tài liệu cấp thoát nước

Nguyễn Thống 13 KHÁI NIỆM KHU VỰC THOÁT NƯỚC Đường đẳng tập trung nước Ranh giới khu vực Điểm tập trung thoát nước THỜI GIAN TẬP TRUNG NƯỚC Thời gian tập trung nước của một PGS.. Nguyễ

Trang 1

Chương 6 : Mạng lưới thốt nước khu vực.

PGS TS Nguyễn Thống

1

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN

Giảng viên: PGS TS NGUYỄN THỐNG

E-mail: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr

CHƯƠNG 2: Nguồn nước & Cơng trình thu nước.

CHƯƠNG 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.

CHƯƠNG 4: Mạng lưới cấp nước bên trong.

CHƯƠNG 5: Mạng lưới thốt nước bên trong.

CHƯƠNG 6: Mạng lưới thốt nước khu vực.

CHƯƠNG 7: Tổng quan về xử lý nước thải.

CHƯƠNG 8: Phần mềm EPANET và SWMM.

CẤP THỐT NƯỚCChương 6 : Mạng lưới thốt nước khu vực.

3

MẠNG LƯỚI THỐT NƯỚC

KHU VỰC

- Tính toán và thiết kế hệ thống

thoát nước thải (sinh hoạt, sản xuất) cho một khu vực.

Model).

6

TỔNG QUAN

Trang 2

Chương 6 : Mạng lưới thoát nước khu vực.

9

Mưa xảy ra trên khu vực 

tạo nước chảy TRÀN MẶT.

 Hệ thống thoát nước mưa có

nhiệm vụ CHỦ ĐỘNG chuyển

lượng nước chảy tràn mặt

này RA KHỎI KHU VỰC

CẤP THOÁT NƯỚCChương 6 : Mạng lưới thoát nước khu vực.

10

PHƯƠNG PHÁP THOÁT NƯỚC

 Thoát nước tự chảy.

 Thoát nước động lực (bơm).

 Kết hợp.

MỘT SỐ KHÁI NIỆM

& ĐỊNH NGHĨA

LƯU VỰC

Trang 3

13

KHÁI NIỆM KHU VỰC THOÁT NƯỚC

Đường đẳng tập trung nước Ranh giới khu vực

Điểm tập trung thoát nước

THỜI GIAN TẬP TRUNG NƯỚC

Thời gian tập trung nước của một

15

THỜI GIAN TẬP TRUNG NƯỚC Tt

Đường đẳng tập trung nước Ranh giới khu vực

Điểm tập trung nước A

A j max

Mưa rơi

Q i

17

CÁC YẾU TỐ TẠO LƯU LƯỢNG

DÒNG CHẢY MẶT Q (Runoff)

- Diện tích khu vực hứng nước mưa Ai;

- Cường độ mưa rơi trên khu vực I(mm/h);

- Khả năng thấm nước diện tích bề mặt thu

nước C (hệ số dòng chảy, tỷ lệ nước chảy

mặt/tổng lượng nước rơi).

) s / m ( C I A

18

Trường hợp 1 Xét trường hợp mưa kéo dài 1t trên khu vực:

lúc t=0  Q(0) =0 lúc t 1 =t  Q(t 1 ) =A 1 IC 1 lúc t 2 =2t  Q(t 2 ) =A 2 IC 2 lúc t j =jt  Q(t j ) =A j IC j lúc t n =nt  Q(t n ) =A n IC n lúc t n+1 =(n+1)t  Q(t n+1 ) =0

trong đó:

- A 1 : diện tích tiểu khu vực 1, ….

- C 1 : hệ số dòng chảy (phụ thuộc vào điều kiện thấm của A 1 )

- A 1 I là thể tích nước mưa rơi trên diện tích A 1 từ lúc khởi đầu mưa cho đến thời điểm t 1 =t;

- A 1 IC 1 là thể tích nước của dòng chảy (trong thời đoạn t), tháo ra khỏi lưu vực, đến từ tiểu khu vực A 1 ,…

Hết mưa !

Trang 4

21

NHẬN XÉT CHUNG

 Mưa càng “kéo dài”  Lưu

lượng max xảy ra tại A tăng dần !

Kết luận : Lưu lượng max (Qmax) “LỚN

NHẤT” tại điểm tập trung nước A sẽ

xảy ra khi thời gian kéo dài cơn mưa

bằng (hoặc lớn hơn) thời gian tập

trung nước của khu vực nghiên cứu

(nt).

1t

Qmax_1

Với một tần suất cho trước, quan hệ giữa cường độ mưa I & thời gian kéo dài TC:

- A, B các tham số phụ thuộc khu vực nghiên cứu.

- Tc(phút) thời gian kéo dài cơn mưa.

Vùng TP Hồ Chí Minh (n/cứu của JICA):

c

A I

Trang 5

25

HỆ SỐ DÒNG CHẢY C

với Q m lưu lượng nước chảy tràn mặt khi lượng mưa

rơi trên khu vực là Q 0

m0

Q

Bề mặt Hệ số dòng chảy, C

Đường bê tông, tráng nhựa 0.70-0.95

Đường lát đá chẻ, gạch 0.70-0.85

- Độ dốc trung bình (từ 2% đến 7%) 0.10-0.15

- Độ dốc lớn (>7%) 0.15-0.20

Trồng cỏ, đất chặt

- Bằng phẳng (<2%) 0.13-0.17

- Độ dốc trung bình (từ 2% đến 7%) 0.18-0.22

- Độ dốc lớn (>7%) 0.25-0.35 Đường vào garage có lát đá 0.15-0.30

27

Khu thốt nước

THỜI GIAN TẬP TRUNG NƯỚC T

t f  thời gian nước chảy trong cống

t e  thời gian nước chảy tràn mặtA

29

Thời gian tập trung nước T:

 Te: thời gian nước chảy tràn mặt về hố thu

nước (5-20 ph)

 Tf : thời gian nước chảy (không áp) trong cống

về điểm thoát nước A.

 i  tất cả các khả năng nước rơi trên khu

vực & sẽ tập trung về điểm thu nước xem

xét A.

ife

A max( T T )

), t t t ( ), t t ( max T

23f36f

6e23f

3e

23f35f

5e24f

4e2

 ( t t ), ( t ), ( t t ) 

max

T3  5e  5f3 3e 6e  6f3

Trang 6

31

Bài tập : Lấy sơ đồ trước, tính thời gian tập

trung nuớc T về nút 4, 5, 6, 3, 2 và 1 với:

 điểm 3

 điểm 2

 điểm 1.

33

CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG

DÒNG CHẢY MẶT (Q) TẠO RA KHI MƯA

(CA) : diện tích “không thấm” tương đương.

C: hệ số dòng chảy.

I (mm/h, l/s/ha): cường độ mưa.

A(m2, ha, km2) : diện tích khu vực

3

Q  CIA(m / s)

34

QUY HOẠCH MẠNG LƯỚI

khu

thốt

nước

Đường ống

Nút m/lưới

VỊ TRÍ (ĐIỂM) THỐT NƯỚC KHU VỰC THIẾT KẾ

 Sơng, rạch tự nhiên trong khu vực thiết kế.

 Địa hình, địa vật

 Các phương án thốt nước khu vực

 Điều kiện thủy văn tại các vị trí thốt nước khu vực.

Trang 7

 Bố trí theo trục giao thông chính

 Theo xu thế độ dốc chính của địa hình

 Có thể xem xét phương án cống hộp

hoặc bố trí “kép” nếu lưu lượng lớn.

38

BỐ TRÍ TRỤC THOÁT NƯỚC CẤP II, III,… KHU VỰC

 Xuất phát từ trục cấp cao hơn

 Theo hệ thống giao thông

 Theo xu thế chính của địa hình

 Cống bậc thấp nhất bảo đảm thu nước mưa tại bất kỳ tiểu khu vực nào

39

MỘT SỐ LƯU Ý &

NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI

THOÁT NƯỚC MƯA

 Nên bố trí mạng lưới đường

ống theo xu thế của địa hình, trừ

phải luận chứng.



42

Trong một số trường

hợp khu vực KHÔNG thể thoát nước tự chảy

thoát nước khu vực.

Trang 8

ĐK NGOÀI (mm) HOẠT TẢI (Tấn) TL Cống BTCT D300mm, L=4m 300 400 H10 - X60 0.58 Cống BTCT D400mm, L=4m 400 500 H10 - X60 0.75 Cống BTCT D600mm, L=4m 600 760 H10 - X60 1.78 Cống BTCT D800mm, L=4m 800 960 H10 - X60 2.30 Cống BTCT D1000mm, L=4m 1000 1180 H10 - X60 3.43 Cống BTCT D1200mm, L=4m 1200 1440 H10 - X60 4.45 Cống BTCT D1500mm, L=4m 1500 1740 H10 - X60 5.44 Cống BTCT D2000mm, L=4m 2000 2300 H10 - X60 9.00

45

VÁN KHUƠNG ĐÚC LY TÂM

46

Trang 9

i R V

2 / 1 / 2

R  bán kính thủy lực,   diện tích ướt

i  độ dốc ống, h  chiều sâu nước

n  hệ số nhám, Q  lưu lượng

3 / 2R i

nQ Q

nQ

3/2

3/5

52

PHƯƠNG PHÁP GIẢI

 Với mỗi giá trị đường kính D

Giả thiết các giá trị h/D

54

HƯỚNG DẪN CHỌN DminKHI ĐÃ CĨ GIÁ TRỊ F

 Xét theo thứ tự ưu tiên từ D bé  D lớn hơn:

Trang 10

55

Bài tập 1 Một khu vực có diện tích A=10ha Hệ

số dòng chảy C=0.4 Mưa trong khu vực có

dạng:

Khu vực có thời gian tập trung nước T=30 phút.

a Tính lưu lượng max (m3/s) chảy qua điểm tập

trung nước khu vực (cống thu).

b Giả thiết cống thu tròn có độ dốc i=10-3,

n=0.018, xem cống chảy đều không áp Chọn D

(min), tính độ đầy h/D,  và V tương ứng

(p/lục 3).

) h / mm ( 40 ) ph ( T

3500 I

Khu vực có thời gian tập trung nước T=35 phút.

a Tính lưu lượng max (m3/s) chảy qua điểm tập trung nước khu vực (cống thu).

b Giả thiết cống thu có độ dốc i=10-3 và hệ số nhám n=0.018, xem cống chảy đều (không áp).

Chọn D (min), tính độ đầy h/D,  và V tương ứng.

12000 I

c

57

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THỐT NƯỚC MƯA BẰNG PHƯƠNG PHÁP THÍCH HỢP (TỶ LỆ)

(Rationnel method)

58

MỘT SỐ LƯU Ý

- Áp dụng tính thoát nước khu vực vừa và bé

(<3-5 km2) Sử dụng nhiều cho khu đô thị.

- Thời gian kéo dài cơn mưa trong công thức tính cường độ mưa I lấy bằng thời gian tập trung nước đến điểm xét  lưu lượng thoát Qmax dùng giá trị này thiết kế đường ống tương ứng.

- Thiết kế trong trường hợp “bất lợi” nhất  mỗi đoạn ống (D không đổi) tính kích thước với

Qmax.

thống cống thốt thơng qua

đoạn ống ).

- Phương pháp thủy lực  Dòng chảy ỔN ĐỊNH & ĐỀU  Không thể dùng trong trường hợp điểm thoát nước khu vực bị ảnh hưởng “triều”.

 KHÔNG THỂ ÁP DUïNG tính cho trường hợp đặt cống có độ dốc i <=0.

- Giải bằng phương pháp lập bảng.

Trang 11

61

CÁ CÁC B C BƯỚ ƯỚC C THỰ ỰC C HÀ HÀNH NH P

C i A i (ha, m 2 )

T (ph)

I (mm/h, l/s/ha)

64

 Bắt đầu tính cho các ống nhánh

NHẤT (cuối mạng) lên cấp LỚN hơn và tiếp tục về điểm thu nước khu vực (sơ đồ sau).



3 4

5

Thứ tự tính trong cột (0):

66

Chú ý:

đầu ống và cuối ống là như nhau (vì theo giả thiết của phương pháp là KHÔNG có nhập lưu trên chiều dài ống).

ống trước khi qua đoạn ống kế.

Trang 12

3 4

70

nước về ĐẦU ĐƯỜNG ỐNG xét.

Thời gian kéo dài cơn mưa Tc(dùng tính I, cột 5) lấy bằng

nhất:

Te: thời gian nước chảy về miệng thu nước

(5'20').

Tf : chỉ tổng thời gian nước chảy từ đầu ống

"xa nhất" về đến điểm đầu ống cống xét.

Li, Vi: chiều dài của đoạn ống thứ i và vận tốc

trung bình (Qi/i).

i : chỉ tất cả các đoạn ống mà nước sau khi tập

trung vào điểm thu nước và đi về điểm tập

trung nước xem xét.

i f

HƯỚNG DẪN TÍNH (4)

Xem xét TẤT TẤT CẢ CẢ các nguồn nước sẽ tập trung về ĐẦU

đường ống xét:

 T(ph) = Max(T i , T j , T k ,…)

Trang 13

73

(5): Tính cường độ mưa I (cho

“đầu” mỗi đoạn đường

C i A i (ha, m 2 )

T (ph)

I (mm/h, l/s/ha)

Xem hướng dẫn chọn D min khi

h F

77

HƯỚNG DẪN CHỌN DminKHI ĐÃ CĨ GIÁTRỊ F

 Xét theo thứ tự ưu tiên từ D bé  D lớn hơn:

Trang 14

79

Tính thủy lực đường ống tròn (vuông)

chảy không đầy bằng phương pháp

tra bảng (PL3).

Manning 



) s / m ( n

i R V

2 / 1 / 2

i

Với R  bán kính thủy lực

D

h D

chon D

h F R

!!!).

(10) =(6)/(9)  vận tốc TB chảy trong đoạn ống (m/s).

(11) =(1)/(10)/60  thời gian nước chảy từ đầu ống đến cuối ống (Tfphút).

81

VÍ DỤ TÍNH TỐN THỐT NƯỚC MƯA

VỚI P/P THÍCH HỢP

82

Bài tập 1 : Cho một hệ thống thoát nước mưa như

sơ đồ sau Cống tròn có n=0,02 Cường độ mưa I theo tần suất thiết kế trong khu vực là :

Lập bảng tính xác định đường kính đường ống thoát nước mưa theo phương pháp thích hợp.

Tính thời gian tập trung nước về nút 5.

16000 I

C

3 4

Bài tập 2 : Tương tự bài trên, tuy nhiên khu vực dân cư đã thay đổi với sự “gia tăng” mật độ dân số làm cho hệ số dòng chảy C trong các khu vực đã tăng 1,5 lần.

a Xác định các D trong trường hợp này.

b Tính thời gian tập trung nước về điểm thoát nước khu vực số 5.

Trang 15

85

Bài tập 3 : Cho một hệ thống thoát nước

mưa như sơ đồ sau Cho biết cống tròn có

n=0,018 Cường độ mưa I theo tần suất

thiết kế trong khu vực là :

Xác định đường kính đường ống thoát nước

mưa theo phương pháp thích hợp Tính

thời gian tập trung nước về nút 7.

16000 I

87

Bài tập 4 : Dùng p/p thích hợp xác định D

cống tròn bê tông có hệ số nhám n=0.018

Nước mưa thu trên các diện tích, chảy

tràn mặt tập trung về các hố thu nước

tương ứng như hình vẽ.

Cường độ mưa I theo tần suất thiết kế

trong khu vực là :

) h / mm ( 40 ) ph ( T

5000 I



88

A 4 =4ha C=0.3,

t e =12 ph

A 1 =4ha C=0.3,

t e =10 ph

A 3 =4ha C=0.4,

t e =10 ph

A 5 =3ha, C=0.4,

t e =13 ph

A 2 =3ha C=0.4,

t e =12 ph 1

2

3

4

5 7

89

Bài tập 5: Dùng phương pháp thích

hợp, xác định D hệ thống thoát

nước mưa như sơ đồ sau Nước mưa

sau khi tập trung sẽ thoát về nút số

7 Cho biết cống tròn bê tông có hệ

số nhám n=0.018.

Cường độ mưa I theo tần suất thiết

kế trong khu vực là :

90

A=4ha C=0.4, 10 ’

A=5ha C=0.2, 12 ’

A=4ha C=0.4, t e = 12’

A=4ha C=0.4, 14 ’

A=3ha C=0.3, 13 ’

3

4

5

6 7

) h / mm ( 40 ) ph ( T

5000 I



1 2

A=3ha C=0.5, 10 ’

Trang 16

91

Số liệu về độ dốc đặt ống i và chiều

dài L các đoạn ống như sau:

Tính D các đường ống theo phương pháp thích hợp.

93

Bài tập 7 : Dùng p/p thích hợp xác định D

cống tròn bê tông có hệ số nhám n=0.018

Nước mưa thu trên các diện tích, chảy

tràn mặt tập trung về các hố thu nước

tương ứng như hình vẽ.

Cường độ mưa I theo tần suất thiết kế

trong khu vực là :

) h / mm ( 40 ) ph ( T

5000 I



94

A 4 =4ha C=0.3,

t e =10 ph

A 1 =4ha C=0.3,

t e =12 ph

A 3 =4ha C=0.4,

t e =11 ph

A 5 =3ha, C=0.4,

t e =12 ph

A 2 =3ha C=0.4,

t e =13 ph 1

2

3

4

5 7

6

A 6 =3ha C=0.3,

Bài tập 8: Xét trường hợp mật độ

dân cư tăng và dẫn đến hệ số

dòng chảy C tăng 40% so với

trước.

Tính D các đường ống trong

trường hợp này.

Bài tập 9 : Dùng p/p thích hợp xác định

D cống tròn bê tông có hệ số nhám

n=0.018 Nước mưa thu trên các diện tích, chảy tràn mặt tập trung về các hố thu nước tương ứng như hình vẽ.

Cường độ mưa I theo tần suất thiết kế trong khu vực là :

Trang 17

A=3ha C=0.5, t e =10’

A=2ha,

C=0.4,t e =12’

A=3ha C=0.5,t e =12’

A=4ha C=0.4,t e =10’

6 5

7

A=4ha C=0.3,t e =10’

nước mưa xem như tập trung về các

hố ga K, H với diện tích A (ha) và hệ

số dòng chảy C của từng lưu vực cho

trong hình vẽ Thời gian nước tràn về

các hố ga te =10phút, chiều dài L và

độ dốc i các cống cho trong bảng sau:

100

Cường độ mưa trong lưu vực là:

I = 7627 / ( t+ 37 ) với I (mm/h ) , t (phút p) hay I = 21186,1 / ( t + 37 ) với q [(l/s)/ha] , t (phút p)

Độ dốc i 0,003 0,002

3/ Lưu lượng tính toán (m 3 /s) của đoạn cống

HG : a-6,117 b-6,298 c-5,421 d-5,854 4/ Đường kính trong cần thiết D (m) của đoạn cống HG :

• a-1,50 b-1,60 c-1,80 d-2,00

Định dạng
Số trang	26
Dung lượng	1,98 MB