CHUYÊN ĐỀ THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HẠ NỘI
KHOA SAU ĐẠI HỌC
CHUYÊN ĐỀ MÔN HỌC
THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ
Giáo viên: GS. TSKH. Trần Hữu Uyển
Học viên: Bùi Nhật Minh
Lớp: Cao học Cấp Thoát Nước 2008
Hà Nội, 2009
CHUYÊN ĐỀ MÔN HỌC
ĐỀ BÀI:
Câu 1:
Các loại hệ thống thoát nước, ưu nhược điểm và phạm vi áp
dụng?
Câu 2:
Giếng thu nước mưa cho hệ thống thoát nước chung?
Tính toán, kiểm tra, bố trí giếng thu nước mưa ứng với P=5 năm
cho đoạn cống dài L = 200m; độ dốc dọc của đường i = 0,005;
diện tích lưu vực F = 2,5ha.
Câu 3:
Xác định thông số cường độ mưa cho thành phố Nam Định
Với công thức tính:
bt
A
i
+
=
[mm/h]; [l/s.ha]
CHUYÊN ĐỀ MÔN HỌC
Câu 1:
Các loại hệ thống thoát nước, ưu nhược điểm
và phạm vi áp dụng?

1. Các loại hệ thống thoát nước
Hệ thống thoát nước (HTTN) là một tập hợp
gồm các công cụ, đường ống và những công
trình trên mạng lưới thực 3 chức năng chính:
thu gom, vận chuyển và xử lý nước thải trước
khi xả ra nguồn.
Tuỳ theo nguồn gốc, nước thải được phân
thành 3 loại chính:
- Nước thải sinh hoạt
- Nước thải sản xuất
- Nước mưa nhiễm bẩn
Căn cứ vào việc vận chuyển nước thải sinh
hoạt chung hay riêng mà chia ra các loại hệ
thống thoát nước sau:
- HTTN chung
- HTTN riêng
- HTTN nửa riêng
- HTTN hỗn hợp
a. Hệ thống thoát nước chung
HTTN chung là loại hệ thống mà tất cả các
loại nước thải được dẫn chung trong cùng 1
hệ thống đưa đến công trình xử lý rồi xả ra
nguồn.
Để giảm bớt lượng nước mưa đưa đến trạm
bơm và công trình xử lý, các giếng tràn tách
nước mưa được xây dựng ở đầu các đoạn
cống góp, cống chính nhằm tách phần lớn
lượng nước mưa của những trận mưa to kéo
dài và đổ ra nguồn tiếp nhận.
(1)

(2)
(3)
(7)
TXL
(4) (4) (4)
(3)
(1)
(2)
(1)
(2)
(5)
(8) (8) (8)
(6)
(9)
Hình 1.1. Sơ đồ HTTN chung
(1) cống nhánh; (2)(3) cống góp chính; (4) cống xả;
(5) cống xả nước thải; (6) trạm bơm; (7) trạm xử lý;
(8) giếng tràn tách nước mưa; (9) nguồn nhận.
b. Hệ thống thoát nước riêng
HTTN riêng là hệ thống có 2 hay nhiều mạng
lưới riêng biệt dùng để:
• Vận chuyển nước thải bẩn (nước thải SH,
SX, ) đưa về trạm xử lý.
• Vận chuyển nước thải quy ước sạch (nước
mưa, một phần nước thải SX quy ước
sạch) có thể xả trực tiếp.
(*) Nếu nước thải sản xuất có chứa các chất độc hại,
không thể dẫn chung với nước thải SH thì phải có mạng
lưới thu gom riêng.
Trường hợp mỗi lại nước thải được vận

chuyển trong hệ thống thoát nước riêng gọi là
HTTN riêng hoàn toàn.
Khi chỉ có hệ thống cống ngầm để vận
chuyển nước thải sinh hoạt và nước thải sản
xuất bẩn, còn nước thải sản xuất quy ước
sạch và nước mưa cho vận chuyển theo
mương hay rãnh lộ thiên đổ trực tiếp vào
nguồn tiếp nhận thì được gọi là HTTN riêng
không hoàn toàn.
(1)
(3)
(5)
TXL
(3)
(6)
(4)
Sông
(2)
XNCN
(1)(2)
Hình 1.2. Sơ đồ HTTN riêng
(1) MLTN thải bẩn; (2) MLTN mưa; (3) cống góp; (4)
trạm bơm; (5) trạm xử lý; (6) cống xả.
c. Hệ thống thoát nước nửa riêng
HTTN nửa riêng là hệ thống trong đó ở
những điểm giao nhau giữa hai mạng lưới
độc lập có xây dựng giếng tràn tách nước
mưa.
(1)
(3)

(5)
TXL
(3)
(6)
(4)
Sông
(2)
XNCN
(1) (2) (1) (2)
(7) (7) (7)
Hình 1.3. Sơ đồ HTTN nửa riêng
(1) MLTN thải bẩn; (2) MLTN mưa; (3) cống góp; (4)
trạm bơm; (5) trạm xử lý; (6) cống xả nước thải; (7)
giếng tràn tách nước mưa.
Trong thời gian đầu của trận mưa, lưu lượng
nước mưa ít, nước mưa cuốn theo cặn bẩn,
toàn bộ lượng nước mưa này được tách và
dẫn trong HTTN chung về TXL; Khi thời gian
mữa kéo dài, lượng nước mưa lớn, chất lượng
tương đối sạch, nước mưa sẽ tràn qua giếng
để đưa thẳng ra nguồn tiếp nhận.
2. Ưu nhược điểm của các HTTN
a. Hệ thống thoát nước chung
Ưu điểm:
- Tốt nhất về điều kiện vệ sinh vì tất cả các
loại nước thải đều được xử lý, kể cả nước
mưa nếu không được tách.
- Chiều dài mạng lưới giảm 30-40% so vưới
HTTN riêng, chi phí quản lý giảm 15-20% đối
với những khu xây dựng nhà cao tầng, những

khu đô thị gần nguồn nước lớn.
- Chỉ tồn tại 1 HTTN nằm trong đô thị.
Nhược điểm:
- Do lượng nước chảy tới trạm bơm và TXL
không điều hoà nên việc quản lý vận hành hệ
thống gặp nhiều khó khăn, phức tạp.
- Đường kính ống lớn, mùa khô làm việc
không hiệu quả, có thể gây lắng đọng, việc
sử dụng vốn đầu tư không hiệu quả.
- Vốn xây dựng bỏ ra ban đầu lớn.
b. Hệ thống thoát nước riêng
Ưu điểm:
- Chỉ phải bơm và vận chuyển lượng nước bé
nên đường kính ống nhỏ hơn.
- Chế độ thuỷ lực ổn định, hiệu quả sử dụng
cao.
- Vốn xây dựng có thể chia thành nhiều đợt,
phù hợp với nước đang phát triển.
Nhược điểm:
- Tồn tại đồng thời 2 hay nhiều mạng lưới
thoát nước trong đô thị.
- Tổng chiều dài mạng lưới lớn.
- Đảm bảo điều kiện vệ sinh kém hơn so với
HTTN chung.
c. Hệ thống thoát nước nửa riêng
Ưu điểm:
- Khắc phục được nhược điểm của 2 loại
HTTN chung và HTTN riêng, thu được toàn bộ
nước thải sinh hoạt và nước mưa đợt đầu bị
nhiễm bẩn để đưa về TXL.

Nhược điểm:
- Vốn đầu tư xây dựng ban đầu tương đối
cao.
- Phải xây dựng thêm các giếng tràn tách
nước mưa tại những điểm giao nhau của 2 hệ
thống mà sự làm việc của giếng tràn thường
không đạt hiệu quả mong muốn.
3. Phạm vi áp dụng
a. Hệ thống thoát nước chung
- Không thích hợp cho những khu nhà thấp
tầng, phân tán.
- Thích hợp với khu đô thị, khu vực xây dựng
nhà cao tầng, có bể tự hoại trong công trình.
Và thường xây dựng ở giai đoạn đầu của
HTTN riêng.
- Khu đô thị gần với nguồn nước có khả năng
tiếp nhận lớn.
- Điều kiện địa hình thuận lợi cho việc thoát
nước, hạn chế được số lượng trạm bơm và
công suất bơm.
- Cường độ mưa q
20
<80 (lít/s.ha)
b. Hệ thống thoát nước riêng
- HTTN riêng nên áp dụng cho những đô thị
lớn, có mức độ tiện nghi cao hoặc cho các cí
nghiệp công nghiệp.
- Nguồn nước mặt có khả năng tiếp nhận
toàn bộ lượng nước mưa.
- Cường độ mưa q

20
>80 (lít/s.ha)
- HTTN riêng không hoàn toàn phù hợp với
những đô thị và cùng ngoại ô có sự chênh
lệch mức tiện nghi không cao, và xây dựng
trong giai đoạn đầu của HTTN.
c. Hệ thống thoát nước nửa riêng
- Khu đô thị có số dân > 50.000 người.
- Lưu lượng của nguồn tiếp nhận bị hạn chế,
ít có dòng chảy.
- Nguồn nước mặt dùng cho mục đích thể
thao, giải trí.
- Có yêu cầu bảo vệ nguồn nước mặt đối với
lượng chất thải do nguồn nước thải mang
vào.
4. Kết luận
Mỗi loại HTTN chung - riêng - nửa riêng đều
có những ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng
hiệu quả. Khi thiết kế, cải tạo HTTN cần
nghiên cứu kỹ điều kiện cụ thể của địa
phương, trên cơ sở so sánh chỉ tiêu kinh tế -
kỹ thuật - vệ sinh mà chọn ra sơ đồ HTTN
thích hợp, có thể sử dụng kết hợp các loại
HTTN cho từng vùng.
Quy hoạch sơ đồ thoát nước tổng thể phải
tính đến khả năng phát triển kinh tế trong
tương lai nhằm đạt được những giải pháp tổ
hợp và hiệu quả. Đồng thời cần tính đến việc
sử dụng lại các công trình hiện có trong
tương lai.

Câu 2:
Giếng thu nước mưa trong hệ thống thoát
nước chung?
1. Nhiệm vụ
Giếng thu nước mưa có nhiệm vụ thu gom
toàn bộ lượng nước mưa chảy trên mặt
đường, hè phố một cách nhanh nhất rồi đưa
vào mạng lưới thoát nước để xả ra nguồn tiếp
nhận.
Trong HTTN chung, nước thải vận chuyển từ
đầu mạng lưới tới TXL chủ yếu bằng phương
pháp tự chảy, thời gian nước thải lưu trong
mạng lưới lâu, có thể tới 2-3 ngày. Các hợp
chất hữu cơ có trong nước thải bị phân huỷ
và gây mùi hôi, vì vậy đối với HTTN chung thì
giếng thu nước mưa còn phải đảm bảo ngăn
được hiện tượng mùi thoát ra đường phố ở
miệng giếng.
2. Vị trí
Giếng thu thu nước mưa được đặt ở các vị trí
sau:
- Các ngã đường phố
- Dọc theo đường phố
Việc đặt các giếng thu nước mưa ở các ngã
đường nhằm hạn chế lượng nước mưa chảy
qua các ngã đường là ít nhất, trong điều kiện
tốt nhất là không có nước mưa chảy xuyên
qua ngã đường.
(1)
(3)

(2)
L1 L1*
L2
L2*
Hình 2.1. Vị trí giếng thu nước mưa
(1) Giếng thu ở ngã đường; (2) Giếng thu dọc đường;
(3) MLTN chung.
Ở hình trên là ví dụ bố trí giếng thu nước
mưa của 1 ngã tư đường phố.
Phụ thuộc độ dốc ngang mặt đường thì có
thể bố trí giếng thu nước mưa ở hai hay một
phía.
Tuỳ theo độ dốc dọc của đường phố mà tính
được khoảng cách L1, L2 đảm bảo thu được
toàn bộ lượng nước mưa ở đầu lưu vực thoát
nước, hay đầu các ô phố.
Khoảng cách L1* và L2* là khoảng cách giữa
các giếng bố trí dọc theo đường phố. Thường
thì trong khoảng 30-80m.
O
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0,01

0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,001
L (m)
i
0,025
Hình 2.2. Đường cong liên hệ giữa L và i
3. Cấu tạo
Giếng thu nước mưa chia thành 2 dạng:
- Thu nước vỉa hè
- Thu nước lòng đường
(1)
(2)
(3)
Hình 2.3. Sơ đồ vị trí giếng thu nước mưa
(1) Giếng thu nước mưa; (2) Cống nối; (3) Cống thoát
nước trong HTTN chung.
Trong những đô thị cũ HTTN thường là HTTN
chung, giếng thu nước mưa có cấu tạo cửa
thu dạng khe, sử dụng kết cấu dạng hàm ếch
để ngăn mùi.
(2)
(3)
(1)
Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo miệng thu hàm ếch
(1) Bó vỉa; (2) Khe thu; (3) Kết cấu hàm ếch.
Tuy nhiên lớp nước trong miệng hàm ếch chỉ

ngăn được mùi trong khoảng thời gian ngắn
(7-10 ngày) – trong mùa khô hầu như không
có nước bổ sung khiến mùi trong HTTN chung
thoát ra gây ô nhiễm nặng nề, đồng thời phải
nạo vét thường xuyên khiến cho việc quản lý
gặp thêm nhiều khó khăn, kém hiệu quả.
Để đảm bảo được mùi không thoát ra thì lớp
nước ngăn mùi tối thiểu trong giếng phải đạt
được chiều cao ít nhất 30cm. Đến nay đã có
nhiều nghiên cứu nhằm cải tạo giếng thu
nước mưa sao cho đạt hiệu quả thu nước
cũng như ngăn mùi tốt nhất. Một trong
những nghiên cứu có kết quả được đánh giá
cao và đã được áp dụng rộng rãi tại Bà Rịa –
Vũng Tàu là của kỹ sư Hoàng Đức Thảo, cấu
tạo của hệ thống gồm 3 phần: hố thu nước
mặt đường có lưới chắn bằng gang, hệ thống
ngăn mùi gồm cửa phai chặn nước và ống
nối. Khi có mưa, nước mưa sẽ vào hố thu
đầu, sau đó chảy sang hố thu kế tiếp bằng 2
ống nhựa. Khi mực nước ở đây dâng lên đến
600mm thì nước chảy sang hố thu hiện hữu
trên đường, đến lúc hết mưa, mực nước
trong hố thu có tác dụng ngăn mùi, giảm
xuống còn 400mm. Lượng nước này sẽ giữ lại
trong hố ga và bốc hơi sau 7 tháng (đủ thời
gian ngăn mùi trong suốt mùa khô).
(1)
(2)
(3)

h1 h2
Hình 2.5. Giếng thu cải tiến
(1) Ngăn thu 1; (2) Ngăn thu 2; (3) HTTN cũ;
h1≥300mm-lắng cặn; h2≥400mm;
4. Tính toán
Cấu tạo lưới thu nước mưa thể hiện trên hình
2.6
Tính toán lưới thu theo các công thức sau:
- Tổn thất qua lưới thu H:
g2
v
HH
2
0
+=
(m)
Trong đó:
• H
0
: chiều cao lớp nước chảy tới (m)
• v : vận tốc nước chảy tới (m/s)
• g : gia tốc trọng trường (m/s
2
)
L
B
S
0
Hình 2.6. Lưới thu nước mưa
- Tổng diện tích khe thu nước A:

∑
=
0
SA
(m
2
)
với S
0
là diện tích của một khe thu.
- Chu vi lưới chắn C:
)LB(2C
+=
(m)
- Lưu lượng nước qua lưới Q:
• Nếu
C
A
33,1H ≤
thì:
5,1
H.C.5,1Q =
(m
3
/s)
• Nếu
C
A
33,1H ≤
thì:

H.A.2Q =
(m
3
/s)
Ví dụ:
Tính toán, kiểm tra, bố trí giếng thu nước
mưa ứng với P=5 năm cho đoạn cống dài L =
200m; độ dốc dọc của đường i = 0,005; diện
tích lưu vực F = 2,5ha.
Giải:
Trước hết tính toán khả năng thu nước của
một giếng thu nước mưa sử dụng lưới thu
600x400:
Giả sử tính toán giếng thu nước mưa với
chiều cao lớp nước chảy tới H
0
= 0,05m, vận
tốc v = 0,7 m/s. Khi đó:
• Tổn thất qua lưới:
075,0
81,9.2
7,0
05,0
g2
v
HH
22
0
=+=+=
(m)

• Tổng diện tích các khe thu:
096,016,0.02,0.30SA
0
===
∑
(m
2
)
30 : số các khe thu nước
0,02 : chiều rộng khe thu (m)
0,16 : chiều dài khe thu (m)
• Chu vi lưới thu:
C = 2(L+B) = 2(0,6 + 0,4) = 2 (m)
Vì:
063,0
2
096,0
33,1
C
A
33,1096,0H ==>=
Nên lưu lượng nước vào giếng:
5,15,1
0
096,0.2.5,1H.C.5,1Q ==
09,0Q
0
=
(m
3

/s) = 90 (l/s)
Như vậy khi thiết kế mạng lưới thì tính toán
phải bố trí các giếng thu sao cho đảm bảo thu
được lượng nước mưa tại mỗi giếng là Q
0
≈
100 (l/s)
Với chu kỳ P = 5 năm, giả sử tính với khu vực
Hà Nội, có các thông số khí hậu như sau:
+ b = 11,61
+ C = 0,2458
+ q
20
= 289,9
+ n = 0,7951
Ta có:
• Cường độ mưa:
n
20
n
)bt(
)Plog.C1.(q.)b20(
q
+
++
=
Chọn t = 20 phút là thời gian mưa tính đến
mặt cắt tính toán. Khí đó:
7951,0
7951,0

)61,1120(
)5log.2458,01.(9,289.)61,1120(
q
+
++
=
340q
=
(l/s.ha)
• Diện tích lưu vực mà tuyến cống phục
vụ:
F
m
= F
đường
+ F
lv
= (200.10.10
-4
) + (2,5)
= 2,7 (ha)
• Hệ số dòng chảy ψ chọn bằng 0,7.
• Lưu lượng tính toán tuyến cống:
Q = q.ψ.F = 340.0,7.2,7 = 642 (l/s)
Theo trên thì lưu lượng nước thu được tại mỗi
giếng là Q
0
≈ 100 (l/s). Như vậy số lượng
giếng thu cần thiết để thu được toàn bộ
lượng nước mưa là:

7
90
642
Q
Q
N
0
===
(*)
Theo đồ thị trên hình 2.2 ta thấy: với độ dốc
dọc của đường i = 0,005 thì bố trí các giếng
thu nước mưa cách nhau một khoảng L
0
= 50
m, và khi đó với chiều dài đường phố là L =
200m thì số lượng giếng thu là:
51
50
200
1
L
L
N
0
=+=+=
(**)
Từ (*) và (**) ta có nhận xét:
- Số lượng giếng thu theo tiêu chuẩn
hay khoảng cách giữa các giếng là
chưa đủ đáp ứng yêu cầu thực tế.

- Để tránh được hiện tượng ngập lụt thì
phải thực hiện cải tạo mạng lưới hiện
đang tồn tại, mở rộng lưới thu nước,
tăng khả năng thu nước tại các giếng
thu.
- Các thiết kế mới cần thay đổi hợp lý
trong cách tính toán, so sánh chỉ tiêu
kinh tế - kỹ thuật, sử dụng tiêu chuẩn
làm cơ sở lựa chọn sơ bộ.
Câu 3:
Xác định thông số cường độ mưa cho thành
phố Nam Định với công thức tính:
bt
A
q
+
=
(l/s.ha)
Trong công thức trên thì:
A = A
1
+ B.log(P)
Trong đó:
+ A
1
, B, b là các hệ số
+ t : thời gian mưa (phút)
+ P : chu kỳ mưa (năm)
+ q : cường độ mưa tính toán
Bảng 3.1. Cường độ mưa theo thời gian của tỉnh

Nam Định
Chu
kỳ
P
năm
Giá trị q (l/s.ha)
phụ thuộc theo thời gian t (ph)
10 15 20 30 45 60 90 120
0,25 245
19
5
170 130 96 85 60 50
0,5 290
23
0
200 175 130
11
2
82 65
1 320
29
0
230 190 155
12
6
96 78
2 380
34
0
290 255 195

16
0
125 110
3 402
35
0
310 265 210
18
5
140 120
5 415
35
5
315 275 215
19
0
145 125
B1) Xác định hệ số A, b:
Các thông số A và b tính theo công thức:
•
∑ ∑
−
∑ ∑
−
∑
=
2
i
2
i

iiii
)i(i.K
)h.i(.Ki.h
b
•
K
i.bh
A
ii
∑ ∑
+
=
•
q = 166,7i
Trong đó:
+ h
i
: chiều dầy lớp nước (mm)
+ i
i
: cường độ mưa (mm/ph)
+ K = 8 (số điểm tính)
Ứng với P = 0,25 ta có bảng tính sau:
St
t
t h i i^2 i.h
phút mm mm/ph

1 10 14,7 1,470 2,160 21,600
2 15 17,5 1,170 1,368 20,525

3 20 20,4 1,020 1,040 20,800
4 30 23,4 0,780 0,608 18,245
5 45 25,9 0,576 0,332 14,924
6 60 30,6 0,510 0,260 15,600
7 90 32,4 0,360 0,130 11,659
8 120 36,0 0,300 0,090 10,796
Tổng
200,
9
6,185 5,988 134,149
•
5659,17
185,6988,5.8
149,134.8185,6.9,200
b
2
=
−
−
=
•
6963,38
8
165,6.5659,179,200
A
=
+
=
Tương tự ta tính được các hệ số A, b theo P
= 0,5–1–2–3–5 và lập thành bảng 3.2.

Bảng 3.2. Các giá trị A – b – P tương ứng
Stt P b A
1 0,25 17,566 38,696
2 0,5 23,348 54,986
3 1 24,215 64,746
4 2 31,221 92,300
5 3 35,844 106,489
6 5 36,660 110,792
B2) Xác định hệ số A
1
và B:
Từ công thức A = A
1
+ B.log(P) ta có:
•
∑ ∑
−
∑ ∑ ∑
−
=
2
ii
2
iiii
)Plog(PlogK
APlogPlogAK
B
•
K
PlogBA

A
ii
1
∑ ∑
−
=
• K = 6 (số điểm tính)
Từ bảng 3.3 ta tính được các hệ số A
1
và B
như sau:
•
∑ ∑
−
∑ ∑ ∑
−
=
2
ii
2
iiii
)Plog(PlogK
APlogPlogAK
B
2^574,0260,1.6
008,468.574,0184,116.6
B
−
−
=

260,59B =
•
K
PlogBA
A
ii
1
∑ ∑
−
=
6
574,0*260,59008,468
A
1
−
=
332,72A
1
=
•
142,28
6
855,168
K
b
b
i
==
∑
=

Kết luận:
Công thức tính toán cường độ mưa tại tỉnh
Nam Định viết được dưới dạng sau:
bt
A
q
+
=
bt
)Plog(.BA
q
1
+
+
=
142,28t
)Plog(.260,59332,72
q
+
+
=
Bảng 3.3. Bảng tổng hợp hệ số P – b – A
Stt
P
b
A
log(P)
A.log(P)
[log(P)]^2
1

0,25
17,566
38,696
-0,602
-23,298
Hà Nội, tháng 5 năm 2014