3.1. Vạch tuyến thoát nước thải
Vạch tuyến mạng lưới thoát nước là một khâu vô cùng quan trọng trong công tác thiết kế hệ thống thoát nước, nó ảnh hưởng lớn đến khả năng thoát nước, hiệu quả kinh tế hay giá thành của mạng lưới thoát nước.
Công tác vạch tuyến được dựa trên các nguyên tắc sau:
- Triệt để lợi dụng địa hình để xây dựng hệ thống thoát nước tự chảy đảm bảo thu được toàn bộ lượng nước thải nhanh nhất, tránh đặt nhiều trạm bơm.
- Vạch tuyến cống thật hợp lý để tổng chiều dài cống là nhỏ nhất, tránh trường hợp nước chảy ngược và chảy vòng quanh.
- Đặt đường ống thoát nước thải phù hợp với điều kiện địa chất thuỷ văn. Tuân theo các quy định về khoảng cách với các đường ống kĩ thuật và các công trình ngầm khác.
- Hạn chế đặt đường ống thoát nước qua hồ, đường sắt, đê đập.
- Phải giải quyết cho phù hợp với loại hệ thống thoát nước đã chọn chung hay riêng và số mạng lưới thoát nước sinh hoạt, sản xuất, nước mưa trên cùng một địa hình, phải chú ý đến khả năng mở rộng và tuần tự thi công mạng lưới thoát nước.
- Tránh trường hợp đường ống góp chính đi dưới đường phố có mật độ giao thông lớn.
- Khi bố trí một vài đường ống áp lực đi song song với nhau thì phải đảm bảo khả năng thi công và sửa chữa khi cần thiết.
- Trạm xử lý phải đặt ở vị trí thấp hơn so với địa hình thành phố nhưng không quá thấp để tránh bị ngập lụt. Đặt trạm xử lý ở cuối nguồn nước, cuối hướng gió chính, đảm bảo khoảng cách vệ sinh đối với khu dân cư và xí nghiệp công nghiệp
Phương án :
- Các tuyến cống nhánh và tuyến cống chính đặt theo các trục đường của đường phố.
- Nước thải từ khu công nghiệp được thu theo hệ thống thu nước riêng rồi tập trung xả vào hệ thống thoát nước thành phố rồi xử lý cùng với nước thải sinh hoạt của thành phố.
3.2 – Hệ thống thoát nước thải sinh hoạt.
3.2.1. Tính diện tích tiểu khu
- Việc tính toán diện tích tiểu khu dựa trên các số liệu đo đạc trực tiếp trên bản đồ quy hoạch.
- Diện tích của các ô thoát nước được trình dưới bảng sau:
Diện tích các ô (m2)
Ô a b c d tổng Ô a b c d
1 196985 247250 275049 719284 24 726108 517380 621799 881825
2 92813 127465 92932 76576 389786 25 413223 616992 790814
3 305925 697367 268553 564440 1836285 26 433381 319493 338249 486020 4 496438 220617 412735 145370 1275160 27 439503 219771 329968 272618 5 400183 351963 376270 469837 1598253 28 261383 325524 358319 337176
6 254763 195367 289704 130023 869857 29 124540 451870 181612 108233
7 264653 566638 257402 605383 1694076 30 113620 130724 112864 134159
8 637234 425320 716677 1779231 31 412267 153362 512248 831975
9 915551 818844 854789 1194562 3783746 32 495611 747274 635964 555427 10 817442 35068 81035 381162 1314706 33 1341684 572490 390102 408045 11 229596 356664 425229 381142 1392631 34
12 225111 346886 241499 267284 1080779 35 373237 226864 367237 499955
13 947038 36 385157 371480 233550 172201
14 144268 71885 118914 140525 475592 37 443802 273813 232936 299622
15 123801 131974 237232 228938 721945 38 274806 266677 371651 301421 16 518347 127971 115681 467760 1229759 39 347505 341917 364349 398003 17 132323 116992 221635 234666 705617 40 543408 514448 697136 875038 18 645734 675453 514809 585926 2421922 41
19 174453 327843 316249 315010 1133555 42 838208 714675 837015 1256781
20 834553 327465 158253 1320272 43 733047 822191 723921
21 317286 217138 418320 268798 1221541 44 364029 413723 565393 408974
22 127779 147256 199507 474541 45 346306 478635 344616 453521
23 755007 617985 414456 463648 2251095 46 640228 585464 514878 47 847700 756877 963135 48 343276 350213 480669
49 452515 417384 345297 489721 50 457439 517514 631569 656909
3.2.2. Xác định lưu lượng từng đoạn ống
- Lưu lượng dọc đường : là lưu lượng đổ vào cống từ các khu nhà thuộc lưu vực nằm dọc 2 bên đoạn ống.
- Lưu lượng chuyển qua: Là lượng nước chảy qua đoạn ống tại điểm đầu của đoạn đó, lượng nước này là từ những khu vực chảy ở khu vực phía trước.
- Lưu lượng tập trung: la lượng nước chảy qua đoạn ống từ các đơn vị thải nước nằm riêng biệt (xí nghiệp, trường học, nhà tắm công cộng...)
- Lưu lượng cạnh sườn: Là lượng nước chảy tại mỗi điểm đầu đoạn cống tại cạnh sườn của đoạn ống đó.
- Lưu lượng đơn vị dọc đường là đại lượng thay đổi tăng dần từ đầu đoạn cống đến giá trị lớn nhất ở cuối đoạn cống. Lưu lượng chuyển qua, lưu lượng cạnh sườn, lưu lượng tập trung đổ vào đầu đoạn cống và có giá trị không đối trong xuất chiều dài đoạn cống.
- Dựa vào bản qua hoạch việc phân chia các khu vực thoát nước được trình bày trong bảng sau.
Đoạn
ống Dọc đường
Diện tích (ha)
Diện tích (ha)
Cạnh sườn Dọc đường Cạnh sườn
1-2 3d, 17a
3(a,b,c); 2(a,b,d); 1(a,b) ; 17(b,c,d); 18a; 16d; 4(c,d);
5(a,c,d)
69.68 527
2-3 16c; 4a 16(a,b); 18(b,c,d); 4b; 5b;
19(a,b,c); 15(a,d) 61 417
3-4 13; 6c 6(a,b); 7(b,c,d); 8(a,c); 20(a,b);
15(b,c); 14(c,a); 22(a,c) 124 536 4-5 20c; 12b 12(a,c,d); 11(a,b,d); 10(b,c,d);
9(a,c,d); 22b; 14(b,d); 21a; 24d 51 617
5-6 21d, 25b
25(a,d); 26(a,b,d); 27(a,d,c);
28(a,b,d); 21(b,c); 24(a,b,c);
23(a,b,c,d); 36(a,b,c,d);
35(a,b,c,d); 31a; 32b; 37d; 38d
89 1276
5-7 31d; 30a
30(c,d); 29(a,d,c); 31(b,c,d);
32(a,c,d); 37(a,b,c); 38(a,b,c)44a, 34; 39c
95 699
7-8 47b; 45d 47c; 48(a,b); 44(b,c,d); 39(a,b,d);
43(a,b,c); 40(a,b) 121 746.9
8-9 46a, 50c 50(a,d); 49(a,b,c,d); 46c 127.2 333.4
9-10 41, 42a 50b, 42(b,c,d); 40c 199.6 420.1
10 – 9 – 8 – 7 – 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 – TXL 3.2.3. Xác định lưu lượng nước thải cho toàn đô thị.
Dữ liệu đầu bài như sau:
• Mật độ dân số: 742 (người/km2)
• Diện tíc: S = 76,5 (km2) = 7650 ha.
Dân số: N = 742 x 76,6 = 56758 (người) - Số công nhân trong 1 xí nghiệp : 517 người - Phân xưởng nóng chiếm 55% số công nhân
Số công nhân phân xưởng nóng là: 55% x 517 = 284(người)
Số công nhân phân xưởng nguội là: 517-284 = 233(người) - Số ca làm việc: 2 ca
- Lượng nước thải sản xuất : 1366 (m3/ca)
- Số giường bệnh: 150 (giường) và có 2 bệnh viện - Số học sinh: A = 1000 (học sinh) và có 4 trường học - Giả sử toàn khu vực đều là khu đô thị loại IV.
a. Lưu lượng nước thải sinh hoạt.
- Theo tiêu chuẩn thoát nước lượng nước thải ra của khu dân cư = 80 – 100 % lượng nước cấp cho sinh hoạt. Chọn lượng nước lượng thải ra bằng 80% lượng nước cấp cho sinh hoạt.
- Lượng nước thải sinh hoạt là: m3/ngđ = 52,55 l/s b. Lưu lượng nước thải trường học, bệnh viện.
- Tiêu chuẩn nước thải ở trường học và bệnh viện cũng lấy = 80% tiêu chuẩn cấp nước cho TH và BV.
qTH = 80%.20 = 16 l/học sinh.ngđ.
qBV = 80%.300 = 240 l/giường.ngđ.
- Lưu lượng nước thải của 1 trường học là:
= 16 m3/ngđ = 0,185 l/s. => 4 trường học sẽ là 0,74 l/s.
- Lưu lượng nước thải của 1 bệnh viện là:
- = 36 m3/ngđ = 0,42 l/s. => 2 bệnh viện sẽ là 0,84 l/s.
c. Lưu lượng nước thải trong công nghiệp.
- Lưu lượng nước thải sản suất cho 1 xí nghiệp: Qsx = 1366 (m3/ca) = m3/h = 1,97 l/s.
Coi các xí nghiệp thải ra lưu lượng như nhau.
- Lưu lượng nước thải sinh hoạt trong xí nghiệp lấy bằng 80% lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt trong xí nghiệp:
= 29,77 m3/ngđ = 0,345 l/s.
- Lưu lượng nước thải từ các nhà tắm trong xí nghiệp:
- = 40,5 m3/h = 0,47 l/s.
Vậy tổng lưu lượng nước thải trong công nghiệp = 1,97 +0,345 +0,47 = 1,12 l/s.
3.2.3 – Xác định lưu lượng tính toán tuyến cống chính.
4 Xác định mô – đun lưu lượng:
Tiêu chuẩn thải nước : q = 80 (l/ng.ngđ). (Lấy bằng 80% của tiêu chuẩn cấp nước).
N = 742 (người/km2) = 7,4 (người/ha)
4.2.3 – Tính toán tuyến cống chính.
đoạn ống
diện tích lưu lượng đơn vị dọc đường
lưu lượng TB từ các tiểu khu
hệ số không
điều hòa
lưu lượng
(l/s) dọc
đường
cạnh sườn
dọc đường
cạnh sườn
chuyể
n qua tổng cộng
tiểu khu
lưu lượng tập
trung lưu lượng tính toán cục bộ
chuyển qua
ha ha l/s.ha l/s l/s l/s l/s K l/s l/s l/s l/s
1-2 69.68 526.5 0.007 0.48 3.6 0 4.11 3 12.34 1.73 0.00 14.07
2-3 61.21 417.47 0.007 0.42 2.9 4.11 7.42 2.5 18.54 0 1.73 20.27
3-4 123.76 535.52 0.007 0.85 3.7 7.42 11.97 2.2 26.32 1.73 28.05
4-5 50.51 616.79 0.007 0.35 4.3 11.97 16.57 2 33.14 0.23 1.73 35.10
5-6 88.58
1276.0
4 0.007 0.61 8.8 16.57 25.99 1.9 49.37 0 1.96 51.33
6-7 94.56
1276.0
4 0.007 0.65 8.8 25.99 35.44 1.8 63.80 1.73 1.96 67.49
7-8 121.04 746.92 0.007 0.84 5.2 35.44 41.43 1.77 73.33 0.23 3.69 77.25
8-9 127.18 333.41 0.007 0.88 2.3 41.43 44.61 1.75 78.07 0 3.92 81.99
9-10 199.58 420.10 0.007 1.38 2.9 44.61 48.89 1.73 84.57 3.92 88.49
10-
TXL 0.00 0.007 0.00 0.0 48.89 48.89 1.73 84.57 3.92 88.49
Bảng tính toán trên dựa vào các công thức tính sau:
Tính toán lưu lượng dọc đường (l/s)
Trong đó:
là lưu lượng dọc đường chảy tới đoạn cống a – b (l/s) lưu lương dọc đường đơn vị (l/s.ha)
S là diện tích của ô có nước thải phát sinh chảy trực tiếp đến đoạn cống a – b (ha)
Tính toán lưu lượng cạnh sườn
Trong đó:
là lưu lượng dọc đường chảy tới đoạn cống a – b tại các vị trí cạnh sườn (l/s) lưu lương dọc đường đơn vị (l/s.ha)
S là tổng diện tích của các ô có nước thải phát sinh chảy từ 2 bên đến đoạn cống a – b (ha)
Tính toán hệ số điều hòa (Kchung) dựa vào Q = + (l/s) tra bảng 2.3 Trang 23 giáo trình mạng lưới thoát nước Hoàng Huệ
Tính toán lưu lượng tiểu khu: (l/s)
Lưu lượng tập trung cục bộ: là lưu lượng tâp trung (tại vị trí thoát nước riêng biệt) đổ trực tiếp vào đoạn cống.
Lưu lượng tập trung chuyển qua: là lưu lượng tập trung từ đoạn cống trước và lưu lượng tập trung ở các vị trí riêng biết nằm ở cạnh sườn đổ vào đoạn cống.
Lưu lượng tính toán: bằng tổng lưu lượng tiểu khu + lưu lượng tập trung (chuyển qua+ cục bộ) (lít/s)
Tính toán các thông số lưu lượng cho đoạn ống chính.
Xét đoạn ống 11 – 10 Lưu lượng dọc đường
Lưu lượng cạnh sườn:
= 0 (l/s) do tại các vị trí mà đoạn cống đi qua không các nhà dân sinh sống
Tổng lưu lượng: + = 0 (lít/s)
3.2.4. Tính toán thủy lực cho các đoạn cống chính – xây dựng trắc dọc 3.2.4.1. Nguyên tắc cấu tạo mạng lưới thoát nước
- Thiết kế trắc dọc mạng lưới thoát nước bao gồm việc đi xác định vị trí cống trên trác dọc đường phố, độ sâu chôn công ban đầu, độc dốc, và cao độ tại các vị trí nối tiếp nhau trong các hố gas và giếng thăm.
- Trước hết cần thiết lấp trắc dọc mặt đất theo tỷ lệ quy định mang các điểm tính toán từ mặt bằng quy hoạch vạch tuyến lên trắc dọc xác định chiều dài của đoạn cống tính toán, đồng thời tiến hành lập bảng tính toán thủy lục.
- Thiết kế trắc dọc của mạng cấn đạt được tốc độ tự làm sạch và độ sâu cống không lớn. trong một số trường hợp cân thiết phải điều chỉnh lại sao cho phù hợp theo địa hình và dần dần điều chỉnh cho phù hợp.
- Đối với giếng thăm đặt trong các đoạn cống thẳng của mạng lưới ngoài phố lấy theo quy định sau:
• D (200 – 600) khoảng cách bằng 40m
• D (700 – 1500) khoảng cách bằng 50 m
• D lớn hơn 1500 khoảng cách lấy bằng 70m
3.2.4.2. Tính toán thủy lực cho các đoạn cống chính
- Lấy độ sâu chôn cống đầu tiên tại giếng 11 là 2 m. Cốt đáy cống bằng hiệu số giữa cốt mặt đất và độ sâu chôn cống bằng 7,8 m
- Sử dụng bảng tra thủy lực tuyến cống thoát nước của Trần Hữu Uyển tra các thông số đường kính, độ dốc, độ đầy, tốc độ dựa vào lưu lượng tính toán tại đoạn cống.
- Tổn thất áp lực = i L (m)
- Tổn thất áp lực tại đoạn cống bằng (m)
tổn thất áp lực, H
h mặt đất
đầu cuối
m m - -
8 9 10 11
h/d*d i*L mặt bằng
1.11 3.62 4.7 4.6
0.14 4.45 4.6 4.4
0.16 1.47 4.4 4.3
0.23 3.94 4.3 4.2
0.26 3.02 4.2 3.9
0.29 2.09 3.9 3.5
0.29 2.91 3.5 3.1
0.32 2.27 3.1 2.8
0.33 1.04 2.8 2.4
0.30 0.71 2.4 2.1
3.3. Tính toán tuyến cống kiểm tra.
- Để đảm bảo sự phù hợp giữa các tuyến cống chính và các đường cống nhánh cần phải tính toán một số tuyến cống nhánh.
- Lựa chọn tuyến cống kiểm tra là tuyến cống dài nhất, xa nhất và ở vị trí bất lợi nhất.
- Việc tính toán tuyến cống kiểm tra tương tự như tính toán cho tuyến cống chính.
3.3.1. Tính toán lưu lượng tính toán của tuyến cống kiểm tra
a. Tính toán diện tích của các khu dân cư phát sinh nước thải.
Tuyến ống kiểm tra:K2 – K1 – 10
Đoạn cống Dọc đường Cạnh sườn
Diện tích (ha)
Dọc đường Cạnh sườn
K2- K1 40c 69.71
K1- 5 42b 71.46
b. Tính toán lưu lượng tại mỗi đoạn cống kiểm tra Xác định mô – đun lưu lượng:
Tiêu chuẩn thải nước : q = 80 (l/ng.ngđ). (Lấy bằng 80 %của tiêu chuẩn cấp nước).
q0
Tính toán lưu lượng tại các tuyến cống kiểm tra.
đoạn ống
diện tích lưu lượng đơn vị dọc đường
lưu lượng TB từ các tiểu khu
hệ số khôn g điều
hòa
lưu lượng
(l/s) dọc
đường
cạnh sườn
dọc đường
cạnh sườn
chuyển
qua tổng cộng
tiểu khu
lưu lượng tập trung
cục bộ
chuyển qua
ha ha l/s.ha l/s l/s l/s l/s K l/s l/s l/s
K2-K1 69.71 0 0.007 0.49 0 0 0.49 2.45 1.20 0 0
K1-10 71.47 0 0.007 0.50 0 0.49 0.99 2.32 2.29 0 0
c. Tính toán thủy lực cho các tuyến cống kiểm tra độ đầy
tổn thất áp lực, H
h mặt đất
đầu
m m -
8 9 10
h/d*d i*L mặt bằng
0.04 1.7 4.7
0.34 4.0 4.5
3.4. Hệ thống ống và kênh mương trên mạng lưới thoát nước.
3.4.1. Yêu cầu đối với ống và kênh mương
- Ống và kênh mương (gọi chung là cống) dùng để dẫn nước cần phải bền, sử dụng được lâu, không thấm nước, không bị ăn mòn bởi axits và kiềm đáp ứng được các yêu cầu về thủy lực, đồng thời phải rẻ, dùng dược vật liệu địa phương và có khả năng công nghiệp hóa sản xuất và cơ giớ hóa trong thi công.
- Độ bền của cống: được xác định bởi khả năng chống tải bên ngoài và áp lực bên trong. Tải trọng bên ngaoif gôm tải trọng không đổi, còn tải trọng bên trong là do áp lực nước.
- Độ không thấm nước được xác định bởi hiện tượng thẩm lâu qua thành cống theo mực nươc ngầm mà hiện tượng đó có thể xảy ra từ bên trong hay bên ngoài vào.
- Độ ăn mòn là do tác động của nước thải và nước ngầm. Vật liệu làm cống cần phải chống lại được được sự ăn mòn, đồng thời chịu được nhiệt độ cao.
- Yêu cầu về thủy lực: Phải đáp ứng vận chuyển nước thải và cặn lơ lửng được dễ dàng.
3.4.2. Giếng thăm
- Dùng để xem xét, trông nom, kiểm tra chế độ công tác của mạng lưới thoát nước một cách thường xuyên, đồng thời dùng để thông rửa trong trường hợp cần thiết.
- Giếng thăm là một cái hố xây trên công thoát nước, bên trong bên trong cống được nối liền với nhau bằng hệ thống máng hở. Giếng được xây dựng tại các vị trí thay đổi đường kính, thay đổi hướng, thay đổi độ doc, có ống nhánh nối vào.
- Kích thước mặt bằng của giếng lấy theo Điều 6.5.1 – TCVN 7957 – 200
- Cống có đường kính nhỏ hơn hay bằng 800mm, kích thước bên trong giếng thăm bằng D = 1000mm hoặc a x b = 1000 x 1000 mm
- Cống có đường kính từ 800mm trở lên , kích thước giếng thăm là chiều dài bằng 1200mm và chiều ngang 500mm
- Miệng giếng có kích thước nhỏ nhất là 600 x 700 mm hoặc đường kính 700mm
Chiều cao phần công tác của giếng (tính từ sàn công tác tới dàn đỡ cổ giếng) thường lấy bằng 1,8 m. Các giếng có độ sâu dưới 1,8 m thì không có cổ giếng.
Trong giếng phải có thang để phục vụ cho công việc bảo trì. Thang có thể gắn cố định lên thân giếng hoặc thang di động. Khoảng cách giữa các bậc thang là 300 mm.
Bậc thang đầu tiên cách miệng giếng 0,5m.
Trong những khu vực xây dựng hoàn thiện, nắp giếng đặt bằng cốt mặt đường.
- Giếng vòng: xây dựng ở những nơi cống chuyển hướng
- Giếng nối: là giếng xây dựng ở các vị trí nối giữa đoạn cống chính và đoạn cống phụ.
- Giếng cống kiểm tra: Xây dựng ở các vị trí cuối mạng lưới sân nhà, tiểu khu trước khi đổ sang hệ thống thoát nước đô thị.
- Giếng tẩy rửa: Là giếng tẩy rửa cống, thường được xây dựng ở đầu đoạn cống khi tốc độ chảy của đoạn ống không đảm bảo vận tốc tự làm sạch.
- Giếng đặc biệt: Khi cống có d > 600mm thì trên khoảng cách 300 – 500 mm phải xây dựng một giếng mà miệng giếng có kích thước đủ lớn để đưa các dụng cụ nạo vét vào cống.
3.4.3. Giếng chuyển bậc
- Giếng chuyển bậc hay (còn gọi là giếng tiêu năng) được xây dựng trên mạng lưới thoát nước tại những chỗ cống nhánh nối với cống góp chính ở độ sau khác nhau, những chỗ cần thiết giảm tốc độ dòng chảy và tại vị trí cống ra và cống vào chênh lệch nhau về chiều cao tương đối nhiều.
- Theo chiều cao thì chiều cao chuyển bậc > 0,5m thi cần xây dựng giếng chuyển bậc. Cấu tạo giếng phụ thuộc vào cống và chiều cao chuyển bậc.
- Có hai loại giếng chuyển bậc:
• Giếng chuyển bậc tiêu năng bằng rãnh dôc hay ống đứng, ở phía dươi có hố tiêu năng hoặc cút ống với đường kính đến 300mm. Chiều cao chuyển bậc không lớn quá 1000mm, đồng thời cũng không lớn quá mức quy định ( 200mm- 4m, 250mm- 400mm: 3m, 400 – 600mm – 2m)