Đồ án Thiết kế hệ thống cấp thoát nước trong nhà ở gia đình 3 tầng

Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC 3.1 TÍNH TOÁN THỦY LỰC ỐNG THOÁT NƯỚC THẢI Ống thoát nước thải chia thành hai ống chính, một ống thoát nước thải sinh hoạt và một ống thoát phân. Cách bố trí hệ thống thoát nước thải và thoát phân được thể hiện trong bản vẽ kỹ thuật sơ đồ hệ thống thoát nước thải và thoát phân. a Ống nhánh A4K thoát nước từ chậu giặt qcA4K=qcA4K+qtbmax=0,202+0,33=0,532l/s Chọn đường kính ống là 50 mm, độ đầy tối đa 0,5d, độ dốc i = 0,035 Fqnt = 1,52 l/s, vnt = 0,78 m/s A=qttqnt=0,5321,52=0,35 Dựa vào biểu đồ h/D, xác định lại h/D = 0,4 < 0,5, thỏa điều kiện. Tra biểu đồ hình cá FB = 0,9 Fvtt = B x vnt = 0,9 x 0,78 = 0,702 m/s > 0,7m/s. Như vậy đường kính ống nhánh A4K d = 50 mm là đạt yêu cầu. b Tính ống đứng JK Lưu lượng nước thải trong ống đứng qcJK=qcJK+qtbmax=0,202+0,33=0,532l/s Tra bảng để xác định các thông số cho ống đứng ta chọn ống đứng có đường kính d = 50 mm, vận tốc nước trong ống đứng v = 1 m/s. c Tính ống nhánh A3I thoát nước từ chậu rửa mặt và vòi tắm hương sen qthA3I=qcA3I+qdcmax qmaxdc = 0,2 l/s Tổng đương lượng: N = 0,33 + 0,67 = 1 qcA3I=0,22,141+1×0,002=0,202 qthA3I=0,202+0,2=0,402l/s Chọn đường kính ống là 50 mm, độ đầy 0,5d, độ dốc i = 0,035 Fqnt = 1,52 l/s, vnt = 0,78 m/s A=qttqnt=0,4021,52=0,38 Dựa vào biểu đồ h/D, xác định lại h/D = 0,4 < 0,5, thỏa điều kiện. Tra biểu đồ hình cá FB = 0,9 Fvtt = B x vnt = 0,9 x 0,78 = 0,702 m/s > 0,7m/s. Như vậy đường kính ống nhánh A3I = 50 mm là đạt yêu cầu. d Tính ống nhánh A2I thoát nước từ chậu rửa mặt và vòi tắm hoa sen Tính toán tương tự như ống nhánh A3F, ta có đường kính ống là 50 mm, độ dốc i = 0,035, vận tốc nước trong ống 0,702 m/s và độ đầy 0,5d. e Tính toán đường kính ống đứng JI, IH Lưu lượng nước thải trong ống đứng qcJI=qcJI+qtbmax=0,23+0,33=0,56l/s Tra bảng để xác định các thông số cho ống đứng ta chọn ống đứng có đường kính d = 50 mm, vận tốc nước trong ống đứng v = 1,5 m/s. f Tính toán đường kính ống nhánh HB1 thoát nước từ chậu rửa mặt và từ chậu bếp qmaxdc = 0,37 l/s qc = 0,23 l/s qthHB1=0,23+0,37=0,6l/s Chọn đường kính ống nhánh là 50 mm, độ đầy 0,5, độ dốc 0,035 Fqnt = 1,52 l/s, vnt = 0,78 m/s A=qttqnt=0,61,52=0,4 Dựa vào biểu đồ h/D, xác định lại h/D = 0,43 < 0,5, thỏa điều kiện. Tra biểu đồ hình cá FB = 0,94 Fvtt = B x vnt = 0,94 x 0,78 = 0,73 m/s > 0,7m/s. Như vậy đường kính ống nhánh HB1 = 50 mm là đạt yêu cầu. g Tính toán đường kính ống đứng HI qthHI=0,468+0,37=0,838l/s Chọn đường kính ống chính là 50 mm, vận tốc nước trong ống chính là 1,5 m/s. 3.2 TÍNH TOÁN THỦY LỰC ỐNG THOÁT PHÂN 3.2.1 Đường kính ống nhánh thoát phân Số lương hố xí ở các tầng bằng nhau, vì vậy tính toán thủy lực cho ống nhánh thoát phân ở các tầng tương tự như nhau. qth=qc+qhxmax qc=0,2×2,140,5+0,002×0,5=0,15l/s qdcmax=1,5l/s qth=0,15+1,5=1,65l/s Chọn đường kính ống nhánh thoát phân là 100 mm, độ đầy cho phép tối đa 0,5d, độ dốc tiêu chuẩn 0,02.F qnt = 7,44 l/s, vnt = 0,93 m/s. A=qttqnt=1,657,44=0,22 Dựa vào biểu đồ h/D, xác định lại h/D = 0,3 < 0,5, thỏa điều kiện. Tra biểu đồ hình cá FB = 0,78 Fvtt = B x vnt = 0,78 x 0,93 = 0,73 m/s > 0,73m/s. Như vậy đường kính ống nhánh thoát phân d = 50 mm là đạt yêu cầu. 3.2.3 Đường kính ống đứng thoát phân Chọn đường kính ống đứng thoát phân bằng nhau từ trên xuống dưới qth=qc+qhxmax qc=0,2×2,141+0,002×1=0,202l/s qdcmax=1,5l/s qth=0,202+1,5=1,702l/s Đường kính ống đứng thoát phân là 100 mm. Góc nối giữa ống nhánh và ống đứng là 45oC. Vận tốc nước trong ống đứng với đường kính 150 mm là 0,75 m/s < 4 m/s. 3.3 ỐNG THÔNG HƠI Theo quy định đường kính ống thông hơi nhỏ hơn hoặc bằng đường kính ống đứng thoát nước. Chọn đường kính ống thông hơi D = 50 mm. Trên nóc ống thông hơi có một chóp hình nón để che mưa bằng lá thép dày 1,5 mm, và có cửa để thông hơi. Ống thông hơi đặt cao hơn nóc nhà 0,7 m. 3.4 ỐNG XẢ a Ống xả IA1 dẫn phân từ hố xí ở tầng 1,2 Chọn đường kính ống xả d = 100 mm, i = 0,02. qtt = 1,702 l/s qnt = 7,44 l/s, vnt = 0,93 m/s A=qttqnt=1,7027,44=0,23 Dựa vào biểu đồ h/D, xác định lại h/D = 0,31 < 0,5, thỏa điều kiện. Tra biểu đồ hình cá FB = 0,78 Fvtt = B x vnt = 0,78 x 0,93= 0,73 m/s > 0,7m/s. Như vậy đường kính ống nhánh thoát phân d = 125 mm là đạt yêu cầu. b Ống xả EG, dẫn nước thải của toàn bộ ngôi nhà Đường kính ống xả chọn lớn hơn đường kính ống đứng, chọn đường kính ống xả dHG = 125 mm, độ dốc i = 0,015, độ đầy h/D = 0,5d. qth=qc+qhxmax qc=0,468 l/s qdcmax=1,5 l/s qth=0,468+1,5=1,968 ~ 2 l/s F qnt = 11,16 l/s, vnt = 0,91 m/s A=qttqnt=211,16=0,18 Dựa vào biểu đồ h/D, xác định lại h/D = 0,28 < 0,5, thỏa điều kiện. Tra biểu đồ hình cá FB = 0,75 Fvtt = B x vnt = 0,75 x 0,92 = 0,71 m/s > 0,7m/s. Như vậy đường kính ống nhánh thoát phân d = 125 mm là đạt yêu cầu. 3.5 TÍNH TOÁN BỂ TỰ HOẠI Sử dụng bể tự hoại không ngăn lọc, nước thải của ống dẫn phân đổ vào bể trước khi thoát ra ngoài đường ống thoát nước thành phố. Dung tích bể tự hoại Wbể = Wn + Wc Trong đó: Wn : thể tích nước của bể (m3) Wc : Thể tích cặn của bể (m3) Wn có thể lấy bằng 1 – 3 lần lưu lượng nước thải ngày đêm chảy vào hầm tự hoại (Wn). Lượng nước thải vào hầm tự hoại gồm nước thải từ hố xí. Hố xí mà hầm tự hoại phục vụ là 4. Gọi n là số lần đi vệ sinh mà 1 người đi trong một ngày, chọn n = 2. Lưu lượng nước thải ngày đêm (m3) Với qo: lưu lượng nước thải một lần sử dụng hố xí qo = 6 – 8 lít (theo phụ lục 1 TCVN 4513 : 1988) FWn = 3 x Qt = 3 x 0,064 = 0,192 (m3) Thể tích cặn của bể Wc = Trong đó a: lượng cặn trung bình của một người thải ra một ngày, a = 0,5 l/ng.ngđ, chọn a = 0,8 l/ng.ngđ. T: thời gian giữa 2 lần lấy cặn, chọn T = 3 năm = 1080 ngày. W1, W2: độ ẩm cặn tươi vào bể và của cặn khi lên men tương ứng là 95% và 90%. b: hệ số kể đến việc giảm thể tích cặn khi lên men (giảm 30%) và lấy 0,7. c: hệ số kể đến việc để lại 1 phần cặn đã lên men khi hút cặn để giữ lại vi sinh vật giúp cho quá trình lên men cặn được nhanh chóng, dễ dàng, để lại 20%; c= 1,2. N: số người mà bể phục vụ, N= 4 người Chiều sâu tối thiểu của bể là 1,3 m m3 F W = Wn + Wc = 0,2 + 1,5 = 1,7 m3 < 10 m3 Thiết kế bể tự hoại không ngăn lọc có 2 ngăn (1 ngăn chứa và 1 ngăn lắng) với các thông số thiết kế như sau: Chiều sâu bể H = 1,5 m. Chiều cao phần thu khí h = 0,5 m. Chiều rộng bể B = 1 m. Chiều sâu lớp nước hn = 1 m. Chiều dài bể L = 1,14 m. Chiều dài ngăn lắng thứ 1 L1 = 0,9 m. Chiều dài ngăn lắng thứ 1 L2 = 0,5 m. 3.6 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA TRÊN MÁI 3.6.1 Xác định lưu lượng nước mưa, đường kính ống đứng thu nước mưa Lưu lượng tính toán nước mưa trên diện tích mái thu nước lớn Trong đó Ql: Lưu lượng nước mưa, l/s. F: Diện tích thu nước mưa, F=2,85×5,38+3,14×5,38=32,3m2. K: hệ số, lấy bằng 2. q5: Cường độ mưa l/s.ha tính cho địa phương có lượng mưa 5 phút và chu kì vượt qua cường độ mưa tính toán là 1 năm. Tại Tp Hồ Chí Minh cường độ mưa q5 = 496 l/s.ha. Lưu lượng tính toán nước mưa trên diện tích mái thu nước nhỏ Trong đó Qn: Lưu lượng nước mưa, l/s. F: Diện tích thu nước mưa, F=3,9×1,2=4,68m2. K: hệ số, lấy bằng 2. q5: Cường độ mưa l/s.ha tính cho địa phương có lượng mưa 5 phút và chu kì vượt qua cường độ mưa tính toán là 1 năm. Tại Tp Hồ Chí Minh cường độ mưa q5 = 496 l/s.ha. Số ống đứng thu nước mưa trên mái lớn nốđ ≥ Ql / qốđ Trong đó nốđ : Số lượng ống đứng. Ql : Lưu lượng tính toán nước mưa trên mái lớn l/s. qốđ : Lưu lượng tính toán của 1 ống đứng thu nước mưa theo bảng 9 (TCVN 4474 :1987). Thiết kế 4 đường ống đứng thoát nước mưa có đường kính d = 100 mm, nằm mỗi góc của nhà. à qốđ = Ql / nốđ = 1,6 /4 = 0,4 l/s < 20 l/s (lưu lượng nước mưa tối đa đối với ống d = 100) Như vậy chọn 4 đường ống đứng để thoát nước mưa trên mái nhà là hợp lý. Số ống đứng thu nước mưa trên mái nhỏ nốđ ≥ Qn / qốđ Trong đó nốđ : Số lượng ống đứng. Qn : Lưu lượng tính toán nước mưa trên mái nhỏ l/s. qốđ : Lưu lượng tính toán của 1 ống đứng thu nước mưa theo bảng 9 (TCVN 4474 :1987). Thiết kế 2 đường ống đứng thoát nước mưa có đường kính d = 100 mm nằm ở 2 góc à qốđ = Ql / nốđ = 0,2 /4 = 0,4 l/s < 20 l/s (lưu lượng nước mưa tối đa đối với ống d = 100) Như vậy chọn 2 đường ống đứng để thoát nước mưa trên mái nhà là hợp lý. 3.6.2 Tính Toán Máng Dẫn Nước (Sênô) Máng dẫn nước của công trình được thiết kế bằng bêtông cốt thép có dạng hình chữ nhật. Kích thước máng dẫn nước trên cơ sở lượng nước mưa thực tế chảy trên máng dẫn đến phễu thu và phải dựa trên cơ sở tính toán thực tế. a Tính toán máng dẫn nước cho mái lớn Lưu lượng nước mưa tính toán qm chảy đến phễu thu được xác định theo công thức sau: Trong đó: F : Diện tích mái thực tế trên mặt bằng mà một phễu phục vụ, tức là diện tích thu nước của một ống đứng. F F = 32,3/4 = 8,1 m2. Ψ : Hệ số dòng chảy trên mái lấy bằng 1. h5 : Lớp nước mưa tính toán ứng với thời gian mưa 5 phút và chu kỳ vượt quá cường độ tính toán p = 1 năm. Tại thành phố Hồ Chí Minh h5 = 10 (cm). à Từ qm tra biểu đồ tính toán thủy lực cho máng chữ nhật bêtông trát vữa hình 5-9 (Giáo trình cấp thoát nước trong nhà, 2004), ta xác định các chỉ số của máng như sau: - Chiều rộng máng : b = 10 cm - Độ sâu đầu tiên của máng: h = 10 cm - Vận tốc dòng chảy : v = 0,4m/s - Độ dốc lòng máng : i = 0,002 b Tính toán máng dẫn nước cho mái nhỏ Lưu lượng nước mưa tính toán qm chảy đến phễu thu được xác định theo công thức sau: Trong đó: F : Diện tích mái thực tế trên mặt bằng mà một phễu phục vụ, tức là diện tích thu nước của một ống đứng. F F = 32,3/4 = 8,1 m2. Ψ : Hệ số dòng chảy trên mái lấy bằng 1. h5 : Lớp nước mưa tính toán ứng với thời gian mưa 5 phút và chu kỳ vượt quá cường độ tính toán p = 1 năm. Tại thành phố Hồ Chí Minh h5 = 10 (cm). à Từ qm tra biểu đồ tính toán thủy lực cho máng chữ nhật bêtông trát vữa hình 5-9 (Giáo trình cấp thoát nước trong nhà, 2004), ta xác định các chỉ số của máng như sau: - Chiều rộng máng : b = 10 cm - Độ sâu đầu tiên của máng: h = 5 cm - Vận tốc dòng chảy : v = 0,4m/s - Độ dốc lòng máng : i = 0,007