Đồ án mạng lưới thoát nước Phần II: vạch tuyến tính toán mạng lưới I Vạch tuyến mạng lưới thoát nước xác định vị trí Trạm xử lý Vạch tuyến mạng lưới thoát nước khâu quan trọng công tác thiết kế mạng lưới thoát nước, ảnh hưỏng trực tiếp đến giá thành xây dựng giá thành hệ thống nói chung Công tác vạch tuyến mạng lưới tiến hành theo nguyên tắc sau: Triệt để lợi dụng địa hình để cho mạng lưới thoát nước tự chảy chủ yếu, đảm bảo thu nước nhanh vào đường ống lưu vực toàn Thành phố Mạng lưới thoát nước phải phù hợp với thống thoát nước chọn Vạch tuyến hợp lý để chiều dài cống nhỏ nhất, giảm độ sâu đặt cống tránh đặt nhiều trạm bơm Đặt đường ống phải phù hợp với điều kiện địa chất thủy văn tuân theo quy định khoảng cách hệ thống công trình ngầm Hạn chế đặt đường ống thoát nước qua sông, hồ qua công trình giao thông đường sắt, đê, kè, Tuynen, Các cống góp phải đổ trạm làm cống xả nước hồ chứa Trạm xử lý đặt phía thấp so với địa hình Thành phố, nằm cuối nguồn nước, cuối hướng gió chính, đảm bảo khoảng cách vệ sinh khu dân cư 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 ống góp lưu vực, ống góp chảy cào ống trạm bơm để bơm vào trạm xử lý trước lúc đổ sông Cống đặt dọc theo triền thấp Thành phố, gần song song với sông Căn vào mặt mạng lưới thoát nước, ta có phương án vạch tuyến mạng lưới thoát nước (Xem hình vẽ trang sau) Từ ta có nhận xét sau hai phương án: Phương án 1: Độ dài ống ống nhánh từ lưu vực đổ vào tương đối ngắn, đáp ứng độ dốc việc tính toán thuỷ lực Do tuyến ngắn nên khả đào bới bơm chuyển bậc nên giá thành xây dựng mạng lưới giảm Phương án 2: Độ dài tuyến nhánh lưu vực dài, tận dụng độ dốc địa hình Nhưng tuyến cống từ lưu vực dài nên khả đào bới tăng, số trạm bơm chuyển bậc tăng dẫn đến giá thành xây dựng mạng lưới tăng Trần Duy Khánh - 45MN2 Đồ án mạng lưới thoát nước So sánh hai phương án ta thấy phương án có nhiều thuận lợi cả, ta chọn phương án tính toán phương án 1vì vừa đáp ứng yêu cầu kinh tế lẫn kỹ thuật II Tính toán mạng lưới thoát nước Lập bảng tính toán diện tích ô thoát nước Diện tích ô đất xây dựng lưu vực thoát nước tính toán dựa đo đạc trực tiếp đồ quy hoạch Thành phố Các kết tính toán thể bảng 8: Bảng diện tích lưu vực thoát nước Xác định điểm khống chế mạng lưới Khi tính toán mạng lưới thoát nước, có nhiều điểm thoát nước đầu tiên, điểm thoát nước tự chảy đến trạm xử lý, tính toán cần phải đảm bảo cho điểm bất lợi tự chảy Đó điểm thấp xa trạm xử lí Trên mặt quy hoạch ta thấy độ dốc từ điểm đến trạm xử lí nhỏ Do ta chọn điểm điểm khống chế mạng lưới Xác định tuyến ống tính toán tuyến ống kiểm tra Theo trên, ta xác định điểm điểm khống chế mạng lưới, từ điểm 1, ta xác lập tuyến ống tính toán trạm xử lý Đó tuyến 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14 mặt quy hoạch Các tuyến ống kiểm tra tuyến cống có điều kiện bất lợi mà ta cần thiết phải kiểm tra để xem tự chảy tuyến ống hay không - Ta lấy tuyến kiểm tra: 15,16,17,18,19,20,21,7 Xác định lưu lượng tính toán cho đoạn ống tính toán Trước tiên, để tính lưu lượng cho đoạn ống, ta tính lưu lượng riêng cho khu vực thoát nước Xác đinh lưu lượng riêng: Bố trí bệnh viện, trường học nhà tắm công cộng khu vực: Do khu vực II có dân số diện tích lớn khu vực I, ta bố trí công trình công cộng khu vực theo bảng sau: Trần Duy Khánh - 45MN2 Đồ án mạng lưới thoát nước Các công trình công cộng Số lượng Khu vực I Khu vực II Bệnh viện Trường học 16 11 Nhà tắm công cộng 18 12 Trước tiên, để tính lưu lượng cho đoạn ống, ta tính lưu lượng riêng cho khu vực thoát nước Xác đinh lưu lượng riêng: Bố trí Bệnh viện Trường học khu vực I khu vực II, tức khu vực có bệnh viện, trường học nhà tắm công cộng Do đó, lưu lượng công cộng phân phối khu vực: I I Q ccI Q Bệnhviện + Q Trườnghọc + Q ITắmcôngcộng = 127,5.1 + 40,7.7+ 300.6= 2212.4 (m3/ngđ) II II II Q cc Q Bệnhviện + Q Trườnghọc + Q IITắmcôngcộng = 127,5.2 + 40,7.11 + 300.12 = 4302.7 (m3/ngđ) *Xác định lưu lượng riêng khu vực I: I Lưu lượng nước thải sinh hoạt khu vực I là: Q sinhhoạt = 2212,4 (m3/ngđ) I Q Icôngcộng > 5%.Q Sinh hoạt Do lưu lượng riêng tính theo công thức: I r q = I Q Sinhhoạt - Q ICôngcộng 86400.FI 1000 = 12615 - 2212,4 1000 =0.45 (l/s.ha) 86400.268,15 *Xác định lưu lượng riêng khu vực II: II Lưu lượng nước thải sinh hoạt khu vực II là: Q sinhhoạt = 4302,7 (m3/ngđ) II Q IIcôngcộng > 5%.Q Sinh hoạt Do lưu lượng riêng tính theo công thức: II r q = II Q Sinhhoạt - Q IICôngcộng 86400.FII 1000 = 12546 - 4302,7 1000 =0,22 (l/s.ha) 86400.444,54 Xác định lưu lượng đoạn cống tuyến tính toán: Lưu lượng tính toán đoạn ống coi chảy vào đầu đoạn cống xác định theo công thức: qntt = (qndđ + qnnhánh bên + qnvc).kch + qttrung Trong đó: qntt: Lưu lượng tính toán cho đoạn cống thứ n, qndđ: Lưu lượng dọc đường đoạn cống thứ n, Trần Duy Khánh - 45MN2 Đồ án mạng lưới thoát nước Với: qndd = F.qr (ở đây, F tổng diện tích tất tiểu khu đổ nước thải theo dọc tuyến cống xét, qr lưu lượng riêng khu vực chứa tiểu khu) qnnhánh bên: Lưu lượng nhánh bên đổ vào đoạn cống thứ n, Với: qnnhánh bên = F.qr (ở đây, F tổng diện tích tất tiểu khu đổ vào nhánh bên) qnvc : Lưu lượng vận chuyển qua đoạn ống thứ n, tổng lưu lượng dọc đường, nhánh bên, vận chuyển đoạn cống phía trước đoạn cống tính toán, kch : Hệ số không điều hoà chung, xác định dựa vào tổng lưu lượng nước thải đoạn cống qttrung: Lưu lượng tính toán công trình công cộng, xí nghiệp công nghiệp quy ước đổ vào đầu đoạn cống tính toán Dựa vào công thức trên, ta tính dược lưu lượng cho đoạn cống Kết tính toán cho tuyến cống tính toán thể bảng thống kê lưu lượng theo tuyến cống - Bảng Ghi chú: Trong xác định lưu lượng tính toán cho đoạn cống mạng lưới, hệ số không điều hoà Kch nội suy theo bảng sau: Lưu lượng trung bình (l/s) 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 cho tuyến cống tính toán Độ sâu đặt cống tuyến cống Căn vào bảng tính toán cho đoạn cống trên, ta tiến hành tính toán thuỷ lực cho đoạn cống để xác định được: Đường kính ống D, độ dốc thuỷ lực i, vận tốc dòng chảy v cho phù hợp với yêu cầu đường kính nhỏ nhất, độ đầy tính toán, tốc độ chảy tính toán, độ dốc đường cống, độ sâu đặt cống 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 tuyến cống tính theo công thức: H = h + iL + iL2 + Zd - Z0 + d (m) Trần Duy Khánh - 45MN2 - Đồ án mạng lưới thoát nước Trong đó: h: Độ sâu đặt cống cống sân nhà hay tiểu khu, lấy (0,20,4) m +d - Với d đường ống tiẻu khu Lấy h = 0,4 (m), i : Độ dốc cống thoát nước tiểu khu hay sân nhà tính , L1: Chiều dài đoạn nối từ giếng kiểm tra tới cống đường phố - m, L2: Chiều dài cóng nhà (hay tiểu khu) - m, Z0: Cốt mặt đất giếng thăm nhà hay tiểu khu, Zd: Cốt mặt đất ứng với giếng thăm mạng lưới thoát nước khu đô thị, d: Độ chênh kích thước cống thoát nước đường phố với cống thoát nước 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 = (m) L2 = 140 (m) h = 0,5 (m) d = 0,1 (m) Zd - Z0 = -0,2 Vậy độ sâu đặt cống tuyến cống tính toán là: H = 0,5 + (0,005.5 + 0,005.140) - 0.2 + 0,1 (m) H = 1.13 (m) Độ sâu đặt cống tuyến cống kiểm tra H = h + (iL1 + iL2) + Zd - Z0 + d (m) Trần Duy Khánh - 45MN2 Đồ án mạng lưới thoát nước Với: i1 = i2 = 0,005 L1 = (m) L2 = 150 (m) h = 0,5 (m) d = 0.1 (m) Zd - Z0 = -0,2 Vậy độ sâu đặt cống tuyến cống kiểm tra là: H1 = 0,4 + (0,005.5 + 0,005.140) -0,2 + 0,1 (m) H 1= 1,13 (m) Sau xâc định độ sâu đặt cống đầu tiên, ta tiếp tục xác định cốt đáy cống cho đoạn cống Các đoạn cống nối theo mặt nước chiều cao lớp nước đoạn cống phía sau lớn chiều cao lớp nước đoạn cống phía trước; chiều cao lớp nước đoạn cống phía sau nhỏ nối theo đáy cống Khi tính toán thuỷ lực tuyến cống ta phải khống chế độ sâu đặt cống, chiều sâu đặt cống không lớn khó khăn cho việc thi công tốn mặt kinh tế Khi chiều sâu đặt cống lớn - lớn m , ta phải đặt trạm bơm cục để giảm chiều sâu đặt cống đoạn Dưới Bảng xác định lưu lượng tính toán Bảng tính toán kiểm tra thuỷ lực tuyến cống tuyến cống kiểm tra Theo Bảng tính toán kiểm tra thuỷ lực tuyến cống ta thấy tuyến cống 12 13 14 15 590 tuyến cống bất lợi Kết tính toán tuyến kiểm tra 25 26 27 28 29 17 ta thấy tuyến cống có độ sâu đặt cống điểm 17 3,79 (m), cao độ sâu đặt cống điểm 17 tuyến cống tính toán, đảm bảo nước chảy vào tuyến cống Cũng điểm tính toans 17, ta đặt bơm bơm nước lên cao đoạn h=3,0 (m để giảm chiều sâu đặt cống tuyến phía sauvà tạo điều kiện thi công dễ dàng Sau bơm, giếng5, ta thấy chiều sâu đặt cống đảm bảo cho tuyến nhánh đổ vào tuyến ống nhánh khác đổ vào tuyến cống cách dễ dàng Như công tác tính toán thuỷ lực mạng lưới đảm bảo vận chuyển nước thải đến trạm xử lý Trần Duy Khánh - 45MN2 Đồ án mạng lưới thoát nước IV Tính toán hệ thống thoát nước mưa Vạch tuyến hệ thống thoát nước mưa Nguyên tắc: Mạng lưới thoát nước mưa khâu thiết kế nhằm đảm bảo thu vận chuyển nước mưa khỏi đô thị cách nhanh nhất, chống tượng úng ngập đường phố khu dân cư Để đạt yêu cầu đó, vạch tuyến phải dựa số nguyên tắc sau: Nước mưa xả thẳng vào nguồn (sông, hồ gần cách tự chảy) Tránh xây dựng trạm bơm thoát nước mưa Tận dụng ao hồ sẵn có để làm hồ điều hoà Khi thoát nước mưa không làm ảnh hưởng tới vệ sinh môi trường quy trình sản xuất Không xả nước mưa vào vùng khả tự thoát, vào ao tù nước đọng vùng dễ gây xói mòn Ta vạch tuyến hệ thống thoát nước mưa theo sơ đồ thẳng góc, nước mưa với nước thải sản xuất quy ước góp vào tuyến cống đổ thẳng sông Đối với sơ đồ tính toán nước mưa ta tính toán cho tuyến Trong đồ án chọn tuyến cống hai khu vực I II làm tuyến cống tính toán Tính toán diện tích mặt tuyến tính toán Dưới bảng tính toán diện tích ô thoát nước mưa Ký hiệu Ký hiệu diện tích Diện tích, diện tích 3b 8.23 16a 4a 12.80 16b 4c 8.41 16d 21c 10c 2.57 9a 2.17 22a 9b 8.26 22b 9d 7.12 22d 15c 2.91 25c Diện tích, Ký hiệu diện Diện tích, ha tích 2.36 26a 4.83 7.47 26b 5.73 6.49 26d 4.21 3.61 29c 3.48 2.87 29d 2.62 6.36 30a 2.89 30b 5.95 4.94 4.14 Tổng 120.42 Cường độ mưa tính toán Cường độ mưa tính toán xác định theo công thức: Trần Duy Khánh - 45MN2 Đồ án mạng lưới thoát nước q= q (20b)n (1C.lgP) 20 (tb)n (l/s-ha) Trong đó: - Các hệ số q20,b,n,P thông số cho để tính toán, cho sau: q20 = 279,1 (l/s_ha) b = 14.87 C = 0.2827 n = 0.678 - t: Thời gian mưa - tính phút Xác định chu kì ngập lụt cho đoạn cống Căn vào đặc điểm vùng thoát nước mưa vùng có địa hình bàng phẳng (độ dốc trung bình mặt đất < 0,006, vào lưu lượng q20 = 279,1 (l/s-ha) Tra theo bảng PLIII,2 Giáo trình thoát nước tập Tuỳ theo diện tích diện tích thoát nước ta chọn chu kì ngập lụt Pt cho đoạn cống theo bảng sau: Diện tích dòng chảy, (ha) Ký hiệu đoạn ống Giá trị Pt, (năm) Bản thân Chuyển qua Tổng cộng 1-2 21.03 21.03 1.0 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 Xác định thời gian mưa tính toán Thời gian mưa tính toán xác định theo công thức: t = tm + tr + tô (phút) tm: thời gian nước chảy từ điểm xa lưu vực đến rãnh, mương thoát nước nên lấy tm= 10 (phút) tr: thời gian nước chảy rãnh đến giếng thu tính theo công thức: tr=1,25 vlrr (phút) Trần Duy Khánh - 45MN2 Đồ án mạng lưới thoát nước Với lr, vr chiều dài vận tốc nước chảy cuối rãnh thu nước mưa Lấy trung bình sơ ta có lr = 100 (m), vr = 0,6 (m/s) 1,25 hệ số kể đến tăng dần vận tốc rãnh Vậy ta có tr = 1,25 100 = (phút) 0,6.60 tô: thời gian nước chảy ống từ giếng thu đến tiết diện tính toán; tính theo công thức: l tô=r vô (phút) ô - lô: chiều dài đoạn ống tính toán, - vô: Vận tốc nước chảy ống - r: Hệ số phụ thuộc vào điều kiện điạ hình (do địa hình phẳng nên ta chọn r = 2) - Xác định hệ số dòng chảy Số liệu thành phần mặt phủ Thành phố theo tỷ lệ lấy theo tỷ lệ phần trăm tính theo bảng sau đây: Loại mặt phủ Mái nhà Đường Bê tông Đường rải đá to Đường rải đá cuội, sỏi Đường rải đá răm Đường cấp phối Mặt đất san Bãi cỏ Tỷ lệ % 18 25 5 16 20 Diện tích 21.68 30.11 8.43 6.02 6.02 4.82 19.27 24.08 Hệ số 0,95 0,95 0,60 0,45 0,40 0,35 0.3 0.15 Do diện tích mặt phủ thấm nước lớn 30% tổng diện tích Thành phố nên hệ số dòng chảy tính toán không phụ thuộc vào cường độ mưa thời gian mưa Khi hệ số dòng chảy lấy theo hệ số dòng chảy trung bình: i.Fi = 0,585 m F i Chọn chiều sâu đặt cống Chiều sâu đặt cống xác định đảm bảo đặt cống đưòng tránh tác dụng học xe cộ lại, H = h + D (m) Trong đó: Trần Duy Khánh - 45MN2 Đồ án mạng lưới thoát nước - h = 0.9 (m) 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 tính theo phương pháp cường đội giới hạn Qtt = F.q. tb (l/s) Từ ta có bảng tính toán thuỷ lực mạng lưới thoát nước mưa Từ bảng tính toán thuỷ lực ta thấy điểm tính toán, chiều sâu đặt cống đảm bảo an toàn cho công tác bảo vệ cống Trần Duy Khánh - 45MN2 .. .Đồ án mạng lưới thoát nước So sánh hai phương án ta thấy phương án có nhiều thuận lợi cả, ta chọn phương án tính toán phương án 1vì vừa đáp ứng yêu cầu kinh tế lẫn kỹ thuật II Tính toán mạng. .. diện tích lưu vực thoát nước Xác định điểm khống chế mạng lưới Khi tính toán mạng lưới thoát nước, có nhiều điểm thoát nước đầu tiên, điểm thoát nước tự chảy đến trạm xử lý, tính toán cần phải đảm... nhánh đổ vào tuyến ống nhánh khác đổ vào tuyến cống cách dễ dàng Như công tác tính toán thuỷ lực mạng lưới đảm bảo vận chuyển nước thải đến trạm xử lý Trần Duy Khánh - 45MN2 Đồ án mạng lưới thoát