Bài giảng hệ thống thoát nước

TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− GS TS DƢƠNG THANH LƢỢNG TẬP HUẤN QUẢN LÝ VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH THUẬN Phần HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC HÀ NỘI - 2012 Tập huấn quản lý vận hành bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc địa bàn tỉnh Ninh Thuận MỤC LỤC BẢNG CÁC THUẬT NGỮ VÀ DANH TỪ VIẾT TẮT CÁC HỆ THỐNG VÀ SƠ ĐỒ THOÁT NƢỚC 1.1 Nhiệm vụ hệ thống thoát nƣớc loại nƣớc thải 1.2 Sơ đồ phân loại hệ thống thoát nƣớc 1.3 Lựa chọn sơ đồ hệ thống thoát nƣớc 1.4 Điều kiện thu nhận nƣớc thải vào mạng lƣới thoát nƣớc vào nguồn tiếp nhận .8 1.5 Sơ đồ thoát nƣớc khu dân cƣ .11 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC 12 2.1 Những tài liệu để thiết kế .12 2.2 Dân số tính toán 12 2.3 Tiêu chuẩn chế độ thải nƣớc 12 2.4 Công thức xác định lƣu lƣợng tính toán nƣớc thải 15 2.5 Biểu đồ dao động nƣớc thải .16 2.6 Tổng lƣợng nƣớc thải 18 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC CỐNG THOÁT NƢỚC 23 3.1 đặc điểm chuyển động nƣớc thải cống thoát nƣớc 23 3.2 Các tiết diện cống đặc tính thuỷ lực 23 3.3 Tổn thất thuỷ lực dọc đƣờng 24 3.4 Tổn thất cục 25 3.5 Đƣờng kính tối thiểu độ đầy tối đa .25 3.6 Vận tốc độ dốc 26 3.7 Thực hành tính toán thủy lực cống thoát nƣớc 27 THIẾT KẾ MẠNG LƢỚI THOÁT NƢỚC 28 4.1 Các phận sơ đồ hệ thống thoát nƣớc khu dân cƣ 28 4.2 Sơ đồ vạch tuyến mạng lƣới thoát nƣớc 29 4.3 Nguyên tắc vạch mạng lƣới .31 4.4 Bố trí cống đƣờng phố 32 4.5 Độ sâu chôn cống thoát nƣớc 36 4.6 Xác định lƣu lƣợng tính toán cho đoạn cống 37 4.7 Nguyên tắc cấu tạo mạng lƣới thoát nƣớc thiết kế trắc dọc 41 4.8 Đặc điểm cấu tạo tính toán mạng lƣới thoát nƣớc xí nghiệp công nghiệp 46 THOÁT NƢỚC MƢA VÀ THOÁT NƢỚC CHUNG 47 A THOÁT NƢỚC MƢA 47 5.1 Mƣa hình thành dòng chảy .47 Phần Hệ thống thoát nƣớc Tập huấn quản lý vận hành bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc địa bàn tỉnh Ninh Thuận 5.2 Thiết kế hệ thống thoát nƣớc mƣa .51 5.3 Những đặc điểm công trình hệ thống thoát nƣớc mƣa 63 5.4 Trạm bơm, hồ điều hoà cửa xả nƣớc mƣa 65 B THOÁT NƢỚC CHUNG 65 5.5 Điều kiện sử dụng hƣớng cải tạo hệ thống thoát nƣớc chung số đô thị nƣớc ta 65 5.6 Đặc điểm thiết kế mạng lƣới hệ thống thoát nƣớc chung 66 CỐNG VÀ KÊNH MƢƠNG 66 6.1 Những yêu cầu cống kênh mƣơng 67 6.2 Các loại cống dùng để xây dựng cống thoát nƣớc .67 6.3 Mối nối đầu cống .69 6.4 Nền bệ cống 69 CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN MẠNG LƢỚI 71 7.1 Giếng thăm 71 7.2 Giếng chuyển bậc 73 7.3 Giếng tràn tách nƣớc mƣa hệ thống thoát nƣớc chung 75 7.4 Cống đặt qua sông hồ kênh đào 77 7.5 Cống qua đƣờng sắt đƣờng ô tô 79 7.6 Hồ điều hoà hệ thống thoát nƣớc mƣa đô thị 80 7.7 Tóm tắt công trình hệ thống thoát nƣớc .83 TRẠM BƠM NƢỚC THẢI 84 8.1 Nhiệm vụ vị trí trạm bơm nƣớc thải .84 8.2 Phân loại trạm bơm nƣớc thải 84 8.3 Các loại máy bơm nƣớc thải 85 8.4 Bể chứa trạm bơm thoát nƣớc .85 8.5 Thiết kế ống dẫn, tính cột nƣớc bơm chọn máy 89 8.6 Một số dạng kết cấu trạm bơm nƣớc thải 89 8.7 Các vấn đề cần nghiên cứu thêm .93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 Phần Hệ thống thoát nƣớc Tập huấn quản lý vận hành bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc địa bàn tỉnh Ninh Thuận BẢNG CÁC THUẬT NGỮ VÀ DANH TỪ VIẾT TẮT BV BT BTCT CC CN CT CTCC CTXL DC ĐC ĐCTV ĐT HT HTTN HS HSKĐH KT-KT KT-XH LL MB ML MLTN MN Bệnh viện Bê tông Bê tông cốt thép Công cộng Công nghiệp Công trình Công trình công cộng Công trình xử lý Dân cƣ Động Địa chất thủy văn Đô thị Hệ thống Hệ thống thoát nƣớc Hệ số Hệ số không điều hòa Kinh tế - kỹ thuật Kinh tế - xã hội Lƣu lƣợng Máy bơm Mạng lƣới Mạng lƣới thoát nƣớc Mực nƣớc Phần Hệ thống thoát nƣớc NM NT NTCN NTSH NTSX QL QH SH SX TB TC TCCN TCTN TH TN TNSH TXL VL VS XM XN XNCN XL Nƣớc mƣa Nƣớc thải Nƣớc thải công nghiệp Nƣớc thải sinh hoạt Nƣớc thải sản xuất Quản lý Quy hoạch Sinh hoạt Sản xuất Trạm bơm Tiêu chuẩn Tiêu chuẩn cấp nƣớc Tiêu chuẩn thoát nƣớc Trƣờng học Thoát nƣớc Thoát nƣớc sinh hoạt Trạm xử lý Vật liệu Vệ sinh Xi măng Xí nghiệp Xí nghiệp công nghiệp Xử lý Tập huấn quản lý vận hành bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc địa bàn tỉnh Ninh Thuận CÁC HỆ THỐNG VÀ SƠ ĐỒ THOÁT NƯỚC 1.1 NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC VÀ CÁC LOẠI NƢỚC THẢI Hoạt động hàng ngày ngƣời ĐT điểm DC tạo nƣớc thải Khái niệm nƣớc thải: Là nguồn ô nhiễm, gồm: chất thải sinh lý ngƣời, động vật, chất thải trình SX theo nƣớc xả vào m/trƣờng xung quanh Tác hại nƣớc thải: - Chứa nhiều chất vô độc hại, chất hữu dễ bị phân huỷ thối rữa, nhiều vi trùng gây bệnh nguy hiểm cho ngƣời động vật - Gây ngập lụt làm ảnh hƣởng, hƣ hại tới nhiều đối tƣợng khác: đất đai, đƣờng xá, CT kiến trúc Nhiệm vụ HTTN: Thu gom, vận chuyển nhanh chóng NT khỏi khu vực, đồng thời xử lý khử trùng đạt yêu cầu VS trƣớc xả vào nguồn tiếp nhận Các loại nƣớc thải: - Nước thải sinh hoạt: Từ chậu rửa, buồng tắm, nhà xí, tiểu - Nước thải sản xuất: Thải sau trình SX; thành phần khác nhau, phụ thuộc vào tính chất SX Phân biệt: + NTSX bẩn nhiều (nƣớc bẩn): NT từ sở SX hóa chất, sản suất giấy, NT bệnh viện… chứa nhiều chất bẩn, độc hại + NTSX bẩn (NT sạch): nƣớc để rửa thiết bị, làm thiết bị, nƣớc làm mát không mang nhiều chất bẩn độc hại - Nước mưa bẩn: Sau rơi xuống chảy mặt đƣờng, quảng trƣờng, khu DC, XN bị nhiễm bẩn Nƣớc đô thị: NTSH, NTSX đƣợc dẫn chung hỗn hợp đƣợc gọi nước thải đô thị 1.2 SƠ ĐỒ VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC Khái niệm: HTTN tổ hợp CT, thiết bị giải pháp kỹ thuật đƣợc tổ chức để thực nhiệm vụ chuyển NT khỏi khu vực Phân loại HTTN: (tuỳ thuộc phƣơng thức thu gom, vận chuyển, mục đính yêu cầu xử lý sử dụng NT): - HTTN chung - HTTN riêng + Riêng hoàn toàn Phần Hệ thống thoát nƣớc Tập huấn quản lý vận hành bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc địa bàn tỉnh Ninh Thuận + Riêng không hoàn toàn - HTTN nửa riêng Hệ thống thoát nƣớc chung Hình 1.1 HTTN chung Cống góp nhánh; Cống góp chính; Trạm bơm chính; Cống xả nƣớc xử lý; Giếng tách nƣớc mƣa; Cống xả nƣớc mƣa Đặc điểm: - Tất loại nƣớc (NM, NTSH, NTSX) đƣợc vận chuyển chung ML tới TXL xả nguồn - Nhiều trƣờng hợp có giếng tràn tách nƣớc mƣa cuối cống góp nhánh, đầu cống góp để giảm bớt quy mô CT (mạng, ) Hệ thống thoát nƣớc riêng Hình 1.2 HTTN riêng Mạng thoát nƣớc SH; Mạng thoát nƣớc mƣa; Trạm bơm chính; Cống xả nƣớc xử lý; Cống xả NM NTSX quy ƣớc Đặc điểm: - HT có nhiều mạng lƣới Riêng hoàn toàn: Mỗi loại có mạng riêng: - mạng thoát NM Phần Hệ thống thoát nƣớc Tập huấn quản lý vận hành bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc địa bàn tỉnh Ninh Thuận - mạng thoát NTSH - mạng thoát NTSX… Riêng không hoàn toàn: Có thể gộp số loại NT vào mạng: - mạng để thoát NT bẩn (NTSH, NTSX bẩn) - mạng để thoát NT (NM, NTSX sạch) xả tr/tiếp nguồn HT thoát nƣớc nửa riêng Hình 1.3 HTTN nửa riêng Mạng thoát nƣớc bẩn; Mạng thoát nƣớc mƣa; Trạm bơm chính; Cống xả nƣớc xử lý; Giếng tràn tách nƣớc; Cống xả nƣớc mƣa Đặc điểm: - HT có mạng lƣới: MLTN bẩn MLTN mưa, làm việc nhƣ sau: Khi mƣa nhỏ: NTSH + NM thoát chung Khi mƣa lớn: NTSH, NM thoát riêng - Tại chỗ giao HT (NM NT) x/dựng giếng tràn tách nước mưa 1.3 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC Ƣu nhƣợc điểm điều kiện ứng dụng hệ thống thoát nƣớc a Hệ thống thoát nước chung Ưu điểm: - Tổng ch/dài MLTN nhỏ (giảm 3040% so với HTTN riêng hoàn toàn), đặc biệt k/tế đ/với khu mà mật độ nhà cao tầng lớn Chi phí QL mạng giảm 1520% - Tốt VS toàn loại nƣớc đƣợc xử lý (nếu không tách NM) Nhược điểm: - Chế độ th/lực cống CT (TXL, TB ) không đ/hoà, đ/kiện mƣa lớn khu nhà thấp tầng Khi Q nhỏ: lắng cặn, Q lớn: ngập lụt - Vốn đầu tƣ ban đầu cao ƣu tiên cho loại NT Phần Hệ thống thoát nƣớc Tập huấn quản lý vận hành bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc địa bàn tỉnh Ninh Thuận Điều kiện ứng dụng: - Giai đoạn đầu x/dựng HTTN riêng - Những ĐT khu ĐT nhà cao tầng, nhà có bể tự hoại - Nguồn tiếp nhận lớn, cho phép xả NT với mức độ XL thấp - Địa hình thuận lợi cho TN, giảm đƣợc số lƣợng TB cột nƣớc bơm - Cƣờng độ mƣa nhỏ Hệ thống thoát nước riêng Ưu điểm: - Chỉ phải làm NTSH NTSX bẩn, nên CT (cống, TB, CTXL) nhỏ; giá thành XL nƣớc thấp - Giảm đƣợc vốn đầu tƣ x/dựng - Chế độ thuỷ lực HT ổn định - Quản lý, bảo dƣỡng dễ Nhược điểm: - Tổng ch/dài đƣờng ống lớn (tăng 3040% so với HTTN chung) - Có song song nhiều HT CT, mạng ĐT, chiếm nhiều kh/ gian - VS nƣớc bẩn NM không đƣợc XL mà thải trực tiếp vào nguồn (nhất lúc nguồn nƣớc, khả pha loãng kém) Điều kiện ứng dụng: - ĐT lớn, tiện nghi, XNCN - Địa hình không thuận lợi, đòi hỏi x/dựng nhiều TB, cột nƣớc bơm lớn - Cƣờng độ mƣa lớn - NT đòi hỏi phải XL sinh hoá Hệ thống thoát nước nửa riêng Ưu điểm: - Về VS tốt HTTN riêng th/gian mƣa, chất bẩn không theo nƣớc mƣa xả trực tiếp nguồn - Phối hợp đƣợc ƣu điểm loại HT Nhược điểm: - Vốn đầu tƣ ban đầu cao phải x/dựng đồng thời HT - Giếng tách nƣớc mƣa thƣờng không đạt hiệu mong muốn VS Điều kiện ứng dụng: - Đô thị lớn (>50.000 ng) - Yêu cầu mức độ XLNT cao khi: + Nguồn tiếp nhận ĐT nhỏ d/chảy yếu + Những nơi có nguồn nƣớc dùng vào mục đích tắm, thể thao Phần Hệ thống thoát nƣớc Tập huấn quản lý vận hành bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc địa bàn tỉnh Ninh Thuận + Khi y/c tăng cƣờng bảo vệ nguồn khỏi bị nhiễm bẩn NT xả vào Một số ý chọn loại sơ đồ HTTN - Tuỳ theo đ/kiện cụ thể mà chọn loại sơ đồ HTTN cho phù hợp sở so sánh KT-KT - Không đƣợc xả NT vào kênh hở, vk[...]... khối lƣợng tính toán đáng kể Cách 2 Tính trực tiếp theo lập trình và sử dụng máy tính Phần 1 Hệ thống thoát nƣớc 27 Tập huấn quản lý vận hành và bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận 4 THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC 4.1 CÁC BỘ PHẬN CỦA SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC KHU DÂN CƢ 1 Mạng thoát nƣớc trong nhà Hình Sơ đồ tổng quát các thiết bị thu và HT dẫn nƣớc thải trong nhà 1 Ống thông hơi... MẠNG LƢỚI THOÁT NƢỚC Việc lập sơ đồ MLTN cho một đô thị là khó vì phụ thuộc nhiều yếu tố: địa hình, địa chất, ĐCTV, mức độ phát triển của ĐT, vị trí CTXL và xả nƣớc Vạch tuyến MLTN rất quan trọng vì nó quyết định toàn bộ giá thành thoát nƣớc Phần 1 Hệ thống thoát nƣớc 29 Tập huấn quản lý vận hành và bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận Hình Sơ đồ tổng quát mạng lƣới thoát nƣớc... nuôi trồng thuỷ sản có quy định riêng Phần 1 Hệ thống thoát nƣớc 10 Tập huấn quản lý vận hành và bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận 1.5 SƠ ĐỒ THOÁT NƢỚC KHU DÂN CƢ 1 Thiết bị thu và dẫn nƣớc bên trong nhà - Các thiết bị VS: hố xí, hố tiểu, chậu tắm, chậu rửa - Mạng đƣờng ống trong nhà: ống nhánh, ống đứng, ống dẫn ra ngoài 2 Mạng lƣới thoát nƣớc bên ngoài nhà Gồm cống ngầm, kênh... nền móng CT, xâm thực ống cấp nƣớc Phần 1 Hệ thống thoát nƣớc 32 Tập huấn quản lý vận hành và bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận Hình Bố trí hợp lý mạng lƣới công trình ngầm E- Mạng điện chiếu sáng T- Mạng lƣới thoát nƣớc ĐT- Mạng điện thoại N- Mạng dẫn nhiệt G - Mạng dẫn gas GT- Giếng thu nƣớc mƣa C- Mạng lƣới cấp nƣớc NM- Mạng lƣới thoát nƣớc mƣa Hình Giải pháp đặt chung các... và bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận 11) Trên đƣờng phố có cƣờng độ giao thông lớn, nếu có nhiều loại đƣờng ống, đƣờng dây thì tốt nhất nên bố trí chung trong tunel BTCT tấm đúc sẵn Hình Tunel dùng để bố trí công trình ngầm 1- Thoát nƣớc mƣa; 2- Thoát nƣớc bẩn; 3- Giếng thăm; 4- Cáp điện; 5- Cáp điện thoại; 6- Ống cấp nƣớc; 7- Cấp nhiệt; 8- Rãnh Phần 1 Hệ thống thoát nƣớc 35... sản xuất hoàn thiện nhất, vì vậy nó đƣợc sử dụng tới 90% trong xây dựng cống thoát nƣớc 3.3 TỔN THẤT THUỶ LỰC DỌC ĐƢỜNG Cần xác định d, i thoả mãn yêu cầu về độ đầy, tốc độ Dùng các công thức: Q=.v R   v=C R  i (Chezzy) 1 1 C= R 6 n Phần 1 Hệ thống thoát nƣớc (Manning) 24 Tập huấn quản lý vận hành và bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận 1 C= R y n (Pavlovski) y=2,5 n 0,130,75... Dmin = 200 mm đ/với mạng tiểu khu và đƣờng phố Dmin = 300 mm đ/với mạng thoát nƣớc mƣa 2 Độ đầy tối đa Không cho chảy đầy, lý do chính là cần khoảng trống để thông hơi cho mạng lƣới (mặt khác, về thuỷ lực, ngay khi đạt LL tối đa cũng không choán đầy cống) Phần 1 Hệ thống thoát nƣớc 25 Tập huấn quản lý vận hành và bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận Nguyên lý thông hơi MLTN: nhờ... =1,0 m/s Phần 1 Hệ thống thoát nƣớc 26 Tập huấn quản lý vận hành và bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận Trong thực hành, nếu không có đủ số liệu có thể sử dụng c/thức của Federov: vkl = 1,57 n R , với n=3,5+0,5R Đ/với kênh đất, tra bảng, phụ thuộc t/c của đất làm kênh và độ sâu h; hoặc tính theo công thức, chẳng hạn, công thức Ghiêc-kan: vkl = AQ0,2 ; m/s A - Hệ số, A = 0,33... Công trình xử lý Để XL nƣớc thải, XL cặn lắng 5 Cống và miệng xả nƣớc thải vào nguồn Phần 1 Hệ thống thoát nƣớc 11 Tập huấn quản lý vận hành và bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận 2 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC 2.1 NHỮNG TÀI LIỆU CƠ BẢN ĐỂ THIẾT KẾ - Đồ án quy hoạch đô thị (5, 10, 20 năm): + Số lƣợng và phân bố DC + Bố trí và quy mô các CT kiến trúc, xây dựng,... l/ng/ngđ LL trung bình Qngđ.tb Qh.tb Qs.tb 3 3 m /ngđ m /h l/s K0.max Qs.max l/s Tổng cộng: Phần 1 Hệ thống thoát nƣớc 18 Tập huấn quản lý vận hành và bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận * Theo LL đơn vị (module LL) Coi LL phụ thuộc d/tích: q0  qP , 86400 l/s/ha q0 - Module LL q - T/chuẩn thoát nƣớc, l/ng/ngđ P - Mật độ dân số, ng/ha Đối với khu DC lớn thì tính theo PP này chính xác, ... thủy văn Đô thị Hệ thống Hệ thống thoát nƣớc Hệ số Hệ số không điều hòa Kinh tế - kỹ thuật Kinh tế - xã hội Lƣu lƣợng Máy bơm Mạng lƣới Mạng lƣới thoát nƣớc Mực nƣớc Phần Hệ thống thoát nƣớc NM... máy tính Phần Hệ thống thoát nƣớc 27 Tập huấn quản lý vận hành bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc địa bàn tỉnh Ninh Thuận THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC 4.1 CÁC BỘ PHẬN CỦA SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC KHU... chọn tốc độ lớn, độ dốc lớn Hệ thống thoát nƣớc 46 Tập huấn quản lý vận hành bảo dƣỡng hệ thống thoát nƣớc địa bàn tỉnh Ninh Thuận THOÁT NƯỚC MƯA VÀ THOÁT NƯỚC CHUNG A THOÁT NƢỚC MƢA 5.1 MƢA VÀ