Bài giảng cấp thoát nước

lượng nước chảy tràn mặt CẤP THOÁT NƯỚC Chương 6 : Mạng lưới thoát nước khu vực.. Nguyễn Thống 13 KHÁI NIỆM KHU VỰC THOÁT NƯỚC Đường đẳng tập trung nước Ranh giới khu vực Điểm tập

Trang 1

Chương 6 : Mạng lưới thoát nước khu vực

PGS TS Nguyễn Thống

1

Giảng viên: PGS TS NGUYỄN THỐNG

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

CHƯƠNG 2: Nguồn nước & Công trình thu nước

CHƯƠNG 3: Mạng lưới cấp nước khu vực

CHƯƠNG 4: Mạng lưới cấp nước bên trong

CHƯƠNG 5: Mạng lưới thoát nước bên trong

CHƯƠNG 6: Mạng lưới thoát nước khu vực

CHƯƠNG 7: Tổng quan về xử lý nước thải

CHƯƠNG 8: Phần mềm EPANET và SWMM

CẤP THOÁT NƯỚC Chương 6 : Mạng lưới thoát nước khu vực

3

MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC

KHU VỰC

3 Giới thiệu sơ lược về mô hình

tính thoát nước mưa SWMM

(Storm Water Management

Model)

6

TỔNG QUAN

Trang 2

9

 Mưa xảy ra trên khu vực 

tạo nước chảy TRÀN MẶT

lượng nước chảy tràn mặt

10

PHƯƠNG PHÁP THOÁT NƯỚC

 Thoát nước động lực (bơm)

 Kết hợp

MỘT SỐ KHÁI NIỆM

& ĐỊNH NGHĨA

LƯU VỰC

Trang 3

Chương 6 : Mạng lưới thốt nước khu vực

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

KHU VỰC về đến ĐIỂM TẬP

THIẾT cần có để nước ở vị trí

“BẤT LỢI” nhất chảy về điểm TẬP TRUNG NƯỚC khu vực

CẤP THỐT NƯỚC Chương 6 : Mạng lưới thốt nước khu vực

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

(nt)

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

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 mặt

A

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

), 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:

thốt nước xét đến các vị trí thốt nước sau:

 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

 Theo hệ thống giao thông

 Theo xu thế chính của địa hình

nước mưa tại bất kỳ tiểu khu vực nào của khu vực thiết kế

39

MỘT SỐ LƯU Ý &

NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI

THOÁT NƯỚC MƯA



42

hợp khu vực KHÔNG thể thoát nước tự chảy

 phải dùng bơm để thoát nước khu vực (thoát nước động lực)

Trang 8

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

45

VÁN KHUÔNG ĐÚC LY TÂM

46

Trang 9

i R V

2 / 1 3 / 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 / 2

R 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

 Tính

 Thiết lập bảng sau (xem sau)

 Áp dụng: Cĩ F  h/D &   dùng kết quả để phục vụ tính khác

54

 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) Q=CIA (m3/s)

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=40 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

- 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

CÁC BƯỚC THỰC HÀNH P.P THÍCH HỢP

 Lập bảng tính có dạng sau:



 Hoàn tất tính toán cho từng đoạn ống trước khi qua đoạn ống kế

Trang 12

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 & tính TẤT CẢ các thời gian mà nước xuất phát từ nguồn (cĩ thể) 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

76

Cĩ giá trị

 Dùng bảng tra chọn D (nhỏ nhất cĩ thể, Dmin) & từ đó xác định h/D và  tương ứng

Xem hướng dẫn chọn D min khi

77

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

78

ƠN

Lý thuyết tính thủy lực dịng chảy ổn định và đều trong ống trịn khơng đầy bằng pp tra bảng 

Trang 14

79

Tính thủy lực đường ống tròn (vuông)

chảy không đầy bằng phương pháp

tra bảng (PL3, tài liệu Nguyễn

Thống)

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

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

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

A 6 =3ha, C 6 =0.3

t e =14’

7

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,

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=0.015

Cường độ mưa I theo tần suất thiết

kế trong khu vực là :

90

A=4ha C=0.4, 12 ’ A=5ha

C=0.2, 12 ’

A=4ha C=0.4, t e = 14’

A=4ha C=0.4, 14 ’

A=3ha C=0.3, 13 ’

5000 I

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=0.02

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 =15 ph

A 3 =4ha C=0.4,

t e =14 ph

A 5 =3ha, C=0.4,

t e =12 ph

A 2 =3ha C=0.4,

t e =10 ph

Ống 1-2 6-3 4-5 2-3 2-5 5-7 i% 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 L(m) 400 400 400 400 400 500

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 :

Định dạng
Số trang	26
Dung lượng	1,98 MB