7.1.1. Các vấn đề chung về hệ thống thoát n−ớc trong thành phố
Thoát nước trong phạm vi thành phố là vấn đề phức tạp và liên quan đến nhiều ngành xây dựng. Vấn đề thoát nước cần phải được dự kiến và thực hiện ngay trong bước qui hoạch mặt bằng và mặt đứng từng đường phố và khu vực của thành phố. Hệ thống thoát n−ớc từng đ−ờng phố, khu phố đ−ợc qui tụ về từng khu vực và toàn thành phố tạo thành mạng l−ới chung.
Thoát n−ớc cho từng tuyến đ−ợc thực hiện bằng hệ thống rãnh hở hoặc hệ thống rãnh ngầm sau đó được đổ vào mương thoát nước và sông hồ.
- Hệ thống thoát n−ớc chung: N−ớc m−a, n−ớc sinh hoạt thoát chung một hệ thống, sau đó dẫn ra mương hồ,... Ưu điểm là rẻ tiền, tuy nhiên nước sinh hoạt chưa được xử lý do đó gây ô nhiễm môi trường.
- Hệ thống thoát n−ớc riêng biệt: N−ớc sinh hoạt đ−ợc dẫn ra một hệ thống riêng biệt rồi đ−ợc đ−a về trung tâm xử lý làm sạch n−ớc bằng ph−ơng pháp vi sinh hoặc phương pháp hoá học, sau đó mới đổ vào hệ thống sông ngòi của thành phố. Đây là hệ thống thoát n−ớc tiên tiến với điều kiện kinh phí cho phép nên khuyến khích áp dụng.
- Hệ thống thoát nước lộ thiên: sử dụng hệ thống rãnh xây hoặc rãnh đào tự nhiên. Yêu cầu có độ dốc đảm bảo nước chảy và không đọng bùn cát. Rãnh có thể dùng kết cấu bê tông đúc sẵn, gạch xây hoặc đá xây. Sử dụng rãnh lộ thiên phải chú ý xử lý nơi giao nhau với các đ−ờng phố khác. Ưu điểm là rẻ tiền, dễ duy tu bảo d−ỡng. Để thoát n−ớc ở các khu dân c−, các ngõ, đ−ờng các khu đô thị nhỏ nên sử dụng rãnh xây có nắp đậy sẽ kinh tế hơn so với việc sử dụng cống ngầm.
- Hệ thống thoát nước kín: sử dụng các công trình thoát nước đặt ngầm dưới
đ−ờng phố, hầm thoát n−ớc, hệ thống đ−ờng ống thoát n−ớc với đ−ờng kính khác nhau ϕ = 2m, ϕ = 1.5m, ϕ = 1.0m, ϕ = 0.8 m vàϕ = 0.8 m. Với các tuyến thoát nước chính, lưu lượng lớn có thể phải dùng các hầm hay cống
Đ−ờng Đô Thị Và Tổ Chức Giao Thông 180 hộp có khẩu độ lớn. Ưu điểm của các loại này là đảm bảo mỹ quan thành phố, vệ sinh môi tr−ờng tuy nhiên giá thành xây dựng lại cao.
- Hệ thống hồ: có ý nghĩa to lớn đối với các thành phố, đảm bảo điều hoà nước khi có mưa lớn, đồng thời nó còn góp phần cải tạo môi trường, các khu vực tiểu khí hậu, tạo nên cảnh quan đẹp và các hồ thường gắn liền với các khu vực công viên cây xanh của thành phố. Vì vậy cần phải qui hoạch mạng l−ới hồ hợp lý, bao gồm các hồ tự nhiên và nhân tạo, tuy nhiên phải chú ý xử lý nước chảy vào hồ để đảm bảo độ trong sạch.
Hình 7-1. Hệ thống thoát n−ớc riêng cho tiểu khu 1. ống thoát n−ớc m−a 2. ống n−ớc thải 3. Giếng kiểm tra
4. Trạm xử lý n−ớc thải
Hệ thống sông trong thành phố có ý nghĩa lớn trong quy hoạch, kiến trúc của đô thị, rõ ràng một thành phố với dòng sông chảy qua sẽ thơ mộng. Đồng thời hệ thống sông đảm bảo thoát nước chính và cũng yêu cầu nước phải được xử lý sạch để tránh ô nhiễm và đảm bảo vệ sinh cho vùng hạ lưu.
7.1.2. Trình tự thiết kế hệ thống thoát n−ớc trong thành phố
Khi xây dựng thành phố mới, cải tạo thành phố cũ phải nghiên cứu bản đồ
địa hình với tỉ lệ từ 1/500 đến 1/2000. Nghiên cứu hệ thống ao hồ sông ngòi của khu vực, nghiên cứu hệ thống thoát n−ớc hiện có. Định hệ thống thoát n−ớc cho từng đường phố, cho khu vực từ đó lên bản đồ mạng lưới thoát nước. Từ bản đồ
địa hình khoanh lưu vực mạng lưới thoát nước để tính lưu lượng nước mưa.
Đ−ờng Đô Thị Và Tổ Chức Giao Thông 181 7.1.3. Tính toán l−u l−ợng và tính toán thuỷ lực cho công trình
a) Tính toán lưu lượng dòng chảy
Phần lớn nước chảy ở lưu vực thành phố là do nước mưa, do đó khi tính thoát nước thành phố phải tính được lưu lượng của dòng chảy.
Lưu lượng dòng chảy tính theo công thức:
Q = ϕ * F * q (lÝt/gi©y) ( 7-1) Trong đó:
F : diện tích lưu vực (ha)
Muốn biết diện tích F là bao nhiêu ha chảy về công trình cần khoanh lưu vực cụ thể trên bản đồ quy hoạch hệ thống thoát nước.
q: cường độ mưa tính toán (lít/giây/ha)
ϕ: hệ số dòng chảy khu vực (tuỳ thuộc vào mức độ xây dựng)
Khi điều kiện địa hình thay đổi thì hệ số dòng chảy tính theo giá trị trung b×nh:
100 . .
. 1 2 2 3 3
1ω +ϕ ω +ϕ ω
= ϕ ϕ
Trong đó: ω1, ω2, ω3,... là diện tích tương đối tính bằng % diện tích toàn bộ lưu vực. ϕ1, ϕ2, ϕ3,... là hệ số phụ thuộc vào loại địa hình:
Bảng tra hệ số ϕ phụ thuộc vào loại địa hình
Bảng 7.1
Loại địa hình ϕ
Mái nhà, đ−ờng bê tông nhựa 0.85 - 0.9
Đường lát đá 0.4 - 0.6
V−ờn cây, công viên 0.1 - 0.25
Thành phố xây dựng nhà cửa dày đặc 0.6 - 0.8
Thành phố có kiến trúc hiện đại 0.5 - 0.7
+ q là cường độ mưa rào thiết kế ( l/s/ha)
Cường độ mưa rào thiết kế được xác định theo số liệu thống kế về lượng mưa ứng từng khu vực. Lượng mưa được biểu thị bằng cường độ mưa rào i (mm/phút) cần phải được chuyển đổi thành cường độ mưa rào thiết kế q với đơn vị l/s/ha.
Đ−ờng Đô Thị Và Tổ Chức Giao Thông 182 i. 167i.
60 . 1000
1000 . 1000 .
q=1 = ( l/s/ha) (7-2)
Theo kế quả phân tích thống kê số liệu về l−ợng m−a trong nhiều năm:
(mm/phut) )
b t (
) T log C 1 ( 1
i A n
+
= + ( 7-3) Trong đó i- Cường độ mưa rào mm/phút
t – thời gian m−a tính toán T chu kỳ tràn cống ( năm)
Theo TS. Trần Hữu Uyến, trong điều kiện Việt Nam nên sử dụng công thức sau m n
0T ) b t (
) T lg C 1 ( q A
+
= + (l/s/ha) ( 7-4) Các tham số A bo, C, M, n tra ở bảng ( 7-1)
T, t – ý nghĩa giống trên.
T – chu kỳ tràn m−a, thông th−ờng T=1-2 năm, với tuyến đ−ờng quan trọng T= 5- 10 n¨m
t- thời gian m−a tính toán, t = t1+2 t2 với đ−ờng ống t = t + 1,2t2 với rãnh t1 là thời gian là thời gian tập trung nước mặt đất t1 =5-15 năm
t2 là thời gian cần thiết để nước chảy từ đầu tới cuối cống.
t2 = l/v ; l chiều dài cống m; v vận tốc n−ớc chảy m/s.
Trường hợp không xác định được có thể lấy t = 20 – 30 phút.
b) Tính toán thuỷ lực các công trình thoát n−ớc
Đặc điểm của các đ−ờng ống dẫn n−ớc là vận tốc tăng dần và tính cho nước chảy đầy ống. Khả năng thoát nước của cống xác định theo công thức:
Q = ω * V ( 7-5) Trong đó:
ω là diện tích mặt cắt ngang của cống hoặc rãnh ( m2) Vcf là vận tốc chảy trong cống m/s
v=C. Ri (m/s) (7-6) i- là độ dốc công trình (%)
R – là bán kính thuỷ lực ( m) R1/6
n
C= 1 (7-7) n – là hệ số nhám (bảng7-3)
Đ−ờng Đô Thị Và Tổ Chức Giao Thông 183 Các tham số tính cường độ mưa các khu vực khác nhau
Bảng 7-2
Tên đô thị A bo C m n
1. Bắc Cạn 2. Bảo Lộc 3. Buôn Mê Thuật 4. Cà Mâu
5. Đà Nẵng 6. Hà Giang 7. Hà Nội 8. Hòn Gai 9. Hải D−ơng 10. Hoà Bình 11. HuÕ 12. Lào Cai 13. Lai Ch©u 14. Móng cái 15. Nam Định 16. Ninh B×nh 17. Nha Trang 18. Hải Phòng 19. Pl©y Cu 20. Phan ThiÕt 21. Quảng Trị 22. Quảng Ngãi 23. Quy Nhơn 24. Sơn La 25. Sơn Tây 26. Tuyên quang 27. Thái Nguyên 28. Thái Bình 29. Thanh Hoá
30. Tuy Hoà
8150 11100
4920 9210 2170 4640 5890 3720 4260 5500 1610 6210 4200 4860 4320 4930 1810 5950 7320 7070 2230 2590 2610 4120 5210 8670 7710 5220 3640 2820
27 30 20 25 10 22 20 16 18 19 12 22 16 20 19 19 12 21 28 25 15 16 14 20 19 30 28 19 19 15
0,53 0,58 0,62 0,48 0,52 0,42 0,65 0,42 0,42 0,45 0,55 0,58 0,55 0,48 0,55 0,48 0,55 0,55 0,55 0,16 0,48 0,58 0,55 0,42 0,62 0,55 0,52 0,45 0,53 0,48
0,16 0,24 0,14 0,18 0,15 0,20 0,13 0,14 0,17 0,18 0,12 0,18 0,22 0,16 0,18 0,16 0,15 0,15 0,16 0,16 0,23 0,12 0,18 0,15 0,17 0,12 0,20 0,16 0,15 0,18
0,87 0,95 0,85 0,92 0,65 0,79 0,84 0,73 0,78 0,82 0,55 0,84 0,80 0,79 0,79 0,80 0,65 0,82 0,90 0,92 0,62 0,67 0,68 0,80 0,82 0,87 0,85 0,81 0,72 0,72
Đ−ờng Đô Thị Và Tổ Chức Giao Thông 184 31. TP. Hồ Chí Minh
32. Việt Trì
33. Vinh 34. Yên Bái
1850 8530 3430 7500
32 18 20 29
0,58 0,55 0,55 0,54
0,18 0,12 0,16 0,24
0,95 0,85 0,69 0.85 Hệ số nhám của cống, rãnh
Bảng 7-3
Loại ống, rãnh n
ống sành
ống bêtông và bêtông cốt thép èng xi m¨ng ami¨ng
èng gang èng thÐp
Rãnh trát vữa xi măng Rãnh xây gạch
Rãnh xây đá
Rãnh đá xếp khan Rãnh đất Máng gỗ
0,013 0,013 – 0,014
0,012 0,013 0,012 0,013-0,014
0,015 0,017 0,020- 0,025 0,025 – 0,030
0,012 –0,014 Biến đổi các công thức trên:
v . Q D 4
= π (m) (7-8) Các giá trị các tham số nh− trên.
Đ−ờng kính cống D (m) tính nh− trên nh−ng thực tế cho theo cấu tạo. Ví dụ đường kính cống chính ít khi cho nhỏ hơn 1 mét để thuận lợi cho duy tu nạo vÐt.
7.1.4. Bố trí hệ thống thoát n−ớc và cửa thu n−ớc
- Hệ thống đường ống dẫn nước được đặt dọc theo tuyến đường, tuỳ theo chiều rộng mặt cắt ngang đ−ờng có thể bố trí một hệ thống ống dọc hoặc 2 hệ thống.
- Đối với hệ thống rãnh xây có nắp đậy (hình 7-2), có thể bố trí sát đá vỉa, n−ớc chảy vào rãnh nhanh nh−ng khó cho việc trồng cột điện chiếu sáng,
Đ−ờng Đô Thị Và Tổ Chức Giao Thông 185 trồng cây xanh. Tr−ờng hợp hè rộng ng−ời ta có thể bố trí rãnh lui vào khoảng 2 mét, cấu tạo các ống thu n−ớc từ đ−ờng vào. Đ−ờng ngõ, hẻm không có hè có thể đặt rãnh ở giữa.
Mặt đ−ờng
ống n−ớc Mặt đ−ờng
1.5m
a/ Đặt rãnh xây sát mép hè b/ Đặt rãnh xây lui vào Hình 7-2. Các cách đặt rãnh xây
- Khi bề rộng đ−ờng hẹp có thể bố trí một hệ thống ở giữa đ−ờng hoặc lệch về một bên và có hệ thống ống ngang thu n−ớc, khi bề rộng mặt đ−ờng lớn có thể bố trí hai hệ thống. ống có thể đặt dưới nền đường hoặc dưới lề đường.
1 3
4
2
1.5m
4
1 3
2
a.Cống dọc đặt cạnh đường b.Cống dọc đặt giữa đường Hình 7-3a. Đ−ờng phố có một hệ thống thoát n−ớc dọc
Đ−ờng Đô Thị Và Tổ Chức Giao Thông 186
3 3
1 1
1
3 3
1
1.5m
Hình 7-3b. Đ−ờng phố có hai hệ thống thoát n−ớc dọc
Ghi chú: 1: cống dọc; 2. cống ngang; 3. hố ga; 4. cửa thu n−ớc - N−ớc từ rãnh dọc theo đ−ờng sẽ chảy vào các cửa thu n−ớc, tại cửa thu n−ớc
chính là các hố ga để kiểm tra và nạo vét đường ống. Khoảng cách giữa các cửa thu nước phụ thuộc vào độ dốc dọc của đường:
Khoảng cách cửa thu nước và độ dốc dọc
Bảng 7.4
Độ dốc dọc đ−ờng phố (o/oo) Khoảng cách giữa các cửa thu n−ớc (m)
< 5 50
5 - 6 60
7 - 10 70
10 - 30 80
> 30 90 - 100
Qui trình thiết kế đường thành phố và đường quảng trường qui định các cửa thu n−ớc cách nhau 50 mét. Tại các ngã t−, ngã ba bố trí cửa thu n−ớc nh− hình vẽ.
Đ−ờng Đô Thị Và Tổ Chức Giao Thông 187 Hình 7-4. Bố trí cửa thu n−ớc tại ngã ba ngã t−
- Cửa thu n−ớc có thể là cửa thu trực tiếp hoặc cửa thu gián tiếp từ rãnh và
được đặt dọc theo đường. Rãnh dọc đường phố thường được cấu tạo như
hình vẽ.
Dầm đỡ tấm bản và viên vỉa
Cèng ngang D400 BËc thang
bằng gang đúc L−ới chắn rác
Hè tô
Hình 7-5. Cửa thu n−ớc
- Tại các giếng thăm (kiểm tra), đáy hố phải làm sâu hơn ống thoát nước 20 ữ 30 cm để làm nơi nạo vét bùn lắng đọng.
Đ−ờng Đô Thị Và Tổ Chức Giao Thông 188
bËc thang thÐp
Bộ Nắp đậy bằng gang
bộ nắp đậy bằng gang
Mặt đ−ờng
Hình 7-6. Cấu tạo giếng thăm
- Bố trí nối tiếp giữa đ−ờng và hè phố là rãnh đan:
HÌ phè
Bó vỉa
Gạch BTXM
Móng rãnh đan
Hình 7-7. Nối tiếp mặt đ−ờng và hè đ−ờng
Đá vỉa giữa hè và rãnh xây nên sử dụng loại vát cạnh để tiện cho dắt xe lên xuèng.
Hiện nay có các định hình cấu tạo các loại rãnh, cống và các loại hố thu, giếng thăm khác nhau, trong quá trình thiết kế có thể tham khảo.
Đ−ờng Đô Thị Và Tổ Chức Giao Thông 189