Kỹ thuật và quản lý hệ thống nguồn nước ( Đại học Quốc gia Hà Nội ) - Chương 11 doc

426 Chơng 11 các Hệ thống quản lý nớc ma đô thị 11.1. ếỳ thTng quòn lệ nặc ma đs thị Các hệ thống quản lý nớc ma đô thị bao gồm tất cả các thành phần chỉ đạo, kiểm soát và làm thay đổi lợng và chất lợng dòng chảy đô thị. Một hệ thống thoát nớc đô thị điển hình bao gồm các tiểu hệ thống khác nhau (hình 11.1.1), chuyển nớc ma từ nơi nó tác động đến chỗ tiếp nhận nớc. Năm tiểu hệ thống đặc trng của các hệ thống này là: (1) tiểu hệ thống dòng chảy trên đất hoặc dòng chảy mặt; (2) tiểu hệ thống cống rãnh thoát nớc ma hoặc ống dẫn vận chuyển; (3) tiểu hệ thống tạm giữ hoặc trữ nớc ma; (4) tiểu hệ thống kênh vận chuyển chính hoặc kênh vận chuyển hở và (5) tiểu hệ thống tiếp nhận nớc bao gồm các sông, các hồ hoặc các đại dơng. Tiểu hệ thống dòng chảy trên đất biến đổi lợng ma thành dòng chảy mặt. Các đờng quá trình đầu ra hoặc dòng chảy từ tiểu hệ thống dòng chảy trên là đầu vào đi vào tiểu hệ thống cống rãnh thoát nớc ma. Tiểu hệ thống này vận chuyển dòng chảy tới tiểu hệ thống tạm giữ nớc ma, tiểu hệ thống kênh chính hoặc tiểu hệ thống tiếp nhận nớc. Đầu ra hoặc các lu lợng thoát ra từ tiểu hệ thống tạm giữ hoặc trữ nớc ma có thể trở thành đầu vào đi vào tiểu hệ thống kênh chính hoặc tiểu hệ thống tiếp nhận nớc. Đầu ra từ tiểu hệ thống kênh chính có thể là dòng chảy vào hoặc đầu vào đối với tiểu hệ thống trữ nớc ma hoặc tiểu hệ thống tiếp nhận nớc. Các khái niệm hệ thống đang đợc sử dụng ngày một nhiều hơn nhằm mục đích tìm hiểu và phát triển các giải pháp trong các vấn đề nớc đô thị phức tạp. Các vấn đề bắt gặp trong các hệ thống nớc đô thị, vốn rải rác trong các hệ thống, phải đợc phân tích để tính toán cho cả hai biến không gian và thời gian. Các lu vực đô thị thay đổi theo không gian khi độ dốc bề mặt đất, lớp phủ và loại đất thay đổi tại các vị trí khác nhau trong lu vực. 427 Chúng bị thay đổi theo thời gian bởi vì các đặc trng thủy văn thay đổi theo thời gian song song với quá trình đô thị hoá. Việc đa vào trong một công thức toán học các hệ thống nớc đô thị phân phối theo cả thời gian và không gian là một nhiệm vụ phức tạp. Bởi vậy, biến không gian đôi khi đợc bỏ qua và hệ thống đợc xử lý nh một hệ thống tập trung. Một số biến không gian có thể đợc giữ lại bằng cách phân chia toàn bộ hệ thống lu vực thành một vài tiểu hệ thống đợc xem xét tập trung, sau đó liên kết các mô hình hệ thống tập trung này với nhau để đa ra một mô hình của toàn bộ hệ thống. Hình 11.1,1 Kiểu hệ thống thoát nớc điển hình (theo Cục Công binh Hoa Kỳ, 1979) Các mô hình có thể đợc sử dụng nh các công cụ để quy hoạch và quản lý. Nhiều khảo sát và nghiên cứu ảnh hởng của đô thị hoá đến tổng lợng dòng chảy đã đợc thực hiện. Đặc biệt là một vài mô hình mô phỏng lu vực đã đợc phát triển. Trong quản lý nớc ma đô thị, việc xác định trờng dòng chảy và thiết kế tối u các mạng lới cống thoát rất quan trọng. Các mô hình dự báo dòng chảy sắp xếp theo thứ tự từ công thức tỷ lệ nổi tiếng đến các mô hình mô phỏng đã đề xuất nh mô hình quản lý nớc ma (SWMM) (Huber và cộng sự, 1975) chẳng hạn. Trong quản lý tài nguyên nớc đô thị, việc làm giảm dòng chảy nớc ma là một trong những nhiệm vụ chủ yếu. Các hệ thống cống thoát nớc ma đóng một vai trò quan trọng trong công việc này. Để thiết kế một hệ thống cống thoát nớc ma thích hợp, cần phải đánh giá khá chính xác trờng dòng chảy nớc ma. 428 11.2. 6hiờ t Hờ cTng rýnh thễát nặc ma 11.2.1. Triết lý thiết kế Phần lớn các hệ thống cống rãnh thoát nớc ma là các hệ thống hội tụ - phân nhánh hoặc dạng hình cây đơn giản. Một hệ thống cống rãnh thoát nớc ma có thể bao gồm một số lớn các cống, chỗ nối, lỗ cống và lối vào cộng thêm các thiết bị điều chỉnh hoặc hoạt động chẳng hạn nh các cổng, van, đập nớc, ống thoát nớc, máy điều chỉnh và trạm bơm. Các thiết bị này có hiệu lực nhờ hệ thống phân chia thủy lực nó thành một số tiểu hệ thống. Các nhân tố bao gồm trong thiết kế các hệ thống cống thoát nớc ma là xác định các đờng kính, độ dốc và các cao trình đỉnh hoặc vòm cống đối với mỗi ống trong hệ thống. Theo quan điểm kỹ thuật, bài toán thoát nớc có thể đợc phân chia thành hai hớng: dự báo dòng chảy và thiết kế hệ thống. Trong những năm gần đây, sự cố gắng đáng kể đã dành hết cho việc dự báo dòng chảy trong các khu vực đô thị. Hớng thứ hai là bài toán thoát nớc (phơng pháp thiết kế) ít đợc chú ý hơn. Các loại mô hình thiết kế cơ bản là các mô hình thiết kế thủy lực và các mô hình thiết kế tối u (mục 11.4). Các mô hình thiết kế thủy lực xác định các kích thớc cống nhờ sử dụng chỉ các nghiên cứu thủy lực. Cách bố trí hệ thống cống đợc xác định lại và độ dốc cống thờng đợc giả thiết theo độ dốc đất. Khái niệm cơ bản là xác định kích thớc cống cực tiểu có khả năng tải lu lợng thiết kế dới điều kiện dòng chảy trọng lực ống đầy. Vì thế, nhiều trong số gọi là các phơng pháp thiết kế cống thực tế là các phơng pháp mô phỏng hoặc dự báo dòng chảy để cung cấp các biểu đồ thủy văn thiết kế. Các ràng buộc và các giả thiết sau đây thờng đợc sử dụng trong thực tế thiết kế cống thoát nớc ma: a. Đối với các lu lợng thiết kế, dòng chảy mặt là tự do, nghĩa là hệ thống cống đợc thiết kế cho dòng chảy trọng lực để các trạm bơm và các cống có áp không đợc xem xét. b. Các cống là các ống tròn có đờng kính không nhỏ hơn 8 in sẵn có để sử dụng về phơng diện thơng mại. c. Đờng kính thiết kế là đờng kính ống nhỏ nhất sẵn có để sử dụng về phơng diện thơng mại, có năng lực dòng chảy đạt hoặc vợt lu lợng thiết kế và thỏa mãn tất cả các ràng buộc thích hợp. d. Cống thoát nớc ma phải đợc đặt tại độ sâu sẽ không dễ bị ảnh hởng đến sự đóng băng (của nớc trong mùa đông) đến nền móng của ống và cho phép đủ êm để ngăn ngừa ống bị vỡ do trọng tải trên mặt đất. 429 e. Các cống đợc nối tại các chỗ nối sao cho cao trình đỉnh của cống phía thợng lu không thấp hơn cao trình đỉnh của cống phía hạ lu. f. Để ngăn ngừa hoặc làm giảm sự bồi lắng quá mức của các vật liệu rắn trong các cống, một tốc độ dòng chảy nhỏ nhất có thể chấp nhận đợc với lu lợng thiết kế hoặc với dòng chảy trọng lực ống đầy phải đợc xác định (nghĩa là 2,5 ft/s). g. Để ngăn ngừa sự xuất hiện của xói và các ảnh hởng không mong muốn khác của dòng chảy tốc độ cao, một tốc độ dòng chảy cực đại có thể chấp nhận đợc cũng phải đợc xác định. Các tốc độ cực đại trong các cống rất quan trọng do tiềm ẩn khả năng xói quá mức trên các vòm võm xuống của cống. h. Tại bất kỳ một chỗ nối hoặc lỗ cống nào, cống phía hạ lu đều không thể nhỏ hơn bất kỳ một trong những cống phía thợng lu tại chỗ nối đó. i. Hệ thống cống là một mạng lới hình cây hội tụ về phía hạ lu không có các đờng vòng khép kín. 11.2.2. Phơng pháp tỷ lệ Phơng pháp tỷ lệ, có thể đợc truy nguyên đến giữa thế kỷ thứ 19, vẫn có thể là phơng pháp phổ biến nhất sử dụng để thiết kế các cống thoát nớc ma. Mặc dù những chỉ trích về sự thỏa đáng của phơng pháp vẫn đợc đa ra và một vài các phơng pháp tiên tiến hơn khác đã đợc đề xuất, nhng do tính đơn giản mà phơng pháp tỷ lệ vẫn đang tiếp tục đợc sử dụng để thiết kế cống khi không yêu cầu độ chính xác cao về tốc độ dòng chảy. Sử dụng phơng pháp tỷ lệ, đỉnh dòng chảy do ma đợc ớc tính bằng cách sử dụng công thức tỷ lệ: i Q C A (11.2.1) trong đó: dòng chảy đỉnh ớc lợng Q tính bằng ft 3 /s, C là hệ số dòng chảy (bảng 11.2.1), i là cờng độ ma trung bình tính bằng in/h và A là diện tích thoát nớc tính bằng mẫu Anh. Trong các khu vực đô thị, khu vực thoát nớc thờng bao gồm các tiểu khu vực hoặc các tiểu lu vực có các đặc trng bề mặt khác nhau về căn bản. Nh một kết quả, phân tích đa hợp yêu cầu phải tính các đặc trng bề mặt khác nhau. Các khu vực của các tiểu lu vực đợc biểu thị bằng i A và các hệ số dòng chảy của mỗi tiểu lu vực đợc biểu thị bằng i C . Khi đó, dòng chảy đỉnh đợc tính nhờ sử dụng dạng sau đây của công thức tỷ lệ: ạ 1 ACiQ m j j (11.2.2) trong đó: m là số tiểu lu vực tiêu nớc bằng một cống. 430 Cờng độ ma ( i ) là tốc độ ma trung bình tính bằng in/h đợc xem xét đối với các lu vực thoát nớc bộ phận hoặc các tiểu lu vực. Cờng độ ma đợc lựa chọn trên cơ sở thời đoạn ma thiết kế và tấn suất xuất hiện thiết kế. Thời đoạn thiết kế bằng thời gian tập trung đối với khu vực thoát nớc đang đợc nghiên cứu. Tần suất xuất hiện là một biến thống kê, đợc thiết lập bằng các tiêu chuẩn thiết kế hoặc đợc kỹ s lựa chọn nh một tham số thiết kế. Thời gian tập trung ( c t ) sử dụng trong phơng pháp tỷ lệ là thời gian liên kết dòng chảy đỉnh từ lu vực sông đến điểm quan tâm. Dòng chảy từ một lu vực thờng đạt tới đỉnh tại thời gian mà toàn bộ lu vực đều đóng góp. Trong trờng hợp đó, thời gian tập trung là thời gian để một giọt nớc tạo thành dòng chảy chảy từ điểm xa nhất trong lu vực tới điểm quan tâm. Dòng chảy có thể đạt tới đỉnh trớc thời gian toàn bộ lu vực đều đóng góp. Quy trình thử sai có thể đợc sử dụng để xác định thời gian tập trung tới hạn. Thời gian tập trung đến một điểm bất kỳ trong một hệ thống thoát nớc ma bằng tổng của thời gian lối vào ( o t ) và thời gian chảy trong các cống phía thợng lu nối với lu vực ( f t ), nghĩa là: foc ttt (11.2.3) với thời gian chảy bằng: j j f V L t (11.2,4) trong đó: j L là chiều dài dọc theo đờng dẫn dòng chảy của ống thứ j và j V là tốc độ dòng chảy trung bình trong ống. Thời gian lối vào o t là thời gian dài nhất để dòng chảy của nớc trên đất trong một lu vực đạt tới lối vào cống thoát nớc ma của lu vực. Ví dụ 11.2.1. Hãy xác định các đờng kính của các ống 5,1; 5,2; 5,3; 6,1 và 7,1 trong lu vực thoát nớc Goodwin Avenue ở Urbana, Illinois (hình 11.2.1). Các đặc trng của lu vực đợc liệt kê trong bảng 11.2.2. Sức tải của cống trong hệ thống phải xử lý đợc dòng chảy mặt do ma 2 năm gây ra. Quan hệ ma - cờng độ - thời đoạn đối với thời kỳ xuất hiện lại 2 năm cũng đợc cho trong bảng 11.2.2, Diện tích thoát nớc 14,65 mẫu Anh có 52,10CA và thời gian tập trung 2,15 c t phút, dòng chảy vào đầu phía thợng lu của ống 5,1 đi qua 1 ống không đợc thể hiện. Lời giải. Các thời gian lối vào đối với các tiểu lu vực trong lu vực sông đợc cho trong bảng 11.2.2. Thể hiện trong bảng 11.2.3 là các tính toán để thiết kế các ống cống. Hệ số nhám Manning n bằng 0.014 đối với tất cả các cống. Ví dụ này chứng minh rằng: trong phơng pháp tỷ lệ, mỗi cống đợc thiết kế riêng biệt và không phụ thuộc (trừ đối với tính toán thời gian chảy trong cống) và tơng 431 ứng với cờng độ ma i đợc tính lặp lại đối với diện tích thoát nớc bằng cống. Đối với cống đã cho, tất cả các diện tích khác nhau thoát nớc bằng cống này đều có i giống nhau. Vì vậy, khi quá trình thiết kế tiến tới các cống ở hạ lu, diện tích thoát nớc tăng lên và do đó, thời gian tập trung cũng thờng tăng lên. Sự tăng lên lần lợt của c t sinh ra sự giảm của i phải đợc áp dụng đối với toàn bộ diện tích thoát nớc bằng cống. 11.ả. 4hãng pháp thiờ t Hờ - ơng biểu đồ thủy văn Các phơng pháp thiết kế biểu đồ thủy văn coi các biểu đồ thủy văn thiết kế là đầu vào đối với đầu phía thợng lu của cống và sử dụng một số dạng diễn toán để truyền biểu đồ quá trình dòng chảy vào đến đầu phía hạ lu của cống. Biểu đồ thủy văn đã diễn toán đợc gộp vào biểu đồ quá trình dòng chảy mặt tới lỗ cống tại chỗ nối phía hạ lu, các biểu đồ thủy văn đã diễn toán đối với mỗi cống cũng đợc gộp vào. Các biểu đồ thủy văn kết hợp đối với tất cả các ống nối phía hạ lu cộng với biểu đồ quá trình dòng chảy mặt mô tả biểu đồ quá trình dòng chảy vào thiết kế đối với ống cống tiếp theo (kề liền) phía hạ lu. Kích thớc ống và độ dốc cống đợc lựa chọn dựa trên cơ sở giải quyết để kích thớc ống thơng mại có thể xử lý lu lợng đỉnh của biểu đồ quá trình dòng chảy vào và duy trì dòng chảy trọng lực. Phơng pháp thiết kế một biểu đồ thủy văn đơn giản và khá hiệu quả là phơng pháp biểu đồ thủy văn thời gian trễ (Yen, 1978). Phơng pháp biểu đồ thủy văn thời gian trễ là phơng pháp diễn toán thủy văn (thông số tập trung). Biểu đồ quá trình dòng chảy vào của một cống đợc dich chuyển nhng không thay đổi hình dạng trong thời gian dòng chảy trong cống f t để đem lại biểu đồ quá trình dòng chảy ra khỏi cống. Tại các thời gian tơng ứng, các biểu đồ quá trình dòng chảy ra của các cống phía thợng lu tại lỗ cống đợc gộp lại với biểu đồ quá trình dòng chảy vào lỗ cống trực tiếp để đem lại biểu đồ dòng chảy vào đối với cống phía hạ lu theo đúng với quan hệ liên tục: dt dS QQQ ojij (11.3.1) trong đó: ij Q là dòng chảy vào từ cống thợng lu thứ i vào chỗ nối j , o Q là dòng chảy ra từ chỗ nối vào cống hạ lu, j Q là dòng chảy trực tiếp vào lỗ cống hoặc chỗ nối và S là nớc trữ trong cấu trúc chỗ nối hoặc lỗ cống. Đối với các chỗ nối loại điểm không có lợng trữ thì 0 dt dS . Bảng 11.2.1 Các hệ số dòng chảy để sử dụng phơng pháp tỷ lệ (Chow, Maidment và Mays, 1988) 432 Thời kỳ xuất hiện lại Đặc trng của bề mặt 2 5 10 25 50 100 500 Đã phát triển Nhựa đờng Bê tông/mái nhà Các diện tích cỏ Điều kiện xấu (cỏ phủ ít hơn 50 diện tích) Phẳng, 0 - 2 Trung bình, 2 - 7 Dốc, trên 7 Điều kiện khá tốt (cỏ phủ từ trên 50 đến 75 diện tích) Phẳng, 0 - 2 Trung bình, 2 - 7 Dốc, trên 7 Điều kiện tốt (cỏ phủ trên 75 diện tích) Phẳng, 0 - 2 Trung bình, 2 - 7 Dốc, trên 7 Cha phát triển Đất trồng trọt Phẳng, 0 - 2 Trung bình, 2 - 7 Dốc, trên 7 Đất đồng cỏ/bãi rộng Phẳng, 0 - 2 Trung bình, 2 - 7 Dốc, trên 7 Rừng/vùng rừng Phẳng, 0 - 2 Trung bình, 2 - 7 Dốc, trên 7 0,73 0,75 0,32 0,37 0,40 0,25 0,33 0,37 0,21 0,29 0,34 0,31 0,35 0,39 0,25 0,33 0,37 0,22 0,31 0,35 0,77 0,80 0,34 0,40 0,43 0,28 0,36 0,40 0,23 0,32 0,37 0,34 0,38 0,42 0,28 0,36 0,40 0,25 0,34 0,39 0,81 0,83 0,37 0,43 0,45 0,30 0,38 0,42 0,25 0,35 0,40 0,36 0,41 0,44 0,30 0,38 0,42 0,28 0,36 0,41 0,86 0,88 0,40 0,46 0,49 0,34 0,42 0,46 0,29 0,39 0,44 0,40 0,44 0,48 0,34 0,42 0,46 0,31 0,40 0,45 0,90 0,92 0,44 0,49 0,52 0,37 0,45 0,49 0,32 0,42 0,47 0,43 0,48 0,51 0,37 0,45 0,49 0,35 0,43 0,48 0,95 0,97 0,47 0,53 0,55 0,41 0,49 0,53 0,36 0,46 0,51 0,47 0,51 0,54 0,41 0,49 0,53 0,39 0,47 0,52 1,00 1,00 0,58 0,61 0,62 0,53 0,58 0,60 0,49 0,56 0,58 0,57 0,60 0,61 0,53 0,58 0,60 0,48 0,56 0,58 Thời gian dòng chảy trong cống f t đợc sử dụng để thay đổi biểu đồ thủy văn đợc ớc lợng bằng: V L t f (11.3.2) trong đó: L là chiều dài cống và V là tốc độ dòng chảy trong ống. Giả thiết dòng chảy ống đầy, tốc độ có thể đợc tính toán bằng cách sử dụng: 433 Hình 11.2,1 Lu vực thoát nớc và hệ thống cống thoát nớc ma Đại lộ Goodwin ở Urbana, Illinois. (Yen, 1978) Bảng 11.2.2 Các đặc trng dẫn nớc của lu vực Goodwin Avenue và quan hệ cờng độ - thời đoạn - tần suất ma (Yen, 1978) Lu vực thoát nớc tới lỗ cống Cao trình mặt đất tại lỗ cống (ft) Diện tích A (mẫu Anh) Hệ số dòng chảy C Thời gian lối vào (phút) Chiều dài ống dòng chảy ra tính từ lỗ cống 51 52 53 61 71 81 720,12 721,23 720,26 719,48 715,39 715,10 1,25 0,70 1,50 0,60 2,30 0,70 0,65 0,55 0,75 0,70 10.3 11.8 17,6 9,0 12.0 230 70 130 160 240 434 Quan hÖ cêng ®é - thêi ®o¹n - tÇn suÊt ma Thêi ®o¹n (phót) 5 10 15 20 Cêng ®é ma (in/h) 5,4 4,18 3,51 3,1 Bảng 11.2.3 Tính toán theo phơng pháp tỷ lệ cho ví dụ 11.2.1 (Goodwin Ave.) Số gia Cống Chiề u dài L (ft) Độ dốc S o Tổng diện tích thoát nớc (mẫu Anh) L u vực Diện tích (mẫu Anh) C CA CA Thời gian lối vào (phút ) Thời gian dòng chảy ổng thợng lu (phút) t c (phút ) t D (phút) i (in/h) Lu lợng thiết kế Q P (ft 3 /s) Đờng kính tính toán d r (ft) Kích thớc ống đã sử dụng d (ft) Tốc độ dòng chảy (ft/s) Thời gian chảy trong cống (phút) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) 5,1 230 0,0028 5,1 1,25 0,70 0,88 10.3 _ 10.3 15,2 14,65 10.52 15,2 3,5 36,8 3,13 3,50 3,8 1,00 5,2 70 0,00250 0,70 5,2 0,70 0,65 0,46 0,46 11.8 _ 11.8 11.8 3,90 1,79 0,67 0,67 5,1 0,23 5,3 130 0,0060 1,70 5,3 1,70 0,55 0,94 0,94 17,6 _ 17,6 17,6 3,30 3,10 1,07 1,25 2,5 0,86 6,1 160 0,017 6,1 0,6 0,75 0,45 9,0 _ 9,0 5,3 17,6 0,86 18,5 17,65 12.37 18,5 3,2 39,58 3,77 4,0 12.6 0,21 7,1 240 0,0012 7,1 2,3 0,70 1,61 19,95 13.98 18,7 3,2 44,7 3,94 4,0 Cột (3): Độ dốc đã chọn đạt hoặc vợt độ dốc đất. Cột (4): Tổng diện tích thoát nớc bằng cống bằng tổng các diện tích các tiểu lu vực thoát nớc bằng cống. Cột (9:) Tổng CA đối với tất cả các diện tích thoát nớc bằng cống bằng tổng của các diện tích đóng góp trong (9) cộng với các diện tích trong (8) đối với cống đó. Cột (10): Thời gian lối vào bằng tổng thời gian lối vào của dòng chảy trên đất. Cột (11): Thời gian chảy trong cống của cống thợng lu gần nhất. Cột (12): Thời gian tập trung t c đối với mỗi một trong các đờng dẫn dòng chảy tới hạn có thể cộng với thời gian chảy trong cống đối với mỗi đờng dẫn. Cột (13): Thời đoạn ma t D đợc giả thiết bằng tổng các thời gian tập trung dài nhất khác nhau của các đờng dẫn dòng chảy khác nhau đến cổng vào của cống xem xét. Cột (14): Cờng độ ma (i) đối với thời đoạn ở cột (13). Cột (15): Lu lợng thiết kế tính toán bằng cách sử dụng phơng trình (11.2,2), tích số của cột (9) và (14) Cột (16): Đờng kính ống yêu cầu tính bằng cách sử dụng 8/3 o r S Q 32,0d đối với n = 0,014, Cột (17): Kích thớc ống thơng mại lớn hơn gần nhất với kích thớc tính trong cột (16). [...]... 3 11. 6.3 Phương pháp thiết kế biểu đồ thủy văn Có một vài quyết định thiết kế chủ yếu bao gồm trong thiết kế kỹ thuật các phương tiện cầm giữ nước mưa bão Đó là: (1 ) lựa chọn một sự kiện mưa thiết kế; (2 ) thể tích trữ cần thiết; (3 ) mức tháo cho phép cực đại; (4 ) các nhu cầu và thời cơ kiểm soát ô nhiễm; và (5 ) nhận dạng các phương pháp và các kỹ thuật lưu giữ thực tế đối với dự án cụ thể Một quy trình... chắc chắn (mục 5,3, 2) dựa trên công thức tỷ lệ và phương trình Manning Bằng cách sử dụng phương trình Manning, Q C được đánh giá nhờ sử dụng: 0,463 1 / 2 8 / 3 So d o n QC (1 1.5. 2) trong đó: n là hệ số nhám Manning, S o là độ dốc cống (tính bằng ft/ft) và d là đường kính cống (ft) Hệ số biến đổi Q được tính theo: C 1 64 2 QC 2 2 o 2 n S d 4 9 (1 1.5. 3) trong đó: n , S và d là các hệ số biến... gồm một vài tiểu lưu vực có các hệ số dòng chảy khác nhau, hệ số dòng chảy cân đều C trong công thức tỷ lệ được tính từ: C C j j (1 1.5. 6) j trong đó: j a j / A với A là tổng diện tích của lưu vực thoát nước và a j là tiểu diện tích có hệ số dòng chảy C j Bằng cách áp dụng phân tích bậc nhất đối với phương trình (1 1.5, 6), trị trung bình và hệ số biến đổi tương ứng là: C C j (1 1.5. 7) j j và: C ... dt D t D b t D b (1 1.6. 8) 450 Bằng cách đơn giản hoá dẫn đến: t D 1 c b t D b c 1 QA 0 2C p A (1 1.6. 9) t D trong phương trình (1 1.6, 9) có thể được giải bằng cách sử dụng kỹ thật lặp của Newton, trong đó phương trình lặp là: tD i 1 F t F t Di t Di (1 1.6.1 0) ' Di trong đó: Q t 1 c b 2C F t Di và: F ' t Di D t D b A c 1 t d F t Di D dt D P (1 1.6.1 1) A 1 c bc 1 1 c... thái đầu vào (hoặc các cao trình đỉnh phía thượng lưu) S mi ,mi 1 được chuyển đổi thành các trạng thái đầu ra (hoặc các cao ~ trình đỉnh phía hạ lưu) S mi ,mi 1 nhờ các biến quyết định (hoặc các sự giảm về cao trình) Dmi ,mi 1 ~ S mi ,mi 1 S mi ,mi 1 Dmi ,mi 1 (1 1.4. 1) Chương trình động lực sai phân rời rạc đã mô tả trong mục 4.2 có thể được sử dụng như kỹ thuật tối ưu hoá Kỹ thuật lặp là kỹ thuật. .. L , AD f V (1 1.7. 3) trong đó: Lw là chiều dài đập nước (ft) đối với công trình dòng chảy ra, C L là chi phí về đất ($ /mẫu Anh), AD là diện tích đất (mẫu Anh) của lưu vực lưu giữ và V mô tả kích thước trữ tổng cộng (mẫu Anh ft) của lưu vực Hai ràng buộc được sử dụng để làm cho các điều kiện thực tế phù hợp với các hệ thống lưu vực lưu giữ Ràng buộc thứ nhất là cao trình mặt nước cực đại đối với mỗi... thông tin thiết kế Chương trình động lực (DP) có thể được ứng dụng để thiết kế hệ thống cống thoát nước mưa với chi phí tối thiểu (Mays và Yen, 1975; Tang và cộng sự, 1975; Mays và Wenzel, 1976; Mays và cộng sự, 197 6) Các số hạng của DP: chặng đường, trạng thái, quyết định, chi phí và phép chuyển đổi được định nghĩa ở dưới dưới dạng các bản sao của chúng trong các hệ thống cống thoát nước mưa 430 Chặng...Cột (1 8): Tốc độ dòng chảy bằng V 4Q /(d 2 ) Cột (1 9): Thời gian chảy trong ống là L/V, cột (2 ) chia cho cột (1 8) V qQP d2 (1 1.3 .) trong đó: QP là lưu lượng đỉnh và d là đường kính ống Các phương trình của dòng chảy ổn định đều chẳng hạn như phương trình Manning hoặc DarcyWeisbach cũng có thể được sử dụng để tính tốc độ Trong phương pháp này, quan hệ liên tục của dòng chảy... 60QP t D 30QA t D tc 449 (1 1.6. 5) Hình 11. 6.2 Các biểu đồ thủy văn của phương pháp tỷ lệ cải tiến Thời đoạn lưu giữ cực đại được xác định bằng cách lấy vi phân phương trình (1 1.6, 5) theo t D và đặt đạo hàm bằng 0: dVs dQP di 0 60t D 60QP 30Q A 60t D C P A 60C P iA 30Q A dt D dt D dt D (1 1.6. 6) trong đó: di d a ac c dt D dt D t D b t D b c 1 (1 1.6. 7) vì thế: dVs tD a 0 60C... Bảng 11. 5.1 Phân tích bậc nhất của độ bất ổn định đối với ống cống thoát nước mưa bão đối với ví dụ 11. 5.2 Tham số x Trị trung bình x Hệ số biến đổi x 2 x 2 QL % 2 x 2 QL (1 ) (2 ) (3 ) (4 ) 0,825 0,071 12.9 0,177 0,050 0,197 80,7 6,4 % 11. 43 7,2 in/h 12 mẫu Anh 71,3 ft 3/s (5 ) C i A QL 2 QC 71,53 5,71 = 100,0 n d So QC 11. 5.2 2 x 2 QC = 88,7 2 x 2 QL 2 QC 0,0553 0,010 0,015 5,0 ft 0,001 . d (ft) Tốc độ dòng chảy (ft/s) Thời gian chảy trong cống (phút) (1 ) (2 ) (3 ) (4 ) (5 ) (6 ) (7 ) (8 ) (9 ) (1 0) (1 1) (1 2) (1 3) (1 4) (1 5) (1 6) (1 7) (1 8) (1 9) 5,1 230 0,0028 5,1 1,25 0,70. tính trong cột (1 6). Cét (1 8): Tèc ®é dßng ch¶y b»ng )d/(Q4V 2  . Cét (1 9): Thêi gian ch¶y trong èng lµ L/V, cét (2 ) chia cho cét (1 8) 430 2 d qQ V P (1 1.3 .) trong đó: P Q là. tiểu hệ thống đặc trng của các hệ thống này là: (1 ) tiểu hệ thống dòng chảy trên đất hoặc dòng chảy mặt; (2 ) tiểu hệ thống cống rãnh thoát nớc ma hoặc ống dẫn vận chuyển; (3 ) tiểu hệ thống tạm