Các khối xử lý chính của mơ hình SWMM bao gồm:
- Khối “dịng chảy” (Runoff block) tính tốn dịng chảy mặt và ngầm dựa trên biểu đồ quá trình mưa (và/hoặc tuyết tan) hàng năm, điều kiện ban đầu về sử dụng đất và địa hình.
- Khối “truyền tải” (Transport block) tính tốn truyền tải vật chất trong hệ thống nước thải.
- Khối “chảy trong hệ thống” (Extran block) diễn toán thủy lực dòng chảy phức tạp trong cống, kênh…
- Khối “Trữ/xử lý“ (Strorage/Treatment block) biểu thị các cơng trình tích nước như ao, hồ điều hịa…và các cơng trình xử lý nước thải, đồng thời mơ tả ảnh
Dịng chảy (Khối Runoff)
Nhận nước (Khối Receiving) Truyền tải chảy
mặt (Khối Transport) Trữ / Xử lý (Khối Storage/Treatment) Trữ / Xử lý (Khối Storage/Treatment)
hưởng của các thiết bị điều khiển dựa trên lưu lượng và chất lượng- các ước tốn chi phí cơ bản cũng được thực hiện.
- Khối “nhận nước” (Receiving block): Mơi trường tiếp nhận.
Mục đích ứng dụng mơ hình tốn SWMM cho tính tốn hệ thống thoát nước khu vực thành phố Thái Nguyên nhằm:
+ Xác định các khu vực cần xây mới hoặc mở rộng cống thốt nước mưa để giảm tình trạng ngập lụt đường phố hoặc cung cấp dịch vụ thoát nước thải cho những khu vực mới phát triển;
+ Xác định các thông số kỹ thuật cơ bản của các cơng trình trong hệ thống thốt nước;
+ Thiết lập mạng lưới thoát nước tổng thể cho khu vực.
SWMM dùng tập hợp các nút (node), các đoạn ống nối với các nút, hồ điều hòa, cửa xả, bơm…để mơ tả hệ thống mạng lưới thốt nước.
Cấu tạo mạng lưới hệ thống thoát nước bao gồm các thành phần: Subcatchment (lưu vực), Raingage (trạm mưa), Junction (nút), Storage Units (hồ điều hòa), Conduits (đường ống), Pumps (bơm), Regulatiors (van điều khiển hay van một chiều ), Outfalls (cửa xả), mối liên hệ của từng bộ phân được thể hiện trong sơ đồ sau đây:
* Tính tốn hệ thống xử lý nước thải bằng phần mềm mô phỏng STEADY
Luận văn sẽ sử dụng phần mềm STEADY để tính tốn và mơ phỏng các quá trình trong hệ thống xử lý nước thải đề xuất cho khu vực nghiên cứu trên cơ sở lựa chọn các sơ đồ công nghệ phù hợp.
Steady là một phần mềm máy tính dùng để mơ phỏng, cung cấp một mơ hình tính tốn hệ thống xử lý nước thải được viết bởi Luis Aburto Garnica và Gerald E. Speitel Jr., 1999 (Thuộc Department of Civil Engineering - The University of Texas at Austin). Mơ hình Steady được dùng để tính tốn trong điều kiện ổn định (steady – state) cho các thành phần đầu vào và đặc điểm nước thải cho một hệ thống xử lý nước thải đã biết với các thông số cơ bản như: BOD, TSS, Tổng N và Amoni.
Khi một sơ đồ công nghệ xử lý nước thải được thiết lập, Steady có thể tính tốn cân bằng vật chất cho tồn bộ hệ thống, kích thước của các cơng trình trong hệ thống.
Hình 2.3. Giao diện làm việc của mơ hình Steady
CN 15 ha CN 8 ha qc lé 3 qc lé 3 qc lé 3 phan đình phïng ®-êng hùng v-ơng đ-ờngvó ngựa đ-ờng l-u nhân trú đ-ờng l-u nhân trú đ-ờng cách mạng tháng 8
đ-ờng nha trang đ-ờng đội cấn
khu TDTT cấp vùng 100ha
hoàng vn th
đ-ờn g việt bắc hoàng vn thụ
đ-ờng bắc nam đ-ờng cách mạng tháng 8 đ -ờng bắc kn -ờng d-ơng tự minh đ-ờng vit bắc đ-ờng việt bắc đ-ờng việt bắc
nghĩa trang tích luơng nghĩa trang dốc lim
đi xà tân cuơng
đại học thái nguyên (XD đài hạn) đại học thái nguyên (XD Đợt đầu)
đi thị xà sông công
đi thị xà sông công
đi kÐp CN 45 ha CN 8 ha CN tËp trung 100 ha ( Côm CN sè 1) CN 10 ha khu c«ng nghiƯp tËp trung. 150 ha ( Cơm CN sè 4) nmn.tích luơng đi lạng sơn đi đại từ đi bắc giang
đi trại cau
đi lạng sơn Thị xà sông công Huyện Đồng hỷ đi bắc kạn TT. Cai nghiƯn Trg C.N.K.T.C.§ ViƯn má L un Kim X . N thùc nghiƯm Trg T.H.S.P ViƯt B¾c B.V L ao B¾c Thái Giao thơng I C. ty Cơng Trình ( Bé c. N NỈng )C. ty Kim khí sắt X. N Chố H-ng V.ti Min nỳi Trg T.H Giao thông
Thu-B Bắc TháiC.ty V.tải
N.thuật Bắc TháiTrg TH V.hãa
X.L un kim bét. 1,5 ha rạp h ỏt th ng li Nga Thi ên h ồ (cị) B.V Gang thÐp chợ Dốc Hạnh UB Đ .H Cơng nghiệp P.T.C.S Tích L-ơng X.N.D và đ ời sống X.N Cơng trình kiÕn tróc X.N Vận tải Đ .H C«ng nghiƯp 26 ha XN. L un kim X. N Đ -ờng Sắt Hà Thái X. N chế biến Gỗ Bắc Thỏi Trg Mầm non Trg T.H chuyên ban thanh niên U.B ch ch cn 14ha ch quốc lộ 3 quốc lộ 3 đ-ờng l-u nhân trú đ-ờng cách mạng tháng 8 đ-ờn g việt bắc đ -ờng bắc nam đ-ờng d-ơng tự minh đ-ờng việt bắc
nghĩa trang dốc lim
đi xà tân cuơng đi xà tân cuơng
khu du lÞch hå nói cèc
đại học thái nguyên (XD Đợt đầu)
đi thị xà sơng cơng
đi thị xà sơng cơng
®i kÐp tiĨu thđ CN . NMĐin.60 ha ( Cụm CN số 2) nmn.tích luơng xn bờ tơng khu c«ng nghiƯp gang thÐp. 290 ha ( Côm CN số 3) đi đại từ
đi trại cau
đi lạng sơn
Thị xà sơng cơng
Huyện Đồng hỷ
TT. Cai nghiƯn
ViƯn má L un Kim X . N thùc nghiƯm N.M C¬ khÝ 19-5 Trg T.H.S.P
B.V.A Bắc Thái
T.H Th-ơng Mại Trg Thiếu Sinh Quân
Thuỷ-Bộ Bắc TháiC.ty V.tải
N.thuật Bắc TháiTrg TH V.hãa
Tân Thành Trg P.T.C.S%181nh0c Th P.T.T.H Gang thÐp rạp h át thắ ng lợi Nga Thi ªn h å (cị) B.V Gang thÐp chợ Dốc Hạnh Gang thÐp nhµ V.H.C.N ( míi) B .V Gan g thÐp UB x-ëng thùc lËp P.T.C.S Tích L-ơng X.N.D và đ ời sống X.N Cơng trình kiÕn tróc Đ .H Cơng nghiệp Lun ki m mµu X. N Đ -ờng Sắt Hà Thái Bắc Thái
Hồng Văn Thụ 8haN.M giÊy
U.B chợ
cầu M á B¹cnh i èt
cao ngạn nhà máy đ iện .28 ha85cnh4 8hat H chợ
Đ .H S- phạm Nhà máy Z127 quân đội Th
c«ng ty xn đ á xẻ l âm sản Bắc thái cn 70 ha khu c«ng nghiƯp tËp trung. 100 ha ( Cơm CN sè 5 ) cn 30 ha
® -êng thanh nien ®-êng viƯt bắc quốc lộ 3 đ-ờn g việt bắc đ-ờng việt bắc đ-ờng việt bắc đ-ờngvó ngựa cn 40 ha cn 49 ha cn 36ha cn 4 ha CN 10 ha
đi thị xà sơng cơng
ranh giíi ®Êt më réng sang hun ®ång hû. 1.000 ha
Tiểu đ ồn 2 cơc kü thuËt
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Hiện trạng hệ thống thoát nƣớc và cơ sở hạ tầng, dân cƣ khu vực phía Bắc thành phố Thái Nguyên
3.1.1. Hiện trạng cơ sở hạ tầng
a/. Giao thông
Theo các tài liệu thống kê của Sở Xây dựng Thái Nguyên, tổng chiều dài đường phố trong khu vực khoảng 60km, chủ yếu là bê tông nhựa, chỉ giới đường đỏ:
- Đường Cách mạng tháng 8 : 36,00m;
- Đường Bắc Nam : 27,00m;
- Đường Phan Đình Phùng : 25,50m; - Đường Lương Ngọc Quyến : 25,50m; - Đường Nha Trang : 22,50m; Cốt đường 25,65 – 29,00m.
Đường nội bộ chủ yếu là các ngõ, tuyến đường thường cụt, quy mô và chất lượng thấp.
Bảng 3.1. Hiện trạng các tuyến đƣờng (năm 2010) [14] STT Tên Đƣờng Chiều dài (m) Mặt cắt Rộng (m) Kết cấu Mặt đường (m) Hè (m) Phân cách (m) 1 Đội Cấn 610 22,5 15,0 15,5 63,0 Asphalt
2 Minh Cầu 950 10,5 6,0 Asphalt
3 Nha Trang 575 10,5 6,0 16,5 Asphalt
4 Cột Cờ 260 7,5 6,0 13,5 Asphalt 5 Túc Duyên 200 10,5 3,0 13,5 Asphalt 6 Phùng Chí Kiên 650 7,5 6,0 16,5 Asphalt 7 Cách mạng tháng 8 - Bắc 600 21,0 7,7 3,0 31,7 Asphalt - Nam 900 5,3 25,3 30,6 Asphalt
8 Dương Tự Minh 1300 25 8,4 33,4 Asphalt
9 Bắc Kạn 1700 30 10,4 40,4 Asphalt
10 Nguyễn Du 540 8,2 10,4 18,6 Asphalt
12 Bến Tượng - Bắc 1200 10,5 14,2 24,7 Asphalt - Nam 300 4,1 16,6 20,7 Asphalt 13 Bến Oánh 500 10,5 3,9 14,4 Asphalt 14 Bắc Nam 1000 5,0 6,0 11,0 Asphalt 15 Phan Đình Phùng 2750 7,5 18,0 25,5 Asphalt 16 Phủ Liễn 330 7,5 3,0 10,5 Asphalt
(Nguồn: Sở Xây dựng Thái Nguyên, năm 2010) b/. Dân số
Theo số liệu thống kê hàng năm, dân số của từng phường trong khu vực nghiên cứu tính đến tháng 12 năm 2011 như sau (Xem Bảng 3.2).
Bảng 3.2. Thống kê dân số trong khu vực nghiên cứu đến năm 2011 Tên Tên phƣờng Tổng diện tích (km2) Tổng dân số Diện tích thuộc dự án (km2) Dân số thuộc dự án (người) Dân số (người) (ng/kmMật độ 2) Quán Triều 2,79 8.374 3.002 0,730 2.191 Quang Vinh 3,13 5.515 1.760 0,494 869 Đồng Quang 1,63 7.977 4.892 0,508 2.485 Quang Trung 2,01 20.663 10.273 2,010 20.663 Phan Đình Phùng 2,70 14.305 5.294 2,700 14.305 Hoàng Văn Thụ 1,59 15.768 9.906 1,590 15.768 Trưng Vương 1,03 7.022 6.825 1,030 7.022 Túc Duyên 2,90 7.198 2.482 1,175 2.919 Gia Sàng 4,10 10.478 2.554 0,414 1.057 Tổng 21,88 97.300 10,651 67.279
(Nguồn: Niêm giám thống kê tỉnh Thái Nguyên, năm 2011) c/. Cơ sở sản xuất công nghiệp, dịch vụ, y tế
* Nhà máy Bia Vicoba Thái Nguyên
- Địa điểm: năm trên đường Minh Cầu, phường Phan Đình Phùng. - Ngành nghề sản xuất: sản xuất bia, công xuất khoảng 1 triệu lít/năm.
- Nước thải: Tổng lượng nước thải khoảng 250 m3/ngày, nước thải được xử lý bằng hệ thống (đạt tiêu chuẩn xả) trước khi thải ra hệ thống thoát nước chung của thành phố Thái Nguyên.
* Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ
- Địa điểm: đường Dương Tự Minh, phường Quán Triều. - Sản phẩm: giấy bao gói, cơng suất khoảng 10.000 tấn/năm.
- Nước thải: Tổng lượng nước thải phát sinh khoảng 1500 m3/ngày. Toàn bộ nước thải được xử lý bằng hệ thống riêng, sau đó xả thẳng xuống sơng Cầu (không xả vào mạng lưới thu gom nước thải của thành phố Thái Nguyên).
* Bệnh viện đa khoa Trung ương Thái Nguyên
- Địa điểm: đường Lương Ngọc Quyến, phường Phan Đình Phùng - Cơng suất: 800 giường bệnh, dự kiến nâng cấp lên 1200 giường
- Nước thải: Lưu lượng nước thải khoảng 500 m3/ngày, nước thải được xử lý bằng hệ thống riêng (đạt tiêu chuẩn xả) trước khi thải ra hệ thống thoát nước chung của thành phố.
* Trung tâm Y tế dự phòng thành phố Thái Nguyên - Địa điểm: phía Nam đường Cột Cờ, phường Túc Duyên
- Nước thải: 10 m3/ngày, được xử lý qua bể tự hoại sau đó xả ra mạng lưới thốt nước chung của thành phố.
3.1.2. Hiện trạng hệ thống thoát nước chung khu vực nghiên cứu
Hiện trạng thoát nước khu vực nghiên cứu là hệ thống thoát nước chung (nước
bẩn lẫn nước mưa), các tuyến đều tự chảy, với một số đặc điểm như sau [14]:
- Các tuyến thoát nước chảy theo địa hình, các nhà dân xây dựng theo mặt đường phía sau nhà là ruộng trũng, nước mưa và nước thải sinh hoạt xả thẳng xuống ruộng. Nếu phía sau nhà là đồi, nước mưa và nước thải sinh hoạt thải ra phía trước nhà vào các rãnh hoặc cống song song với đường rồi xả vào suối, ruộng.
- Trong các ngõ nhỏ, nhà dân thường thoát nước thải tự nhiên vào các rãnh hai bên đường, và chảy vào hệ thống mương cống trên các tuyến đường chính theo độ dốc địa hình.
- Các tuyến thốt nước chủ yếu phục vụ cho việc thu nước mưa mặt đường và thoát nước thải các hộ dân dọc hai bên đường.
- Nước mưa và nước thải sau khi được xả xuống ruộng sẽ chảy theo các đường thoát nước tự nhiên, các cống thủy lợi, ra các suối rồi chảy vào sơng Cầu. Có 3 suối tham ra vào mạng thoát nước của khu vực là: Cống Ngựa, Xương Rồng 1 và Xương Rồng 2, tổng chiều dài khoảng 4 km, lòng suối hẹp.
- Thành phố Thái Nguyên hiện có khoảng 57km mương và cống thốt nước, hệ thống hố thu có khoảng cách lớn, cửa thu nhỏ, hiệu quả thu nước mưa kém.
- Hiện tại thành phố đã và đang xây dựng các tuyến mương cống, các khu đô thị mới cũng được triển khai song song với nó là các hệ thống hạ tầng kỹ thuật, các đợt nạo vét cống dọc các tuyến đường nên khả năng thoát nước lũ của thành phố cũng được cải thiện đáng kể.
Hiện trạng hệ thống thoát nước tại các tuyến đường thuộc khu vực nghiên cứu được trình bày cụ thể như sau:
3.1.2.1. Đường Dương Tự Minh
a/. Đoạn từ đầu đường đến ngã ba Đồng Quang
Trên đoạn này, mặt đường rộng 15m, hai bên vỉa hè có hệ thống mương B600 đang được xây dựng, chiều sâu trung bình của mương là 900mm, cách khoảng 200m lại có một đoạn cống hộp BxH = 1000 x 1000 (mm) cắt qua đường. Hiện tại một số đoạn mương đã được kết nối với nhau (trừ các đoạn đang xây dựng).
b/. Đoạn từ ngã ba Đồng Quang tới Cầu Gia Bẩy
Trên đoạn này, mặt đường rộng 15m, vỉa hè rộng 3m. Hai bên đường đã được xây mương B600 đậy tấm đan nổi trên vỉa hè, chiều sâu trung bình mương là 600mm, có 3 cống trịn qua đường D1250 và D1500 thốt nước ra phía Sơng Cầu.
3.1.2.2. Đường Lương Ngọc Quyến
Hệ thống mương đoạn này tương đối cũ, chiều sâu trung bình của mương dọc hai bên đường là 700mm. Qua khảo sát cho thấy hiện nay đã xây mới đoạn mương nổi nối từ suối Sương Rồng 2 băng qua đường, mương bằng bê tông cốt thép B=2500mm, H = 1500mm nối với mương tự nhiên.
3.1.2.3. Đường Minh Cầu
Hai bên đường đã được xây dựng mương B600 đậy nắp nổi trên vỉa hè, chiều sâu trung bình của hệ thống mương là 800mm, hệ thống mương còn tương đối mới. Qua khảo sát cho thấy có một hệ thống mương hở chạy dọc sau các dãy nhà, mương xây bằng gạch B=1500, H=1500 và B=800 và H=1000.
3.1.2.4. Đường Cột Cờ
Mặt đường nhựa rộng 7,5m, đường tương đối bằng phẳng, vỉa hè rộng 3m. Hai bên vỉa hè có mương nổi B300, B400 đậy nắp tấm đan do nhân dân tự xây dựng để thốt nước, chiều sâu trung bình khoảng 400mm. Dưới lịng đường có mương nổi B = 1000mm, H=1000mm dọc một bên đường đấu vào cống ngầm B1000 thốt ra phía sau nhà. Khi có mưa, nước mưa được thu đồng thời vào tuyến mương B1000 và hai tuyến mương thốt nước thải hiện có, sau đó thốt vào cống ngầm.
3.1.2.5. Đường Phan Đình Phùng
a/. Đoạn từ đường Lương Ngọc Quyến đến đường Cách Mạng Tháng 8
Hiện nay, đoạn đường này đã được xây dựng mương nổi đậy tấm đan B400, B600 ở hai bên vỉa hè, chiều sâu trung bình của mương là 900mm. Hướng nước chảy về phía suối Xương Rồng 2, hiện tuyến mương này mới nên hầu như lượng bùn cặn trong mương hầu như khơng có. Dọc theo đường có các cống trịn D400 qua đường nối tuyến thốt nước mưa trên vỉa hè B400 sang B600.
b/. Đoạn từ Lương Ngọc Quyến về phía suối Xương Rồng 2
Chiều rộng tuyến đường là 25m, đường đang thi cơng, chưa có vỉa hè, hai bên đường có hệ thống mương xây mới B800 nổi trên vỉa hè, chiều sâu 700mm.
c/. Từ đường Cách Mạng Tháng 8 tới đường Phùng Chí Kiên
Chiều dài tồn tuyến đường khoảng 560m, mặt đường nhựa rộng 25m, vỉa hè rộng 3m, hai bên vỉa hè các tuyến mương đã được xây dựng mới và chôn ngầm. Hầu hết các tuyến mương được xây bằng gạch, chiều rộng B=600mm, chiều cao H=700mm, hướng thốt nước của khu vực về phía Túc Dun.
3.1.2.6. Đường Túc Duyên
Mặt đường nhựa, chiều rộng đường 10,5m, vỉa hè rộng 3m, hai bên vỉa hè đã có hệ thống mương nổi đậy nắp tấm đan. Chiều dài tuyến mương khoảng 200m, một bên mương rộng B = 600mm, H=900mm. Một bên mương rộng B=1200mm, H=1400mm. Nước được thu từ mương hai bên đường của đường Phan Đình Phùng và Phùng Chí Kiên, sau đó đổ thẳng ra ruộng.
3.1.2.6. Các tuyến đường cấp 2
Đường xung quanh các trục đường chính có chiều rộng trung bình 5m, mặt đường bằng bê tông đá dăm, nhà dân sát hai bên đường. Toàn bộ lượng nước phát sinh trên lưu vực được tự chảy qua các rãnh nhỏ B=300mm hai bên đường và đổ vào hệ thống thốt nước hai bên đường trục chính, sau đó đổ thẳng ra ruộng, suối