ĐỒ án MẠNG lưới THOÁT nước p2

Triệt để lợi dụng địa hình để sao cho mạng lưới thoát nước tự chảy là chủ yếu, đảm bảo thu nước nhanh nhất vào đường ống chính của lưu vực và của toàn Thành phố.. Xác định lưu lượng tính

Phần II: vạch tuyến và tính toán mạng lưới

I Vạch tuyến mạng lưới thoát nước và xác định vị trí Trạm xử lý

Vạch tuyến mạng lưới thoát nước là một khâu rất quan trọng trong công tác thiết kế mạng lưới thoát nước, nó ảnh hưỏng trực tiếp đến giá thành xây dựng và giá thành hệ thống nói chung

Công tác vạch tuyến mạng lưới được tiến hành theo nguyên tắc sau:

1 Triệt để lợi dụng địa hình để sao cho mạng lưới thoát nước tự chảy là chủ yếu, đảm bảo thu nước nhanh nhất vào đường ống chính của lưu vực và của toàn Thành phố

2 Mạng lưới thoát nước phải phù hợp với hê thống thoát nước đã chọn

3 Vạch tuyến hợp lý để chiều dài cống là nhỏ nhất, giảm độ sâu đặt cống nhưng cũng tránh đặt nhiều trạm bơm

4 Đặt đường ống phải phù hợp với điều kiện địa chất thủy văn và tuân theo các quy định về khoảng cách đối với hệ thống công trình ngầm

5 Hạn chế đặt đường ống thoát nước qua các sông, hồ và qua các công trình giao thông như đường sắt, đê, kè, Tuynen,

6 Các cống góp chính phải đổ về trạm làm sạch và cống xả nước ra hồ chứa Trạm xử lý đặt ở phía thấp so với địa hình Thành phố, nằm ở cuối nguồn nước, cuối hướng gió chính, đảm bảo khoảng cách vệ sinh đối với các khu dân cư và các xí nghiệp công nghiệp

Do vậy, với địa hình có độ dốc giảm dần theo hướng Tây - Nam ta vạch tuyến theo phương án tập trung Nước thải được các ống góp lưu vực, ống góp chính chảy cào ống chính rồi về trạm bơm để bơm vào trạm xử lý trước lúc đổ ra sông Cống chính được đặt dọc theo triền thấp nhất của Thành phố, gần song song với sông Căn cứ vào mặt bằng mạng lưới thoát nước, ta có 2 phương án vạch tuyến mạng lưới thoát nước (Xem hình vẽ trang sau)

Từ đây ta có nhận xét như sau về hai phương án:

 Phương án 1: Độ dài ống chính và các ống nhánh từ các lưu vực đổ vào tương

đối ngắn, đáp ứng được về độ dốc cũng như việc tính toán thuỷ lực Do các tuyến chính ngắn và ít nên khả năng đào bới cũng như bơm chuyển bậc ít nên giá thành xây dựng mạng lưới giảm

 Phương án 2: Độ dài các tuyến nhánh ở các lưu vực dài, cũng tận dụng được độ dốc địa hình Nhưng do tuyến cống từ các lưu vực dài nên khả năng đào bới tăng, số trạm bơm chuyển bậc tăng dẫn đến giá thành xây dựng mạng lưới tăng

So sánh hai phương án ta thấy phương án 1 có nhiều thuận lợi hơn cả, do đó ta chọn phương án tính toán là phương án 1vì nó vừa đáp ứng yêu cầu về kinh tế lẫn kỹ thuật

II Tính toán mạng lưới thoát nước

1 Lập bảng tính toán diện tích các ô thoát nước

Diện tích các ô đất xây dựng và các lưu vực thoát nước được tính toán dựa trên đo

đạc trực tiếp trên bản đồ quy hoạch Thành phố Các kết quả tính toán được thể hiện trong các bảng 8: Bảng diện tích các lưu vực thoát nước

2 Xác định điểm khống chế trên mạng lưới

Khi tính toán mạng lưới thoát nước, có rất nhiều điểm thoát nước đầu tiên, để cho các điểm này có thể thoát nước tự chảy về đến trạm xử lý, thì khi tính toán cần phải đảm bảo sao cho điểm bất lợi nhất có thể tự chảy về được Đó là điểm thấp nhất và xa nhất đối với trạm xử lí

Trên mặt bằng quy hoạch ta thấy độ dốc từ điểm 1 đến trạm xử lí là nhỏ nhất Do đó

ta chọn điểm 1 là điểm khống chế trên mạng lưới

3 Xác định tuyến ống tính toán và các tuyến ống kiểm tra

Theo như trên, ta xác định được điểm 1 là điểm khống chế trên mạng lưới, từ

điểm 1, ta xác lập tuyến ống tính toán về trạm xử lý Đó là tuyến 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14 ở trên mặt bằng quy hoạch

Các tuyến ống kiểm tra là các tuyến cống cũng có những điều kiện bất lợi

mà ta cần thiết phải kiểm tra để xem nó có thể tự chảy được về tuyến ống chính hay không

- Ta lấy tuyến kiểm tra: 15,16,17,18,19,20,21,7

4 Xác định lưu lượng tính toán cho các đoạn ống tính toán

Trước tiên, để tính lưu lượng cho từng đoạn ống, ta đi tính lưu lượng riêng cho từng khu vực thoát nước

 Xác đinh lưu lượng riêng:

Bố trí bệnh viện, trường học và nhà tắm công cộng trong các khu vực:

Do khu vực II có dân số và diện tích lớn khu vực I, cho nên ta bố trí các công trình công cộng trong 2 khu vực theo bảng sau:

Các công trình công cộng Số lượng Khu vực I Khu vực II

Trước tiên, để tính lưu lượng cho từng đoạn ống, ta đi tính lưu lượng riêng cho từng khu vực thoát nước

 Xác đinh lưu lượng riêng:

Bố trí Bệnh viện và Trường học đều trên khu vực I và khu vực II, tức là trong mỗi khu vực có 1 bệnh viện, 7 trường học và 2 nhà tắm công cộng Do đó, lưu lượng công cộng được phân phối đều ở cả 2 khu vực:

I

g Tắmcôngcộn

I Trườnghọc

I Bệnhviện

I

= 127,5.1 + 40,7.7+ 300.6= 2212.4 (m3/ngđ)

II

g Tắmcôngcộn

II Trườnghọc

II Bệnhviện

II

Q 

= 127,5.2 + 40,7.11 + 300.12 = 4302.7 (m3/ngđ)

*Xác định lưu lượng riêng của khu vực I:

Lưu lượng nước thải sinh hoạt của khu vực I là: I

sinhhoạt

Q = 2212,4 (m3/ngđ)

hoạt Sinh

I

côngcộng > 5 % Q

Q Do đó lưu lượng riêng được tính theo công thức:

I

I Côngcộng

I Sinhhoạt I

r 86400.F

Q -Q

=

15 86400.268,

2212,4 -12615

.1000 =0.45 (l/s.ha)

*Xác định lưu lượng riêng của khu vực II:

Lưu lượng nước thải sinh hoạt của khu vực II là: II

sinhhoạt

Q = 4302,7 (m3/ngđ)

hoạt Sinh

II

côngcộng > 5 % Q

Q Do đó lưu lượng riêng được tính theo công thức:

II

II Côngcộng

II Sinhhoạt II

r

86400.F

Q -Q

=

54 86400.444,

4302,7

-12546 1000 =0,22 (l/s.ha)

 Xác định lưu lượng trên các đoạn cống của tuyến tính toán:

Lưu lượng tính toán của từng đoạn ống được coi như chảy vào đầu đoạn cống và

được xác định theo công thức:

qn

tt = (qn dđ + qn nhánh bên + qn

vc).kch + ∑qttrung Trong đó:

 qn

tt: Lưu lượng tính toán cho đoạn cống thứ n,

 qn

dđ: Lưu lượng dọc đường của đoạn cống thứ n,

Với: qn

dd = ∑F.qr (ở đây, F là tổng diện tích của tất cả các tiểu khu đổ nước thải theo dọc tuyến cống đang xét, qr là lưu lượng riêng của khu vực chứa tiểu khu)

 qn

nhánh bên: Lưu lượng nhánh bên đổ vào đoạn cống thứ n,

Với: qn

nhánh bên = ∑F’.qr (ở đây, ∑F’ là tổng diện tích của tất cả các tiểu khu đổ vào các nhánh bên)

 qn

vc : Lưu lượng vận chuyển qua đoạn ống thứ n, là tổng lưu lượng dọc

đường, nhánh bên, vận chuyển của đoạn cống phía trước đoạn cống tính toán,

 kch : Hệ số không điều hoà chung, xác định dựa vào tổng lưu lượng nước thải của đoạn cống đó

 qttrung: Lưu lượng tính toán của các công trình công cộng, xí nghiệp công nghiệp được quy ước là đổ vào đầu đoạn cống tính toán

Dựa vào công thức trên, ta tính dược lưu lượng cho từng đoạn cống Kết quả tính toán cho tuyến cống tính toán được thể hiện trong bảng thống kê lưu lượng theo tuyến cống chính - Bảng 9

Ghi chú: Trong khi xác định lưu lượng tính toán cho các đoạn cống của mạng lưới, hệ số không điều hoà Kch được nội suy theo bảng sau:

Lưu lượng

trung bình

(l/s) 5 15 30 50 100 200 300 500 800  1250

Kch 3,1 2,2 1,8 1,7 1,6 1,4 1,35 1,25 1,2 1,15

III Tính toán độ sâu đặt cống đầu tiên cho các tuyến cống tính toán

1 Độ sâu đặt cống đầu tiên của tuyến cống chính

Căn cứ vào bảng tính toán cho từng đoạn cống ở trên, ta tiến hành tính toán thuỷ lực cho từng đoạn cống để xác định được: Đường kính ống D, độ dốc thuỷ lực

i, vận tốc dòng chảy v sao cho phù hợp với các yêu cầu về đường kính nhỏ nhất, độ

đầy tính toán, tốc độ chảy tính toán, độ dốc đường cống, độ sâu đặt cống được đặt theo quy phạm

Việc tính toán thuỷ lực dựa vào : “bảng tính toán thuỷ lực mạng lưới thoát nước” -

GS Trần Hữu Uyển

Độ sâu đặt cống nhỏ nhất của tuyến cống được tính theo công thức:

H = h + iL1 + iL2 + Zd - Z0 + ∆d (m)

Trong đó:

 h: Độ sâu đặt cống đầu tiên của cống trong sân nhà hay trong tiểu khu, lấy bằng (0,20,4) m +d - Với d là đường ống trong tiẻu khu Lấy h = 0,4 (m),

 i : Độ dốc của cống thoát nước tiểu khu hay trong sân nhà tính bằng ‰,

 L1: Chiều dài đoạn nối từ giếng kiểm tra tới cống ngoài đường phố - m,

 L2: Chiều dài của cóng trong nhà (hay tiểu khu) - m,

 Z0: Cốt mặt đất đầu tiên của giếng thăm trong nhà hay trong tiểu khu,

 Zd: Cốt mặt đất ứng với giếng thăm đầu tiên của mạng lưới thoát nước của khu đô thị,

 ∆d: Độ chênh giữa kích thước của cống thoát nước đường phố với cống thoát nước trong sân nhà (tiểu khu)

d = Dđường phố - Dtiểu khu = 300 - 200 = 100 (mm)= 0,1 (m)

Lấy tuyến cống 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14 làm tuyến cống tính toán

Với: i1 = i2 = 0,005

L1 = 5 (m)

L2 = 140 (m)

h = 0,5 (m)

∆d = 0,1 (m)

Zd - Z0 = -0,2

Vậy độ sâu đặt cống đầu tiên của tuyến cống tính toán là:

H = 0,5 + (0,005.5 + 0,005.140) - 0.2 + 0,1 (m)  H = 1.13 (m)

2 Độ sâu đặt cống đầu tiên của tuyến cống kiểm tra

H = h +  (iL1 + iL2) + Zd - Z0 + ∆d (m)

Với: i1 = i2 = 0,005

L1 = 5 (m)

L2 = 150 (m)

h = 0,5 (m)

∆d = 0.1 (m)

Zd - Z0 = -0,2

Vậy độ sâu đặt cống đầu tiên của tuyến cống kiểm tra 1 là:

H1 = 0,4 + (0,005.5 + 0,005.140) -0,2 + 0,1 (m)  H 1= 1,13 (m)

Sau khi xâc định độ sâu đặt cống đầu tiên, ta tiếp tục xác định cốt đáy cống cho các đoạn cống tiếp theo Các đoạn cống được nối theo mặt nước khi chiều cao lớp nước đoạn cống phía sau lớn hơn chiều cao lớp nước đoạn cống phía trước; còn khi chiều cao lớp nước đoạn cống phía sau là nhỏ hơn thì nối theo đáy cống

Khi tính toán thuỷ lực các tuyến cống ta phải khống chế độ sâu đặt cống, chiều sâu đặt cống không được lớn quá vì như thế sẽ khó khăn cho việc thi công và tốn kém về mặt kinh tế Khi chiều sâu đặt cống lớn - lớn hơn 6 m , ta phải đặt các trạm bơm cục bộ để giảm chiều sâu đặt cống của các đoạn tiếp theo

Dưới đây là các “Bảng xác định lưu lượng tính toán“ và “Bảng tính toán kiểm tra thuỷ lực” tuyến cống chính và tuyến cống kiểm tra

Theo “Bảng tính toán kiểm tra thuỷ lực” các tuyến cống ta thấy tuyến cống 12  13  14  15  590 là tuyến cống bất lợi nhất

Kết quả tính toán tuyến kiểm tra 25  26 27 28  29  17 ta thấy tuyến cống này có độ sâu đặt cống tại điểm 17 là 3,79 (m), cao hơn độ sâu đặt cống tại

điểm 17 của tuyến cống tính toán, do đó tại đây đảm bảo được nước chảy vào tuyến cống chính Cũng tại điểm tính toans 17, ta đặt bơm bơm nước lên cao một đoạn

h=3,0 (m để giảm chiều sâu đặt cống của các tuyến phía sauvà tạo điều kiện thi công được dễ dàng

Sau khi bơm, tại giếng5, ta thấy chiều sâu đặt cống của nó đảm bảo cho tuyến nhánh đổ vào được do đó các tuyến ống nhánh khác cũng sẽ đổ vào được tuyến cống chính một cách dễ dàng Như vậy công tác tính toán thuỷ lực mạng lưới đảm bảo vận chuyển nước thải đến trạm xử lý

IV Tính toán hệ thống thoát nước mưa

1 Vạch tuyến hệ thống thoát nước mưa

 Nguyên tắc:

Mạng lưới thoát nước mưa là một khâu được thiết kế nhằm đảm bảo thu và vận chuyển nước mưa ra khỏi đô thị một cách nhanh nhất, chống hiện tượng úng ngập

đường phố và các khu dân cư Để đạt được yêu cầu đó, khi vạch tuyến chúng ta phải dựa trên một số nguyên tắc sau:

1 Nước mưa được xả thẳng vào nguồn (sông, hồ gần nhất bằng cách tự chảy)

2 Tránh xây dựng các trạm bơm thoát nước mưa

3 Tận dụng các ao hồ sẵn có để làm hồ điều hoà

4 Khi thoát nước mưa không làm ảnh hưởng tới vệ sinh môi trường và quy trình sản xuất

5 Không xả nước mưa vào những vùng không có khả năng tự thoát, vào các ao

tù nước đọng và các vùng dễ gây xói mòn

Ta vạch tuyến hệ thống thoát nước mưa theo sơ đồ thẳng góc, nước mưa cùng với nước thải sản xuất quy ước sạch được góp vào các tuyến cống rồi đổ thẳng ra sông

Đối với sơ đồ tính toán nước mưa thì ta chỉ tính toán cho một tuyến bất kỳ Trong đồ án này chọn tuyến cống giữa hai khu vực I và II làm tuyến cống tính toán

2 Tính toán diện tích mặt bằng tuyến tính toán

Dưới đây là bảng tính toán diện tích các ô thoát nước mưa

Ký hiệu

diện tích Diện tích, ha diện tích Ký hiệu

Diện tích,

ha Ký hiệu diện tích

Diện tích,

ha

3 Cường độ mưa tính toán

Cường độ mưa tính toán được xác định theo công thức:

n

n 20

b) (t

C.lgP) (1

b) (20 q







(l/s-ha) Trong đó:

- Các hệ số q20,b,n,P là các thông số đã cho để tính toán, đã được cho như sau:

q20 = 279,1 (l/s_ha)

b = 14.87

C = 0.2827

n = 0.678

- t: Thời gian mưa - tính bằng phút

4 Xác định chu kì ngập lụt cho từng đoạn cống

Căn cứ vào đặc điểm vùng thoát nước mưa là vùng có địa hình bàng phẳng (độ dốc trung bình mặt đất < 0,006, và căn cứ vào lưu lượng q20 = 279,1 (l/s-ha) Tra theo bảng “PLIII,2 Giáo trình thoát nước tập 1” Tuỳ theo diện tích từng diện tích thoát nước ta chọn chu kì ngập lụt Pt cho từng đoạn cống theo bảng sau:

Ký hiệu đoạn ống

Diện tích dòng chảy, (ha)

Giá trị Pt, (năm) Bản thân Chuyển qua cộng Tổng

2-3 21.41 21.03 42.44 1.0

3-4 19.86 42.44 62.30 1.0

4-5 19.33 62.30 81.63 1.0

5-6 20.65 81.63 102.28 1.5

6-7 15.52 102.28 117.80 1.5

7-CX 2.62 117.80 120.42 1.5

4 Xác định thời gian mưa tính toán

Thời gian mưa tính toán được xác định theo công thức:

t = tm + tr + tô (phút)

 tm: thời gian nước chảy từ điểm xa nhất trên lưu vực đến rãnh, do không có mương thoát nước nên lấy tm= 10 (phút)

 tr: thời gian nước chảy trên rãnh đến giếng thu đầu tiên được tính theo công thức:

tr=1,25 rr

vl (phút)

Với lr, vr là chiều dài và vận tốc nước chảy ở cuối rãnh thu nước mưa Lấy trung bình sơ bộ ta có lr = 100 (m), vr = 0,6 (m/s) 1,25 là hệ số kể đến sự tăng dần vận tốc ở trong rãnh Vậy ta có tr = 1,250,6.60100 = 3 (phút)

 tô: thời gian nước chảy trong ống từ giếng thu đến tiết diện tính toán; được tính theo công thức:

tô=r

ô

vô

l (phút)

- lô: chiều dài đoạn ống tính toán,

- vô: Vận tốc nước chảy trong ống

 - r: Hệ số phụ thuộc vào điều kiện điạ hình (do địa hình bằng phẳng nên ta chọn r = 2)

-

5 Xác định hệ số dòng chảy

Số liệu thành phần mặt phủ của Thành phố theo tỷ lệ được lấy theo tỷ lệ phần trăm và được tính theo bảng sau đây:

Do diện tích mặt phủ ít thấm nước lớn hơn 30% tổng diện tích Thành phố nên

hệ số dòng chảy được tính toán không phụ thuộc vào cường độ mưa và thời gian mưa Khi đó hệ số dòng chảy được lấy theo hệ số dòng chảy trung bình:







i

i i.

F



6 Chọn chiều sâu đặt cống đầu tiên

Chiều sâu đặt cống đầu tiên được xác định đảm bảo đặt cống dưới nền đưòng tránh được tác dụng cơ học của các xe cộ đi lại,

H = h + D (m) Trong đó:

- h = 0.9 (m) là chiều sâu đặt cống tính từ mặt đất đến đỉnh cống

- D đường kính ống, lấy = 1,1 (m)

 H = 0,9 +1,75 = 2,65 (m)

7.Xác định lưu lượng tính toán

Lưu lượng tính toán mạng lưới thoát nước mưa được tính theo phương pháp cường đội giới hạn

Qtt = F.q. tb (l/s)

Từ đó ta có bảng tính toán thuỷ lực mạng lưới thoát nước mưa

Từ bảng tính toán thuỷ lực ta thấy tại mọi điểm tính toán, chiều sâu đặt cống

đều đảm bảo an toàn cho công tác bảo vệ cống