3. 5 Tính toán khối lợng công tác đất
3.7 Quy hoạch xây dựng hệ thống thoát nớc
a. Vai trò và nhiệm vụ của hệ thống thoát n ớc m a
Trong công tác xây dựng thị xã, ngoài việc thiết kế, quy hoạch và bố trí các công trình kiến trúc, còn phải thiết kế xây dựng các công trình kỹ thuật nh: mạng lới giao thông, mạng lới điện, hệ thống cấp thoát nớc và các công trình kỹ thuật khác.
Công tác chuẩn bị kỹ thuật đất đai để xây dựng thị xã bao gồm những nội dung chính sau: cải tạo dòng sông, các biện pháp chống ngập lụt, quy hoạch san đắp nền, tổ chức dòng chảy trên mặt.
Nhiệm vụ của hệ thống thoát nớc ma trong thành phố là tạo điều kiện thuận lợi cho yêu cầu về sinh hoạt và đời sống cuả nhân dân, đảm bảo điều kiện giao thông, đi lại dễ dàng và đảm bảo cho các công trình ngầm cũng nh các công trình trên mặt đất không bị h hại.
Hệ thống thoát nớc trong thị xã nhằm giải quyết những vấn đề cơ bản sau:
+ Thoát nớc ma trên khu đất xây dựng .
+ Thoát nớc tới cây, rửa đờng và các loại nớc mặt.
+ Thoát nớc ma từ các hệ thống bên trong các công trình, các hệ thống thu nớc trên các đờng phố.
+ Nớc thải của các xí nghiệp công nghiệp đợc quy ớc là nớc sạch . Trong tất cả các trờng hợp, nớc bẩn sản xuất đợc thoát vào hệ thống thoát n- ớc ma trong khu vực thành phố phải đợc sự đồng ý của cơ quan quản lý vệ sinh.
Khi thiết kế hệ thống thoát nớc, không chỉ tính toán cho kế hoạch xây dựng hiện tại mà còn dự tính cho kế hoạch phát triển xây dựng thành phố trong tơng lai. Sơ đồ mạng lới thoát nớc phải phù hợp với tổng mặt bằng của quy hoạch kiến trúc và đợc tiến hành nghiên cứu song song cùng với quy hoạch san đắp nền đô thị.
Mạng lới thoát nớc phải phù hợp với điều kiện địa hình và quy hoạch chung thị xã. Diện tích của thị xã đợc phân chia thành các lu vực chính và lu vực phụ.
Kích thớc của các công trình thoát nớc ma nh: đờng kính cống, giếng thu và các công trình xả nớc, không phải chỉ tính với lu lợng lớn nhất có tần số nhỏ mà cần phải tính toán với chu kỳ và tần suất phù hợp với yêu cầu của công trình gọi là chu kỳ hay tần suất thiết kế. Nh vậy mới đảm bảo đợc điều kiện kinh tế và kỹ thuật khi xây dựng hệ thống đờng cống.
Lu lợng dòng chảy đợc tạo thành bởi các yếu tố sau: + Cờng độ ma đợc tính bằng mm/phút hay l/s.ha. + Thời gian tập trung dòng chảy tính bằng phút. + Tính chất lớp mặt phủ của khu vực.
+ Điều kiện địa hình, độ dốc.
+ Chu kỳ tính toán dòng chảy và các yếu tố khí hậu khác.
Nếu thiết kế hệ thống thoát nớc ma không tốt sẽ gây nên những thiệt hại nh: ngập lụt trên khu đất xây dựng, làm xói mòn sụp lở các khe rãnh, tăng độ cao của mức nớc ngầm gây ngập lụt các công trình, cản trở giao thông trong thị xã, hơn nữa các công trình ngầm chóng bị h hại.
Nhiệm vụ của hệ thống thoát nớc ma là đề ra những giải pháp tốt nhất trong vấn đề thoát nớc mặt. Do đó phải căn cứ vào điều kiện địa hình, những yêu cầu và tính chất xây dựng để lựa chọn những phơng án thiết kế.
b. Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế
- Hệ thống thoát nớc ma thiết kế theo nguyên tắc tự chảy trong trờng hợp địa hình không thuận lợi và điều kiện kinh tế kỹ thuật cho phép mới tính toán đờng cống chảy có áp và xây dựng các trạm bơm để thoát nớc.
- Hệ thống thoát nớc ma phải bảo đảm thoát nớc nhanh và hết các loại nớc trên diện tích xây dựng bằng những đờng ống ngắn nhất. Tuỳ theo tính chất xây dựng và điều kiện địa hình khác nhau có thể thiết kế hệ thống cống ngầm, mơng máng hay hệ thống kết hợp .
- Nớc ma có thể xả trực tiếp vào những khu vực thoát nớc gần nhất không qua công trình làm sạch nhng phải đợc phép của các cơ quan vệ sinh y tế. - Khi thiết kế hệ thống thoát nớc ma cần lu ý đến dòng chảy tự nhiên nh: sông ngòi, hồ ao, khe suối, những khu đất trũng có thể thoát nớc hoặc làm hồ chứa nớc.
- Khi thiết kế hệ thống đờng cống phải phù hợp với sơ đồ quy hoạch mặt bằng kiến trúc về cơ cấu bố trí các khu công nghiệp, dân dụng, các công trình công cộng, trung tâm thị xã và sơ đồ đờng phố với các hệ thống công trình ngầm.
- Hệ thống thoát nớc ma phải đặt cách các công trình xây dựng một khoảng cách nhất định nh cách móng nhà từ 5 - 6 m, cách cây lớn từ 1- 2 m
- Hệ thống thoát nớc ma có thể đặt dới mặt đờng, dới vỉa hè, phía bên đờng hoặc dới các bụi cây nhỏ dọc theo đờng. Dọc theo tuyến đờng phố có thể thiết kế một tuyến đờng cống hoặc hai tuyến đờng cống song song nếu chiều rộng của mặt đờng lớn hơn 40 m, phải đảm bảo điều kiện đờng cống nhánh nối từ giếng thu nớc bên đờng đến tuyến cống chính ngắn nhất và có tổng chiều dài các đờng cống nhánh nhỏ nhất .
- Độ dốc của đờng cống thờng thiết kế phù hợp với độ dốc của địa hình nhng phải đảm bảo điều kiện làm việc về mặt thuỷ lực tốt nhất, độ bền và độ sâu đặt cống. Vì độ sâu đặt cống quá nhỏ sẽ không bảo đảm độ bền của cống về tải trong động; nếu độ sâu quá lớn sẽ ảnh hởng đến giá thành xây dựng. Độ dốc nhỏ thì cặn lắng sẽ làm tắc cống, nếu độ dốc tăng thì vận tốc dòng chảy sẽ lớn và đến giới hạn nào đó vật liệu làm cống không cho phép chịu đựng. - Khi thiết kế phải nghiên cứu một cách toàn diện và tổng hợp cùng với quy hoạch kiến trúc và các hệ thống công trình ngầm khác. Và phải đảm bảo các điều kiện chính sau:
+ Đảm bảo các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật, về xây dựng hiện tại và phát triển tơng lai .
+ áp dụng những cấu kiện hợp lý, cần tiêu chuẩn hoá vật liệu xây dựng, tận dụng các loại vật liệu địa phơng.
+ áp dụng các phơng pháp và công thức tính toán chính xác, các hệ số phù hợp với điều kiện địa phơng và tính chất của công trình .
3.7.2 Các phơng án vạch mạng lới và công trình đầu mối
Thị xã Phú Thọ nằm trên vùng đất: đồi núi xen kẽ các dọc ruộng. Đây là điều kiện thuận lợi cho việc thoát nớc, song đây cũng là điều khó khăn cho việc san lấp, tạo nền hợp lý cho những khu đất xây dựng hiện trạng và xây dựng mới.
Do đặc điểm của thị xã chịu ảnh hởng trực tiếp của chế độ thuỷ văn sông Hồng kết hợp với điều kiện khí hậu (mùa lũ và mùa cạn rõ rệt), kết hợp với điều kiện địa hình bán sơn địa nên chế độ thoát nớc hết sức phức tạp.
Cơ sở thiết kế: giữ nguyên hiện trạng lu vực thoát nớc của thị xã. Toàn thị xã dự kiến phân chia thành 4 lu vực chính:
• Lu vực 1: toàn bộ phía Tây Bắc của thị xã. Dựa vào bản đồ địa hình 1/25000 và 1/50000 ta xác định đợc lu vực của hai cửa xả chính là ngòi Lò Lợn và kênh Lò Lợn. Nớc từ thợng lu đợc tập trung về 3 h- ớng chính đợc xác định trên bản đánh giá đất xây dựng. Sau đó tất cả đợc thoát ra hạ lu sông Hồng.
• Lu vực 2: cánh đồng Bạch Thuỷ. Khu vực này đợc bao bọc bởi tuyến đê bao có cao trình 20,5m. Sử dụng hệ thống bơm tiêu để thoát nớc ra ngoài.
• Lu vực 3: phía Tây Nam của thị xã, khu vực trờng Y, nớc đợc tập trung về hồ Trầm Bng. Một phần lu vực nớc tập trung về hồ Trầm Sắt rồi theo cửa xả thoát ra sông Hồng.
• Lu vực 4: Khu vực xã Hà Thạch, đờng phân lu vực là tuyến đê dẫn đến khu công nghiệp Gò Gai và tuyến đờng 325. Tất cả hệ thống nớc ma ở đây đợc tập trung rồi thoát sang huyện Lâm Thao, đổ ra sông Lô.
Ngoài ra còn một phần khu vực xã Hà Lộc là thuộc lu vực xã Phù Ninh, thoát ra sông Lô.
Mạng lới thoát nớc ma của thị xã đợc thiết kế theo kiểu thoát nớc riêng. Mạng lới cống thoát nớc dùng loại cống tròn BTCT, có kích thớc từ D600- D1750.
Do đặc điểm địa hình kết hợp với định hớng phát triển không gian của thị xã là phát triển theo dạng chuỗi đô thị, nên mạng lới thoát nớc ma của thị xã đợc thiết kế tập trung theo dạng chuỗi điểm dân c. (xem bản vẽ thiết kế mạng lới thoát nớc ma, KTH-06).
3.7.3 - Tính toán thủy lực mạng lới thoát nớc
Để tính toán thủy lực cho đờng ống thoát nớc ma cần phải tính các thông số sau:
a. Cờng độ ma
- Tra bảng cờng độ ma do trạm khí tợng thuỷ văn cấp - Hệ số dòng chảy đợc xác định theo công thức
n n n tb F F F xF xF xF + + + + + + = ... ) ... ( 2 1 2 2 1 1 ϕ ϕ ϕ ϕ Trong đó: + F1, F2,...,Fn: Diện tích từng khu vực có mặt phủ (%)
+ ϕ1,ϕ2,...,ϕn: Hệ số dòng chảy của từng khu vực có mặt phủ (tra bảng 4.2, trang 111 Sách chuẩn bị kỹ thuật - Trờng Đại học Kiến trúc HN).
+ Mái nhà, đờng bê tông nhựa ϕ = 0,95 + Đờng sỏi, sân vờn ϕ = 0,3
+ Mặt đất không có lớp phủ ϕ = 0,2 + Cây xanh, thảm cỏ ϕ = 0,1
∗Đánh giá hệ số dòng chảy theo 2 khu vực
- Khu vực trung tâm thị xã hiện trạng, khu xây mới (cánh đồng Bạch Thuỷ)
+ Diện tích mái nhà, đờng bê tông nhựa: F1 = 50% + Diện tích đờng sỏi, sân vờn: F2 = 20%
+ Diện tích cây xanh, thảm cỏ: F3 = 20% + Diện tích cây xanh, thảm cỏ: F4 = 10% + Hệ số dòng chảy ϕtb3 = 0.50
- Các khu vực khác trên địa bàn thị xã
+ Diện tích mái nhà, đờng bê tông nhựa: F1 = 70% + Diện tích đờng sỏi, sân vờn: F2 = 5%
+ Diện tích cây xanh, thảm cỏ: F4 = 25% + Hệ số dòng chảy ϕtb4 = 0.71
Bảng hệ số ϕ
Loại mặt phủ Hệ số dòng chảy ϕ
1. Mái nhà, mặt đờng bê tông nhựa và BTXM 0.95 2. Mặt phủ bằng đá hộc, đá dăm 0.4 ữ 0.6
3. Đờng sỏi đá, sân vờn 0.3
4. Mặt đất không có lớp phủ 0.2
b. Chu kỳ ma:
Để đảm bảo việc thoát nớc ma tốt và không gây trở ngại cho giao thông, sinh hoạt của ngời dân, nhng đồng thời đảm bảo về kinh tế, vốn đầu t nhỏ nhất, do vậy tuỳ thuộc vào từng khu vực ta chọn chu kỳ ma khác nhau nhằm đảm bảo các yêu cầu kinh tế kỹ thuật dã nêu ra.
c. Tính toán thời gian nớc chảy đến cống
T = t1 + t2 + t3
T: Thời gian nớc chảy đến cống
t1: thời gian tập trung dòng chảy (t1lấy bằng 10’)
t2: thời gian nớc chảy theo rãnh đến giếng thu nớc đầu tiên theo công thức t2 = 1,25 Vc lr . 60 (phút) lr: chiều dài rảnh (m) Vc : vận tốc nớc chảy trong rãnh (m/s)
1,25: hệ số thay đổi vận tốc dòng nớc chảy phụ thuộc chiều cao lớp nớc . t3:thời gian nớc chảy trong cống xác dịnh theo công thức
t3 = K c c xV l 60 K : hệ số phụ thuộc địa hình + K = 2 khi i < 0,01 + K = 1,5 khi i = 0,01 – 0,03 + K = 1,2 khi i > 0,03
Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng trang sau
( Bảng tính toán thuỷ lực xem trang bên )
loại số lượng Trạm bơm 1 2 3 4 5 6 stt 7 Trạm 1 đơn vị
Cống điều tiết Cái 2 Cống qua đường Cái 44
D600 m 6842 D700 234 D800 17945 D900 922 Bxh=400x800 m 5552 8 9 10 D1000 14251 D1200 4848 D1300 1564 m m m 11 12 13 D1400 1216 D1500 2745 D1750 1095 m m m 14 Bxh=300x800 m 2745 15 m m m
b. phần quy hoạch chi tiết
Chơng IV: Giới thiệu chung khu vực thiết kế