Bài giảng môn học Thoát nước - Dương Thanh Lượng

ượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-74 Bảng tính toán thuỷ lực tuyến cống 1-2-3-4-CX Cao độ, m Mặt đất Đỉnh cống Đáy cống Độ sâu chôn cống Đoạn L (m) F (ha) Q (l/s) vc (m/s) tc (ph) tc' (ph) d (mm) i htl (m) Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối Ghi chú (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) 1-2 145 1,15 277,4 0,95 5,1 18,7 600 0,0020 0,29 100,80 100,50 99,30 99,01 98,70 98,41 2,10 2,09 2-3 300 6,85 1.281,9 1,17 8,6 27,3 1.200 0,0012 0,36 100,50 100,40 99,01 98,65 97,81 97,45 2,69 2,95 3-4 160 14,50 2.474,0 1,35 3,9 31,2 1.500 0,0012 0,19 100,40 98,00 98,65 98,46 97,15 96,96 3,25 1,04 4-CX 50 27,80 4.966,4 1,63 1,0 32,2 2.000 0,0012 0,06 98,00 98,00 98,46 98,40 96,46 96,40 1,54 1,60 ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ Nhập từ phần tính thuỷ lực ( 9 ) * ( 2 ) K ế t q u ả t r ắ c đ ị a C h u y ể n ô T r ê n p h ả i x u ố n g ( 1 3 ) - ( 1 0 ) ( 1 3 ) - ( 8 ) ( 1 4 ) - ( 8 ) ( 1 1 - ( 1 5 ) ( 1 2 - 1 6 ) Tính Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 5 5-75 Mặt bằng mạng lưới thoát nước V-3. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN HTTN MƯA 1. Ống và kênh mương - Các loại tiết diện: hình tròn, hình trứng, hình chữ nhật... - Yêu cầu: chịu lực, chống thấm, chống ăn mòn, trơn, rẻ - Các loại vật liệu: BTCT, sành, XM amiăng, gang, thép, thuỷ tinh, chất dẻo .... 2. Rãnh, mương, máng - Các loại tiết diện: hình thang, hình chữ nhật, tam giác, bán nguyệt... - Các loại vật liệu: đất, gạch, BT,... - Để đảm bảo y/c vệ sinh và không ảnh hưởng đến giao thông, nên làm nắp đậy 3. Giếng thu nước mưa * Chức năng: Thu nhận nước mưa * Vị trí: - Trên đường phố: + Chỗ thấp của rãnh ven đường + Chỗ giao nhau các rãnh + Phân bố theo khoảng cách (dày hay thưa tuỳ theo địa hình) - Trong tiểu khu: Các chỗ thấp của địa hình Hình. Ví dụ về cách bố trí các giếng thu trên đường phố 1- Cống thoát nước; 2- Nhánh nối; 3- Giếng thu nước mưa; 4 Giếng thăm * Chiều dài và độ dốc nhánh nối: - Thông thường lnn≤25m - Khi nối ra cống chính d≥600, lnn≤15m, inn≥0,01. Tại vị trí giao nhau có thể không làm giếng thăm, nhưng trên đoạn cống nối có thể có 2÷3 giếng thu. * Các loại giếng thu Có các loại giếng: Tròn (d≥0,7m) hay CN 0,6×0,9m; gạch hay BTCT, tại chỗ hay lắp ghép... * Cấu tạo giếng thu: nắp, thân, phần lắng cặn (nếu có), đáy... Giếng thu có phần lắng cặn: khi địa hình bằng, xa nguồn tiếp nhận, mặt phủ chưa hoàn thiện. * Các kiểu cửa thu: - Cửa thu mặt đường - Cửa thu bó vỉa - Cửa thu hỗn hợp Hình. Giếng thu nước mưa a) Giếng thu NM có phần lắng cặn b) Giếng thu NM không có phần lắng cặn 1- Lưới chắn rác 5- Nền giếng 2- Đá bó vỉa 6- Bê tông M100 3- Giếng 7- Cát đệm 4- Lớp chèn Hình. Các kiểu cửa thu nước mưa a) Cửa thu mặt đường; b) Cửa thu bó vỉa; c) Cửa thu hỗn hợp; 1- Lưới chắn ở cửa thu mặt đường; 2- Cửa ở bó vỉa; 3- Đá bó vỉa. 4. Giếng thăm và giếng chuyển bậc (sẽ xem xét kỹ ở chương sau) a. Giếng thăm * Chức năng: - Để kiểm tra chế độ làm việc của cống thoát - Nạo vét, sửa chữa - Thông hơi * Vị trí: - Nơi thay đổi hướng tuyến, độ dốc, đường kính - Nơi cống gặp nhau - Theo khoảng cách a. Giếng chuyển bậc * Chức năng: - Giảm thế năng, giảm vận tốc trong cống, giảm độ dốc cống - Khi cần tránh CT ngầm * Vị trí: - Khi chiều cao chuyển bậc > 0,5 m (còn nếu nhỏ hơn chỉ cần máng tràn) V-4. TRẠM BƠM, HỒ ĐIỀU HOÀ VÀ CỬA XẢ NƯỚC MƯA 1. Trạm bơm nước mưa 2. Hồ điều hoà nước mưa 3. Cửa xả nước mưa ***** (9) B- THOÁT NƯỚC CHUNG V-5. ĐIỀU KIỆN SỬ DỤNG VÀ HƯỚNG CẢI TẠO HTTN CHUNG CỦA MỘT SỐ ĐÔ THỊ NƯỚC TA Hiện nay hầu hết các đô thị nước ta đều sd HTTNM để TN hỗn hợp các loại NT. Nguồn nước đang bị ô nhiễm nặng. Cần x/d thêm những cống bao đón toàn bộ phần NTSH, NTSX và một phần NM bẩn đợt đầu đưa đi xử lý. Cần cải tạo cống để làm việc phù hợp cho cả 2 mùa HTTN Hà Nội: - Ban đầu do L. Fayet đề xuất năm 1939, là HTTN riêng - Chỉ mới triển khai cho 5 lưu vực nội thành cũ - Hiện nay vẫn duy trì hoạt động như 1 NHTN chung - Còn nhiều bất cập - Đang được cải tạo (tài trợ của JICA, ADB) - Đang làm các tuyến cống bao, tách NT bẩn không cho vào các hồ nội thành - Chia làm 7 lưu vực, trong đó có lưu vực TN tập trung, bán t/trung, phân tán V-6. ĐẶC ĐIỂM TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CỦA HTTN CHUNG * Lưu lượng nước xả (khi mưa) vào sông tại giếng thứ i : iii kimx QnQQ −= ni - Hệ số pha loãng NM với NT tại giếng tràn Li (i=1, 2, ..., m) imQ - Lưu lượng nước mưa đến giếng thứ i ikQ - Lưu lượng NT đến giếng thứ i (coi mùa khô và mùa mưa như nhau) Sơ đồ tính lưu lượng thoát nước cho các trục tiêu chính Hà Nội * Lưu lượng NT tính toán trên đoạn cống 2i−2(i+1) Mùa khô: ∑ = +− = i 1i k)1i(2i2 iQQ Mùa mưa: ∑ = +− += i 1i ki)1i(2i2 iQ)n1(Q * Lưu lượng trạm bơm chính: Mùa khô: ∑ = = m 1i kiQQ Mùa mưa: ∑ = += m 1i ki iQ)n1(Q ***** (10) -------------------------------------------------------------------------------------------------- Câu hỏi ôn tập - Chương 5 1. Các thông số cơ bản của mưa. 2. Tần suất mưa, chu kỳ mưa và chu kỳ tràn cống: Định nghĩa, ý nghĩa và cách xác định. 3. Công thức xác định cường độ mưa tính toán. 4. Công thức xác định cường độ mưa tính toán. Công thức xác định lưu lượng tính toán của mạng lưới thoát nước mưa. 5. Tính toán, thiết kế cống thoát nước mưa theo phương pháp cường độ giới hạn. 6. Giếng thu nước mưa: Chức năng, vị trí, cách bố trí, cấu tạo giếng. Chương 7. CỐNG VÀ KÊNH MƯƠNG (2LT+1ĐA) VII-1. NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI CỐNG VÀ KÊNH MƯƠNG - Chịu lực tốt (bên ngoài: đất, xe cộ....; bên trong: áp lực của nước) - Sử dụng lâu, không bị ăn mòn bởi a-xít, kiềm, chịu nhiệt độ cao - Chống thấm tốt (lực trong ra hoặc ngoài vào) - Đáp ứng yêu cầu về thuỷ lực: chuyển NT, cặn dễ dàng, nhẵn mặt - Rẻ, có khả năng công nghiệp hoá khâu SX và cơ giới hóa thi công. VII-2. CÁC LOẠI CỐNG DÙNG ĐỂ XÂY DỰNG CỐNG THOÁT NƯỚC - Các loại ống: sành, BT, BTCT, ximăng amiăng, nhựa,... - Kênh mương: gạch, đá, BTCT,... - Các loại ống có áp: ximăng amiăng, thép, BTCT,... 1. Cống sành Vật liệu: Bằng đất sét nung Ưu điểm: Mặt mịn; không thấm nước, chịu ăn mòn Nhược điểm: Không SX được đ/kính và chiều dài lớn; khó vận chuyển; dễ vỡ Sợi amiăng gây nguy hại cho sức khoẻ. Cấu tạo: Đầu loe, đầu thẳng có rãnh xoắn (để nối cống được tốt) Kích thước: d=100÷250mm, l=0,5m (nước ngoài đã SX được d=600mm, l=0,8÷1,2m) Sử dụng: Các cống có Q nhỏ, nơi cần chịu ăn mòn; HTTN trong nhà 2. Cống ximăng amiăng Ưu điểm: Nhẹ, nhẵn mặt, ít thấm nước Nhược điểm: Chịu lực kém Cấu tạo: Dạng 1 đầu trơn 1 đầu loe hoặc 2 đầu trơn nối với nhau bằng ống lồng Kích thước: d=100÷600mm, l=2,5÷4,0m Sử dụng: Các cống có Q nhỏ, nơi cần chịu ăn mòn Nước ta chưa SX được. Nước ngoài dùng khá phổ biến để làm cống tự chảy và đôi khi cả cống có áp lực thấp 3. Cống BTCT Ưu điểm: Dễ SX, giá thành rẻ Nhược điểm: Độ rỗng lớn, chống ẩm kém, chống ăn mòn kém Nếu đúc sẵn chất lượng tốt hơn nhiều về các mặt: chịu lực, chống thấm, chống ăn mòn và độ nhẵn. Cấu tạo: Dạng 1 đầu trơn 1 đầu loe hoặc 2 đầu trơn nối với nhau bằng ống lồng Kích thước: d= 150÷1500mm l→ 1,0m (thủ công) 4,0m (cơ giới: khuôn đứng hay dầm chấn rung) 7,0m (ly tâm) Sử dụng: Dùng khá phổ biển. Dùng cho cả cống không áp và cống có áp Nước ta đã SX được cống ly tâm d=400÷1000mm, l→4,0m. Các loại cống lớn hơn vẫn sd PP thủ công hoặc đúc tại chỗ. 4. Cống thép và gang Ưu điểm: Cường độ chịu lực cao, dễ vận chuyển, lắp đặt Nhược điểm: Giá thành đắt, bị ăn mòn Cấu tạo: Dạng 1 đầu trơn 1 loe (phổ biến nhất); hoặc 2 đầu có mặt bích Kích thước: Ống gang d=50÷1000mm, l=2,0÷5,0m Ống thép d→1400mm, l→24m Sử dụng: Chủ yếu sd cho cống áp lực Cho cống tự chảy khi qua đường sắt, sông hồ, vùng cần bảo vệ VS ng/nước.... Ở nước ta chưa SX được ống thép; còn ống gang SX bằng 2 PP: khuôn cát và khuôn liên tục. 5. Cống nhựa Ưu điểm: Nhẹ, dễ cưa cắt, đễ nối, trơn mịn, chống xâm thực tốt Có loại rất bền Nhược điểm: Chịu nhiệt kém Sử dụng: Ngày nay ngày càng được sd khá rộng rãi. 6. Cống thuỷ tinh Ưu điểm: Chống xâm thực rất tốt Nhược điểm: Khó sản xuất được kính thước lớn, dễ vỡ. Sử dụng: Trong CN hoá chất 7. Các loại cống khác - Cống gạch, đã xây - Cống sợi thuỷ tinh tổng hợp - ... VII-3. MỐI NỐI ĐẦU CỐNG Hình. Cấu tạo mối nối đầu cống a) Xảm kiểu miệng bát 1- Cống b) Xảm kiểu bằng ống lồng 2- Ống lồng bằng gang c) Xảm ghép bằng vữa 3- Vòng đệm cao su d) Xảm bằng ống lồng gang có vòng đệm cao su 4- Mặt bích e) Xảm chèm ống có vòng đệm 5- Bu lông f) Xảm chèm ống có rãnh và vòng đệm 6-Sợ đay tẩm bi tum g) Xảm chèm ống có vòng đệm cao su 7- Vữa ximăng amiăng GHI CHÚ: Còn rất nhiều kiểu mối nối khác Đối với ống áp lực thì mối nối còn có thể yêu cấu kỹ thuật cao hơn Chi tiết cụ thể và bố trí thép tại các đầu ống xem thêm trong giáo trình và án chỉ dẫn kỹ thuật khác VII-4. NỀN VÀ BỆ CỐNG Yêu cầu: Nền ổn định để cống không bị lún, gãy, chuyển dịch Tuỳ theo k/thước, hình dạng, vật liệu làm cống và t/c của đất mà có thể đặt cống trực tiếp trên nền tự nhiên hay trên nền nhân tạo với cấu tạo bệ cống phù hợp . Cống đặt trong rãnh có lấp đất chịu lực tốt hơn nhiều so với khi đặt trên nền không khoét rãnh. Các cách đặt cống trên nền đất (hình vẽ) Hình. Nền và bệ cống trong đất a) Trong đất á cát, á sét, sét R≥1,5kG/cm2 b) Trong đất thịt dẻo và đất ngậm nước R≤1,5kG/cm2 c) Trong đất mướn Khi nền bùn trôi thì cống đặt trên bệ BTCT; dưới rải đá dăm và đặt ống tiêu nước hoặc đặt trên khung cọc BTCT Hình. Đặt cống khi nền yếu a) Đất bão hoà nước; b) đất trôi; 1- Lớp đệm; 2- Gối tựa; 3- Ống tiêu nước; 4, 5- Khung cọc BT Câu hỏi ôn tập - Chương 7 1. Những yêu cầu đối với cống và kênh mương thoát nước thải. 2. Cống thoát nước: Các loại cống được dùng để xây dựng mạng lưới thoát nước, phân loại, đặc điểm, ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng. 3. Mối nối đầu cống thoát nước bằng bê tông tiết diện tròn: Các loại mối nối và cấu tạo 4. Nền và bệ cống: Yêu cầu đối với nền cống, cách đặt cống trên nền. Chương 8. CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN MẠNG LƯỚI (10LT+2ĐA) VIII-1. GIẾNG THĂM Chức năng: Để quan sát, kiểm tra chế độ công tác của MLTN một cách thường xuyên, đồng thời để thông rửa trong trường hợp cần thiết. Vị trí: - Chỗ thay đổi hướng, đường kính, độ dốc - Có cống nhánh đổ vào - Theo khoảng cách nhất định trên các đoạn ống thẳng 1. Các loại giếng thăm a. Giếng đặt theo khoảng cách * Đối với cống thoát nước thải: d= 150 l= 35 m 200÷450 - 50 - 500÷600 - 75 - 700÷1000 - 100 - * Đối với cống thoát mưa: d= 300÷450 l= 50 m 500÷600 - 75 - 700÷900 - 100 - 1000÷1400 - 150 - 1500÷2000 - 200 - >2000 - 250÷300 - b. Giếng ngoặt Tại những chỗ thay đổi hướng Lòng máng được uốn cong Ruốn=(2÷3)d Không quá 900 c. Giếng nút Xây dựng ở những chỗ có cống nhánh đổ vào d. Giếng kiểm tra Xây dựng ở cuối HTTH tiểu khu trước khi đổ vào cống đường phố, đặt ở phía trong chỉ giới. e. Giếng tẩy rửa Để tẩy rửa cống, thường đặt ở đoạn đầu ML khi tốc độ không đủ để làm sạch f. Giếng đặc biệt Khi d>600, cứ 300÷500m làm 1 giếng kích thước lớn để đưa dụng cụ vào nạo vét cống ***** (1) 2. Cấu tạo giếng a) b) Hình. Giếng thăm bằng BTCT đúc sẵn a) Thân giếng 1- Lưới và nắp đậy 6- Khe chèn cống 2- Mái che bên trong 7- Cống 3- Cổ giếng 8- Máng hở 4- Tay nắm 9- Bờ đai 5- Phần thắt 10- Nền b) Hướng nối tiếp máng giếng 1- Tường giếng 3- Cống 2- Lòng máng Gồm các bộ phận: a. Máng hở - Nhiệm vụ: Dẫn nước từ cống vào đến cống ra - Lòng máng được uốn cong Ruốn=(2÷3)d. Không quá 900 - Độ dốc i=0,02÷0,03 - Phần dưới có m/c nửa hình tròn, phần trên thành thẳng đứng - Thường làm bằng BTCT M≥100 b. Ngăn công tác - Mặt bằng có thể tròn hay CN - HCT≥1,8m - Đường kính giếng: d ≥ 600 → Dg = 1000 d = 700 → Dg = 1250 d = 800÷1000 → Dg = 1500 c. Phần thắt lại Để nối tiếp ngăn công tác với cổ giếng d. Cổ giếng Đường kính ≥ 600 để người có thể lên xuống e. Tấm đậy Thường bằng gang * Ghi chú: - Đ/v cống nông độ sâu đặt giếng <1,8m có thể giếng không có phần thắt lại - Đ/v cống tiểu khu, sân nhà H<1,2m đường kính cổ giếng có thể bằng đường kính ngăn CT - Đối với những giếng đặc biệt cổ giếng có đường kính lớn - Khi có nhiều cống giao nhau có thể làm giếng kiểu đa giác - Ngoài các bộ phận chính trên, còn có nhiều chi tiết khác - Vật liệu làm giếng có thể là BT, BTCT, gạch xây (hình trong GT)... - Trên đường cống chính, các giếng thăm có thể có Dg<d (hình trong GT) ***** (2) VII-2. GIẾNG CHUYỂN BẬC 1. Vị trí và nhiệm vụ Vị trí: - Tại nút có chênh lệch cao trình đáy cống trên 0,5m - Cống nông đổ vào cống sâu - Những chỗ chuyển nước xuống sâu (qua CT ngầm, cửa vào nguồn ở CT thấp) - Nơi cần giảm tốc độ dòng chảy trong đường cống Nhiệm vụ: - Tiêu năng dòng chảy - Nối tiếp các cống với nhau - Giảm tốc độ dòng chảy Cấu tạo giếng phụ thuộc d và ch/cao chuyển bậc 2. Các kiểu giếng chuyển bậc a. Kiểu ống đứng - Kiểu ống đứng có hố tiêu năng (hình a) - Kiểu ống đứng có cút cong định hướng dòng chảy (hình b) - Kiểu ống đứng có tấm đan tiêu năng (hình c) - Kiểu ống đứng có lưới tiêu năng (hình d) - Kiểu ống đứng có bậc thang (xem GT) a) b) c) d) Ch cao chuyển bậc hcb ≥ 1,0 m Đối với các kiểu giếng đứng a, b, c, d cần khống chế: với d ≤ 300 mm: hcb ≤ 6,0 m với d = 200÷400 mm: hcb ≤ 4,0 m với d = 400÷600 mm: hcb ≤ 2,0 m Nếu hcb lớn thì phải dùng kiểu khác: giếng tiêu năng nhiều bậc (kiểu e), đập tràn xoáy... b. Kiểu đập tràn Điều kiện sử dụng: d ≥ 600 mm h ≤ 3,0 m ***** (3) Tính toán các kích thước cơ bản Mục đích: Có q, db, hb, vb, h, dh, hh Tìm: P, l1, L, đường cong mặt tràn - Năng lượng toàn phần của dòng chảy: T0= 2 c 2 2 0 c hg2 qh ϕ+ (tính tại m/c co hẹp) (8-1) T0= g2 v hPh 2 b b +++ (tính tại m/c miệng cống vào) (8-2) - Chiều cao gối nước B= c c 0 h5,0 h q451,0 − (8-3) - Độ sâu hố tiêu năng P = B − hh (8-4) - Chiều dài bể tiêu năng l1=1,15 )h33,0h(h 00 + (8-5) - Toạ độ đường cong mặt tràn x = l1 h y ; (0 ≤ y ≤h) (8-6) - Chiều rộng giếng L = 2l1 (8-7) Trong đó: h - Chiều cao bậc B - Chiều cao gối nước hc - Độ sâu co hẹp ϕ - Hệ số vận tốc q0 - LL đơn vị; q0 = bd q q - LL tính toán db - Đường kính cống dẫn nước vào dh - Đường kính cống dẫn nước ra hb - Độ đầy của cống dẫn nước vào h0 - Năng lượng đơn vị tại m/c cống dẫn nước vào; g2 vhh 2 b b0 += hh - Độ đầy của cống dẫn nước ra Trong 4 phương trình (8-1), (8-2), (8-3), (8-4) có 4 ẩn số T0, hc, P, B; giải bằng phương pháp thử dần. Cách 1. Tra đồ thị Dựa vào đồ thị lập sẵn của Kalabanov về quan hệ T0~q0~B - Đầu tiên tạm tính năng lượng T0' = h + hb + g2 v2b (bỏ qua P) - Có T0, q0, xác định B trên đồ thị - Tính P theo CT (8-4) - Lại thay P vào (8-2) để tính lại T0 - Có T0, q0, xác định lại B trên đồ thị - Tính P theo CT (8-4). Trị số P này đúng hơn, có thể ấn định. (Có thể lặp lại một số lần nữa để nâng độ chính xác) Cách 2. Lập trình và dùng máy tính (rất nhanh) Gợi ý 1: - SV tự làm, có nhiều thuật toán - Nên giả thiết hc, - Tính T0' theo (8-1), T0'' theo (8-2) - Tính SS tuyệt đối ΔT0=⏐T0'-T0'' ⏐ - Tính SS tương đối δT0= ' 0 0 T TΔ - Lặp lại các bước tính toán cho tới khi sai số δT0≤ε cho trước Gợi ý 2: Viết gọn 4 phương trình trên thành 1 phương trình: 0 g2 vhhh5,0 h q451,0h hg2 qh)h(F 2 b bhc c 0 2 c 2 2 0 cc =−−++−−+= (8-9) Giải phương trình tìm nghiệm phương trình F(hc)=0 theo thuật toán cách ly nghiệm (đã học trong PP tính), định trước khoảng có thể có nghiệm [m0, n0] ***** (4) VIII-3. GIẾNG TRÀN TÁCH NƯỚC MƯA TRÊN HTTN CHUNG Xây dựng trên các tuyến cống chính hoặc tuyến cống lưu vực để tự động thoát 1 phần Nhập số liệu: q, db, hb, h, dh, hh, m0, n0 Sơ đồ khối tính toán giếng hạ bậc kiểu đập tràn m/c thực dụng m:=m0, n:=n0 Tính: hc:=d; P= c c 0 h5,0 h q451,0 − -hh; l1=1,15 0h (h+0,33h0);L:=2l1; ... n:=d Ra kết quả đ BEGIN END Tính: q0=q/dh; vb d:=(m+m)/2 Fm:=m+ 22 2 0 mg2 q ϕ −h− m q451,0 0 +0,5m+hh−hb− g2 v2b Fd:=d+ 22 2 0 dg2 q ϕ −h− d q451,0 0 +0,5d+hh−hb− g2 v2b Fn:=n+ 22 2 0 ng2 q ϕ −h− n q451,0 0 +0,5n+hh−hb− g2 v2b Fd.Fm=0 Fd.Fm<0 m:=d |Fd|<ε Fd:=0 s s s đ đ nước thải đã pha loãng ra sông hồ nhằm giảm kích thước cống bao, TB, CTXL, đồng thời đảm bảo cho CT đó làm việc ổn định. a) b) Hình. Sơ đồ giếng tràn tách nước mưa a) Xả bên cạnh; b) Xả theo hướng thẳng 1- Cống dẫn đến; 2- Cống dẫn đi; 3- Gờ tràn; 4- Cống xả nước mưa Khi tuyến cống chính đặt cao hơn MN sông hồ, dùng kiểu xả bên cạnh (a) Khi tuyến cống chính đặt thấp hơn MN sông hồ, dùng kiểu xả thẳng dòng (b), nhưng bố trí trên tuyến cống lưu vực. (Xem GT ví dụ cấu tạo giếng tràn tách NM thiết kế đ/hình cho HTTN TP HCM) 1. Hệ số pha loãng n0 n0= k m Q 'Q (8-10) Qm' - LL NM không xả vào nguồn; Qm' = n0.Qk Qk - LL NT trong mùa khô; Qk=QSH+QSX 2. LL NM xả vào nguồn Qmxa Qmxa = Qm − Qm' = Qm − n0.Qk (8-11) Qm - Lưu lượng NM 3. LL NT và NM chảy đến CTXL Q = (1+n0)Qk (8-12) 4. Tần suất làm việc của giếng tràn tách nước mưa Là số lần NM có lẫn NT qua cửa tràn vào nguồn (tính TB trong năm) ( )( ) 3833,0 0 0 ττ1.Plg.C1S nm − ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ +−+⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= , lần (8-13) n0 - Hệ số pha loãng S = Qm/Qk C - Hệ số có tính đến đặc tính riêng của khí hậu địa phương P - Chu kỳ tràn cống τ - Thông số, x/đ theo đ/k địa phương (TK sơ bộ có thể lấy τ = 0,2) 5. Thời gian làm việc của giếng tràn tách nước mưa (tính trong năm) T = K'.t0, (8-14) t0 - Th gian NM chảy tới giếng K' - Hệ số, phụ thuộc m0 và τ K'= 3 0 0 m.1 m.47,1 τ− τ− (8-15) Hoặc có m0, tra bảng được K' 6. Lượng HH (NM có lẫn NT) qua cửa tràn vào nguồn (tính TB trong năm) Whh = n0.Qk.t0.K'' , m3/năm (8-16) K'' - Hệ số phụ thuộc m0 (tra bảng) 7. Lượng NTSH và SX qua cửa tràn vào nguồn WSH+SX = Qk.t0.Kx, m3/năm (8-17) Kx - Hệ số phụ thuộc m0 (tra bảng) 8. Lượng NTSH bẩn mang vào nguồn QSHxa = (QSHxa/Qk).Qk, (8-18) Tỉ số QSHxa/Qk phụ thuộc m0 (tra bảng) ***** (5) Ví dụ 8: Tính cửa xả NM theo sơ đồ Giải: * LL NM không xả qua miệng xả với n0=2 là: Qm'= 2×(24+12)= 72 l/s * LL NM qua miệng xả: Qmxa = (1200+600) − 72 = 1728 l/s * Số lần xả HH NT qua miệng xả vào nguồn: ( )( ) 3833,0 0 2,02,01.1lg.85,0150 2m − ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ +−+⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= =60 lần Trong đó: τ=0,2; C=0,85; P=1 năm; S=Qm/Qk=1800/36=50 Có m0=60, tra được K'=106,8; K''=8,98; Kx=2,25; QSHxa/Qk = 0,34 * Th gian làm việc của miệng xả: T=K'.t0=106,8×32=3117 ph = 57 h Trong đó: t0=32 ph (đã tính toán trước) * Lượng NTSH+SX qua giếng tách vào nguồn: WSH+SX=Qk.t0.Kx=36×32×2,25=2.592 m3/năm * Lượng NT hỗn hợp (NM+SH+SX) qua cửa xả vào cống về TXL: WHH = n0.Qk.t0.K" = 2×36×32×8,98 = 20.690 m3/năm * Lượng chất bẩn (NTSH) mang vào nguồn QSHxa=(QSHxa/Qk).Qk = 0,34×36 =12,24 l/s = 44,1 m3/h Ví dụ 9. Yêu cầu xđ hệ số pha loãng n0. Khi biết: Qk=110 l/s; Qm=800 l/s; cho phép xả vào nguồn 24,3 l/s NTSH Giải: Tính QSHxa/Qk = 24,3/110 = 0,221 → tra bảng được m0=10 S= Qm/Qk = 800/110 = 7,3 thay vào CT: ( )( ) 3833,0 0 2,02,01.1lg.C1 3,7 n10 − ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ +−+⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= → n0=1,93≈2 ***** (6) VIII-4. CỐNG ĐẶT QUA SÔNG HỒ VÀ KÊNH ĐÀO 1. Điu-ke Khi gặp chướng ngại vật (sông, hồ, kênh , đường sắt, đường ô tô, CT ngầm,...) có cao độ không đủ cao thì thường phải làm CT vượt: cống luồn, điu-ke, .... Điu-ke chảy được nhờ chênh lệch MN giữa hai đầu Vật liệu: Thường bằng thép Số ống nên chọn ≥ 2 Hai đầu là các giếng thăm: giếng cửa vào và giếng cửa ra Tại giếng cửa vào: chuyển dòng chảy từ không áp thành có áp Tại giếng cửa ra: chuyển dòng chảy từ có áp thành không áp Các van khóa ở 2 đầu (để đóng mở các ống XP) có thể đặt ở ngăn khô ráo của giếng thăm làm có giếng riêng. Hình. Sơ đồ điu-ke qua sông 1. Cống tự chảy 2- Giếng cửa vào 3. Phai chắn 4. Khoá 5. Cống xả dự phòng 6- Cống có áp 7- Giếng cửa ra Một số chỉ dẫn cần cần lưu ý khi thiết kế điu-ke - Địa chất bờ sông ổn định - Thẳng góc với dòng sông - Độ dốc nhánh xuống và nhánh lên: 20÷300 - Vận tốc đủ lớn để tránh lắng đọng bùn cát (v≥1,5 m/s) - Nối cống Phương pháp thi công: 2 PP chính: - Đắp đê quai và lắp ráp trong hố móng đã bơm cạn - Phương pháp đánh chìm Tính toán thuỷ lực điu-ke: Sử dụng các công thức: Q=μω 0gH2 (8-19) H0=H+ g2 v20α (8-20) μ= ∑ξ+λ cR4 l 1 = ∑ξ+ c2RC gl2 1 (8-21) C= n 1 +17,72lgR (8-22) Trong đó: Q - LL qua điu-ke μ - Hệ số lưu lượng ω - Diện tích tiết diện cống H - Chênh lệch mực nước trước và sau điu-ke v0 - Lưu tốc tới gần λ - Hệ số sức cản ξc - Hệ số tổn thất cục bộ n - Hệ số nhám R - Bán kính thuỷ lực 2. Cầu cạn Khi đi qua vùng đất trũng, nếu điều kiện cho phép có thể đặt cống trên 1 cầu đặc biệt. Công trình vượt chướng ngại vật này gọi là cầu cạn. Dòng chảy qua cầu cạn là dòng chảy không áp. Thường q=10÷20 l/s, d=150÷200 mm Kết cấu đơn giản hơn nhiều so với điu-ke Có thể kết hợp cầu đi bộ. a) b) Hình. Cầu cạn qua hồ 1. Giếng thăm 4. Thang đỡ BTCT 2. Cống 5. Trụ đỡ thang 3. Trụ đỡ 6. Giếng cửa ra Vật liệu: - Máng: BTCT, thép,... - Trụ: sắt, BTCT, gạch,.... (cầu tạm có thể làm bằng gỗ) Tính toán thuỷ lực cầu cạn: - Cửa ra và cửa vào: Có thể tính như đập tràn đỉnh rộng - Trong máng: Dùng phương pháp vẽ đường mặt nước trong kênh hở ***** (7) VIII-5. CỐNG QUA ĐƯỜNG SẮT VÀ ĐƯỜNG Ô TÔ Khi cống đi qua đường sắt, ô tô tải trọng lớn, đường phố chính quan trọng thì cần phải đặt trong ống bọc, hoặc trong đường hầm. Hình. Cống điu-ke qua đường sắt 1. Giếng thăm; 3.Van; 3. Ống bọc thép; 4. Cống Hình. Cống qua đường sắt có ống bọc ngoài a) Đặt qua nền đất đào; b- Đặt qua nền đất đắp 1- Cống; 2- Ống bọc; 3- Giếng số 1; 4- Giếng số 2 B- Ch rộng phần đường; Lh, Lb- Ch rộng đủ ứng với phần đất đào và phần đất đắp L1- Ch dà ống bọc; L2- Ch dài đoạn ống quản lý (≥10m); L3-Ch dài cống qua đường - Trước và sau có giếng thăm và trường hợp đặc biệt phải có van khoá. - Ống thép đặt trong ống bọc phả có gối đỡ. - K/thước của các bộ phận cống và k/c đến CT khác phải tuân theo q/định. Đặt cống XM amiăng qua đường 1- Ống bọc bằng thép 2- Cống ximămg amiăng Đặt cống sành qua đường 1- Ống bọc bằng thép 2- Cống sành a) b) 3- Ống bọc lót bằng XM amiăng 4- Con trượt thép tròn d1- Đ/kính trong ống bọc d2- Đ/kính trong cống ximăng amiăng 3- Gối đỡ 4- d1- Đ/kính trong ống bọc 5- d2- Đ/kính trong cống sành ***** (8) VIII-6. HỒ ĐIỀU HOÀ TRONG HTTN MƯA ĐÔ THỊ I. Phương trình cơ bản tính toán điều tiết hồ Qm rất lớn, nhưng thời gian mưa ngắn. Vì vậy để giảm bớt quy mô của cống dẫn và các trạm bơm, người ta sử dụng các ao hồ để điều tiết nước. Phương trình cơ bản để tính toán điều tiết hồ: F.dZ = Qv.dt + F. p.dt − Qr.dt (8-23) F - diện tích mặt hồ (m2); Z - Cao trình MN trong hồ (m); Qv, Qr - LL đến hồ và LL ra khỏi hồ, (m3/s); t - thời gian, (s); p - cường độ mưa, (m/s). Sai phân hoá PT trên với bước thời gian Δti=ti-ti-1 (s), được: ( ) iiiii1ii t.Qr1000 F.Pt.QvZZ.F Δ−+Δ=− − (8-24) Trong đó: Zi, - Cao trình MN cuối th đoạn thứ i-1, (m); Pi - Lượng mưa rơi trực tiếp xuống mặt hồ trong th đoạn thứ i, (mm); Qvi, Qri LL bình quân vào và ra trong th đoạn thứ i, (m3/s). II. Giải bài toán chung của điều tiết hồ * Nội dung bài toán: - Đã biết: P~t, Qv~t, F - Cần tìm: Z~t, Qr~t * Cách giải: Tại th đoạn thứ i nào đó đã có: F, Zi-1, Pi, Qvi; xác định Zi-1, Qri qua việc giải phương trình trên. Bài toán vô định, cần thêm đk ràng buộc. Thông thường dùng đk Qr=Qr(Z). Quan hệ Qr=Qr(Z) được xác định p/thuộc đặc tính hoặc chế độ làm việc CT lấy nước ra khỏi hồ (có thể là: tràn, cống xả, kênh dẫn, trạm bơm...). III. Giải bài toán điều tiết hồ có xác định kích thước yêu cầu của hồ khi khống chế lưu lượng ra khỏi hồ không lớn hơn trị số thiết kế * Nội dung: - Đã biết: P~t, Qv~t, [Zmax], [Zmin], Qtk Điều kiện: Qrmax=Qtk (khống chế Qr≤Qtk) Zmin≤Z≤Zmax - Cần tìm: Qr~t, diện tích yêu cầu F của hồ * Cách giải: Biến đổi PT trên kết hợp điều kiện Qr ≤Qtk được: ⎪⎪ ⎪⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪⎪ ⎨ ⎧ + Δ−+Δ = ⎩⎨ ⎧ ≤ >= Δ++Δ −= −1i i i i i tkii tktk i i i mini i Z F t.Qr 1000 F.Pt.Qv Z QSQneuSQ QSQineuQ Qr t.1000 F.PQv t F).ZZ(SQ (8-25) Trong đó: SQi - là tổng