Trong đề tài này tính cho hai trường hợp
Trường hợp 1 : Nhằm kiểm tra khả năng chuyển tải nước thải trong cống và khả năng điều tiết của hồ chứa nên trường hợp này của chỉ xét ở một ảnh hưởng nhỏ
của nước triều đến hệ thống thốt nước và để thiên về an tồn thì trường hợp này chạy với điều kiện khơng được ngập trong cống.
Trường hợp 2 : Để đề tài phù hợp với thực tế và tận dụng hết khả năng mơ phỏng của phần mềm thì trong trường này ta xét tới ảnh hưởng của mức nước triều lên hệ thống. Trong trường hợp bất lợi nhất là khi mưa trong ngày lớn nhất ứng với mực nước triều ngồi kênh là lớn nhất.
Trong cả hai trường hợp này đều tính tiêu thốt nước cho trận mưa kéo dài trong vịng 3 giờ và hệ thống thốt nước phải tiêu trong vịng 30 phút để đảm bảo cho hệ thống khơng bị ngập và phù hợp với thực tế.
IV. Nội dung tính tốn
9 Với trường hợp 1 : Từ các thiết lập ở trên ta tiến hành mơ phỏng hệ thống thốt nước
Vào General chọn:
o lựa đơn vị lưu lượng: CMS (m3/s)
o mơ hình thấm: Horton
o phương pháp lộ trình sĩng: sĩng động học – Dynamic Wave
o và ấn định việc khơng cho ngập: Allow Ponding
Hình 23: Giao diện mơ phỏng hệ thống thốt nước
Dòng ổn định Ỉ
Động học Ỉ
Sóng động học Ỉ
Chọn thời điểm bắt đầu quá trình mơ phỏng, kết thúc mơ phỏng ( do lượng mưa giờ
lớn nhất là lúc 16 – 17 - 18 giờ ngày 25/9/1997 nên chọn thời điểm mơ tả từ 15h30 và kết thúc lúc 20h
Thời gian bắt đầu phân tích Ỉ
Thời gian bắt đầu báo cáo Ỉ
Thời gian kết thúc phân tích Ỉ
Hình 24: Giao diện chọn thời gian mơ phỏng
Chọn thời gian theo dõi diễn biến chuyển động của nước thải cũng như khả
năng điều tiết của hồ ( khoảng thời gian được chọn là 30 phút ).
¾ Chạy mơ phỏng: Run
Hình 26: Giao diện chạy mơ phỏng
V. Khai thác kết quả :
¾ Xem diễn biến dịng chảy của một tuyến nào đĩ ta vào: Report/Graph/Profile
Hình 28 a. Mơ phỏng diễn biến của dịng chảy trên tuyến từ nút 1 – cửa xả tại thời điểm đầu trận mưa.
Hình 28 b. Mơ phỏng diễn biến của dịng chảy trên tuyến từ nút 1 – cửa xả tại thời điểm kết thúc trận mưa. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ta thấy tại thời điểm đầu trận mưa hệ thống luơn đảm bảo khả năng chuyền tải nước thải khơng xảy ra tình trạng ngập, nhưng khi trận mưa kết thúc do cĩ sự sâm nhập của nước mưa cộng với nước thải sẵn cĩ làm hệ thống( tuyến 1 – cửa xả) bị ngập hai nút, nút 1 và nút 2 do lưu lượng trong đường ống quá lớn so với đường kính ống của nĩ.
Để khắc phục tình trạng ngập của hệ thống thì ta tiến hành khai báo lại các thơng sốđầu vào của hệ thống ( đường kính ống). Để thay đổi thơng số của
đối tượng nào thì trên hệ thống ta chỉ cần nhấp đúp chuột vào đối tượng đĩ rồi nhập giá trị mới cho nĩ.
Sau khi khai báo lại thơng sốđầu vào của hệ thống ( đường kính ống) ta
được diễn biến trạng thái dịng chảy trong hệ thống ( tuyến 1 – cửa xả ) như
sau:
Hình 29a: Mơ phỏng diễn biến của dịng chảy trên tuyến từ nút 1 – cửa xả tại thời điểm đầu trận mưa
Hình 29.b: Mơ phỏng diễn biến của dịng chảy trên tuyến từ nút 1 – cửa xả tại thời điểm kết thúc trận mưa.
Ta thấy tại thời điểm đầu trận mưa và tại thời điểm kết thúc trận mưa hệ
thống luơn đảm bảo khả năng chuyền tải khơng xảy ra tình trạng ngập.Điều đĩ cĩ nghĩa là việc chọn các thơng sốđầu vào của hệ thống (đường kính ống) là hợp lý.
Tiến hành các bước tương tự như trên cho tuyến cịn lại ta cũng chọn
Hình 30: Mơ phỏng diễn biến của dịng chảy trên tuyến từ nút 1 – nút 13 tại thời điểm kết thúc trận mưa.
¾ Xem xét khả năng điều tiết của hồ chứa : Table/by object/nodes
Bảng 3: Bảng kết quả tính tốn đối với hồ chứa
Từ đường quá trình diễn biến của nước thải và bảng kết quả của hồ ta thấy tại bất kỳ thời điểm nào của trận mưa thì hồ luơn đảm bảo khả năng tựđiều tiết, khơng bị
ngập ( Flooding = 0). Cũng từ kết quả trên ta thấy được mực nước trong hồ cao nhất là 1m điều này giúp ta thiết kế hồ với dung tích hợp lý nhất, vừa đảm bảo khả năng điều tiết của hồ vừa đảm bảo yêu cầu kinh tế.
¾ Xem xét lưu lượng nước thải từng đoạn ống, độ đầy, vận tốc dịng chảy
Table/by object/link
Bảng 4: Bảng kết quả tại cống số 5
Ta thấy vận tốc nước thải trong đường ống dao động trong khoảng từ 0,76 m/s
đến 1,63 m/s. Vận tốc min là 0,76 m/s luơn lớn hơn vận tốc Vmin = 0,7 m/s (TCVN)( đối với ống trịn) . Do đĩ việc chọn đường kính ống và chiều sâu chơn cống cũng như độ dốc cống là hợp lý.
¾ Xem lưu lượng ứng với từng độ sâu tại nút: Table/by object/nodes
Bảng 6: Bảng kết quả tại cửa xả
Tại bảng kết quả của cửa xả thì độ sâu mực nước tối đa là 0,25 m.
Khi tính tốn cho trường hợp cửa xả chịu ảnh hưởng của triều ta sẽ dùng kết quả này để xác định thời điểm cửa van sẽ đĩng, cũng như chiều cao của cửa van 1 chiều.
¾ Xem biểu đồ quan hệ giữa các đại lượng ta vào : Report/ Graph/ Scatter
Tại bảng kết quả tại cống số 14 ta thấy lưu lượng nước thải đạt lớn nhất là 1,65 (m3/s) tại độ sâu trong cống là 0,62m.
Tại bảng kết quả của cửa xả thì độ sâu mực nước tối đa là 0,25 m.
Khi tính tốn cho trường hợp cửa xả chịu ảnh hưởng của triều ta sẽ dùng kết quả này để xác định thời điểm cửa van sẽ đĩng, cũng như chiều cao của cửa van 1 chiều.
9 Trường hợp 2 : Nhằm nâng cao tính thiết thực của đề tài trường hợp này xem xét ảnh hưởng của triều tới sự chuyển động của nước thải trong hệ thống. Khi (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
đĩ dịng chảy trong cống là dịng chảy khơng áp. o Khai báo mực nước triều : Curves/tidal Curves
Giữ nguyên các thơng sốđã khai báo ở trên và chạy trong trường hợp ảnh hưởng của triều
ực nước thải trong cống khi cĩ triều ( tuyến nút 1 – cửa xả ) Hình 33 a: M
Hình 33 b: Mực nước thải trong cống khi cĩ triều ( tuyến nút 8 – nút 13 )
Thấy nước trên hệ thống xảy ra tình trạng ngập, do mực nước triều quá cao, lưu lượng chảy từ ngồi kênh vào hệ thống lớn nên trong trường hợp này hồ khơng cịn khả năng điều tiết lưu lượng trong hệ thống.
Giải pháp : Để cĩ thể khắc phục được tình trạng ngập trong hệ thống ta lắp đặt thêm cửa van một chiều điều tiết tự động theo triều tại cửa xả, ứng với mực nước triều lớn đồng thời trong khu vực xảy ra mưa thì sau đĩ dùng bơm để
bơm nước từ hồ ra ngồi kênh.
Để cĩ thể mơ tả được van điều tiết và bơm trong hệ thống ta gắn thêm nút số
khi mực nước triều lên thì cửa van một triều sẽđĩng lại khi đĩ bơm sẽ bơm nước từ hồ
ra nút số 14.
Hình 34: Sơđồ hệ thống bố trí van điều tiết và bơm khi cĩ triều
Trong trường hợp 1 tính với trường hợp mực nước triều thấp hơn cửa xả ta đã xác định
được mực nước max trong cửa xả là 0.25m ta sẽ dùng mực nước này làm gốc để xác
định thời điểm đĩng cửa van điều tiết. Khi triều lên sẽ xảy ra hiện tượng nước chảy ngược từ ngồi vào làm mực nước trong cửa xả cao hơn mực nước này khi đĩ cửa van một triều sẽ phải đĩng lại. Cao trình đáy cống là -1,5m mực nước triều cao nhất là 1,47 m để an tồn ta chọn chiều cao của cửa van là 3,5 m.
o Khai báo đối tượng cửa van – Outlet : Curves/Rating Curves
ỈNút vào
ỈNút ra
Ỉ Chiều cao so với đáy cống (m)
Ỉ Van một chiều
Ỉ Đường cong đặc tính
Ỉ Hệ số A của phương trình đường cong đặc tính
Ỉ Số mũ b của phương trình đường cong đặc tính
Q = AHb
Hình 35: Giao diện nhập thơng số cho cửa van
o Khai báo đối tượng bơm – Pump
Ỉ Nút vào
Ỉ Nút ra
Ỉ Tên đường cong đặc tính – Pump Curve
Ỉ Tình trạng ban đầu ( on/off ) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 37: Các thơng số khai báo cho bơm
Trong SWMM ta phép ta chọn bơm tùy ý, sau đĩ chạy mơ hình rồi kiểm nghiệm lại kết quả. Việc thử nghiệm sẽ dùng lại khi máy bơm ta chọn phải cĩ khả năng điều tiết lưu lượng trong hệ thống, khơng cịn tình trạng ngập trong hệ thống.
Bơm được coi là các điểm nối, được sử dụng để tạo đầu nước. Đường cong bơm mơ tả mối quan hệ giữa tốc độ bơm và điều kiện của các nút đầu ra và đầu vào.
Tại thời điểm xét nước đã ngập nên trạng thái ban đầu của bơm là đang chạy. Giữ nguyên các thơng số sau khi đã khai báo ở trên ta bắt đầu quá trình mơ phỏng trong trường hợp cĩ triều.
Vào General chọn lựa đơn vị lưu lượng, mơ hình thấm, phương pháp lộ trình sĩng và ấn định chếđộ chảy khơng áp.
Hình 39: Các chếđộ lựa chọn cho quá trình mơ phỏng
o Chọn Run để bắt đầu quá trình mơ phỏng
Hình 41: Diễn biến của dịng chảy trong cống khi cĩ bơm (tuyến 1 – nút 14)
Hình 42: Diễn biến của dịng chảy trong cống khi cĩ bơm(tuyến nút 8 – nút 13)
• Xem kết quả theo từng đối tượng (Subcatchment( lưu vực), Junction(nút),Storage Units( hồ điều hịa),Conduits(đường ống)…) ta vào
Nhận xét : Từ diễn biến dịng chảy và kết quả cho tại bảng 7 ta thấy tại thời điểm đầu trận mưa và tại thời điểm kết thúc trận mưa hệ thống luơn đảm bảo khả năng chuyền tải khơng xảy ra tình trạng ngập.Điều đĩ cĩ nghĩa là việc chọn các thơng sốđầu vào của hệ thống (đường kính ống, độ sâu chơn cống, độ dốc ) là hợp lý
Cũng từ diễn biến của dịng chảy trong cống trên tuyến từ nút 1 đến nút 14 ta thấy lưu lượng trong cống sau khi bơm ít khơng đảm bảo được độđầy trong cống. Tuy nhiên đây chỉ là tình trạng tạm thời trong đường ống khi mực nước
thủy triều lên một cách đột ngột, do đĩ việc trọn bơm cĩ cao trình bơm, lưu lượng bơm như vậy là hợp lý.
• Với kết quả như trên ta cĩ thể thiết kế hệ thống thốt nước chính cho vùng dự án đang nghiên cứu như sau:
Bảng 8: Thơng số thiết kế hệ thống đường ống thốt nước chính
Cống Loại cống Hình dạng cống Đường kính cống d m Chiều dài m Hệ số nhám Maning Đoạn 1-2 Bê tơng cốt thép Cống trịn Circular 0.4 134.8 0.01
Đoạn 2-3 Bê tơng cốt thép CCircularống trịn 0.6 183.5 0.01
Đoạn 3-4 Bê tơng cốt thép CCircular ống trịn 0.7 134.6 0.01
Đoạn 4-5 Bê tơng cốt thép Cống trịn Circular 0.8 92 0.01 Đoạn 5-6 Bê tơng cốt thép Cống trịn Circular 0.9 122.7 0.01 Đoạn 6-7 Bê tơng cốt thép Cống trịn Circular 1.0 154.3 0.01 Đoạn 8-9 Bê tơng cốt thép Cống trịn Circular 0.5 126.2 0.01 Đoạn 9-10 Bê tơng cốt thép Cống trịn Circular 0.6 122.5 0.01
Đoạn 10-11 Bê tơng cốt thép CCircularống trịn 0.8 202.6 0.01
Đoạn 11-12 Bê tơng cốt thép CCircularống trịn 0.9 125.4 0.01
Đoạn 12-13 Bê tơng cốt thép Cống trịn Circular 1.0 145.5 0.01 Đoạn 7-13 Bê tơng cốt thép Cống trịn Circular 1.0 109 0.01 Đoạn 13-HồĐH Bê tơng cốt thép Cống trịn Circular 1.2 146.4 0.01
PHẦN V : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận:
Qua quá trình tìm hiểu nghiên cứu phần mềm SWMM, ứng dụng tính tốn tiêu thốt nước cho xã Vĩnh Lộc B - huyện Bình Chánh - Tp Hồ Chí Minh, cho phép rút ra một số kết luận cụ thể sau đây:
Về vùng nghiên cứu xã Vĩnh lộc:
Hiện trạng xây dựng khá dày đặc, cao độ nền và độ dốc nền nhỏ vì vậy việc thốt nước cĩ nhiều hạn chế (cao độđáy cống bị mực nước triều khống chế).
Nhìn một cách tổng thể, trên tồn khu vực chưa cĩ hệ thống thốt nước mặt hồn chỉnh. Cống qua đường: khu vực hiện cĩ khoảng hơn 40 cống qua đường với các loại kết cấu bao gồm cống ngầm, cĩ kích thước từ (Φ1000-Φ1500) và cống bản cĩ kích thước từ (1200 x2600)mm đến (3000-2500)mm, chất lượng cống cịn tương đối tốt, tuy nhiên nhiều cống đã bị tắc (do dịng chảy lũ mang theo nhiều bùn, cát và ý thức của người dân chưa cao). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Về phần mềm:
9 Ưu điểm của phần mềm:
1.Khả năng mơ phỏng của phần mềm:
SWMM khơng những mơ phỏng được hệ thống đường ống, các cơng trình trong hệ thống thốt nước mà cịn cho ta thấy diễn biến trạng thái chảy của của nước thải trên từng đoạn ống, của tồn hệ thống điều này giúp ích rất nhiều trong việc xây dụng hệ thống thốt nước đặc biệt là trong việc cải tạo hệ thống thốt nước cũ, hay trong khu vực thốt nước cĩ cả hệ thống đường ống cũ và mới
2.Hiệu chỉnh các thơng số của dữ liệu đầu vào
Giao diện nhập các thơng số đầu vào khá đơn giản giúp người sử dụng cĩ thể
nhập một cách dễ dàng.
SWMM cho phép người sử dụng cĩ thể xem và thay đổi bất kỳ thơng số nào của nút, của cống trong hệ thống thốt nước.
Cung cấp nhiều loại ống cũng như các kích thước của ống để người sử dụng cĩ thể chọn tùy thuộc vào điều kiện thực tế khi thi cơng cũng như thiết kế.
Thơng thường khi chọn máy bơm chúng ta phải tính tốn để biết được chiều cao cột nước bơm, lưu lượng bơm cần thiết, trong khi đĩ với mơ hình SWMM cho phép người sử dụng cĩ thể chọn bơm tùy ý và hiệu chỉnh các thơng số của bơm tới khi chọn được bơm phù hợp.
4. Hiển thị kết quả:
Kết quả của việc tính tốn thủy lực trong đường ống, nút, lưu vực… đều được SWMM trình bày dưới dạng bảng, cĩ thể xem dưới dạng chuỗi thời gian hay tại thời 1
điểm bất kỳ.
Ngồi ra SWMM cịn cung cấp kết quả dưới dạng biểu đồ quan hệ các đại lượng trong hệ thống: lưu lượng – độ sâu, vận tốc – lưu lượng, độ sâu – vận tốc…
5. Khả năng xuất kết quả dưới dạng các file khác
Ngồi việc hiện thị kết quả tính tốn dưới dạng bảng, SWMM cịn cho phép xuất kết quả dưới dạng filt ( *.txt ) để người sử dụng cĩ thể xem và chỉnh sủa
Bảng 7: Bảng kết quả tính tốn tại cửa xả trong trường hợp 1 dưới dạng file (*.txt)
Kiến nghị :
Trong thực tế hiện nay đặc biệt là vùng mới quy hoạch như khu vực được đề
cập đến trong đề tài thì nước thải sau khi thải ra kênh, nguồn xả thường được tập trung xử lý sau đĩ rồi mới thải ra nguồn tuy nhiên trong đề tài này do thời gian hạn hẹp nên chúng em chưa đề cập tới, hy vọng chúng em sẽ cĩ dịp đề cập vấn đề này ở một đề tài khác chuyên sâu hơn.
Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cơ, đặc biệt là thầy
Triệu Ánh Ngọc đã giúp đỡ chúng em hồn thành tốt đề tài này. Do lần đầu tiên chúng em làm quen với việc nghiên cứu khoa học nên đề tài khơng tránh khỏi những hạn chế chúng em mong nhận được sự gĩp ý của các thầy cơ trong hội đồng, các ban