước xả (khi mưa) vào sông tại giếng thứ i : Q= Q − n Q xi mi i ki ni - Hệ số pha loãng NM với NT tại giếng tràn Li (i=1, 2, , m) Q - Lưu lượng nước mưa đến giếng thứ i mi Q - Lưu lượng NT đến giếng thứ i (coi mùa khô và mùa mưa như nhau) ki
Sơ đồ tính lưu lượng thoát nước cho các trục tiêu chính Hà Nội * Lưu lượng NT tính toán trên đoạn cống 2i−2(i+1) i Mùa khô: Q = Q 2i− 2(i + 1) ∑ ki i= 1 i Mùa mưa: Q =(1 + n )Q 2i− 2(i + 1) ∑ i ki i= 1 * Lưu lượng trạm bơm chính: m Mùa khô: QQ= ∑ ki i= 1 m Mùa mưa: Q= (1 + n )Q ∑ i ki i= 1 (10) Câu hỏi ôn tập - Chương 5 1. Các thông số cơ bản của mưa. 2. Tần suất mưa, chu kỳ mưa và chu kỳ tràn cống: Định nghĩa, ý nghĩa và cách xác định. 3. Công thức xác định cường độ mưa tính toán. 4. Công thức xác định cường độ mưa tính toán. Công thức xác định lưu lượng tính toán của mạng lưới thoát nước mưa. 5. Tính toán, thiết kế cống thoát nước mưa theo phương pháp cường độ giới hạn. 6. Giếng thu nước mưa: Chức năng, vị trí, cách bố trí, cấu tạo giếng.
Chương 7. CỐNG VÀ KÊNH MƯƠNG (2LT+1ĐA) VII-1. NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI CỐNG VÀ KÊNH MƯƠNG - Chịu lực tốt (bên ngoài: đất, xe cộ ; bên trong: áp lực của nước) - Sử dụng lâu, không bị ăn mòn bởi a-xít, kiềm, chịu nhiệt độ cao - Chống thấm tốt (lực trong ra hoặc ngoài vào) - Đáp ứng yêu cầu về thuỷ lực: chuyển NT, cặn dễ dàng, nhẵn mặt - Rẻ, có khả năng công nghiệp hoá khâu SX và cơ giới hóa thi công. VII-2. CÁC LOẠI CỐNG DÙNG ĐỂ XÂY DỰNG CỐNG THOÁT NƯỚC - Các loại ống: sành, BT, BTCT, ximăng amiăng, nhựa, - Kênh mương: gạch, đá, BTCT, - Các loại ống có áp: ximăng amiăng, thép, BTCT, 1. Cống sành Vật liệu: Bằng đất sét nung Ưu điểm: Mặt mịn; không thấm nước, chịu ăn mòn Nhược điểm: Không SX được đ/kính và chiều dài lớn; khó vận chuyển; dễ vỡ Sợi amiăng gây nguy hại cho sức khoẻ. Cấu tạo: Đầu loe, đầu thẳng có rãnh xoắn (để nối cống được tốt) Kích thước: d=100÷250mm, l=0,5m (nước ngoài đã SX được d=600mm, l=0,8÷1,2m) Sử dụ ng: Các cống có Q nhỏ, nơi cần chịu ăn mòn; HTTN trong nhà 2. Cống ximăng amiăng Ưu điểm: Nhẹ, nhẵn mặt, ít thấm nước Nhược điểm: Chịu lực kém Cấu tạo: Dạng 1 đầu trơn 1 đầu loe hoặc 2 đầu trơn nối với nhau bằng ống lồng Kích thước: d=100÷600mm, l=2,5÷4,0m Sử dụng: Các cống có Q nhỏ, nơi cần chịu ăn mòn Nước ta chưa SX được. Nước ngoài dùng khá phổ biến để làm cống tự chảy và đôi khi cả cống có áp lực thấp 3. Cống BTCT Ưu điểm: Dễ SX, giá thành rẻ Nhược điểm: Độ rỗng lớn, chống ẩm kém, chống ăn mòn kém Nếu đúc sẵn chất lượng tốt hơn nhiều về các mặt: chịu lực, chống thấm, chống ăn mòn và độ nhẵn. Cấu tạo: Dạng 1 đầu trơn 1 đầu loe hoặc 2 đầu trơn nối với nhau bằng ống lồng
Kích thước: d= 150÷1500mm l→ 1,0m (thủ công) 4,0m (cơ giới: khuôn đứng hay dầm chấn rung) 7,0m (ly tâm) Sử dụng: Dùng khá phổ biển. Dùng cho cả cống không áp và cống có áp Nước ta đã SX được cống ly tâm d=400÷1000mm, l→4,0m. Các loại cống lớn hơn vẫn sd PP thủ công hoặc đúc tại chỗ. 4. Cống thép và gang Ưu điểm: Cường độ chịu lực cao, dễ vận chuyển, lắp đặt Nhược điểm: Giá thành đắt, bị ăn mòn Cấu tạo: Dạng 1 đầu trơn 1 loe (phổ biến nhất); hoặc 2 đầu có mặt bích Kích thước: Ống gang d=50÷1000mm, l=2,0÷5,0m Ống thép d→1400mm, l→24m Sử dụng: Chủ yếu sd cho cống áp lực Cho cống tự chảy khi qua đường sắt, sông hồ, vùng cần bảo vệ VS ng/nước Ở nước ta chưa SX được ống thép; còn ống gang SX bằng 2 PP: khuôn cát và khuôn liên tục. 5. Cống nhựa Ưu điểm: Nhẹ, dễ cưa cắt, đễ nối, trơn mịn, chống xâm thực tốt Có loại rất bền Nhược điểm: Chịu nhiệt kém Sử dụng: Ngày nay ngày càng được sd khá rộng rãi. 6. Cống thuỷ tinh Ưu điểm: Chống xâm thực rất tốt Nhược điểm: Khó sản xuất được kính thước lớn, dễ vỡ. Sử dụng: Trong CN hoá chất 7. Các loại cống khác - Cống gạch, đã xây - Cống sợi thuỷ tinh tổng hợp - VII-3. MỐI NỐI ĐẦU CỐNG
Hình. Cấu tạo mối nối đầu cống a) Xảm kiểu miệng bát 1- Cống b) Xảm kiểu bằng ống lồng 2- Ống lồng bằng gang c) Xảm ghép bằng vữa 3- Vòng đệm cao su d) Xảm bằng ống lồng gang có vòng 4- Mặt bích đệm cao su e) Xảm chèm ống có vòng đệm 5- Bu lông f) Xảm chèm ống có rãnh và vòng đệm 6-Sợ đay tẩm bi tum g) Xảm chèm ống có vòng đệm cao su 7- Vữa ximăng amiăng GHI CHÚ: Còn rất nhiều kiểu mối nối khác Đối với ống áp lực thì mối nối còn có thể yêu cấu kỹ thuật cao hơn Chi tiết cụ thể và bố trí thép tại các đầu ống xem thêm trong giáo trình và án chỉ dẫn kỹ thuật khác VII-4. NỀN VÀ BỆ CỐNG Yêu cầu: Nền ổn định để cống không bị lún, gãy, chuyển dịch Tuỳ theo k/thước, hình dạng, vật liệu làm cống và t/c của đất mà có thể đặt cống trực tiếp trên nền tự nhiên hay trên nền nhân tạo với cấu tạo bệ cống phù hợp . Cống đặt trong rãnh có lấp đất chịu lực tốt hơn nhiều so với khi đặt trên nền không khoét rãnh. Các cách đặt cống trên nền đất (hình vẽ)
Hình. Nền và bệ cống trong đất a) Trong đất á cát, á sét, sét R≥1,5kG/cm2 b) Trong đất thịt dẻo và đất ngậm nước R≤1,5kG/cm2 c) Trong đất mướn Khi nền bùn trôi thì cống đặt trên bệ BTCT; dưới rải đá dăm và đặt ống tiêu nước hoặc đặt trên khung cọc BTCT Hình. Đặt cống khi nền yếu a) Đất bão hoà nước; b) đất trôi; 1- Lớp đệm; 2- Gối tựa; 3- Ống tiêu nước; 4, 5- Khung cọc BT Câu hỏi ôn tập - Chương 7 1. Những yêu cầu đối với cống và kênh mương thoát nước thải. 2. Cống thoát nước: Các loại cống được dùng để xây dựng mạng lưới thoát nước, phân loại, đặc điểm, ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng. 3. Mối nối đầu cống thoát nước bằng bê tông tiết diện tròn: Các loại mối nối và cấu tạo 4. Nền và bệ cống: Yêu cầu đối với nền cống, cách đặt cống trên nền.
Chương 8. CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN MẠNG LƯỚI (10LT+2ĐA) VIII-1. GIẾNG THĂM Chức năng: Để quan sát, kiểm tra chế độ công tác của MLTN một cách thường xuyên, đồng thời để thông rửa trong trường hợp cần thiết. Vị trí: - Chỗ thay đổi hướng, đường kính, độ dốc - Có cống nhánh đổ vào - Theo khoảng cách nhất định trên các đoạn ống thẳng 1. Các loại giếng thăm a. Giếng đặt theo khoảng cách * Đối với cống thoát nước thải: d= 150 l= 35 m 200÷450 -50- 500÷600 -75- 700÷1000 - 100 - * Đối với cống thoát mưa: d= 300÷450 l= 50 m 500÷600 -75- 700÷900 - 100 - 1000÷1400 - 150 - 1500÷2000 - 200 - >2000 - 250÷300 - b. Giếng ngoặt Tại những chỗ thay đổi hướng Lòng máng được uốn cong Ruốn=(2÷3)d Không quá 900 c. Giếng nút Xây dựng ở những chỗ có cống nhánh đổ vào d. Giếng kiểm tra Xây dựng ở cuối HTTH tiểu khu trước khi đổ vào cống đường phố, đặt ở phía trong chỉ giới. e. Giếng tẩy rửa Để tẩy rửa cống, thường đặt ở đoạn đầu ML khi tốc độ không đủ để làm sạch f. Giếng đặc biệt Khi d>600, cứ 300÷500m làm 1 giếng kích thước lớn để đưa dụng cụ vào nạo vét cống (1) 2. Cấu tạo giếng
a) b) Hình. Giếng thăm bằng BTCT đúc sẵn a) Thân giếng 1- Lưới và nắp đậy 6- Khe chèn cống 2- Mái che bên trong 7- Cống 3- Cổ giếng 8- Máng hở 4- Tay nắm 9- Bờ đai 5- Phần thắt 10- Nền b) Hướng nối tiếp máng giếng 1- Tường giếng 3- Cống 2- Lòng máng Gồm các bộ phận: a. Máng hở - Nhiệm vụ: Dẫn nước từ cống vào đến cống ra 0 - Lòng máng được uốn cong Ruốn=(2÷3)d. Không quá 90 - Độ dốc i=0,02÷0,03 - Phần dưới có m/c nửa hình tròn, phần trên thành thẳng đứng - Thường làm bằng BTCT M≥100 b. Ngăn công tác - Mặt bằng có thể tròn hay CN - HCT≥1,8m - Đường kính giếng: d ≥ 600 → Dg = 1000 d = 700 → Dg = 1250 d = 800÷1000 → Dg = 1500 c. Phần thắt lại Để nối tiếp ngăn công tác với cổ giếng d. Cổ giếng Đường kính ≥ 600 để người có thể lên xuống e. Tấm đậy Thường bằng gang
* Ghi chú: - Đ/v cống nông độ sâu đặt giếng <1,8m có thể giếng không có phần thắt lại - Đ/v cống tiểu khu, sân nhà H<1,2m đường kính cổ giếng có thể bằng đường kính ngăn CT - Đối với những giếng đặc biệt cổ giếng có đường kính lớn - Khi có nhiều cống giao nhau có thể làm giếng kiểu đa giác - Ngoài các bộ phận chính trên, còn có nhiều chi tiết khác - Vật liệu làm giếng có thể là BT, BTCT, gạch xây (hình trong GT) - Trên đường cống chính, các giếng thăm có thể có Dg<d (hình trong GT) (2) VII-2. GIẾNG CHUYỂN BẬC 1. Vị trí và nhiệm vụ Vị trí: - Tại nút có chênh lệch cao trình đáy cống trên 0,5m - Cống nông đổ vào cống sâu - Những chỗ chuyển nước xuống sâu (qua CT ngầm, cửa vào nguồn ở CT thấp) - Nơi cần giảm tốc độ dòng chảy trong đường cống Nhiệm vụ: - Tiêu năng dòng chảy - Nối tiếp các cống với nhau - Giảm tốc độ dòng chảy Cấu tạo giếng phụ thuộc d và ch/cao chuyển bậc 2. Các kiểu giếng chuyển bậc a. Kiểu ống đứng - Kiểu ống đứng có hố tiêu năng (hình a) - Kiểu ống đứng có cút cong định hướng dòng chảy (hình b) - Kiểu ống đứng có tấm đan tiêu năng (hình c) - Kiểu ống đứng có lưới tiêu năng (hình d) - Kiểu ống đứng có bậc thang (xem GT) a) b)
c) d) Ch cao chuyển bậc hcb ≥ 1,0 m Đối với các kiểu giếng đứng a, b, c, d cần khống chế: với d ≤ 300 mm: hcb ≤ 6,0 m với d = 200÷400 mm: hcb ≤ 4,0 m với d = 400÷600 mm: hcb ≤ 2,0 m Nếu hcb lớn thì phải dùng kiểu khác: giếng tiêu năng nhiều bậc (kiểu e), đập tràn xoáy b. Kiểu đập tràn Điều kiện sử dụng: d ≥ 600 mm h ≤ 3,0 m
(3) Tính toán các kích thước cơ bản Mục đích: Có q, db, hb, vb, h, dh, hh Tìm: P, l1, L, đường cong mặt tràn - Năng lượng toàn phần của dòng chảy: 2 q0 T0= hc + 2 2 (tính tại m/c co hẹp) (8-1) 2gϕ hc 2 vb T0= h+ P + h + (tính tại m/c miệng cống vào) (8-2) b g2 - Chiều cao gối nước
0,451q0 B= − 0,5h c (8-3) h c - Độ sâu hố tiêu năng P = B − hh (8-4) - Chiều dài bể tiêu năng l1=1,15 h0 (h+ 0,33h0 ) (8-5) - Toạ độ đường cong mặt tràn y x = l1 ; (0 ≤ y ≤h) (8-6) h - Chiều rộng giếng L = 2l1 (8-7) Trong đó: h - Chiều cao bậc B - Chiều cao gối nước hc - Độ sâu co hẹp ϕ - Hệ số vận tốc q q0 - LL đơn vị; q0 = d b q - LL tính toán db - Đường kính cống dẫn nước vào dh - Đường kính cống dẫn nước ra hb - Độ đầy của cống dẫn nước vào 2 vb h0 - Năng lượng đơn vị tại m/c cống dẫn nước vào; h= h + 0 b g2 hh - Độ đầy của cống dẫn nước ra Trong 4 phương trình (8-1), (8-2), (8-3), (8-4) có 4 ẩn số T0, hc, P, B; giải bằng phương pháp thử dần. Cách 1. Tra đồ thị Dựa vào đồ thị lập sẵn của Kalabanov về quan hệ T0~q0~B 2 vb - Đầu tiên tạm tính năng lượng T0' = h + hb + (bỏ qua P) 2g - Có T0, q0, xác định B trên đồ thị - Tính P theo CT (8-4) - Lại thay P vào (8-2) để tính lại T0 - Có T0, q0, xác định lại B trên đồ thị - Tính P theo CT (8-4). Trị số P này đúng hơn, có thể ấn định.
(Có thể lặp lại một số lần nữa để nâng độ chính xác) Cách 2. Lập trình và dùng máy tính (rất nhanh) Gợi ý 1: - SV tự làm, có nhiều thuật toán - Nên giả thiết hc, - Tính T0' theo (8-1), T0'' theo (8-2) - Tính SS tuyệt đối ΔT0=⏐T0'-T0'' ⏐ ΔT - Tính SS tương đối δT = 0 0 ' T0 - Lặp lại các bước tính toán cho tới khi sai số δT0≤ε cho trước Gợi ý 2: Viết gọn 4 phương trình trên thành 1 phương trình: 2 2 q 0 0,451q 0 vb F(hc )= h c +2 2 −h − +0,5hc + h h − h b − = 0 (8-9) 2g h c h c 2g Giải phương trình tìm nghiệm phương trình F(hc)=0 theo thuật toán cách ly nghiệm (đã học trong PP tính), định trước khoảng có thể có nghiệm [m0, n0]
BEGIN Nhập số liệu: q, db, hb, h, dh, hh, m0, n0 Tính: q0=q/dh; vb m:=m0, n:=n0 d:=(m+m)/2 2 2 q 0 0,451q 0 vb Fm:=m+ −h− +0,5m+hh−hb− 2gϕ 2 m 2 m g2 2 2 q 0 0,451q 0 vb Fd:=d+ −h− +0,5d+hh−hb− 2gϕ 2 d 2 d g2 2 2 q 0 0,451q 0 vb Fn:=n+ −h− +0,5n+hh−hb− 2gϕ 2 n 2 n g2 đ Fd.Fm=0 s đ s Fd.Fm<0 n:=d m:=d s |Fd|<ε Fd:=0 đ 0,451q 0 Tính: hc:=d; P= − h5,0 c -hh; h c l1=1,15 h 0 (h+0,33h0);L:=2l1; Ra kết quả END Sơ đồ khối tính toán giếng hạ bậc kiểu đập tràn m/c thực dụng (4) VIII-3. GIẾNG TRÀN TÁCH NƯỚC MƯA TRÊN HTTN CHUNG Xây dựng trên các tuyến cống chính hoặc tuyến cống lưu vực để tự động thoát 1 phần
nước thải đã pha loãng ra sông hồ nhằm giảm kích thước cống bao, TB, CTXL, đồng thời đảm bảo cho CT đó làm việc ổn định. a) b) Hình. Sơ đồ giếng tràn tách nước mưa a) Xả bên cạnh; b) Xả theo hướng thẳng 1- Cống dẫn đến; 2- Cống dẫn đi; 3- Gờ tràn; 4- Cống xả nước mưa Khi tuyến cống chính đặt cao hơn MN sông hồ, dùng kiểu xả bên cạnh (a) Khi tuyến cống chính đặt thấp hơn MN sông hồ, dùng kiểu xả thẳng dòng (b), nhưng bố trí trên tuyến cống lưu vực. (Xem GT ví dụ cấu tạo giếng tràn tách NM thiết kế đ/hình cho HTTN TP HCM) 1. Hệ số pha loãng n0 Q'm n0= (8-10) Qk Qm' - LL NM không xả vào nguồn; Qm' = n0.Qk Qk - LL NT trong mùa khô; Qk=QSH+QSX xa 2. LL NM xả vào nguồn Qm xa Qm = Qm − Qm' = Qm − n0.Qk (8-11) Qm - Lưu lượng NM 3. LL NT và NM chảy đến CTXL Q = (1+n0)Qk (8-12) 4. Tần suất làm việc của giếng tràn tách nước mưa Là số lần NM có lẫn NT qua cửa tràn vào nguồn (tính TB trong năm) −3 ⎡ 0,833 ⎤ ⎛ n 0 ⎞ m0 = ⎢⎜ ⎟ ()()1+ C.lgP . 1 −τ + τ⎥ , lần (8-13) ⎣⎢⎝ S ⎠ ⎦⎥