Đồ án Thiết kế mạng lưới thoát nước cho phường Đakao, quận 1, thành phố Hồ Chí Minh

CHƯƠNG 3 MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC THẢI 3.1 TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG CHO TỪNG ĐOẠN ỐNG 3.1.1 Lưu lượng đơn vị l/s.ha F = 1km2 = 100ha Lưu lượng từ các khu tập trung được lấy trên bảng 3.1 Diện tích các phần thoát nước lấy theo bảng 3.2 3.1.2 Tính lưu lượng cho đoạn ống 0-17 Đoạn ống 0-17 có lưu lượng cạnh sường chuyển qua từ các khu vực 1d, 8d, 9d, 16d , có tổng diện tích phục vụ 7 ha, môdun lưu lượng là 0.521 l/s.ha. Vậy lưu lượng phục vụ trên tuyến ống 45-17 là : 7 * 0.521 = 3.65 l/s. 3.1.3 Tính lưu lượng cho đoạn ống 17-18 Lưu lượng dọc đường xác định bằng cách nhân diện tích mà đoạn ống phục vụ (phần diện tích 1a) với môđun lưu lượng (qo= 0.521 l/s.ha): qdđ = qo * F = 0,521 * 2.2= 1.15l/s Kết quả ghi vào cột 7 của bảng 3.5 Lưu lượng cạnh sườn cũng được xác định bằng cách nhân diện tích phần (1b,1c,8a,8b,8c,9a,9b,9c,16a,2d,7d,10d ) .F = 18.2 ha Với môđun lưu lượng: qcs = qo * F = 0.521 * 18.2 = 9.48 l/s Kết quả ghi vào cột 8 của bảng 3.5. Đoạn ống 17-18 có lưu lượng vận chuyển từ đoạn ống 0-17 chuyển sang 3.65 l/s(cột 9 của bảng 3.5). Tổng lưu lượng dọc đường, lưu lượng cạnh sườn và lưu lượng chuyển qua là: q = qdđ + qcs + qcq = 1.15 + 9.48 + 3.65 = 14.28 l/s Kết quả ghi vào cột 10 của bảng 3.5 Từ q tra hệ số không điều hòa chung bằng bảng 3.4, các giá trị nằm trong khoảng lưu lượng trung bình thì xác định giá trị Kc bằng cách nội suy. Với q = 14.28 l/s tra bảng không có giá trị Kc, ta tính Kc như sau: Tra bảng ta được q1 = 5 l/s có Kc1 = 3.1 và q2 = 15 l/s có Kc2 = 2.2 Kết quả ghi vào cột 11 của bảng 3.5 Lưu lương tiểu khu bằng: qtk = q * Kc = 14.28 * 2.3 = 32.83 l/s. Kết quả ghi vào cột 12 của bảng 3.5 Lưu lượng tập trung cục bộ (cột 13 của bảng 3.5) thì có lưu lượng chợ , siêu thị qtt = 0.72 l/s Cuối cùng lưu lượng đoạn cống 19-20 bằng: Q = qtk + qtt + qcq = 32.83 + 0.72 + 0 = 33.55 /s. Kết quả ghi vào cột 15 của bảng 3.5 Tính tương tự như vậy cho các đoạn cống còn lại. Hoàn thành bảng 3.5 ta sẽ có lưu lượng cho từng đoạn cống chính. Dựa vào lưu lượng của từng đoạn cống ta tra đường kính ống, độ dốc đặt cống, vận tốc nước chảy trong cống, độ đầy sao cho phù hợp. Bảng 3.1 Bảng thống kê lưu lương tập trung Khu vực Khu tập trung Lưu lượng (l/s) Khu vực Khu tập trung Lưu lượng (l/s) Phường ĐaKao Trường học 1.16 Phường ĐaKao Bệnh viện 1.74 Cửa hàng 0.06 Siêu thị 0.26 Khách sạn 2.89 Chợ 0.46 Cơ quan hành chính 0.23 Bảng 3.2 Bảng thống kê diện tích phần thoát nước. Ký hiệu diện tích Diện tích (ha) Ký hiệu diện tích Diện tích (ha) Ký hiệu diện tích Diện tích (ha) Ký hiệu diện tích Diện tích (ha) 1a 2.2 5a 1.3 9a 1.1 13a 1.2 1b 2.2 5b 0.9 9b 1.1 13b 3.3 1c 2.3 5c 0.8 9c 1.1 13c 0.6 1d 2.3 5d 1 9d 1.1 13d 0.2 2a 2.6 6a 1.3 10a 1.1 14a 1.3 2b 2.5 6b 1.3 10b 1.1 14b 0.9 2c 2.5 6c 1.3 10c 1.1 14c 0.4 2d 2.6 6d 1.3 10d 1.1 14d 0.6 3a 2.7 7a 1.3 11a 1.2 15a 1.7 3b 2.8 7b 0.7 11b 1.2 15b 1.7 3c 2.7 7c 1.2 11c 1.2 15c 1.7 3d 2.6 7d 1.1 11d 1.2 15d 1.7 4a 4.4 8a 1.1 12a 0.8 16a 2.2 4b 2.6 8b 1.1 12b 0.5 16b 2.2 4c 1.7 8c 1.2 12c 0.3 16c 2.6 4d 2.8 8d 1.2 12d 0.5 16d 2.4 Bảng 3.3 : phân bố lưu lượng cho từng khu vực Ký hiệu diện tích Diện tích (ha) Môdun lưu lượng (l/s.ha) Lưu lượng Ký hiệu diện tích Diện tích (ha) Môdun lưu lượng (l/s.ha) Lưu lượng (l/s) (l/s) 1a 2.2 0.521 1.15 9a 1.1 0.521 0.57 1b 2.2 0.521 1.15 9b 1.1 0.521 0.57 1c 2.3 0.521 1.20 9c 1.1 0.521 0.57 1d 2.3 0.521 1.20 9d 1.1 0.521 0.57 2a 2.6 0.521 1.35 10a 1.1 0.521 0.57 2b 2.5 0.521 1.30 10b 1.1 0.521 0.57 2c 2.5 0.521 1.30 10c 1.1 0.521 0.57 2d 2.6 0.521 1.35 10d 1.1 0.521 0.57 3a 2.7 0.521 1.41 11a 1.2 0.521 0.63 3b 2.8 0.521 1.46 11b 1.2 0.521 0.63 3c 2.7 0.521 1.41 11c 1.2 0.521 0.63 3d 2.6 0.521 1.35 11d 1.2 0.521 0.63 4a 4.4 0.521 2.29 12a 0.8 0.521 0.42 4b 2.6 0.521 1.35 12b 0.5 0.521 0.26 4c 1.7 0.521 0.89 12c 0.3 0.521 0.16 4d 2.8 0.521 1.46 12d 0.5 0.521 0.26 5a 1.3 0.521 0.68 13a 1.2 0.521 0.63 5b 0.9 0.521 0.47 13b 3.3 0.521 1.72 5c 0.8 0.521 0.42 13c 0.6 0.521 0.31 5d 1 0.521 0.52 13d 0.2 0.521 0.10 6a 1.3 0.521 0.68 14a 1.3 0.521 0.68 6b 1.3 0.521 0.68 14b 0.9 0.521 0.47 6c 1.3 0.521 0.68 14c 0.4 0.521 0.21 6d 1.3 0.521 0.68 14d 0.6 0.521 0.31 7a 1.3 0.521 0.68 15a 1.7 0.521 0.89 7b 0.7 0.521 0.36 15b 1.7 0.521 0.89 7c 1.2 0.521 0.63 15c 1.7 0.521 0.89 7d 1.1 0.521 0.57 15d 1.7 0.521 0.89 8a 1.1 0.521 0.57 16a 2.2 0.521 1.15 8b 1.1 0.521 0.57 16b 2.2 0.521 1.15 8c 1.2 0.521 0.63 16c 2.6 0.521 1.35 8d 1.2 0.521 0.63 16d 2.4 0.521 1.25 Bảng 3.4 Hệ số không điều hòa chung của nước thải sinh hoạt. Lưu lượng trung bình (l/s) 5 15 30 50 100 200 300 500 800 1250 và lớn hơn Kc 3.1 2.2 1.8 1.7 1.6 1.4 1.35 1.25 1.2 1.15 3.2 TÍNH TOÁN THỦY LỰC CHO TỪNG ĐOẠN ỐNG CHÍNH Bảng 3.6 : Bảng thống kê chiều dài các đoạn cống Đoạn ống Chiều dài ( m) Đoạn ống Chiều dài m 17-18 298 17-45 1025 18-19 442 18-28 360 19-20 356 19-26 367 20-20` 481 20-24 370 TXL-22 415 22-37 218 22-23 268 24-35 184 24-25 318 26-33 180 26-27 314 28-31 183 28-29 294 31-43 180 30-31 308 33-41b 171 32-33 311 35-40 180 34-35 302 38-51 300 36-37 176 41b-49 292 37-38 202 42-47 292 38-39 89 51-50b 156 40-41 289 0-17 138 41b-42 299 20` - CX 500 43-44 323 51-52 295 50-49 173 49-48 278 47-46 395 Đoạn ống 0 – 17 - Cao độ mặt đất tại giếng thăm số 0 : 11.2 m - Cao độ mặt đất tại giếng thăm số 20: 10.8 m Chọn độ sâu đặt cống đầu tiên tại giếng thăm số 21 là 1.5m, sau khi tính toán thủy lực xong ta phải kiểm tra lại độ sâu đặt cống của các tuyến cống nhánh, nếu không thỏa (độ sâu đặt cống của tuyến ống chính ít hơn tuyến cống nhánh) thì phải tăng độ sâu đặt ống ban đầu lên. Tra bảng tra thủy lực, q = 11.31 l/s ta có độ dốc i = 5 ‰, vận tốc v = 0, 8 m/s, đường kính ống d = 250 mm, độ đầy h/d = 0,5 Tổn thất áp lực trên đoạn cống 0-17. Kết quả được ghi ở cột 9 bảng 3.7 h = i * l =5 ‰ * 138 = 0.69 m Cao độ đáy cống đầu tại giếng thăm số 0 bằng hiệu số giữa cao độ mặt đất đầu và độ sâu chôn cống ban đầu : (Kết quả được ghi ở cột 14 bảng 3.7) 11.2 – 1.5 = 9.7 m Cao độ đáy cống cuối tại giếng thăm số 17 bằng hiệu số giữa cao độ đáy cống tại giếng 0 và tổn thất áp lực: (Kết quả được ghi ở cột 15 bảng 3.7) 9.7 – 0.69 = 9.01m Độ sâu đặt cống cuối tại giếng thăm số 0 bằng hiệu số giữa cao độ mặt đất cuối và cao độ đáy ống cuối: (Kết quả được ghi ở cột 17 bảng 3.7) 10.8 – 9.01 = 1.79 m Cao độ mặt nước đầu tại giếng thăm số 0 bằng tổng số giữa cao độ đáy cống đầu và chiều cao lớp nước trong cống: (Kết quả được ghi ở cột 12 bảng 3.7) 9.7 + h = 9.7 + 0.13 = 9.83 m Cao độ mặt nước cuối tại giếng thăm số 17 bằng tổng số giữa cao độ đáy cống cuối và chiều cao lớp nước trong cống: (Kết quả được ghi ở cột 13 bảng 3.7) 9.01 + h = 9.01 + 0.13 = 9.14 m Đoạn ống 17-18 - Cao độ mặt đất tại giếng thăm số 17: 10.8 m - Cao độ mặt đất tại giếng thăm số 19: 10.3 m Tra bảng tra thủy lực,q = 33.55 l/s , ta có độ dốc i = 4 ‰, vận tốc v = 0,84 m/s, đường kính ống d = 350 mm, độ đầy h/d = 0,43 Tổn thất áp lực trên đoạn ống 17-18 h = i * l = 4‰ * 298 = 1.19 ~ 1.2 m Nếu nối ống theo mặt nước thì : Cao độ mặt nước ở đầu đoạn ống 17-18 bằng với cao độ mặt nước cuối đoạn cống 0 – 17 ( 9.14 m) . Cốt mặt nước ở cuối đoạn cống 17-18 bằng hiệu của cốt mặt nước đầu đoạn cống 17 – 18 với tổn thất áp lực : 9.14 – 1.2 = 7.94 m Cốt đáy cống của đầu đoạn 17 – 18 bằng hiệu của cốt mặt nước đầu đoạn cống 17 - 18 với chiều cao lớp nước trong ống : 9.14 – h = 9.14 - 0.15 = 8.98 m Cốt đáy cống ở cuối đoạn cống 17-18 bằng hiệu cốt đáy ống đầu đoạn 17-18 với tổn thất áp lức 8.98 – 1.19 = 7.79m Chiều sâu chôn cống đầu đoạn cống 17-18 bằng hiệu của cốt mặt đất và cốt đáy cống ở đầu đoạn cống 17-18 : 10.8 - 9.01 = 1.79 m Chiều sâu chôn cống cuối đoạn cống 17-18 bằng hiệu của cốt mặt đất với cốt đáy cống ở cuối đoạn cống 17 - 18 10.3 - 7.79 = 2.51 m Tính toán tương tự ta có bảng số liệu 3.7 CHƯƠNG 4 MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC MƯA 4.1 Các thông số phục vụ tính toán Tính toán mạng lưới thoát nước mưa cho phường ĐaKao với những số liệu ban đầu như sau: - Mực nước sông cao nhất là 8 m - Diện tích các loại mặt phủ: mái nhà 40%, mặt phủ atphan 16%, mặt đất 26%, mặt dá dăm 6%, mặt lát cỏ 12%. Giả sử dựa theo các bản đồ phân bố lãnh thổ trên cơ sở khí tượng thủy văn ta có q20 = 87 l/s, n = 0.67 và C = 0.85. Cường độ mưa với chu kỳ tràn cống P = 1 được xác định theo công thức: với P ≠ 1: Diện tích dòng chảy được phân chia như ở mạng lưới thoát nước thải (bảng 3.2) Căn cứ theo vào q20 = 87 l/s v à độ dốc trung bình của mặt đất tính theo chiều vuống góc với dòng sông imđ > 0.006, theo bảng 4.1 ta lựa chọn giá trị P cho từng đoạn ống bảng 4.2. Bảng 4.1 Giá trị P cho khu dân cư Đặc điểm của vùng thoát nước mưa Giá trị P (năm) khi q20 bằng 50 – 70 70 – 90 90 – 100 Địa hình bằng phẳng (độ dốc trung bình mặt đất < 0.006) với diện tích vùng thoát nước: - Đến 150 ha - Lớn hơn 150 ha Địa hình dốc (imđ > 0.006) với diện tích vùng thoát nước: - Đến 20 ha - 20-50 ha - 50-100 ha - > 100 ha 0.25 – 0.33 0.33 – 0.50 0.33 – 0.5 0.5 – 1 2 – 3 5 0.33 – 1 0.5 – 1.5 0.5 – 1.5 1 – 2 3 – 5 5 0.5 – 1.5 1-2 1 – 2 1 – 3 5 10 4.2 Tính toán cho đoạn ống 50b – CX Bảng 4.2 Bảng phân bố diện tích khu vực phục vụ các đoạn ống Ký hiệu đoạn ống Ký hiệu diện tích Diện tích dòng chảy (ha) Giá trị P (năm) Bản thân Chuyển qua Bản thân Chuyển qua Tổng cộng 50b -51 14b - 0.9 0.9 0.5 51 - 38 13b 14a,13c,14b 3.3 2.8 6.1 1 38-37 12b 12c,13a``,14a,13c, 13b,14b 0.5 8.5 9 1 37-22 5b 12a,12c,13a``,14a,13c,5c, 13b,14b, 12b 0.9 13 13.9 1 22-20` 4b 5a,4c,12a,12c,13a``, 14a,13c,5c, 13b,14b, 12b 2.6 20.9 23.5 1.5 20` - CX Toàn khu vực - 100 100 3 Hệ số dòng chảy xác định theo công thức: Trong đó: a, b,… là diện tích mặt phủ thành phần (%) ψ, ψ,,… hệ số dòng chảy đối với các loại mặt phủ thành phần lấy theo bảng 4.3 Bảng 4.3 : Hệ số dòng chảy đối với các loại mặt che phủ Loại mặt phủ ψ - Mái nhà và mặt phủ bằng bê tong atphan - Mặt phủ ỳăng đá dăm - Đường đá lát cuội - Mặt phủ bắng đá dăm không có vật liệu dính kết - Đường sỏi trong vườn - Mặt dất - Cỏ 0.95 0.6 0.45 0.4 0.3 0.2 0.1 Vậy Thời gian nước mưa tập trung trên bề mặt phủ lấy 8 phút. Khi tr + tc = 0, lưu lượng đơn vị dòng chảy bằng: l/s.ha Đối với đoạn 50b -51 l/s.ha Đối với đoạn 20`-CX l/s.ha Ta kiểm tra khả năng thoát nước bằng rảnh trên đoạn 50b -51.Diện tích phục vụ 0.9 ha. Với chiều rộng lòng đường 9m và độ dốc ngang 0.02, dự kiến độ sâu nước trong rãnh 5cm (chiều rộng tràn 1.5m), lấy hệ số vận tốc A = 5.47, và hệ số lưu lượng B = 0.205 m3/s = 205 l/s. Độ dốc đường phố 0.004 khi đó tốc độ nước chảy trong rãnh m/s và lưu lượng cho qua mỗi rãnh là: . Hai rãnh 2.13 = 26 l/s Thời gian nước chảy theo rãnh: giây ≈ 9 phút Lưu lượng nước mưa ở cuối rãnh khi lấy tc = 0 l/s Tải trọng thu nước của rãnh là 26 l/s , mà lượng nước thu được cuối rãnh khi tc = 0 = 55 l/s. Do vậy : Để đảm bảo nước không chảy tràn trên đường phố, diện tích phục vụ của rãnh cần giảm bằng cách đặt cống ngầm trên đoạn 50b -51 Với độ dốc rãnh 0.004 ta lấy chiều dài rãnh lr = 50m, (giếng thu đầu tiên đặt cách đường phân chia dòng chảy 50m). Diện tích phục vụ lấy bằng 0,29 ha. Thời gian nước chảy trong rãnh lúc này: giây ≈ 3 phút Lưu lương nước mưa ở cuối rãnh: l/s Đoạn 50b-51: Độ dốc đường nhỏ. Dự kiến lấy tốc độ nước chảy trong cống là 0.8 m/s, chiều dài đoạn cống bằng 156 m. Thời gian nước chảy trong cống: giây = 6.5 Lưu lượng cuối đoạn ống: l/s Dựa vào đồ giải hình 3-6 ( Mạng lưới thoát nước – NXB xây dựng ) Q2 = 54.3 l/s, vận tốc 0.8 m/s, ứng với ống có đường kính 300 mm, độ dốc 0,004 ; h/d =1 Tổn thất áp lực ở đoạn 50b – 51 : H50b-50 = i.l = 0.004 . 156 = 0.624 m Vì độ đầy h/d = 1, ta nối ống theo cách cho ngang đỉnh ống. Độ sâu chôn ống ban đầu lấy 1m. Kiểm tra lại độ sâu này theo công thức : Trong đó : h: độ sâu tối thiểu của giếng thu nước mưa, lấy bằng 0.8m; d: đường kính nhánh nối, lấy 0.3m; i: độ dốc tối thiểu của nhánh nối 0.01 l: chiều dài của nhánh nối, lấy 10m; Z1 - Z2: hiệu số của cốt đỉnh lòng đường và đáy rãnh ở hai bên, tính khi ống thoát nước đặt ở trục đường m Vậy H = 0.8 – 0.3 + 0.01*10 + 0.09 = 0.7 m Đoạn 51-38 : Độ dốc đường nhỏ. Dự kiến lấy tốc độ nước chảy trong ống là 0.9 m/s, chiều dài đoạn ống bằng 300 m. Thời gian nước chảy trong ống: giây ≈ 11phút Thời gian tính toán t = 8 + 3 + 6.5 + 11 = 28.5 phút Diện tích phục vụ dọc tuyến của đoạn ống 51-38 bằng 3.3, còn diện tích dòng chảy chuyển qua từ khu vực (14a,13c,14b) là 2.8 ha. Tổng diện tích phục vụ 6.1 ha Lưu lượng cuối đoạn ống: l/s Dựa vào đồ giải hình 3-6 ( Mạng lưới thoát nước – NXB xây dựng ) . Ta có Q2 = 265.6/s, vận tốc 0.91 m/s, ứng với ống có đường kính 600 mm, độ dốc 0,00195 ; h/d =1 . Ta kiểm tra lại: giây ≈ 11 phút bằng với thời gian đã lấy tính toán. Đoạn 38-37: Độ dốc đường nhỏ. Dự kiến lấy tốc độ nước chảy trong ống là 1 m/s, chiều dài đoạn ống bằng 202 m. Thời gian nước chảy trong ống: giây ≈ 7 phút Thời gian tính toán t = 8 + 3 + 6.5 + 11 + 7 = 35.5 phút Diện tích phục vụ dọc tuyến 12b bằng 0.5 ha, còn diện tích dòng chảy chuyển qua từ khu vực (12c,13a``,14a,13c, 13b,14b ) là 8.5 ha. Tổng diện tích bằng 9 ha. Lưu lượng cuối đoạn ống: l/s Dựa vào Q4 = 345 l/s chọn đường kính ống 700 mm, i = 0.0017, v = 0.095 m/s. Ta kiểm tra lại: giây ≈ 7phút bằng với thời gian đã lấy tính toán. Đoạn 37-22: Độ dốc đường nhỏ. Dự kiến lấy tốc độ nước chảy trong ống là 1.1 m/s, chiều dài đoạn ống bằng 218 m. Thời gian nước chảy trong ống: giây ≈ 6.6 phút Thời gian tính toán t = 8 + 3 + 6.5 + 11 + 7 + 6.6 = 42.1 phút Diện tích phục vụ dọc tuyến 5b là 0.9ha, còn diện tích dòng chảy chuyển qua từ 12a,12c,13a``,14a,13c,5c, 13b,14b, 12b là 13 ha. Tổng diện tích phục vụ 13.9 ha Lưu lượng cuối đoạn ống: l/s Dựa vào Q4 = 466 l/s chọn đường kính ống 800 mm, i = 0.002, v = 1.1 m/s. Ta kiểm tra lại: giây ≈ 6.6 phút bằng với thời gian đã lấy tính toán. Đoạn 22-20`: Độ dốc đường nhỏ. Dự kiến lấy tốc độ nước chảy trong ống là 1.2 m/s, chiều dài đoạn ống bằng 415 m. Thời gian nước chảy trong ống: giây ≈ 11.5 phút Thời gian tính toán t = 8 + 3 + 6.5 + 11 + 7 + 6.6 + 11.5 = 53.6 phút Diện tích phục vụ dọc tuyến 4 b là 2.6 ha , còn diện tích dòng chảy chuyển qua từ 5a,4c,12a,12c,13a``,14a,13c,5c, 13b là 23.5 ha Lưu lượng cuối đoạn ống: l/s Dựa vào Q4 = 672l/s chọn đường kính ống 800 mm, i = 0.0025, v = 1.25 m/s. Ta kiểm tra lại: giây ≈ 11.1 phút ≈ với thời gian đã lấy tính toán. Đoạn 20` - CX : Độ dốc đường nhỏ. Dự kiến lấy tốc độ nước chảy trong ống là 1.4 m/s, chiều dài đoạn ống bằng 500 m. Thời gian nước chảy trong ống: giây ≈ 12 phút Thời gian tính toán t = 8 + 3 + 6.5 + 11 + 7 + 6.6 + 11.5 + 12 = 65.6 phút Diện tích phục vụ bao gồm toàn phường ĐaKao Lưu lượng cuối đoạn ống: l/s Dựa vào Q6 = 3537 l/s chọn đường kính ống 2000 mm, i = 0.0008, v = 1.36 m/s. Ta kiểm tra lại: giây ≈ 12 phút bằng với thời gian đã lấy tính toán. Tất cả các kết quả ghi vào bảng 4.4. Dựa vào các kết quả này tiến hành thiết lập trắc dọc tuyến cống 50b -CX