ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG LƢỚI CẤP THOÁT NƢỚC ĐỀ BÀI : Mặt bằng 06 Mật độ dân số ngườikm2 Nhà máy Số CN Số công nhân PXn Số ca làm việc Lưu lượng nước thải SX (m3Ca) BV Số giường bệnh TH số học sinh KVI 27960 950 40 2 974 135 1193 KVII 31295 Ghi chú: 45% công nhân ở PX nguội tắm sau khi tan ca 55% công nhân PX nóng tắm sau tan ca PHẦN 1 : CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƢỚI CẤP NƢỚC 1.1. Xác định quy mô dùng nƣớc và công suất của trạm bơm cấp nƣớc 1.1.1. Tính diện tích các khu vực xây dựng, đƣờng phố, công viên cây xanh Bảng 1.1 : Tiêu chuẩn dùng nước lấy theo TCXDVN 33: 2006 STT Đô thị loại II Giai đoạn thiết kế đến 2020 1 Tiêu chuẩn cấp nước (lngười.ngày):+ Nội đô +Ngoại vi Tỉ lệ dân số được cấp nước (%) : + Nội đô +Ngoại vi 150 100 99 90 2 Lượng nước SH cho công nhân ở PXn(lngườica) 45 3 Lượng nước SH cho công nhân ở PXl(lngườica) 25 4 Lượng nước rửa đường bằng cơ giới 1 lần tưới ( lm2) 1,21,5 5 Tưới cây xanh đô thị cho 1 lần tưới q (lm2) 34 Bảng 1.2 : Diện tích phân bố khu vực FKVI (km2) FKVII (km2) Fcây xanh (km2) Fđường=10% (FKVI + FKVII) (km2) FKVI XD (km2) FKVII XD (km2) 1,33 9,15 1.8 1.05 1.197 8,235 Bảng1. 3 Diện tích và dân số của khu dân cư FKV XD (km2) Mật độ dân số P(ngườikm2 ) Tỉ lệ dân số được cấp nước fi(%) N = FKV×P×fi (người) Khu vực I 1,197 27 960 90 30 121 Khu vực II 8,235 31 295 99 255 138 Tổng 9,432 285 350 1.1.2. Xác định lƣu lƣợng nƣớc cho nhu cầu sinh hoạt của các khu dân cƣ d d 1000 TB i Ni Qng ng q K (m3ngđ) Trong đó: + qi Tiêu chuẩn dùng nước định hướng đến năm 2020 ; q=(lngười.ngày ) + Ni Dân số tính toán của từng khu vực xây dựng . + Kngd Hệ số dùng nước không điều hòa ngày đêm , K ngd = 1,25 1,5. Khu Vực I: 1 1 d d 100 30121 1,4 4217 1000 1000 TB N Qng ng q K (m3ngđ) (1) Trong đó : + q1 = 100 lngười.ngày + N1 = 30121 (người) Dân số tính toán của khu vực I xây dựng + K ngd= 1,4 Hệ số không điều hòa lớn nhất : Kh.max= αmax×βmax αmax = 1,41,5 ( Theo TCVN 3385), Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình + βmax Hệ số tính đến số lượng dân cư đô thị và nội suy ta có βmax = 1,18 → Kh.max= αmax×βmax = 1,4× 1,18 = 1,652 ( ta chọn Kh.max = 1,7) Khu Vực II: 2 2 d d 150 255138 1,4 53579 1000 1000 TB N Qng ng q K (m3ngđ) (1’) Trong đó : + q2 = 150 lngười.ngày + N1 = 255 138 (người) Dân số tính toán của khu vực II xây dựng + K ngd= 1,4 Hệ số không điều hòa lớn nhất : Kh.max= αmax×βmax αmax = 1,41,5 Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình + βmax Hệ số tính đến số lượng dân cư đô thị và nội suy ta có βmax = 1,06 → Kh.max= αmax×βmax = 1,5× 1,06 =1,59 ( ta chọn Kh.max = 1,6) 1.1.3. Lƣu lƣợng nƣớc tƣới đƣờng, tƣới cây xanh Lƣu lƣợng nƣớc tƣới cây: 6 1,8.10 4 3 7200( ) 1000 1000 t t t F q Q m Trong đó: + Ft = 1,8 km2= 1,8.106 m2 > Diện tích cây cần tưới tính bằng (m2) + qt tiêu chuẩn tưới nước cây xanh đô thị cho 1 lần tưới 34 (lm2) qTưới cây = 4(lm2) (Bảng 3.3 TCVN 33: 2006) Lượng nước cho 2 lần tưới cây xanh Qt = 14 400 ( m3 ngd) Lƣu lƣợng nƣớc tƣới đƣờng : D 1000 D RD R F q Q (m3) Trong đó: + FD = Sđường=10% (SKVI + SKVII) = 1.05 km2 =1,05.106 m2 + qt tiêu chuẩn rửa đường bằng cơ giới , mặt đường và quảng trường đã hoàn thiện 1,2 1,5 (lm2) qrửa đường = 1,5(lm2) Thay số vào : 1050000 1,5 3 1575 1000 1000 D RD RD F q Q m Lượng nước rửa đường QRD= 1575 m3 rửa từ 7h22h 1.1.4. Lƣu lƣợng nƣớc dùng cho các xí nghiệp công nghiệp Bảng 1.4a : Phân tích số công nhân làm việc trong các xí nghiệp công nghiệp Tên xí nghiệp Tổng số công nhân trong xí nghiệp Phân bố công nhân trong các phân xưởng Số công nhân được tắm trong các phân xưởng PXn PXl PXn PXl % N 1 % N2 % N3 % N4 I 950 40 380 60 570 55 209 45 257 II 950 40 380 60 570 55 209 45 257 a. Nước cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân trong thời gian làm việc ở nhà máy XN 45 1 25 2 Q 1.000 sh ca N N m3 ca Trong đó: + 45; 25 Tiêu chuẩn nước cấp cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân phân xưởng nóng và phân xưởng nguội ( lngười.ca) + N1= 380 (người)> Số công nhân ở PXn + N2 = 570 (người) > Số công nhân ở PXl Thay số 1 2 3 45 25 45 380 25 570 Q = =31,5 1.000 1.000 sh ca N N m ca b. Nước tắm cho công nhân xác định theo công thức 60 3 40 4 60 209 40 257 3 Q = =23 1.000 1.000 tam ca N N m ca Trong đó : + 60, 40 Tiêu chuẩn nước tắm của công nhân ở phân xưởng nóng và phân xưởng nguội ( lngười.ca) + N3=209 người Số công nhân được tắm ở PXn + N4 = 257 người Số công nhân được tắm ở PXl c. Nước cho nhu cầu sản xuất Lượng nước phục vụ sản xuất 100 100 3 974 1218 1 80 80 Qsx Qnthai m ca Bảng 1.5 Tổng hợp lưu lượng nước cấp cho các xí nghiệp công nghiệp Tên xí nghiệp Lưu lượng nước cấp cho các xí nghiệp tính bằng ( m3ca) Nước cho sinh hoạt Nước tắm Nước cho SX QCN ca ΣQCN ngđ (2 ca) I 31,5 23 1218 1272,5 2545 II 31,5 23 1218 1272,5 2545 Tổng cộng 63 46 2436 ΣQxn=5090 1.1.5. Lƣu lƣợng nƣớc cấp cho bệnh viện Số giường bệnh N= 135 ( giường bệnh) Tiêu chuẩn nước dùng cho một bệnh nhân q= 250 300 (lngười. ngd) > chọn q = 300 (l người.ngd) 135 300 3 40,5 1.000 1.000 Bv N q Q m ngd 1.1.6. Lƣu lƣợng nƣớc cấp cho trƣờng học Số học sinh N= 1193 ( học sinh) Tiêu chuẩn dùng nước cho 1 học sinh q= 1520 (lngười.ngd)→ Chọn q = 20 (lng.ngd) cs 1193 200 3 24 TH 1.000 1.000 Nho inh q Q m ngd → Lưu lượng nước cấp cho 3 trường học ΣQTH= 3 QTH=72 m3ngd 1.2. Quy mô công suất của trạm bơm cấp nƣớc Quy mô công suất trạm bơm cấp II Q (a.Qsh Qxn Qcay QRD QBV QTH )b m3ngd Quy mô công suất trạm bơm cấp I : Qtr= c.ΣQ Trong đó: + a = 1,051,1 , Hệ số kể đến lượng nước dùng cho sự phát triển công nghiệp địa phương. > Chọn a=1,1 + b= 1,21,3 Hệ số kể đến những yêu cầu chưa dự tính hết và lượng nước hao hụt rò rỉ trong quá trình vận hành hệ thống cấp nước .> Chọn b= 1,25 + c =1,051,1 , Hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân trạm bơm cấp nước> Chọn c=1,1 Bảng 1.6. Tổng hợp lưu lượng quy mô trạm bơm Qngd sh m3ngd ΣQxn m3ngd Qcây m3ngd QBV m3ngd ΣQTH m3ngd ΣQ m3ngd Qtr m3ngd QKVI sh QKVII sh 4 217 53 579 5090 14 400 40,5 72 106078 116686 1.3. Lập bảng thống kê lƣu lƣợng và biểu đồ dùng nƣớc của thành phố Bảng thống kê lưu lượng nước dùng cho thành phố phải lập theo từng giờ, phải phân phối nước đáp ứng cho nhu cầu của các đối tượng dùng nước theo từng giờ trong một ngày đêm. Nước rửa đường và quảng trường bằng máy và tưới liên tục từ 7h22h với lưu lượng phân bố đều Nước tưới cây xanh tưới thủ công vào các giờ : 5,6,7 và 16,17,18 giờ trong ngày. Nước tắm cho công nhân được tiêu thụ vào 45 phút kéo dài sau khi tan ca Nước sản xuất phân bố điều hòa đều theo các giờ trong ca Nước sinh hoạt trong thành phố tính theo hệ số sử dụng nước không điều hòa giờ Nước sinh hoạt trong xí nghiệp theo ca tùy theo từng phân xưởng được tính theo bảng sau: Bảng 1.7. Phân bố nước cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân trong thời gian làm việc ở xí nghiệp. Loại phân xưởng Lưu lượng nước tiêu thụ trong từng giờ, tính bằng % Q ca Thứ tự giờ trong ca 1 2 3 4 5 6 7 8 Giờ dùng nước kéo dài sau tan ca PXn 6 9 12 16 10 10 12 16 9 PXl 0 6 12 19 15 6 12 19 11 Bảng 1: Thống kê lưu lượng cho toàn thành phố theo từng giờ trong một ngày đêm ( Phụ lục 1) 1.4. Tính toán lƣu lƣợng nƣớc để dập tắt các đám cháy a. Lựa chọn số đám cháy đồng thời. Khu vực I : Diện tích của xí nghiệp I : F< 150 ha chọn 1 đám cháy Khối tích của xí nghiệp ≈ 3000 m3, bậc chịu lửa I,II, hạng sản xuất A,B,C →chọn lưu lượng nước tính cho 1 đám cháy qcc xn =10 (ls) Khu vực II Xí nghiệp II : F< 150 ha chọn 1 đám cháy ; qcc xn =10 (ls) Chọn số đám cháy cho khu dân cư. Cả thành phố có N = 285 259 người → Chọn 2 đám cháy đồng thời, lưu lượng cho chữa cháy qcc = 40 (ls) b. Xác định lưu lượng nươc chữa cháy cho khu vực thiết kế Với thời gian dập tắt đám cháy trong mọi trường hợp lấy bằng 3 giờ. → Tổng lưu lượng nước dùng cho chữa cháy trong mọi trường hợp tất cả các đám cháy xảy ra đồng thời : Qcc= 10 + 10 + 40×2 =100 ( ls) 1.5. Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II . Tính thể tích bể chứa và đài nƣớc. 1) Biểu đồ tiêu thụ nước của thành phố Dựa vào bảng thống kê lưu lượng nước tiêu dùng theo giờ trong ngày của thành phố ta có biểu đồ tiêu thụ nước thành phố như sau: Biểu đồ dùng nƣớc trong ngày của thành phố + Vì trạm bơm cấp I hoạt động điều hòa liên tục cấp nước vào công trình xử lý nên công giờ của trạm bơm cấp I : QTB I = 4,17% Qngđ + Trạm bơm cấp II hoạt động điều hòa do nhu cầu dùng nước trong thành phố giữa các giờ khác .Dựa vào biểu đồ dùng nước của thành phố ta chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II trên nguyên tắc: Đường làm việc của trạm bơm cấp II bám sát đường tiêu thụ nước→ Vậy ta chia quá trình hoạt động của trạm bơm cấp II ra làm 3 cấp: Cấp I: Thời gian hoạt động từ 24h – 5h (với 1 bơm công tác) Cấp II : Thời gian hoạt động từ 9h16h và 20h23h (với 2 bơm hoạt động α =0,9) 0.61 1.57 5.98 7.35 8 4.02 5.01 4.63 5.18 3.72 3.423 .57 4.82 7.95 8.17 8.37 4.89 4.14 3.72 2.3 1.27 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Giờ trong ngày 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 %Qngđ Cấp III : Thời gian hoạt động từ 6h8h và từ 17h19h (3 bơm hoạt động α = 0,88) Trong đó α là hệ số giảm lưu lượng khi các bơm làm việc đồng thời Gọi x là lưu lượng làm việc của 1 bơm khi làm việc riêng lẻ ( %Qngđ ) Ta có phương trình: 6 1 x + 12(20,9x) + 6 (30,88x) =100% Qngđ → x = 2,3%Qngđ Vậy : Cấp 1 : 1 bơm làm việc , công suất : Q1 h = 2,3 %Qngđ Cấp 2 : 2 bơm làm việc , công suất : Q2 h = 4,14 %Qngđ Cấp 3 : 3 bơm làm việc , công suất : Q3 h = 6,072 %Qngđ 2) Thể tích đài nước và bể chứa Ta xác định dung tích đài nước và bể chứa bằng phương pháp lập bảng dựa vào chế độ làm việc của trạm bơm cấpI, II và chế độ dùng nước của thành phố trong các giờ. a. Thể tích đài nước theo phần trăm Qngđ được tính ở bảng dưới đây: Xác định thể tích điều hòa đài nước ( tính theo % Qngđ ) Giờ trong ngày Lưu lược nước tiêu thụ %Qngđ Lưu lược nước bơm cấp II %Qngđ Lưu lượng nước vào đài %Qngđ Lưu lượng nước ra đài %Qngđ Lưu lượng nước còn lại trong đài %Qngđ 01 0.61 2.30 1.69 4.98 12 0.61 2.30 1.69 6.67 23 0.61 2.30 1.69 8.36 34 0.61 2.30 1.69 10.05 45 1.57 2.30 0.73 10.78 56 5.89 6.087 0.20 10.98 67 7.35 6.087 1.263 9.72 78 8.00 6.087 1.913 7.80 89 4.02 4.14 0.12 7.92 910 5.01 4.14 0.870 7.05 1011 4.63 4.14 0.490 6.56 1112 5.18 4.14 1.040 5.52 1213 3.72 4.14 0.42 5.94 1314 3.42 4.14 0.72 6.66 1415 3.57 4.14 0.57 7.23 1516 4.82 4.14 0.680 6.55 1617 7.95 6.087 1.863 4.69 1718 8.17 6.087 2.083 2.61 1819 8.37 6.087 2.283 0.75 1920 4.89 4.14 0.750 0.00 2021 4.14 4.14 0.00 2122 3.72 4.14 0.42 0.42 2223 2.30 4.14 1.84 2.26 2324 1.27 2.30 1.03 3.29 Céng 100 100 12.8 13.235 10.98 Từ bảng tính ở trên ta thấy : Thể tích điều hòa đài nước : Wdh đ= 10,98 % Qngđ Thể tích thiết kế đài nước : Wt đ= Wđh đ + Wcc 10’ (m3) + d d 10,98 106078 W 10,98% 11647,36 100 dh Qng ( m3) Wcc 10’ :Thể tích nước để dập tắt các đám cháy trong 10 phút: + 10 100 60 10 3 W 60( ) 1000 cc m 3 W 11647,36 60 11707,36( ) d t m b. Thể tích của bể chứa nước, ta có bảng tổng hợp sau: Xác định dung tích điều hòa bể chứa Giờ trong ngày Lưu lược nước bơm cấp I %Qngđ Lưu lược nước bơm cấp II %Qngđ Lưu lượng nước vào bể %Qngđ Lưu lượng nước ra bể %Qngđ Lưu lượng nước còn lại trong bể %Qngđ 01 4.17 2.30 1.87 3.86 12 4.17 2.30 1.87 5.73 23 4.17 2.30 1.87 7.60 34 4.17 2.30 1.87 9.47 45 4.17 2.30 1.87 11.34 56 4.17 6.087 1.92 9.42 67 4.17 6.087 1.92 7.50 78 4.17 6.087 1.92 5.58 89 4.17 4.14 0.03 5.61 910 4.17 4.14 0.03 5.64 1011 4.17 4.14 0.03 5.67 1112 4.17 4.14 0.03 5.70 1213 4.17 4.14 0.03 5.73 1314 4.17 4.14 0.03 5.76 1415 4.17 4.14 0.03 5.79 1516 4.17 4.14 0.03 5.82 1617 4.17 6.087 1.92 3.90 1718 4.17 6.087 1.92 1.92 1819 4.17 6.087 1.92 0.00 1920 4.17 4.14 0.03 0.03 2021 4.17 4.14 0.03 0.06 2122 4.17 4.14 0.03 0.09 2223 4.17 4.14 0.03 0.12 2324 4.17 2.30 1.87 1.99 Tổng 100 100 12 11.5 11.34 Từ bảng tổng hợp ta có: Thể tích thiết kế của bể chứa nước: W W W W b b t dh cc bt Trong đó: Wdh b : Thể tích điều hòa bể chứa nước : ax 3 d 13,34 106078 W 13,34% 14151( ) 100 b m dh Qng m Wbt : Lượng nước dùng cho bản thân các công trình của hệ thống cấp nước lấy bằng 5% Qtr : 3 Wbt 5%Qtr 5%116686 5834,3(m ) Wcc Thể tích nước để dập tắt đám cháy trong 3 h. Trong đó: Qcc Tổng lượng nước cấp để dập tắt đám cháy của phạm vi thiết kế trong 1 giờ + 100 3600 3 360( ) 1000 Qcc m ΣQmax : Tổng lượng nước tiêu dùng của 3 giờ, Giờ dùng nước lớn nhất ( giờ 45 = 11,34% Qngđ ); giờ cận trên (34 giờ = 9,47% Qngđ ); giờ cận dưới (56 giờ = 9,42 % Qngđ) theo biểu đồ chế độ tiêu thụ nước của khu vực thiết kế. +Qmax 11,34 9,47 9,42 30,32%Qngd 0,3032106078 32067(m3 ) Qt lưu lượng giờ của trạm bơm cấp I. 3 Qt 4,17%Qtr 0,0417116686 4866(m ) 3 Wcc 3Qcc Qmax 3QI 3360 32067 34866 18549(m ) Vậy thể tích thiết kế bể chứa nước : 3 W 14151 18549 5834,3 38534,3( ) b t m PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƢỚI CẤP NƢỚC 2.1. Vạch tuyến mạng lƣới cấp nƣớc Mạng lưới cấp nước là tập hợp của các công trình làm nhiệm vụ , khai thác nước , vận chuyển , xử lý, điều hòa, dự trữ và phân phối nước cho các đối tượng tiêu dùng trong khu vực thiết kế Các công trình của hệ thống cấp nước gồm : Công trình thu nước, trạm bơm cấp I, trạm xử lý, bể chứa nước sạch, trạm bơm cấp II, đài nước, mạng lưới đường ống cấp nước. Có thể dùng sơ đồ mạng lưới cụt hoặc sơ đồ mạng lưới vòng. Yêu cầu chung của vạch tuyến : 1. Mạng lưới cấp nước phải đưa nước đến mọi đối tượng dùng nước trong phạm vi thiết kế 2. Tổng chiều dài đường ống của toàn mạng phải nhỏ nhất và đảm bảo cấp nước liên tục và an toàn. 2.2. Xác định trƣờng hợp tính toán cần thiết cho mạng lƣới Ta bố trí đài nước ở đầu mạng lưới do vậy có 2 trường hợp tính toán: Trường hợp thứ nhất : Tính toán mạng lưới cho giờ dùng nước nhiều nhất . Đây là trường hợp tính toán cơ bản. Trường hợp thứ hai : Tính toán kiển tra mạng lưới trong các trường hợp có cháy xảy ra trong giờ dùng nước nhiều nhất 2.3. Xác định chiều dài tính toán, lƣu lƣợng dọc đƣờng của các đoạn ống, lập sơ đồ tính toán mạng lƣới cho các trƣờng hợp: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƢỚI VÒNG 1) Xác định chiều dài tính toán cho mạng lưới: Để kể đến khả năng phục vụ cho các đoạn ống của khu vực có các tiêu chuẩn dùng nước khác nhau, ta tính chiều dài tính toán của các đoạn ống (ltt) : ltt = lthực × m + m : Hệ số kể đến mức độ phục vụ của đoạn ống đối với từng khu vực có tiêu chuẩn dùng nước khác nhau m ≤ 1 + lthực : Chiều dài thực của đoạn ống tính toán Chiều dài tính toán của các đoạn ống trong thành phố được tổng kết trong bảng sau: Bảng xác định chiều dài tính toán cho các đoạn ống (m) STT Đoạn ống lthực Khu vực II STT Đoạn ống lthực Khu vực I m Ltt (m) m Ltt (m) 1 J1J2 431 0.5 216 23 J19J20 915 1.0 915 2 J2J3 630 0.5 315 24 J18J19 651 0.5 326 3 J3J4 398 1.0 398 25 J17J18 1,290 1.0 1,290 4 J4J5 251 0.5 125 26 J18J15 617 0.5 309 5 J5J6 1,125 1.0 1,125 27 J15J16 1,085 0.5 543 6 J6J7 740 0.5 370 7 J7J8 357 0.5 178 8 J8J9 274 0.5 137 9 J9J10 1,379 1.0 1,379 10 J10J11 918 1.0 918 11 J11J12 305 0.5 152 12 J12J13 384 0.5 192 13 J13J14 956 0.5 478 14 J14J15 1,408 0.5 704 15 J16J17 984 0.5 492 16 J20J2 1,194 0.5 597 17 J14J21 329 0.5 164 19 J12J22 404 0.5 202 20 J22J23 367 0.5 184 21 J20J7 1,178 0.5 589 22 J1924 808 0.5 404 23 J24J10 411 0.5 206 24 J2414 1,140 0.5 570 25 J1ĐN 100 1 100 Tổng 10,195 3,382 2) Lập sơ đồ tính toán mạng lưới a) Lập sơ đồ tính toán mạng lưới cho giờ dùng nước lớn nhất Qua bảng phân phối lưu lượng dùng nước của thành phố ta thấy trong giờ 18h ÷ 19h thành phố dùng nhiều nước nhất với lưu lượng 8,37% Qngđ , nghĩa là: Qmax h = 8,37% Qngđ= 8880,13 m3h =2467 (ls) Trong đó: Trạm bơm cấp II cung cấp lưu lượng = 6.087% Qngđ = 6457 m3h = 1793,6 (ls) Nước do đài cung cấp với lưu lượng = 2,283% Qngđ =2423 m3h =673 (ls) + Tính lưu lượng dọc đường cho các khu vực: max I shI c dv I dv tt Q q q l max II shI c dv II dv tt Q q q l c t dp dv I II tt tt Q Q q l l Với : + qdv I, qdv II : lưu lượng đơn vị dọc đường của khu vực I và khu vực II ( ls.m) + QshI max , QshII max : Lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt ( có kể đến hệ số a) của khu vực I và khu vực II (ls). + 1 ax 295,19 1.1 90.2( ) 3.6 SH m Q l s ; + 2 ax 3589.8 1.1 1097( ) 3.6 SH m Q l s + qdv C Lưu lượng đơn vị dọc đường phân phối đều cho cả 2 khu vực + Σ Qt : Tổng lượng nước tưới cây, tưới đường, phân phối đều cho cả 2 khu vực. Σ Qt = 105+ 2400 =2505 m3h= 695,83 (ls) +Σ Qdp : lượng nước tính đến các nhu cầu chưa dự tính hết được và lượng nước rò rỉ thất thoát (ls) : →Σ Qdp = 8880,13 – 7104,11 = 1776 m3h =493 ( ls) 695,83 493 0,087( . ) 3382 10195 c t dp dv I II tt tt Q Q q l s m l l ax 1097 0.087 0,195( . ) 10195 m II shI c dv II dv tt Q q q l s m l ax 90,2 0,087 0.11( . ) 3382 m I shI c dv I dv tt Q q q l s m l Lưu lượng dọc đường được xác định theo công thức : qdd(ik)= qdv×ltt(ik) Với : ltt(ik) là lưu lượng dọc đường của đoạn ống (ik) Lƣu lƣợng tập trung trong giờ dùng nƣớc max: Lưu lượng tập trung gồm : Công nghiệp ; Bệnh viện ; Trường Học Công nghiệp : 3 310 1.25 387.5 107.6( ) CN CN tt Q Q b m h l s → Lưu lượng tập trung mỗi xí nghiệp Qtt = ΣQtt CN 2 = 53.8 (ls) Bệnh viện : Qtt BV = 2.03× 1.25=2.54 (m3h) = 0.7 (ls) Trường học: Σ Qtt TH = 0 (ls) Bảng tính toán lưu lượng dọc đường mạng vòng giờ max STT Đoạn ống Khu vực II STT Đoạn ống Khu vực I Ltt (m) qdv qdd II Ltt (m) qdv qdd I 1 J1J2 216 0.195 42.1 23 J19J20 915 0.11 100.7 2 J2J3 315 0.195 61.4 24 J18J19 326 0.11 35.8 3 J3J4 398 0.195 77.7 25 J17J18 1,290 0.11 141.9 4 J4J5 125 0.195 24.4 26 J18J15 309 0.11 33.9 5 J5J6 1,125 0.195 219.3 27 J15J16 543 0.11 59.7 6 J6J7 370 0.195 72.1 7 J7J8 178 0.195 34.8 8 J8J9 137 0.195 26.7 9 J9J10 1,379 0.195 268.8 10 J10J11 918 0.195 179.1 11 J11J12 152 0.195 29.7 12 J12J13 192 0.195 37.5 13 J13J14 478 0.195 93.2 14 J14J15 704 0.195 137.2 15 J16J17 492 0.195 95.9 16 J20J2 597 0.195 116.4 17 J14J21 164 0.195 32.1 19 J12J22 202 0.195 39.4 20 J22J23 184 0.195 35.8 21 J20J7 589 0.195 114.8 22 J1924 404 0.195 78.8 23 J24J10 206 0.195 40.1 24 J2414 570 0.195 111.1 25 J1ĐN 100 0.195 19.5 Tổng 10,195 3,382 Sau khi tính lưu lượng dọc đường cho các đoạn ống ta đi tính lưu lượng nút cho tất cả các nút trên mạng lưới bằng cách phân phối lưu lượng dọc đường về hai đầu mút của đoạn ống, và cộng tất cả các trị số lưu lượng được phân như vậy tại các nút (Bảng số 4 ) Kiểm tra kết quả tính toán ta có: ΣQvào = Qbơm + Qđài = 8,37% Qngđ = 106078 8,37 3 8880,1( ) 2467( ) 100 m h l s ΣQttr = (Qxn 1 + Qxn 2 + QBV + QTH )× 1,25= (43,1 + 43,1 + 0.564 +0)× 1,25 = 108.5 (ls) ΣQnút = 2358(ls) → ΣQnút = ΣQvào ΣQttr = 2467 – 108.5 = 2358.5 (ls) Vậy điều cân bằng nút được đảm bảo b) Lập sơ đồ tính toán mạng lưới khi có cháy trong giờ dùng nước max : Bố trí đám cháy ở các vị trí bất lợi nhất 12,13 . Số đám cháy đồng thời trong thành phố là 2 với lưu lượng chữa cháy 80 (ls) + Xí nghiệp I : có cháy ở nút 15; 18 với lưu lượng chữa cháy : 10 (ls) + Xí nghiệp II có cháy ở nút 4 với lưu lượng chữa cháy : 10 (ls) Coi các trị số lưu lượng này như là lưu lượng lấy ra tập trung. Trên sơ đồ tính toán của trường hợp dùng nước nhiều nhất , ta đặt thêm các lưu lượng tập chung mới ( lưu lượng để dập tắt các đám cháy) vào. Lưu lượng đẩy vào mạng lưới trong trường hợp có cháy là: ΣQvào = ΣQmax h + ΣQcc Trong đó: → ΣQmax h : lưu lượng tiêu dùng của thành phố trong giờ dùng nước nhiều nhất. Σ Qmax h = 8,37% Qngđ= 8880,13 m3h =2467 (ls) → ΣQcc Tổng lưu lượng để dập tắt đám cháy đồng thời xảy ra trên mạng lưới ΣQcc = 100 (ls) Kết quả tính lưu lượng nút trong trường hợp có cháy được thể hiện trong ( Bảng số 4) Kiểm tra kết quả tính toán ta có: → ΣQvào = ΣQmax h + ΣQcc = 2467 + 100 = 2567 ( ls) ΣQttr = (Qxn 1 + Qxn 2 + QBV + QTH )× 1,25= (43,1 + 43,1 + 0.564 +0)× 1,25 = 108.5 (ls) ΣQnút = 2458(ls) → ΣQnút = ΣQvào ΣQttr = 2567 – 108.5 = 2458 (ls) Vậy điều cân bằng nút được đảm bảo 3. Tính toán thủy lực cho mạng lưới Phân phối lưu lượng sơ bộ trong mạng lưới Kết quả chạy epanet Vòng giờ max STT Node ID Base Demand Elevation Head Hz Pessure 1 J1 30.8 6.1 39.72 33.62 2 J2 109.9 6 38.58 32.58 3 J3 69.5 5.9 37.87 31.97 4 J4 104.8 6 36.48 30.48 5 J5 121.9 5.9 35.19 29.29 6 J6 145.8 5.6 30.92 25.32 7 J7 110.9 5.6 30.27 24.67 8 J8 30.8 5.6 29.06 23.46 9 J9 147.8 5.4 27.82 22.42 10 J10 244 5.4 23.5 18.1 11 J11 104.4 5.3 20.66 15.36 12 J12 33.6 5.2 19 13.8 13 J13 85 5.2 16.82 11.62 14 J14 186.8 5.3 21.13 15.83 15 J15 169.2 6 25.4 19.4 16 J16 77.8 6 16.17 10.17 17 J17 119 6 22.83 16.83 18 J18 105.9 6 28.72 22.72 19 J19 107.6 5.7 31.49 25.79 20 J20 165.9 5.8 34.94 29.14 21 J21 16 5.3 19.06 13.76 22 J22 37.6 5.1 14.7 9.6 23 J23 17.9 5 11.84 6.84 24 J24 115.8 5.4 27.2 21.8 25 Tank 1 30 40 10 Leght Demand Flow Velocity Unit Headloss h=i×L Đoạn m mm LPS ms 1000i J1J2 216 1200 2427.9 2.15 2.76 0. 6 J2J3 315 800 514.68 1.02 1.12 0.4 J3J4 398 600 445.18 1.57 3.49 1.4 J4J5 125 500 340.38 1.73 5.16 0.6 J5J6 1,125 450 218.48 1.37 3.79 4.3 J6J7 370 400 72.68 0.58 0.88 0.3 J7J8 178 600 438.62 1.55 3.39 0.6 J8J9 137 550 407.82 1.72 4.53 0.6 J9J10 1,379 500 260.02 1.32 3.13 4.3 J10J11 918 450 195.87 1.23 3.1 2.8 J11J12 152 300 91.47 1.29 5.45 0.8 J12J13 192 250 57.87 1.18 5.67 1.1 J13J14 478 300 82.63 1.17 4.51 2.2 J14J15 704 200 22.97 0.73 3.03 2.1 J15J16 492 250 72.03 1.47 8.51 4.2 J16J17 492 100 5.77 0.73 6.77 3.3 J17J18 1,290 350 124.8 1.3 4.57 5.9 J18J19 326 600 494.9 1.75 4.24 1.4 J19J20 915 850 1161 2.05 3.77 3.4 J20J2 597 1050 1803 2.08 3.05 1.8 J14J21 164 150 16 0.91 6.31 1.0 J12J22 202 250 55.5 1.13 5.25 1.1 J22J23 184 150 17.9 1.01 7.77 1.4 J20J7 589 600 476.84 1.69 3.96 2.3 J1924 404 600 558.1 1.97 5.3 2.1 J24J10 206 350 179.85 1.87 8.99 1.8 J2414 570 450 262.46 1.65 5.32 3.0 J18J15 309 450 264.2 1.66 5.39 1.7 TankJ1 100 1200 2458.7 2.17 2.82 0.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƢỚI CỤT 1. Xác định chiều dài tính toán cho mạng lưới: Để kể đến khả năng phục vụ cho các đoạn ống của khu vực có các tiêu chuẩn dùng nước khác nhau, ta tính chiều dài tính toán của các đoạn ống (ltt) : ltt = lthực × m + m : Hệ số kể đến mức độ phục vụ của đoạn ống đối với từng khu vực có tiêu chuẩn dùng nước khác nhau m ≤ 1 + lthực : Chiều dài thực của đoạn ống tính toán Chiều dài tính toán của các đoạn ống trong thành phố được tổng kết trong bảng sau: Bảng xác định chiều dài tính toán cho các đoạn ống (m) STT Đoạn ống lthực Khu vực II STT Đoạn ống lthực Khu vực I m Ltt (m) m Ltt (m) 1 J1J2 432.8 0.5 216 26 J3J18 1046 0.5 523 2 J2J3 1190.4 0.5 595 27 J20J19 822.55 0.5 411 3 J3J4 1176 0.5 588 28 J6J20 1000 0.5 500 4 J4J5 1534.1 0.5 767 5 J5J6 227.83 0.5 114 6 J6J7 915.66 0.5 458 7 J7J8 238.88 0.5 119 8 J8J9 733.97 0.5 367 9 J9J10 784.35 0.5 392 10 J 11J12 396.49 1.0 396 11 J12J13 249.66 0.5 125 12 J4J14 722.98 0.5 361 13 J4J15 347.33 0.5 174 14 J 15J16 413.66 0.5 207 15 J5J17 413.9 0.5 207 16 J20J22 517.24 1.0 517 17 J 22J21 987.33 0.5 494 19 J7J23 359.89 0.5 180 20 J8J24 497.93 0.5 249 21 J25J26 347.77 0.5 174 22 J2J11 1000 0.5 500 23 J9J27 1000 0.5 500 24 J9J25 1000 0.5 500 25 ĐNJ1 100 1 100 Tổng 8,301 1,434 2. Lập sơ đồ tính toán mạng lƣới Lập sơ đồ tính toán mạng lưới cho giờ dùng nước lớn nhất Qua bảng phân phối lưu lượng dùng nước của thành phố ta thấy trong giờ 18h ÷ 19h thành phố dùng nhiều nước nhất với lưu lượng 8,37% Qngđ , nghĩa là: Qmax h = 8,37% Qngđ= 8880,13 m3h =2467 (ls) Lƣu lƣợng tập trung trong giờ dùng nƣớc max: Lưu lượng tập trung gồm : Công nghiệp ; Bệnh viện ; Trường Học Công nghiệp : 3 310 1.25 387.5 107.6( ) CN CN tt Q Q b m h l s → Lưu lượng tập trung mỗi xí nghiệp Qtt = ΣQtt CN 2 = 53.8 (ls) Bệnh viện : Qtt BV = 2.03× 1.25=2.54 (m3h) = 0.7 (ls) Trường học: Σ Qtt TH = 0 (ls) → Qttr= (Qhmax CN + Qhmax BV +QTH hmax )× 1,25 = ( 310 + 2.03+ 0 )× 1.25 = 390 (m3h) = 108.5 (ls) qdv=(QQttr)ΣL = (2467 108.5 ) 9735 = 0.24(ls.m) Tính Modun lƣu lƣợng : Bảng tính toán lưu lượng dọc đường cho các đoạn ống mạng lưới cụt STT Đoạn ống Khu vực II STT Đoạn ống Khu vực I Ltt (m) qdv qdd II Ltt (m) qdv qdd I 1 J1J2 216 0.24 51.936 26 J3J18 523 0.24 125.5 2 2 J2J3 595 0.24 142.84 27 J20J19 411 0.24 98.70 6 3 J3J4 588 0.24 141.12 28 J6J20 500 0.24 120 4 J4J5 767 0.24 184.09 5 J5J6 114 0.24 27.34 6 J6J7 458 0.24 109.88 7 J7J8 119 0.24 28.666 8 J8J9 367 0.24 88.076 9 J9J10 392 0.24 94.122 10 J 11J12 396 0.24 95.158 11 J12J13 125 0.24 29.959 12 J4J14 361 0.24 86.758 13 J4J15 174 0.24 41.68 14 J 15J16 207 0.24 49.639 15 J5J17 207 0.24 49.668 16 J20J22 517 0.24 124.14 17 J 22J21 494 0.24 118.48 19 J7J23 180 0.24 43.187 20 J8J24 249 0.24 59.752 21 J25J26 174 0.24 41.732 22 J2J11 500 0.24 120 23 J9J27 500 0.24 120 24 J9J25 250 0.24 120 25 ĐNJ1 100 0.24 24 Lƣu lƣợng nút qnút = qdd 2 Bảng thống kê lƣu lƣợng nút STT Nút Lưu lượng (ls) STT Nút Lưu lượng (ls) 1 J1 38.0 15 J15 45.6 2 J2 157.4 16 J16 24.8 3 J3 204.8 17 J17 24.8 4 J4 226.8 18 J18 62.8 5 J5 130.5 19 J19 103.2 6 J6 129.3 20 J20 171.5 7 J7 90.7 21 J21 59.2 8 J8 88.2 22 J22 120.4 9 J9 205.7 23 J23 21.6 10 J10 41.7 24 J24 29.9 11 J11 107.6 25 J25 80.9 12 J12 62.6 26 J26 20.9 13 J13 68.8 27 J27 60.0 14 J14 43.4 3. Tính toán thủy lực mạng lƣới cụt Tuyến cống bất lợi nhất : J1 – J2 – J3 – J4 – J 5 – J 6 J 7 J 8 J 9 J10 Ứng dụng phần mềm epanet để ta tính toán thủy lực cho mạng lưới cụt . Kết quả chạy epanet mạng lưới cấp nước cụt Sơ đồ tính toán mạng lƣới vòng : Sơ đồ tính toán mạng lƣới cụt: PHẦN III : QUY HOẠCH HỆ THỐNG MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC MƯA 3.1 . Nguyên tắc vạch tuyến thoát nƣớc mƣa Vạch tuyến thoát nước mưa được tiến hành dựa theo địa hình mặt đất (tự nhiên và san nền) để nước có thể tự chảy được. Trong những trường hợp cần thiết mới xây dựng cống có áp và trạm bơm. Trong khi vạch tuyến cố gắng làm sao để hướng cống đặt theo độ dốc địa hình, có chiều dài ngắn nhất nhưng phục vụ được diện tích lớn nhất. Nước mưa được xả vào nguồn (sông, hồ) gần nhất bằng cách tự chảy. Trên các tuyến cống thoát nước mưa ta bố trí hố tách cát và song chắn rác. Tận dụng các ao hồ sẵn có làm hồ điều hoà, giảm quy mô mạng lưới. Tránh xây dựng các trạm bơm thoát nước mưa trong nội bộ mạng lưới. Không xả vào các vùng không có khả năng tự thoát, vào các ao tù, nước đọng và các vùng dễ gây xói mòn. Không làm ngập lụt, ảnh hưởng tới vệ sinh môi trường và quy trình sản xuất. Tránh không cho cống thoát nước mưa gặp các công trình như đường giao thông, đường xe lửa, các đường ống và đường dây kỹ thuật… Nếu buộc phải giao cắt thì cống thoát nước phải đặt vuông góc với những công trình này. Những chỗ ngoặt, gấp khúc thì phải giữ được hướng dòng chảy. 3.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật khi thiết kế hệ thống thoát nước mưa Chiều sâu nước chảy lớn nhất trong kênh mương ( đối với vùng dân cư) lấy bằng 1m . Phần thành máng cao hơn mực nước là 0,2 0,4 m. 3.3. Tính toán mạng lƣới thoát nƣớc mƣa. Khi vạch tuyến xong , công việc tính toán cụ thể nhƣ sau: Đối với khu vực chưa có công thức xác định cường độ mưa hoặc biểu đồ tính toán thì phải thành lập công thức và biểu diễn nó thành biểu đồ tính toán theo qua hệ qt tương ứng với các chu kỳ tràn ống khác nhau ( P= 0,33 ; 0,5; 1,2; …) Xác định các đoạn cống tính toán và diện tích lưu vực chảy trực tiếp vào các đoạn cống đó Xác định hệ số dòng chảy tb cho mỗi lưu vực ( nếu tính chất xây dựng khác nhau) Xác định chu kỳ tràn cống cho mỗi khu vực ( nếu có yêu cầu riêng) Xác định vị trí giếng thu nước mưa. Xác định thời gian tính toán cho từng đoạn cống, căn cứ theo cường độ q và tính lưu lượng Q. Tính toán thủy lực xác định D, i,v. Tính toán : 1) Chọn chu kỳ tràn cống P Khu vực tính toán thuộc thành phố lớn, khu công nghiệp lớn P = 13 năm → Chọn chu kỳ tràn ống P = 3 năm 2) Cƣờng độ mƣa tính toán Cường độ mưa tính toán q được xác định theo công thức kinh nghiệm sau: n A.(1 ClgP) q (t b) (ls – ha ) (TCXDVN 51 : 2008) Trong đó: q: Cường độ mưa, ls.ha. t: Thời gian mưa tính toán, phút. P: Chu kỳ tràn cống, là thời gian có một trận mưa vượt quá cường độ tính toán, năm. A, C, n, b: Tham số của mưa lấy theo số liệu địa phương theo theo máy đo tự ghi. (Phụ Lục TCXDVN 51:2008 ) . Thành phố Việt Trì thuộc Tỉnh Phú Thọ : A = 5830 (ls ha) ; C = 0.55; b= 18; n= 0.85. Khi đó công thức có dạng : n 0.85 A.(1 ClgP) 5830 1 0.55lg3 q (t b) (t 18) Với các giá trị biết trước của thời gian t ta tính được q cho từng đoạn cống tính toán để đưa vào công thức tính toán lưu lượng nước mưa cho tuyến cống đó. 3) Xác định hệ số dòng chảy Hệ số dòng chảy của các loại mặt phủ ( bảng 5.1 _mạng lưới thoát nước của PGS.TS Hoàng Huệ _trang 81): Loại mặt phủ Z Mái nhà và mặt phủ bằng bê tông atphan Mặt phủ bằng đá dăm Đường lát đá cuội Mạt phủ bằng đá dăm không có vật liệu dính kết Đường sỏi trong vườn Mặt đất Mặt cỏ 0.224 0.145 0.125 0.09 0.064 0.038 0.95 0.6 0.45 0.4 0.3 0.2 0.1 Giả sử diện tích các loại mặt phủ khu vực : mái nhà 30% ; Mặt phủ atphan 38% ; mặt đá dăm 10% ; mặt đất 7% ; mặt lát cỏ 15% Thành phần mặt phủ và hệ số mặt phủ STT Loại mặt phủ % Diện tích (F) Hệ số dòng chảy (φ) F φ 1 Mái nhà 30 0,95 28.5 2 Bê tông atphan 38 0,95 36.1 3 Mặt phủ bằng đá dăm 10 0,3 3 4 Mặt đất 7 0,2 1.4 5 Bãi cỏ 15 0.1 1.5 Tổng 100 70.5 Hệ số dòng chảy được tính theo hệ số dòng chảy trung bình: φ tb= i i i F 70.5 0.705 F 100 4) Xác định hệ số phân bố mƣa rào Hệ số phân bố mưa rào xác đinh theo công thức : 23 1 1 0.001 F Hoặc tra bảng B2 (TCVN 7957 :2008 trang 94) Diện tích lưu vực (ha) 300 500 1000 2000 3000 4000 Hệ số phân bố mưa rào 0.96 0.94 0.91 0.87 0.83 0.8 5) Xác định thời gian mƣa tính toán Là thời gian kéo dài trận mưa (tính bằng h, ph...) Khi tính toán cường độ mưa bằng PP cường độ giới hạn, người ta cho rằng thời gian mưa là thời gian hạt mưa rơi xuống tại vị trí xa nhất sẽ chảy đến mặt cống đang xét, gọi là thời gian mưa tính toán. Thời gian mưa tính toán được xác định theo công thức: T = t0 + t1 + t2 ,phút Trong đó: t0: Thời gian tập trung nước mưa trên bề mặt từ điểm xa nhất trên lưu vực chảy đến rãnh thu nước mưa, to = 510 phút ; sơ bộ lấy t0 =10 phút. Tr: Thời gian nước chảy trong rãnh thu nước mưa đến giếng thu đầu tiên và được tính theo công thức: (Theo 3.14 TCXDVN 51:2008) tr = 1 1 0.021 L V ,phút Trong đó: L1: Chiều dài rãnh thu nước mưa, lấy trung bình V1: Vận tốc nước chảy ở cuối rãnh thu nước mưa Trên đoạn cống 1 – CX 1: tr = 1 1 0.021 L V = 250 0.021 7.5( ) 0.7 ph Trên đoạn cống 6 CX2 : tr = 1 1 0.021 L V = 350 0.021 9.18( ) 0.8 ph Trên đoạn cống 13 CX 3 tr = 1 1 0.021 L V = 490 0.021 10.3( ) 1.0 ph Trên đoạn cống 19 – CX4 : tr = 1 1 0.021 L V = 300 0.021 5.25( ) 1.2 ph Trên đoạn cống 20 –CX5 tr = 1 1 0.021 L V = 428 0.021 6.9( ) 0.7 ph Trên đoạn cống 35 CX6: tr = 1 1 0.021 L V = 380 0.021 11.4( ) 0.7 ph tc: Thời gian nước chảy trong cống từ giếng thu đến tiết diện tính toán và được xác định theo công thức:(Theo 3.15TCXDVN 51:2008) tc= 0.017 Σ 2 2 L v ,phút Trong đó: L2: Chiều dài mỗi đoạn cống tính toán, m. V2: Vận tốc nước chảy trong mỗi đoạn cống tính toán, ms. Vậy ta có:T = 10 + tr + tc (phút) 6) Lƣu lƣợng nƣớc mƣa tính toán Cơ sở tính toán lưu lượng nước mưa tính theo phương pháp cường độ giới hạn tt . . . . E . . n . . E A Q q F K F K t ( CT 515 – MLTN – PGS. PTS. Hoàng Huệ) Hệ số giảm lưu lượng KE = (1,04 – 0.7 ) n ( Công thức 514 MLTN – PGS. PTS Hoàng Huệ ) > KE = ( 1,04 – 0.7 ) 0.85 = (0.88 – 0.595) chon KE = 0.8 F: diện tích thu nước mưa tính toán, ha. t : thời gian mưa tính toán ; TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH Bảng tính toán diện tích tiểu khu Ô Ký hiệu diện tích Diện tích a b c d e 1 7.68 8.1 15.78 2 18.7 9.7 20.6 10.8 6.6 66.4 3 9.4 4.38 7.5 1.6 22.88 4 10 8.2 18.2 5 10 6.67 11.7 28.37 6 11.44 11 22.44 7 21.8 2.6 24 4.7 53.1 8 8.9 12 3.27 24.17 9 14 3.45 12.5 8.2 38.15 10 16.8 4 21.1 7.37 49.27 11 15.6 13 28.6 12 10.6 4.36 10.7 4.2 29.86 13 12.4 3.2 10 25.6 14 11.7 14 10.6 36.3 15 10 7.05 7.9 24.95 16 7.8 9.5 8.9 26.2 17 6 9.36 8.7 4.5 28.56 18 8.74 9.78 18.52 19 12.56 15.2 27.76 20 8.02 12 20.02 21 10 12.82 22.82 22 7.5 4.2 11.06 22.76 23 12.48 13.34 25.82 24 10.1 8 18.1 25 5.3 4.8 4.2 4.6 18.9 26 5.4 5.37 10.77 27 6.1 6.4 6.7 19.2 28 6.4 6.04 8.04 11 31.48 29 5.9 7.5 13.4 30 5.3 10.7 6.3 10.2 32.5 31 11.2 6.1 15.4 32.7 32 3.48 3.48 Bảng tính phân chia lƣu vực thoát nƣớc mƣa ( Bảng phụ lục 3) TÍNH TOÁN THỦY LỰC MẠNG LƢỚI THOÁT NƢỚC MƢA Xác định lƣu lƣợng tính toán cho các đoạn cống thoát nƣớc mƣa Việc tính toán thuỷ lực mạng lưới thoát nước mưa dựa vào phần mềm tính toán mạng lưới thoát nước mưa FLOWHY Nguyên tắc tính toán của phần mềm dựa trên TCXDVN 51: 2008 Đường cống tính toán với độ đầy = 1. Giả thiết Vgt, tính thời gian mưa, tính Qgt theo thuỷ văn. Độ sâu chôn cống ban đầu lấy sơ bộ như nước thải (tránh tác động cơ học, xe cộ...) Sơ bộ chọn độ sâu chôn cống ban đầu tuyến chính và kiểm tra là 1,5 m (Theo mục 4.5 trang 75 Thoát nước tập I Hoàng Huệ, độ sâu chôn công ban đầu từ (1,5 2 m) PHẦN 4 : QUY HOẠCH HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC SINH HOẠT 4.1. Xác định lƣu lƣợng tính toán nƣớc thải sinh hoạt và sản xuất 3 80% ( ) ( ) 80% 63575,60 50860,48 d NT NT NT SH SH SH Q Q KVI Q KVII m ng 3 80% 80% 5090 1,25 5090 d NT NC CN CN Q Q b m ng 3 80%( ) 80%(40,5 72).1,25 112,5 d NT NC NC CTCC BV TH Q Q Q b m ng Tổng lưu lượng nước thải của toàn thành phố: 3 50860,48 5090 112,5 56063 NT NT NT NT SH CTCC CN Q Q Q Q m ngd Bảng Hệ số không điều hòa (bảng 2 TCVN 7957:2008) Hệ số không điều hòa Ko Lưu lượng nước thải trung bình qtb (ls) 5 10 20 50 100 300 500 1000 ≥5000 Komax 2,5 2,1 1,9 1,7 1,6 1,55 1,5 1,47 1,44 Komin 0,38 0,45 0,5 0,55 0,59 0,62 0,66 0,69 0,71 Lưu lượng nước thải trung bình một giờ d h 56063 3 2336 24 24 NT TB h Qngd Q m h Lưu lượng nước thải giây trung bình 2336 648,87 3,6 3,6 TB TB h Qh q l s Lưu lượng nước thải giờ lớn nhất + qtb=648,87ls → Nội suy ra Komax= 1,26 , Komin= 0,67 ax 3 max 2336 1,26 2943,36 m TB h h o Q Q K m h Lưu lượng nước thải giây lớn nhất ax ax 2943,36 817,6 3,6 3,6 m h s m Q q l s Lưu lượng nước thải giờ nhỏ nhất min 3 min 2336 0,67 1565,12 h TB h o Q Q K m h Lưu lượng nước thải giây nhỏ nhất min min 1565,12 434,75 3,6 3,6 h s Q q l s Bảng Tổng hợp lƣu lƣợng nƣớc thải ΣQNT SH ΣQNT CN ΣQNT CC qh tb qh max qh min m3ngđ m3ngđ m3ngđ ls ls ls 50860,48 5090 112,5 648,87 817,6 434,75 4.2. Vạch tuyến mạng lƣới thoát nƣớc thải 4.2.1. Nguyên tắc vạch tuyến Vạch tuyến mạng lưới thoát nước bẩn là khâu quan trọng trong thiết kế mạng lưới thoát nước. Nó ảnh hưởng lớn đến khả năng thoát nước, hiệu quả kinh tế hay giá thành của mạng lưới thoát nước. Hệ thống thoát nước thường thiết kế theo nguyên tắc tự chảy, khi cống đặt quá sâu thì dùng máy bơm nâng nước lên cao sau đó lại cho nước tiếp tục tự chảy. Vạch tuyến mạng lưới thoát nước nên tiến hành theo thứ tự sau: phân chia lưu vực thoát nước; xác định vị trí trạm xử lý và vị trí xả nước vào nguồn; vạch tuyến cống góp chính, cống góp lưu vực, cống đường phố Công tác vạch tuyến mạng lưới thoát nước cần đảm bảo những nguyên tắc chủ yếu sau: Lợi dụng địa hình sao cho nước thải tự chảy trong mạng lưới là nhiều nhất đảm bảo thu nước nhanh, tránh đào đắp nhiều, tránh đặt nhiều trạm bơm lãng phí. Chọn tuyến sao cho tổng chiều dài từng tuyến cống là nhỏ nhất, tránh dẫn nước chảy vòng vo, tránh đặt cống quá sâu. Các tuyến cống góp chính vạch theo hướng về trạm xử lý và cửa xả vào nguồn tiếp nhận. Vị trí trạm xử lý đặt ở phía thấp của đô thị, xí nghiệp công nghiệp, nhưng không bị ngập lụt, cuối hướng gió chủ đạo mùa hè, cuối nguồn nước, đảm bảo khoảng cách vệ sinh tối thiểu 500m đối với khu dân cư và xí nghiệp công nghiệp chế biến thực phẩm. Giảm tới mức tối thiểu cống chui qua sông hồ, cầu phà, đê đập, đường sắt, đường ô tô và các công trình ngầm khác. Khi bố trí cống thoát nước phải phối hợp với các công trình ngầm khác để đảm bảo việc xây dựng, khai thác sử dụng được thuận tiện. Mạng lưới thoát nước cần phù hợp với đặc điểm của từng đô thị ( qui hoạch kiến trúc , địa hình, điều kiện thi công, quản lý hành chính của đô thị...) Trạm xử lý cần được bố trí ở nơi thích hợp nhất đối với thành phố. 4.2.2. Vạch tuyến mạng lƣới thoát nƣớc Dựa vào nguyên tắc trên, đồng thời lợi dụng địa hình tương đối bằng phẳng của khu vực.Ta có phương án vạch tuyến: Nước thải sinh hoạt từ khu dân cư và nước thải từ khu công nghiệp được thu về cùng một hệ thống chính. Tuyến cống chính thu nước của toàn bộ khu vực bố trí như bản vẽ Nước thải sản xuất và sinh hoạt trong các khu công nghiệp được thu theo hệ thống thu nước nội bộ, rồi xử lý ngay tại chỗ, đảm bảo tiêu chuẩn rồi mới được tập trung xả vào hệ thống thoát nước của khu vực. Nước thải từ bệnh viện nếu có tính độc hại thì phải xử lý cục bộ trước khi xả vào hệ thống thoát nước khu vực. Nước mưa: có hệ thống thu nước mưa riêng biệt và được trình bày ở phần sau. Các tuyến cống nhánh được đặt theo các trục đường của khu vực. Trạm xử lý được đặt ở gần sông Cả Ty, phía thấp nhất của khu vực. 4.3. Xác định lƣu lƣợng tính toán cho từng đoạn cống 4.3.1. Tính toán diện tích tiểu khu Phân chia ô thoát nước, hướng thoát nước dựa vào mặt bằng qui hoạch, hệ thống đường phố, hướng dốc địa hình và các điều kiện khác. Bảng thống kê diện tích các tiểu khu Ô Kí hiệu tiểu khu Diện tích tiểu khu ha a b c d e f Lƣu vực 2 1 6.3 1.38 5.3 2.8 15.78 2 18.7 6.3 14 10.8 6.6 10 66.4 3 9.4 4.38 7.5 1.6 22.88 4 4.2 5.8 8.2 18.2 5 13 3.67 11.7 28.37 6 8.9 2.54 8.9 2.1 22.4 7 21.8 2.6 24 4.7 53.1 8 8.9 12 3.27 24.17 10 16.8 4 21.1 7.37 49.27 11 9.9 3.17 14.2 1.32 28.59 12 10.6 4.36 10.7 4.2 29.86 13 12.4 3.2 10 25.6 14 11.7 14 10.6 36.3 15 10 7.05 7.9 24.95 18 7.7 1.04 7.38 2.4 18.52 19 10 2.56 11.5 3.7 27.76 20 1.89 6.13 2.3 9.7 20 22 7.5 4.2 3.7 15.4 23 9.9 2.58 11 2.34 25.82 24 3.5 4.1 4.9 3.1 15.6 25 5.3 4.8 4.2 4.6 18.9 26 3.8 3.87 3.1 10.68 27 1.02 6.4 6.7 5.08 19.2 28 6.4 6.04 8.04 11 31.48 29 4.5 1.4 5.2 2.3 13.4 30 5.3 10.7 6.3 10.2 32.5 31 11.2 6.1 6.5 8.9 32.7 32 3.48 3.48 Lƣu vực 1 9 14 3.45 12.5 8.2 38.15 16 7.8 5.5 8.9 4 26.2 17 6 9.36 8.7 4.5 28.56 21 6.8 3.24 10 2.78 22.82 22 7.36 7.36 4.3.2. Lƣu lƣợng tập trung Lưu lượng tập trung gồm : Công nghiệp ; Bệnh viện ; Trường Học Lưu lượng nước thải bệnh viện qbv = 40.5 0,8 1,25 1 0.47 864 00 00 0 (ls) Lưu lượng nước thải công nghiệp qCN 5090 1,25 0,8 1000 58.9 86400 (ls) Lưu lượng mỗi xí nghiệp : q = qCN 2 = (29.45ls) Lưu lượng nước thải trường học qTH 72 0,8 1,25 1 1.67 43200 000 (ls) Lưu lượng mỗi trường học q = q TH 3 = 0.56 (ls) 4.3.3. Xác định lƣu lƣợng đơn vị Lưu lượng đơn vị được dùng để tính toán các cống thoát nước. Trên cơ sở cho rằng nước thải của khu dân cư tỷ lệ với diện tích, với giả thiết là toàn bộ lượng nước từ một diện tích Fi mà đoạn cống phục vụ đều đổ vào điểm đầu của đoạn cống. Môđun lưu lượng của khu vực chứa tiểu khu được xác định theo công thức sau: 86400 o n P q ,( lsha ) Trong đó: n là tiêu chuẩn thoát nước n= 80% qcap ( lngười.ngđ) P – Mật độ dân số ( ngườiha) + Khu vực 1: P = 27960 ( người km2 ) = 279.6 ( ngườiha) ; n= 100× 80% = 80 (lngười) 80 279.6 0.32( . ) 86400 KVI o q l s ha + Khu vực 2: P = 31 295 (người km2 ) = 312.95 ( người ha); n= 150× 80% = 120 (lngười) 120 312.95 0.54( . ) 86400 KVII o q l s ha Mô đun lƣu lƣợng của từng lƣu vực. Lưu vực q0(ls.ha) Lưu vực 1 0.32 Lưu vực 2 0.54 4.3.4. Xác định lƣu lƣợng tính toán cho từng đoạn cống Công thức xác định Lưu lượng tính toán cho từng đoạn cống được coi là lưu lượng chảy suốt từ đầu tới cuối đoạn cống và tính theo công thức. q (q q q ) n cq n cs n dd n tt x Kch + qn ttr (ls) Trong đó: + q n tt : Lưu lượng tính toán của đoạn cống thứ n trên tuyến cống đang xét; + q n dd : Lưu lượng dọc đường từ các khu nhà thuộc lưu vực nằm 2 bên đổ vào đoạn cống thứ n : q n dd = q0 × Fi Trong đó: Fi: Tổng diện tích tất cả các khu nhà thuộc lưu vực dọc hai bên đoạn cống thứ n đổ nước thải vào đoạn cống n. q0: Lưu lượng đơn vị của lưu vực xét. ( Môdun lưu lượng) + q n cs : Lượng nước từ cống nhánh cạnh sườn đổ vào điểm đầu đoạn cống. + q n cq : Lưu lượng từ đoạn cống phía trên (n1) đổ vào điểm đầu của đoạn cống thứ n. + Kch : Hệ số không điều hoà chung, được xác định dựa vào lưu lượng Q của đoạn cống đang xét. + q : Lưu lượng tập trung, từ các đơn vị thải nước lớn nằm riêng biệt ở phía đầu đoạn cống (trường học, bệnh viện, xí nghiệp công nghiệp...) Bảng tính toán Từ công thức trên ta tính toán lưu lượng cho các đoạn cống tính toán, kết quả được trình bày ở (Phụ Lục 4 ) ttr 4.4. Tính toán thủy lực mạng lƣới thoát nƣớc 4.4.1. Nguyên tắc tính toán Cần xác định D, i thoả mãn yêu cầu về độ đầy, tốc độ. Dùng các công thức: Lưu lượng: Q=.v Vận tốc: v=C. R i (Chezy) Hệ số Cêzy: C= y R n 1 (Pavlovski) y=2,5 n 0,130,75 R ( n 0,1) (Pavlovski) Số mũ y là hàm số độ nhám thành cống và bán kính thủy lực. Độ nhám thành cống phụ thuộc vào vật liệu cống . Loại cống Bêtông côt thép Gang thép Nhựa Sành Gạch Kết đất n 0.013 0.012 0.012 0.011 0.0154 0.0144 0.0250 Các điều kiện thủy lực : Đường kính tối thiểu cống thoát nước sinh hoạt hình tròn ở tiểu khu 150 , khu phố 200 Độ đầy cho phép quy định như sau: D 150300 350450 500900 >900 hH 0.6 0.7 0.75 0.8 Vận tốc tính toán và vận tốc tối thiểu: Vận tốc tính toán là vaanjt ốc dòng chảy ứng với lưu lượng lớn nhất và độ đầy tính toán. Nó nằm trong giới hạn vận tốc cho phép và vận tốc tự làm sạch Vận tốc lớn nhất cho phép của ống thép 8 ms ; của ống sành, bê tông là 4 ms Vaanjt ốc tự làm sạch có thể xác đinh theo công thức N.F Phedorov như sau: V min = 1,75 √ Với n = 3.5 + 0.5R Vận tốc tự làm sạch phải phù hợp với độ dốc nhỏ nhất xác định theo công thức : imin = 1D 4.4.2. Xác định độ sâu chôn cống đầu tiên. Xác định độ sâu chôn cống ban đầu chủ yếu phụ thuộc địa hình. Sơ đồ xác định độ sâu chôn cống ban đầu 1. Ống thoát nước trong nhà 3. Cống sân nhà (tiểu khu) 2. Nhánh nối 4. Giếng kiểm tra (tiểu khu) 5. Cống nối tiểu khu với cống ngoài phố 6. Giếng thăm trên mạng ngoài phố Độ sâu chôn cống ban đầu H có thể xác định theo CT: (H = 1,5 2 m) H = h + ii.Li + ik.Lk + Z2 Z1 + Trong đó: + h Độ sâu chôn cống ban đầu trong sân nhà hoặc tiểu khu; h=(0,20,4) + ii Độ dốc của cống trong sân nhà (tiểu khu) + Li Chiều dài các đoạn cống trong sân nhà (tiểu khu) + ik Độ dốc của các đoạn cống nối từ giếng KT tới cống ngoài phố + Lk Chiều dài của các đoạn cống nối từ giếng KT tới cống ngoài phố + Z1, Z2 Cốt mặt đất tại giếng thăm đầu tiên của cống trong sân nhà (tiểu khu) và của cống ngoài phố. + d Độ chênh kích thước của cống ngoài phố và cống trong sân nhà (tiểu khu) d=d2d1 Để xác định độ sâu chôn cống của tuyến cống 1TXL thì: + Chọn độ sâu chôn cống ban đầu trong sân nhà: h = 0,4 m + Xác định độ dốc đặt cống trong sân nhà là: ii = 0,003 + Xác định chiều dài đoạn cống trong sân nhà: Li = 45 m + Xác định độ dốc đặt cống nối từ giếng kiểm tra ra cống ngoài phố:ik = 0,004 + Xác định chiều dài đoạn cống nối: Lk = 220 m + Xác định cốt mặt đất tại giếng thăm đầu tiên của cống trong sân nhà, cống ngoài phố là: Z1 = 6,0 m,Z2 = 6,0 m + Chọn =0,1 m → Độ sâu chôn cống ban đầu: + H = 0,4 + 0,003×40 + 0,004 × 220 + 6,0 6,0 + 0,1 = 1.5 m →Lấy sơ bộ độ sâu chôn cống ban đầu 1,5 m 3.2.1. . Tính toán thủy lực mạng lƣới thoát nƣớc thải sinh hoạt Việc tính toán thuỷ lực mạng lưới thoát nước mưa dựa vào phần mềm tính toán mạng lưới thoát nước thải sinh hoạt ‘‘FLOWHY’’ Bảng kết quả tính toán thủy lực mạng lưới thoát nước thải sinh hoạt thể hiện bảng ở (Phụ lục 4)