Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Câu : Các loại hệ thống thoát nước? Ưu nhược điểm phạm vi áp dụng? I Các loại hệ thống thoát nước : Hệ thống thoát nước tổ hợp công trình, thiết bị giải pháp kỹ thuật tổ chức thực nhiệm vụ thoát nước Tùy thuộc vào hình thức thu gom, vận chuyển, mục đích yêu cầu xử lí sử dụng nước thải mà người ta phân biệt hệ thống thoát nước sau : I.1 Hệ thống thoát nước chung Là hệ thống tất loại nước thải (nước mưa, nước thải sinh hoạt nước thải sản xuất) dẫn, vận chuyển mạng lưới cống tới trạm xử lý xả nguồn tiếp nhận Nhiều trường hợp người ta xây dựng giếng tràn tách nước mưa điểm cuối đoạn cống góp nhánh đầu cống góp để xả phần lớn lượng nước mưa trận mưa to kéo dài, đổ nguồn nước gần nhằm giảm bớt kích thước cống giảm bớt lưu lượng nước thải tới trạm bơm, lên công trình xử lý toàn nước thải không mưa nước mưa đầu trận mưa để xử lý (hình 1) GHI CHÚ Mạng lưới thoát nước đường phố Giếng thu nước mưa Cống bao 3’ Cống góp nhánh Giếng tách nước mưa Cửa xả nước mưa Mạng lưới thoát nước xí nghiệp Cống xả Trạm xử lý nước thải Hình Sơ đồ hệ thống thoát nước chung I.2 Hệ thống thoát nước riêng Là hệ thống có hai hay nhiều mạng lưới: mạng lưới dùng để vận chuyển nước thải bẩn (như nước thải sinh hoạt) trước xả vào nguồn tiếp nhận phải qua xử lý; mạng lưới khác dùng để vận chuyển nước thải quy ước nước (như nước mưa) xả thẳng vào nguồn tiếp nhận Tùy theo độ nhiễm bẩn, nước thải sản xuất vận chuyển chung với nước thải sinh hoạt (nếu độ nhiễm bẩn cao) chung với nước mưa (nếu độ nhiễm bẩn thấp) Nước thải sản xuất có chứa chất bẩn tương tự nước thải sinh hoạt dẫn chung với nước thải sinh hoạt mạng lưới nước thải sinh hoạt nước thải sản xuất có chứa chất khác với chất nước thải sinh hoạt xử lý chung với nước thải sinh hoạt có chứa chất độc hại (kiềm, axit,…) thiết phải vận chuyển mạng lưới riêng biệt (hình 2) Trường hợp loại nước thải vận chuyển hệ thống thoát nước riêng gọi hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Khi có hệ thống cống ngầm để vận chuyển nước thải sinh hoạt nước thải sản xuất bẩn, nước thải sản xuất quy ước nước mưa cho vận chuyển theo mương, rãnh lỗ thiên đổ trực tiếp vào nguồn tiếp nhận – gọi hệ thống riêng không hoàn toàn Hệ thống thường giai đoạn trung gian trình xây dựng hệ thống riêng hoàn toàn GHI CHÚ Mạng lưới thoát nước mưa Mạng lưới thoát nước sinh hoạt Cống thu nước thải Trạm bơm Ống áp lực Xí nghiệp công nghiệp Cống xả nước xử lý Hình Sơ đồ hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn I.3 Hệ thống thoát nước nửa riêng Là hệ thống điểm giao hai mạng lưới độc lập, người ta xây dựng giếng tràn – tách nước mưa Tại giếng này, lưu lượng nước mưa (giai đoạn đầu trận mưa trận mưa lớn kéo dài) chất lượng nước mưa bẩn, nước mưa chảy vào mạng lưới thoát nước sinh hoạt, theo cống góp chung dẫn lên trạm xử lý; lưu lượng nước mưa lớn (các trận mưa kéo dài, ví dụ, sau 20 phút đầu trận mưa lớn), chất lượng tương đối sạch, nước mưa tràn qua giếng tách theo cống xả nguồn tiếp nhận (hình 3) Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ GHI CHÚ Mạng lưới thoát nước mưa Mạng lưới thoát nước SH Cống thu nước thải Trạm bơm Ống xả nước mưa Xí nghiệp công nghiệp Ống áp lực Trạm xử lý nước thải Cống xả nước xử lý Hình Sơ đồ hệ thống thoát nước nửa riêng II Ưu nhược điểm hệ thống thoát nước : II.1 Ưu điểm hệ thống thoát nước: a Hệ thống thoát nước chung - Đảm bảo tốt phương diện vệ sinh, toàn phần nước bẩn (nếu không xây dựng giếng tràn tách nước) xử lý trước xả vào nguồn tiếp nhận - Đạt giá trị kinh tế mạng lưới thoát nước khu nhà cao tầng Vì tổng chiều dài mạng lưới tiểu khu đường phố giảm 30 – 40% so với hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn; chi phí quản lý mạng lưới giảm 15 – 20% - Trong đô thị có hệ thống thoát nước b Hệ thống thoát nước riêng\ So với hệ thống thoát nước chung có lợi mặt xây dựng quản lý: - Giảm vốn đầu tư xây dựng đợt đầu - Chế độ thủy lực làm việc hệ thống ổn định - Công tác quản lý trì hiệu c Hệ thống thoát nước nửa riêng Theo quan điểm vệ sinh tốt hệ thống riêng, thời gian mưa chất bẩn không xả trực tiếp vào nguồn II.2 Nhược điểm hệ thống thoát nước: a Hệ thống thoát nước chung - Đối với khu vực xây dựng nhà thấp tầng, hệ thống chung có nhiều khuyết điểm chế độ thủy lực làm việc hệ thống không ổn định Mùa mưa nước chảy đầy cống, gây ngập lụt, mùa khô có nước thải sinh hoạt sản xuất (lưu lượng nhỏ nhiều lần so với nước mưa) độ đầy tốc độ dòng chảy nhỏ không đảm bảo điều kiện kỹ thuật, gây lên lắng đọng cặn, làm giảm khả chuyển tải… phải tăng số lần nạo vét, thau rửa cống Ngoài nước thải chảy tới trạm bơm, trạm xử lý không điều hòa lưu lượng chất lượng, nên công tác điều phối trạm bơm trạm xử lý trở nên phức tạp, khó đạt hiệu mong muốn - Vốn đầu tư xây dựng ban đầu cao (không có ưu tiên đầu tư xây dựng) có hệ thống thoát nước Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ b Hệ thống thoát nước riêng - Xét phương diện (lý thuyết) vệ sinh so với hệ thống khác Vì phần chất bẩn nước mưa không xử lý mà xả trực tiếp vào nguồn tiếp nhân, giai đoạn đầu mùa mưa thời gian đầu trận mưa lớn, công suất nguồn tăng lên không đáng kể, điều kiện pha loãng kém, dễ làm cho nguồn bị tải chất bẩn - Tồn song song lúc nhiều hệ thống công trình, mạng lưới đô thị \ - Tổng giá thành xây dựng quản lý cao c Hệ thống thoát nước nửa riêng - Vốn đầu tư xây dựng ban đầu cao, phải xây dựng song song hệ thống mạng lưới đồng thời - Những chỗ giao hai mạng lưới phải xây dựng giếng tách nước mưa, thường không đạt hiệu mong muốn vệ sinh III Phạm vi áp dụng hệ thống thoát nước III.1 Hệ thống thoát nước chung : - Phù hợp với giai đoạn đầu xây dựng hệ thống riêng, nhà có xây dựng bể tự hoại - Phù hợp với đô thị khu vực đô thị xây dựng nhà cao tầng: + Bên cạnh có nguồn tiếp nhận lớn cho phép xả nước thải vào với mức độ yêu cầu xử lý thấp + Điều kiện địa hình thuận lợi cho thoát nước, hạn chế số lượng trạm bơm áp dụng lực bơm + Cường độ mưa nhỏ III.2.Hệ thống thoát nước riêng - Hệ thống riêng hoàn toàn phù hợp cho đô thị lớn,xây dựng tiện nghi cho xí nghiệp công nghiệp: + Có khả xả toàn lượng mưa vào nguồn tiếp nhận(nước mặt) + Điều kiện địa hình không thuận lợi đòi hỏi phải xây dựng nhiều trạm bơm nước thải khu vực + Cường độ mưa lớn - Nước thải phải đòi hỏi xử lý sinh hóa - Hệ thống riêng không hoàn toàn phù hợp với vùng ngoại ô giai đoạn đầu xây dựng hệ thống thoát nước đô thị III.3 Hệ thống thoát nước nửa riêng Hệ thống nửa riêng phù hợp với: - Những đô thị có dân số>50 000 người - Nguồn tiếp nhận nước thải đô thị công suất nhỏ dòng chảy - Những nơi có nguồn nước dùng vào mục đích tắm,thể thao Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ - Khi yêu cầu tăng cường bảo vệ nguồn nước khỏi bị nhiễm bẩn nước thải mang vào Như vậy,mỗi loại sơ đồ hệ thống thoát nước có ưu khuyết điểm phạm vi áp dụng hiệu quả.Tùy theo điều kiện cụ thể,tính chất phục vụ lâu dài,ổn định công trình,thiết bị hệ thống sở so sánh kinh tế- kỹ thuật vệ sinh mà lựa chọn hệ thống hay hệ thống cho thích hợp Khi lựa chọn hệ thống thoát nước khu dân cư,trước hết cần xây dựng sơ đồ xác định vị trí xả nước thải.Nước thải không xả vào dòng chảy bề mặt giới hạn khu dân cư dòng chảy với tốc độ nhỏ 0,05 m/s lưu lượng nhỏ m3/s;không xả vào bãi tắm,hồ nuôi cá ,… không đồng ý quyền địa phương,cơ quan chủ quản quan kiểm soát vệ sinh Trong đô thị lớn(dân số 1.000.000 người) có nhiều vùng với mức độ tiện nghi địa hình khác sử dụng hợp lý hệ thống thoát nước hỗn hợp.Theo số liệu nước ngoài, hệ thống chiếm khoảng 33-34% tổng số hệ thống xây dựng cho đô thị.Phần lớn đô thị lớn giới trang bị hệ thống cống chung hỗn hợp Hệ thống thoát nước xí nghiệp công nghiệp thường xuyên theo nguyên tắc riêng hoàn toàn.Đối với hệ thống thoát nước mưa cần xét đến khả dẫn nước mưa bẩn chất (lượng nước mưa ban đầu trận mưa) nước bề mặt lên công trình xử lý Trên khu vực công nghiệp, tồn nhiều mạng lưới: sinh hoạt,sản xuất,nước mưa mạng lưới đặc biệt khác (để dẫn nước thải có chứa axit,kiềm,các chất độc hại khác…) Quy hoạch sơ đồ thoát nước cho hệ thống chọn phải tính đến điều kiện địa phương khả phát triển kinh tế quốc dân khu vực nhằm đạt giải pháp tổ hợp hiệu Trong cần phải tính đến công trình có khả tận dụng lại Sơ đồ thoát nước tổng hợp công nghiệp dân cư thường thiết lập với mục đích bảo vệ sử dụng nguồn nước hợp lý Câu 2: Tính toán mạng lưới thoát nước mưa có hồ điều hòa Ví dụ cho tuyến có hồ điều hòa Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ I Tính toán hệ thống thoát nước mưa có hồ điều hòa Trong quy hoạch hệ thống thoát nước mưa người ta ý tới ao hồ để điều hòa lượng nước mưa lớn nhằm giảm kích thước, độ sâu chôn cống công suất trạm bơm thoát nước mưa.Ngoài hồ điều hòa có nhiệm vụ điều tiết,tăng giảm lưu lượng dòng chảy nước mưa cách tự nhiên nhằm chống ngập lụt giảm chi phí xây dựng, mặt khác điều chỉnh lưu lượng để phục vụ cho mục đích tưới tiêu sản xuất công nghiệp Khi tính toán dung tích hồ điều hòa kích thước công trình,cần vào số liệu diện tích, tính chất thoát nước lưu vực, tài liệu khí hậu,thủy văn,địa chất công trình Tiêu chuẩn phòng lũ biểu thị tần suất hay chu kì xuất lưu lượng dòng chảy lớn khoảng thời gian định.Phương trình để tính toán điều tiết nước mưa sau: d Trong đó: d d Q t – q t = F t = dW (*) Q: lưu lượng dòng chảy đến hồ ,m³/s q: lưu lượng dòng chảy khỏi hồ ,m³/s F: diện tích hồ ,m² W: dung tích hồ ,m³ dt : Thời gian mưa, s Phương trình (*) viết: Q.dt – q.dt = dW = Trong đó: W2 - W1 (**) Q,q : lưu lượng trung bình đến khỏi hồ thời gian mưa ,m³/s W: dung tích nước hồ lúc trước sau mưa ,m³ dt :thời gian mưa ,s Phương trình (*) phương trình vi phân tương đối phức tạp.Người ta thường dùng phương trình (**) để giải cách lập bảng , biểu đồ hay giản đồ Đối với trạm bơm có công suất lớn dung tích hồ phải tính toán vào biểu đồ lưu lượng nước mưa chế độ làm việc trạm bơm.Đối với trạm bơm nhỏ với cống dẫn dung tích hồ xác định theo công thức Makop: Q t Trong : W= K t t Q : lưu lượng vào hồ , m³/s (***) tt : thời gian tính toán kể từ điểm xa tới hồ , s K : hệ số biến đổi phụ thuộc vào thời gian chảy từ hồ , xác định K= (1-δ) 1.5 , Qo /Q Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Qo : lưu lượng nước mưa không chảy vào hồ Q:lưu lượng nước mưa tính toán ( hệ số K δ tra bảng 8.6 sách “ mạng lưới công trình mạng lưới thoát nước “) Thời gian dòng chảy từ hồ xác định theo công thức: T = 0.00016 µd 0,5 W H max Trong : W : tích hồ m3 d: đường kính ống dẫn Hmax: chiều cao nước lớn hồ μ : hệ số triết giảm Lưu lượng trung bình tháo cạn từ hồ xác định theo công thức : qtb = W = 1.74µd H max (m3 / s ) T Trong trường hợp cống sau hồ thu nhận nước thải lưu vực thân lưu lượng tính toán xác định theo công thức: q = q + q0 + qtb Trong : q1 : lưu lượng nước mưa lưu vực thân q0 : lưu lượng nước không xả vào hồ lưu vực phía trước hồ qtb : lưu lượng tháo cạn trung bình từ hồ II: Tính toán hệ thống thoát nước mưa có hồ điều hòa HỒ SỐ HỒ SỐ HỒ SỐ Lưu lượng chảy đến đoạn 0-1 Q 0-1 = ψq1F (m3/s) Trong : ψ : hệ số dòng chảy F : diện tích lưu vực , q1 : cường độ mưa ,q1 = A/tnt ( l/s.ha) Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Thể tích dòng chảy đơn vị diện tích lưu vực ứng với thời gian tính toán: W0 = (60.q1.t1 )/1000 = 0,06 q1.t1 ( m3/ha) t1 : thời gian mưa tính toán (s) Do có hồ chứa nên lưu lượng dòng chảy cống giảm diện tích triết giảm hồ: F0 = W/W0 (ha) Trong : F0 : diện tích triết giảm hồ ,ha W0: thể tích dòng chảy ứng với đơn vị diện tích lưu vực thời gian mưa tích toán W: thể tích hồ + Lưu lượng chảy từ hồ số q2-3 = μq2(F1 + F2 – F0) (l/s) Trong : μ : hệ số dòng chảy q2: cường độ mưa F1,F2: diện tích lưu vực số số F 0: diện tích triết giảm hồ + Lưu vực chảy từ hồ số q4-5= μq3(F1+F2+F3-F0’) Trong : (l/s) F0 = (W1+ W2)/W0 + Lưu lượng chảy từ hồ số q6-7 = μq3(F1+F2+F3+F4-F0’’) Trong : (l/s) F0’’= (W1+W2+W3)/W0 Nếu trường hợp có nhiều hồ cống thoát nước công thức tổng quát tính lưu lượng chảy từ hồ là: qi-1= μq1(∑F1+- F0’) Trong : (l/s) F0’’ = ∑W1/W0 = ∑W1/0,06qt Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Câu 3: Công thức cường độ mưa: + Các loại công thức cường độ mưa Phạm vi ứng dụng + Tìm thông số công thức cường độ mưa phù hợp với biểu đồ mưa cho ( Khu vực Hà Nội) I Công thức tính cường độ mưa : Cường độ mưa đặc trưng cho lượng nước mưa rơi xuống đơn vị thời gian đơn vị diên tích , đo máy móc, thiết bị khí tượng Người ta phân biệt cường độ mưa theo chiều cao lớp nước ( I=h/t) cường độ mưa theo thể tích (q,l/s.ha) Cường độ mưa tính theo lớp nước tỷ số chiều cao lớp nước mưa rới xuống với thời gian mưa : I= h/t , mm/ph (1) Cường độ mưa tính theo thể tích lượng nước mưa rơi xuống tính l/s.ha: q= 166,7.I , l/s.ha (2) Trong : h - chiều cao lớp nước mưa , mm; t - thời gian mưa , ph ; 166,7 – hệ số chuyển đổi cường độ mưa tính theo lớp nước sang cường độ mưa tính theo thể tích Công thức tổng quát : Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ i= A (1) (t + b) n i 3 t (phót) Khi n=1 Khi b = i= A (2) t +b i= A (3) tn A,b,n : Các số khí hậu phụ thuộc vào địa phương A số phụ thuộc vào chu kỳ mưa xác định theo công thức: A=At(1+clgP) Có nhiều công thức phương pháp khác để tính toán cường độ mưa,nhưng thường dùng là: - Phương pháp biểu đồ phân tích - Phương pháp cường độ giới hạn D.F.Gorbatrep - Các công thức Anh,Mỹ,Balan,Đức - Các công thức Việt Nam I.1 Phương pháp biểu đồ phân tích Phương pháp biểu đồ phân tích phương pháp tính toán xác, áp dụng cho tất lưu vực , điều kiện địa hình khác nhau.Phương pháp dựa sở xếp thống kê tài liệu thực đo.Tuy nhiên, đòi hỏi phải có đầy đủ tài liệu mưa nhiều năm máy đo mưa tự ghi 10 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Khi có đủ số liệu, lựa chọn tran mưa tiêu chuẩn ứng với khoảng thời gian ( thời đoạn) quy định 5,10,15,20,30,45,60,90,120,180 ph Có hai cách chọn trận mưa tiêu chuẩn: Chọn số lớn ứng với thời đoạn quy định cho năm.Cách áp dụng trường hợp có nhiều số liệu thực đo - Chọn vài trị số lớn ứng với thời đoạn quy định cho năm.Cách áp dụng trường hợp có số liệu để tránh bỏ qua trận mưa có cường độ lớn năm Sau chọn trận mưa theo năm, ta xếp theo thứ tự cường độ mưa giảm dần.Sau tính cường độ mưa ứng với thời đoạn khác tần suất khác theo tài liệu đo thực Để xác định cường độ mưa theo tần suất chọn ứng với thời đoạn từ đến 180 ph dùng công thức : N = P.n Trong : N- số thứ tự hàng chọn theo tần suất ; P- tần suất tính theo %; N – số năm có tài liệu Phạm vi áp dụng: Đây phương pháp tính toán xác, áp dụng cho tất lưu vực, điều kiện địa hình khác nhau.Phương pháp dựa sở xếp thống kê tài liệu thực đo.Tuy nhiên đòi hỏi phải có đầy đủ tài liệu mưa nhiều năm máy đo mưa tự ghi.Phương pháp tốn nhiều thời gian I.2 Phương pháp cường độ giới hạn D.F.Gorbatrep Phương pháp cường độ giới hạn D.F.Gorbatrep đời năm 1920.Phương pháp dựa sở liên kết sau: I= ∆ t (3) ∆ = µ Pt μ = 0,046H 2/3 (4) (5) Trong : I - cường độ trận mưa , mm/ph; t - thời gian trận mưa ,ph; 11 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Pt – chu kỳ làm tràn cống ,năm; H - lượng nước mưa trung bình hàng năm ,lnm/năm; Δ - sức mạnh trân mưa ; μ - số khí hậu Phạm vi ứng dụng: Nhược điểm công thức (5) hệ số khí hậu,phụ thuộc vào điều kiện địa lý,khí hậu nơi,có thể dao động từ 0,026 đến 0,041 Các giá trị xác định theo công thức vượt giá trị thực tế khoảng 50%, có lớn hơn,cho nên sử dụng để tính toán Công thức (3) cho phép ta xác định cường độ trận mưa thời gian mưa tối đa Trong thực tế có trận mưa khác cường độ thời gian,nhưng giống sức mạnh.Như vậy,những trận mưa có tần suất có sức mạnh t1 I1 = t2 I = = tn I n = ∆ Và từ công thức (2) ,ta có: q = 166, = ∆ 166, t (6) Nếu quy ước Δ.166,7 = A q= A/t0,5 biểu diễn tổng quát là: q=A/t n (7) Ký hiệu α hệ số khí hậu μ,công thức (6) viết lại dạng: q= 166, 7αH 2/3 Pt t 0,5 (8) (P t – chu kỳ làm tràn cống ,năm) Các giá trị xác định theo công thức (5,8) vượt giá trị thực tế khoảng 50%, có lớn hơn, sử dụng để tính toán Công thức xác định cường độ mưa tính toán Viện Nghiên cứu Thủy văn Liên Xô cũ biểu diễn mối quan hệ cường độ chu kỳ làm tràn cống( đưa năm 1941) sau: I=(A+BlgPt)/t0.5 (9) Trong : A B - thông số biến đổi theo khu vực 12 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Công thức (9) chủ yếu dùng để tính toán thủy văn Nếu dùng để tính toán hệ thống thoát nước mưa cho đô thị sai với thật khoảng 30-50% Do vậy, công thức không sử dụng tính toán thiết kế hệ thống thoát nước mưa đô thị xí nghiệp công nghiệp Trong trường hợp số liệu ghi chép cho trước cường độ mưa xác định theo công thức Liên Xô cũ : A 20n q20 (1 + C lg Pt ) n tn q = t = q20 Trong : (10) - cường độ mưa ứng với trận mưa có thời gian mưa 20ph Pt =1 năm ; n – hệ số mũ ( phụ thuộc vào vùng địa lý ) ; C – hệ số có tính đến đặc tính riêng vùng Các giá trị q20 , n , C lấy theo đồ phân bố lãnh thổ theo khí tượng thủy văn Đối với nơi đồ phân bố lãnh thổ , q20 xác định theo công thức gần Viện Nghiên cứu Thủy văn Leningrad : q20 Trong : = 0,171H dB (11) H – lớp nước mưa trung bình hang năm , mm , với thời gian theo dõi 15-25 năm ; dB - độ hút ẩm bão hòa tính từ lượng mưa trung bình tháng độ ẩm trung bình tháng A d1a1 + d a2 + + d12 a12 a1 + a2 + + a12 q = tn = Trong : 1.3 (12) a1 , a2 , , a12 - lượng mưa trung bình tháng năm; d1 , d , , d12 - độ ẩm trung bình tháng năm Các công thức tính cường độ mưa Anh , Mỹ , Đức , Balan a Công thức tính cường độ mưa Anh : S (t + c )n a= : (13) S - sức mạnh trận mưa ; n - hệ số mũ ( phụ thuộc vùng địa lý ) c - số khí hậu b Công thức tính cường độ mưa Mỹ : In = A I 60n , mm/s, (14) 13 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ In : - cường độ mưa phụ thuộc vào thời gian mưa; I 60n - cường độ mưa 60 ph với chu kỳ chọn ; A , n – thong số khí hậu phụ thuộc thời gian mưa c Công thức tính cường độ mưa Reyhonda ( Đức ) : q= : q15 q15  a   t + b x − 0,369 ÷ P   , l/s.ha, - cường độ mưa 15ph với chu kỳ (15) Pc = năm ; P - tần suất mưa , % ; a , b – thong số khí hậu d Công thức tính cường độ mưa Balan ( GS Pomianopski đề suất ) : a pn J= : (16) J – cường độ mưa tính mm/h; P – tần suất mưa , % ; a - c thong số khí hậu phụ thuộc thời gian mưa Phạm vi áp dụng : Các loại công thức không áp dụng Việt Nam điều kiện khí hậu nhiêt đới nước ta khác hẳn với khí hậu ôn đới thông số khí hậu không giống e Công thức tính cường độ mưa Nhật : 130 ( mm / h) i = (t + 20) 160 (mm / h) ( t + 30) i= 179(1 + 0,95lg P ) (mm / h) (t + 31) q= Công thức áp dụng cho dự án thoát nước Hà Nội (dự án JICA ) 13196(1 + 0, 47 lg P) t + 33, P 0,166 q= 1.4 Các công thức tính cường độ mưa Việt Nam a Công thức tính cường độ mưa Viện thiết kế Bộ Giao Thông : S A + B lg N 10 + 12,5lg N = = K n n (1 + b) (t + 12)0,66  (t + b)n b  a= (17) 14 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Trong : A = 10,00 B = 12,5 ( A , B – tham số địa lý ); N – độ lặp lại ; n = 0,66 b =12 S = sức mạnh trận mưa ứng với P % , mm/h , mm/ph; n – số giảm dần cường độ ( a) theo thời gian t ; b - tham số hiệu chỉnh ; t – thời gian mưa ; K – hệ số khí hậu ( hệ số hiệu chỉnh tùy thuộc vào vùng khí hậu ) b Công thức tính cường độ mưa Viện thiết kế Bộ Giao Thông : 5890(1 + 0, 65lg P) 0,13 0,84 q= (t + 20 P ) c Công thức tính cường độ mưa Cục Thủy Văn ( Tác giả Trần Việt Liễn ) :  (20 + b)n q20 (1 + C lg P )  (t + b) n q= (18) d.Theo tài liệu “ Công thức tính cường độ mưa thiết kế hệ thống thoát nước mưa Việt Nam ’’ ( Tuyển tập công trình Viện kỹ thuật xây dựng Moxkva số 110-1975 ), I.A Karelin GS.TSKH Trần Hữu Uyển đưa công thức sau : 35n q20 (1 + C lg P ) , l / s.ha (t + 15) n q= (19) 20 Giá trị thong số b,C , n , q 47 trạm quan trắc tham khảo bảng tra Tuy nhiên xác định cường độ mưa tính toán cho vùng cần tuân thủ theo quy định quy phạm Như , tùy theo đối tượng nghiên cứu quy mô lưu vực số liệu quan trắc có mà công thức tính toán cường độ mưa có dạng khác Nhưng nhìn chung, quan hệ cường độ mưa thời gian mưa biểu thị theo quy luật : A n q=t Những nơi có số liệu quan trắc máy đo tự ghi nhiều năm dùng phương pháp toán học để xác định giá trị A n Nhiều thành phố ta có số liệu mưa chưa thực đầy đủ , bước đầu thành lập biểu đồ quan hệ q-t theo chu kỳ khác Do tính toán thuận tiện II Bài tập : Tìm thông số công thức tính cường độ mưa dựa vào biểu đồ cường độ mưa khu vực Hà Nội Công thức áp dụng: 15 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ At + B lg P (l / s.ha ) n ( t + b ) q = (1) Trong đó: + A,B,n,b hệ số + P chu kỳ mưa + t thời gian mưa + q cường độ mưa tính toán Việc xác lập công thức cường độ mưa dựa số liệu mưa 20-25 năm Trước tiên định công thức cường độ mưa theo chu kỳ : A (l / s.ha) n ( t + b ) q = A Trong : A= + BlgP (2) Xác định hệ số : Dựa thong số cường độ mưa 20-25 năm , xác định thong số cường độ mưa theo chu kỳ P=0,25;0,5;1;2;3;5;10 năm, toán xác xuất thống kê Sau đưa giá trị vào biểu đồ A ,rồi dựng đường cong gần với điểm chu kỳ Sau việc xác định hệ số ,b n ứng với chu kỳ P = 10 năm ,như sau : Xác định hệ số b: Dựa biểu đồ cường độ mưa vừa lập , ta kẻ đường tiệm cận với đường cong để xác định thong số b Theo biểu đồ khu vực Hà Nội ta xác định hệ số b, cách đo khoảng cách từ điểm đường cong mưa đến đường thẳng : b1 =20 ; b2 =19 ; b3 =20 ; b4 =20 - Trên biểu đồ ta đo giá trị - Như ta có - Bằng cách xác định tương tự với chu kỳ P=5;3;2;1;0.5;0.25 ta có Xác định hệ số n : bTB : b1 + b2 + b3 + b4 20 + 19 + 20 + 20 bTB = 4 = =19,75~ 20 ∑ lg q ∑ lg(t + b) − K ∑ lg q lg(t + b) K ∑ lg (t + b) −  ∑ lg(t + b)  i i i n = bTB =20 i i i (3) Trong : q t + i cường độ mưa đo thời điểm i + b hệ số xác định Bảng 1: Cường độ mưa phụ thuộc vào chu kỳ P P t 0.25 0.5 10 15 20 30 45 60 90 120 180 245 310 355 385 410 440 205 273 315 345 365 390 183 240 280 308 325 350 143 198 230 258 270 385 112 158 183 202 215 235 93 130 155 176 185 197 68 97 116 133 142 157 37 53 64 74 78 85 11 19 25 26 28 31 16 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ 10 - 460 412 375 310 250 210 165 93 35 Xác định hệ số A : ∑ lg q + n∑ lg(t i i + b) K lgA = Trong : (4) qi cường độ mưa đo khoảng thời gian ti t + i thời gian diễn trận mưa + + K số điểm tính toán , K= Xác định hệ số theo chu kỳ P=10 năm ta hệ số A, n ( xem bảng ) Bảng : Tính A , n theo P = 10 , b =20 lg (t+b) lgqxlg(t+b) t q (t+b) lgq lg(t+b) 10 460 30 2.66276 1.47712 2.18189 3.93322 15 412 35 2.61490 1.54407 2.38415 4.03758 20 375 40 2.57403 1.60206 2.56660 4.12375 30 310 50 2.49136 1.69897 2.88650 4.23275 45 250 65 2.39794 1.81291 3.28665 4.34726 60 210 80 2.32222 1.90309 3.62175 4.41939 90 165 110 2.21748 2.04139 4.16728 4.52676 120 93 140 1.96848 2.14613 4.60587 4.22462 180 35 200 1.54407 2.30103 5.29474 3.55295 Tổng 20.79324 16.52677 30.99542 37.39827 n= 1.21225 → lgA = 4.53642 A= 34388.74 Tương tự hệ số A,n theo chu kỳ P = 0.25;0.5;1;2;3;5 năm ( xem bảng ) Bảng 3: Kết tính toán hệ số công thức cường độ mưa (2) ứng với chu kỳ khác Bảng : Quan hệ b, A, n P 0.25 0.5 10 A 39228.22 33438.41 31309.89 34362.78 35585.55 41426.34 34388.74 n 1.437902 1.319762 1.263547 1.261131 1.255659 1.265173 1.212245 Xây dựng công thức cường độ mưa hệ số n xác định theo a/ Xác định hệ số n b 20 20 20 20 20 20 20 ntb 17 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Dựa vào kết thu từ bảng 1-2 ta dễ dàng tính ntb = 0.78 n Thay n = tb , b=20 vào công thức (4) làm tương tự ta tìm giá trị chu kỳ bảng Ai ứng với → ntb = 1.287917 b/ Xác định công thức tính A theo chu kỳ P theo công thức : Công thức xác định A theo chu kỳ P có dạng : A= Các hệ số A1 + B lg P A1 B xác định theo phương pháp bình phương nhỏ K ∑ Ai lg Pi − ∑ lg Pi ∑ Ai ⇒B= K ∑ lg Pi − (∑ lg Pi )2 ⇒ A1 = ∑ A − B∑ lg P i i K Kết tính toán hệ số B P 0.25 0.5 10 → B = 433.76 A1 = 35579, (5) (6) Ai thể bảng : lg P A lgP AlgP 39228.2 -0.60206 -23617.7 0.362476 33438.4 -0.30103 -10066 0.090619 31309.9 0 34362.8 0.30103 10344.23 0.090619 35585.5 0.47712 16978.62 0.227645 41426.3 0.69897 28955.77 0.488559 34388.7 34388.74 249740 1.57403 56983.65 2.259918 Vậy công thức xác định hệ số A có dạng : A= 35576.6+433,76lgP Như công thức cường độ mưa Hà Nội có dạng : 35576, + 433, 76 lg P (t + 20)1.28 q = (7) (8) 18 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 [...]... các thông số biến đổi theo khu vực 12 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Công thức (9) chủ yếu dùng để tính toán thủy văn Nếu dùng để tính toán hệ thống thoát nước mưa cho đô thị thì sai với sự thật khoảng 30-50% Do vậy, công thức này cũng không được sử dụng trong tính toán thiết kế hệ thống thoát nước mưa đô thị và xí nghiệp công nghiệp Trong... kết sau: I= ∆ t (3) ∆ = µ 3 Pt μ = 0,046H 2/3 (4) (5) Trong đó : I - cường độ của trận mưa , mm/ph; t - thời gian của trận mưa ,ph; 11 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Pt – chu kỳ làm tràn cống ,năm; H - lượng nước mưa trung bình hàng năm ,lnm/năm; Δ - sức mạnh của trân mưa ; μ - hằng số khí hậu Phạm vi ứng dụng: Nhược điểm của công thức (5)... (13) S - sức mạnh của trận mưa ; n - hệ số mũ ( phụ thuộc vùng địa lý ) c - hằng số khí hậu b Công thức tính cường độ mưa của Mỹ : In = A I 60n , mm/s, (14) 13 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ In trong đó : - cường độ mưa phụ thuộc vào thời gian mưa; I 60n - cường độ mưa trong 60 ph với chu kỳ được chọn ; A , n – các thong số khí hậu phụ thuộc... Việt Nam a Công thức tính cường độ mưa của Viện thiết kế Bộ Giao Thông : S A + B lg N 10 + 12,5lg N = = K n n (1 + b) (t + 12)0,66  (t + b)n b  a= (17) 14 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Trong đó : A = 10,00 B = 12,5 ( A , B – tham số địa lý ); N – độ lặp lại ; n = 0,66 b =12 S = sức mạnh trận mưa ứng với P % , mm/h , mm/ph; n – chỉ số giảm... cũng rất thuận tiện II Bài tập : Tìm các thông số trong công thức tính cường độ mưa dựa vào biểu đồ cường độ mưa tại khu vực Hà Nội 1 Công thức áp dụng: 15 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ At + B lg P (l / s.ha ) n ( t + b ) q = (1) Trong đó: + A,B,n,b là các hệ số + P là chu kỳ mưa + t là thời gian mưa + q là cường độ mưa tính toán Việc... 183 240 280 308 325 350 143 198 230 258 270 385 112 158 183 202 215 235 93 130 155 176 185 197 68 97 116 133 142 157 37 53 64 74 78 85 11 19 25 26 28 31 16 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ 10 - 460 412 375 310 250 210 165 93 35 Xác định hệ số A : ∑ lg q + n∑ lg(t i i + b) K lgA = Trong đó : (4) qi là cường độ mưa đo được trong khoảng thời... 1.319762 1.263547 1.261131 1.255659 1.265173 1.212245 3 Xây dựng công thức cường độ mưa khi hệ số n xác định theo a/ Xác định hệ số n b 20 20 20 20 20 20 20 ntb 17 Học viên : Tưởng Bích Hồng Lớp : Cao học Môi trường 2007 Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Dựa vào kết quả thu được từ bảng 1-2 ta dễ dàng tính được ntb = 0.78 n Thay n = tb , b=20 vào công thức (4) và làm tương tự như trên ta tìm được các giá.. .Tiểu luận môn học THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Khi đã có đủ số liệu, lựa chọn những tran mưa tiêu chuẩn ứng với từng khoảng thời gian ( thời đoạn) quy định 5,10,15,20,30,45,60,90,120,180 ph Có hai cách chọn các trận mưa tiêu chuẩn:... thức này đều không áp dụng được ở Việt Nam do điều kiện khí hậu nhiêt đới của nước ta khác hẳn với khí hậu ôn đới do đó các thông số khí hậu sẽ không giống nhau e Công thức tính cường độ mưa của Nhật : 130 ( mm / h) i = (t + 20) 160 (mm / h) ( t + 30) i= 179(1 + 0,95lg P ) (mm / h) (t + 31) q= Công thức áp dụng cho dự án thoát nước Hà Nội (dự án JICA ) 13196(1 + 0, 47 lg P) t + 33, 6 P 0,166 q= 1.4 Các... trắc có được mà công thức tính toán cường độ mưa có những dạng khác nhau Nhưng nhìn chung, quan hệ giữa cường độ mưa và thời gian mưa biểu thị theo quy luật : A n q=t Những nơi có số liệu quan trắc bằng máy đo tự ghi trong nhiều năm thì có thể dùng phương pháp toán học để xác định các giá trị A và n Nhiều thành phố của ta hiện nay đã có những số liệu mưa tuy chưa thực sự đầy đủ , nhưng bước đầu đã thành