ĐỒ án MẠNG lưới THOÁT nước p2

Đồ án mạng lưới thoát nước

Phần II: vạch tuyến và tính toán mạng lưới
I. Vạch tuyến mạng lưới thoát nước và xác định vị trí Trạm xử lý
Vạch tuyến mạng lưới thoát nước là một khâu rất quan trọng trong công tác
thiết kế mạng lưới thoát nước, nó ảnh hưỏng trực tiếp đến giá thành xây dựng và giá
thành hệ thống nói chung.
Công tác vạch tuyến mạng lưới được tiến hành theo nguyên tắc sau:

1. Triệt để lợi dụng địa hình để sao cho mạng lưới thoát nước tự chảy là chủ
yếu, đảm bảo thu nước nhanh nhất vào đường ống chính của lưu vực và của
toàn Thành phố.
2. Mạng lưới thoát nước phải phù hợp với hê thống thoát nước đã chọn.
3. Vạch tuyến hợp lý để chiều dài cống là nhỏ nhất, giảm độ sâu đặt cống
nhưng cũng tránh đặt nhiều trạm bơm.
4. Đặt đường ống phải phù hợp với điều kiện địa chất thủy văn và tuân theo
các quy định về khoảng cách đối với hệ thống công trình ngầm.
5. Hạn chế đặt đường ống thoát nước qua các sông, hồ và qua các công trình
giao thông như đường sắt, đê, kè, Tuynen,...
6. Các cống góp chính phải đổ về trạm làm sạch và cống xả nước ra hồ chứa.
Trạm xử lý đặt ở phía thấp so với địa hình Thành phố, nằm ở cuối nguồn
nước, cuối hướng gió chính, đảm bảo khoảng cách vệ sinh đối với các khu
dân cư và các xí nghiệp công nghiệp.
Do vậy, với địa hình có độ dốc giảm dần theo hướng Tây - Nam... ta vạch tuyến
theo phương án tập trung. Nước thải được các ống góp lưu vực, ống góp chính chảy
cào ống chính rồi về trạm bơm để bơm vào trạm xử lý trước lúc đổ ra sông. Cống
chính được đặt dọc theo triền thấp nhất của Thành phố, gần song song với sông.
Căn cứ vào mặt bằng mạng lưới thoát nước, ta có 2 phương án vạch tuyến mạng
lưới thoát nước (Xem hình vẽ trang sau).
Từ đây ta có nhận xét như sau về hai phương án:
Phương án 1: Độ dài ống chính và các ống nhánh từ các lưu vực đổ vào tương

đối ngắn, đáp ứng được về độ dốc cũng như việc tính toán thuỷ lực. Do các
tuyến chính ngắn và ít nên khả năng đào bới cũng như bơm chuyển bậc ít nên
giá thành xây dựng mạng lưới giảm.
Phương án 2: Độ dài các tuyến nhánh ở các lưu vực dài, cũng tận dụng được độ
dốc địa hình. Nhưng do tuyến cống từ các lưu vực dài nên khả năng đào bới
tăng, số trạm bơm chuyển bậc tăng dẫn đến giá thành xây dựng mạng lưới tăng.
Trần Duy Khánh - 45MN2


Đồ án mạng lưới thoát nước
So sánh hai phương án ta thấy phương án 1 có nhiều thuận lợi hơn cả, do đó ta
chọn phương án tính toán là phương án 1vì nó vừa đáp ứng yêu cầu về kinh tế lẫn kỹ
thuật.

II. Tính toán mạng lưới thoát nước
1. Lập bảng tính toán diện tích các ô thoát nước
Diện tích các ô đất xây dựng và các lưu vực thoát nước được tính toán dựa trên đo
đạc trực tiếp trên bản đồ quy hoạch Thành phố. Các kết quả tính toán được thể hiện
trong các bảng 8: Bảng diện tích các lưu vực thoát nước
2. Xác định điểm khống chế trên mạng lưới.
Khi tính toán mạng lưới thoát nước, có rất nhiều điểm thoát nước đầu tiên, để
cho các điểm này có thể thoát nước tự chảy về đến trạm xử lý, thì khi tính toán cần
phải đảm bảo sao cho điểm bất lợi nhất có thể tự chảy về được. Đó là điểm thấp
nhất và xa nhất đối với trạm xử lí.
Trên mặt bằng quy hoạch ta thấy độ dốc từ điểm 1 đến trạm xử lí là nhỏ nhất. Do đó
ta chọn điểm 1 là điểm khống chế trên mạng lưới.
3. Xác định tuyến ống tính toán và các tuyến ống kiểm tra.
Theo như trên, ta xác định được điểm 1 là điểm khống chế trên mạng lưới, từ
điểm 1, ta xác lập tuyến ống tính toán về trạm xử lý. Đó là tuyến
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14 ở trên mặt bằng quy hoạch.

Các tuyến ống kiểm tra là các tuyến cống cũng có những điều kiện bất lợi
mà ta cần thiết phải kiểm tra để xem nó có thể tự chảy được về tuyến ống chính hay
không.
- Ta lấy tuyến kiểm tra: 15,16,17,18,19,20,21,7.
4. Xác định lưu lượng tính toán cho các đoạn ống tính toán
Trước tiên, để tính lưu lượng cho từng đoạn ống, ta đi tính lưu lượng riêng cho
từng khu vực thoát nước.
Xác đinh lưu lượng riêng:
Bố trí bệnh viện, trường học và nhà tắm công cộng trong các khu vực:
Do khu vực II có dân số và diện tích lớn khu vực I, cho nên ta bố trí các công trình
công cộng trong 2 khu vực theo bảng sau:
Trần Duy Khánh - 45MN2


Đồ án mạng lưới thoát nước

Các công trình công cộng

Số lượng

Khu vực I

Khu vực II

Bệnh viện

3

1

2

Trường học

16

7

11

Nhà tắm công cộng

18

6

12

Trước tiên, để tính lưu lượng cho từng đoạn ống, ta đi tính lưu lượng riêng cho
từng khu vực thoát nước.
Xác đinh lưu lượng riêng:
Bố trí Bệnh viện và Trường học đều trên khu vực I và khu vực II, tức là trong
mỗi khu vực có 1 bệnh viện, 7 trường học và 2 nhà tắm công cộng. Do đó, lưu
lượng công cộng được phân phối đều ở cả 2 khu vực:
I
I
Q ccI Q Bệnhviện
+ Q Trườnghọc
+ Q ITắmcôngcộng

= 127,5.1 + 40,7.7+ 300.6= 2212.4 (m3/ngđ).
II
II
II
Q cc
Q Bệnhviện
+ Q Trườnghọc
+ Q IITắmcôngcộng

= 127,5.2 + 40,7.11 + 300.12 = 4302.7 (m3/ngđ).
*Xác định lưu lượng riêng của khu vực I:
I
Lưu lượng nước thải sinh hoạt của khu vực I là: Q sinhhoạt
= 2212,4 (m3/ngđ)
I
Q Icôngcộng > 5%.Q Sinh
hoạt . Do đó lưu lượng riêng được tính theo công thức:

I
r

q =

I
Q Sinhhoạt
- Q ICôngcộng

86400.FI

.1000 =

12615 - 2212,4
.1000 =0.45 (l/s.ha) .
86400.268,15

*Xác định lưu lượng riêng của khu vực II:
II
Lưu lượng nước thải sinh hoạt của khu vực II là: Q sinhhoạt
= 4302,7 (m3/ngđ)
II
Q IIcôngcộng > 5%.Q Sinh
hoạt . Do đó lưu lượng riêng được tính theo công thức:

II
r

q =

II
Q Sinhhoạt
- Q IICôngcộng

86400.FII

.1000 =

12546 - 4302,7
.1000 =0,22 (l/s.ha) .
86400.444,54

Xác định lưu lượng trên các đoạn cống của tuyến tính toán:
Lưu lượng tính toán của từng đoạn ống được coi như chảy vào đầu đoạn cống và
được xác định theo công thức:
qntt = (qndđ + qnnhánh bên + qnvc).kch + qttrung
Trong đó:


qntt: Lưu lượng tính toán cho đoạn cống thứ n,



qndđ: Lưu lượng dọc đường của đoạn cống thứ n,

Trần Duy Khánh - 45MN2


Đồ án mạng lưới thoát nước
Với: qndd = F.qr (ở đây, F là tổng diện tích của tất cả các tiểu khu đổ nước
thải theo dọc tuyến cống đang xét, qr là lưu lượng riêng của khu vực chứa
tiểu khu).
qnnhánh bên: Lưu lượng nhánh bên đổ vào đoạn cống thứ n,
Với: qnnhánh bên = F.qr (ở đây, F là tổng diện tích của tất cả các tiểu khu đổ
vào các nhánh bên).


qnvc : Lưu lượng vận chuyển qua đoạn ống thứ n, là tổng lưu lượng dọc
đường, nhánh bên, vận chuyển của đoạn cống phía trước đoạn cống tính
toán,

kch : Hệ số không điều hoà chung, xác định dựa vào tổng lưu lượng nước
thải của đoạn cống đó.



qttrung: Lưu lượng tính toán của các công trình công cộng, xí nghiệp công
nghiệp được quy ước là đổ vào đầu đoạn cống tính toán.

Dựa vào công thức trên, ta tính dược lưu lượng cho từng đoạn cống. Kết quả
tính toán cho tuyến cống tính toán được thể hiện trong bảng thống kê lưu lượng theo
tuyến cống chính - Bảng 9.
Ghi chú: Trong khi xác định lưu lượng tính toán cho các đoạn cống của mạng
lưới, hệ số không điều hoà Kch được nội suy theo bảng sau:
Lưu lượng
trung bình
(l/s)

5

15

30

50

100

200

300

500

800

1250

Kch

3,1

2,2

1,8

1,7

1,6

1,4

1,35

1,25

1,2

1,15

III. Tính toán độ sâu đặt cống đầu tiên cho các tuyến cống tính
toán
1. Độ sâu đặt cống đầu tiên của tuyến cống chính
Căn cứ vào bảng tính toán cho từng đoạn cống ở trên, ta tiến hành tính toán
thuỷ lực cho từng đoạn cống để xác định được: Đường kính ống D, độ dốc thuỷ lực
i, vận tốc dòng chảy v sao cho phù hợp với các yêu cầu về đường kính nhỏ nhất, độ
đầy tính toán, tốc độ chảy tính toán, độ dốc đường cống, độ sâu đặt cống được đặt
theo quy phạm.
Việc tính toán thuỷ lực dựa vào :

bảng tính toán thuỷ lực mạng lưới thoát nước

GS. Trần Hữu Uyển.
Độ sâu đặt cống nhỏ nhất của tuyến cống được tính theo công thức:
H = h + iL 1 + iL2 + Zd - Z0 + d (m)
Trần Duy Khánh - 45MN2

-


Đồ án mạng lưới thoát nước
Trong đó:
h: Độ sâu đặt cống đầu tiên của cống trong sân nhà hay trong tiểu khu, lấy
bằng (0,20,4) m +d - Với d là đường ống trong tiẻu khu. Lấy h = 0,4 (m),
i : Độ dốc của cống thoát nước tiểu khu hay trong sân nhà tính bằng ,
L1: Chiều dài đoạn nối từ giếng kiểm tra tới cống ngoài đường phố - m,
L2: Chiều dài của cóng trong nhà (hay tiểu khu) - m,
Z0: Cốt mặt đất đầu tiên của giếng thăm trong nhà hay trong tiểu khu,
Zd: Cốt mặt đất ứng với giếng thăm đầu tiên của mạng lưới thoát nước của
khu đô thị,

d: Độ chênh giữa kích thước của cống thoát nước đường phố với cống thoát
nước trong sân nhà (tiểu khu).
d = Dđường phố - Dtiểu khu = 300 - 200 = 100 (mm) = 0,1 (m)

Lấy tuyến cống 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14 làm tuyến cống tính toán.
Với:

i1 = i2 = 0,005
L1 = 5 (m)
L2 = 140 (m)
h = 0,5 (m)
d = 0,1 (m)
Zd - Z0 = -0,2

Vậy độ sâu đặt cống đầu tiên của tuyến cống tính toán là:
H = 0,5 + (0,005.5 + 0,005.140) - 0.2 + 0,1 (m)
H = 1.13 (m)
2. Độ sâu đặt cống đầu tiên của tuyến cống kiểm tra
H = h + (iL1 + iL2) + Zd - Z0 + d (m)
Trần Duy Khánh - 45MN2


Đồ án mạng lưới thoát nước
Với:

i1 = i2 = 0,005
L1 = 5 (m)
L2 = 150 (m)
h = 0,5 (m)
d = 0.1 (m)

Zd - Z0 = -0,2

Vậy độ sâu đặt cống đầu tiên của tuyến cống kiểm tra 1 là:
H1 = 0,4 + (0,005.5 + 0,005.140) -0,2 + 0,1 (m)
H 1= 1,13 (m)
Sau khi xâc định độ sâu đặt cống đầu tiên, ta tiếp tục xác định cốt đáy cống cho
các đoạn cống tiếp theo. Các đoạn cống được nối theo mặt nước khi chiều cao lớp
nước đoạn cống phía sau lớn hơn chiều cao lớp nước đoạn cống phía trước; còn khi
chiều cao lớp nước đoạn cống phía sau là nhỏ hơn thì nối theo đáy cống.
Khi tính toán thuỷ lực các tuyến cống ta phải khống chế độ sâu đặt cống, chiều
sâu đặt cống không được lớn quá vì như thế sẽ khó khăn cho việc thi công và tốn
kém về mặt kinh tế. Khi chiều sâu đặt cống lớn - lớn hơn 6 m , ta phải đặt các trạm
bơm cục bộ để giảm chiều sâu đặt cống của các đoạn tiếp theo.
Dưới đây là các Bảng xác định lưu lượng tính toán và Bảng tính
toán kiểm tra thuỷ lực tuyến cống chính và tuyến cống kiểm tra.
Theo Bảng tính toán kiểm tra thuỷ lực các tuyến cống ta thấy tuyến
cống 12 13 14 15 590 là tuyến cống bất lợi nhất.
Kết quả tính toán tuyến kiểm tra 25 26 27 28 29 17 ta thấy tuyến
cống này có độ sâu đặt cống tại điểm 17 là 3,79 (m), cao hơn độ sâu đặt cống tại
điểm 17 của tuyến cống tính toán, do đó tại đây đảm bảo được nước chảy vào tuyến
cống chính. Cũng tại điểm tính toans 17, ta đặt bơm bơm nước lên cao một đoạn
h=3,0 (m để giảm chiều sâu đặt cống của các tuyến phía sauvà tạo điều kiện thi
công được dễ dàng.
Sau khi bơm, tại giếng5, ta thấy chiều sâu đặt cống của nó đảm bảo cho tuyến
nhánh đổ vào được do đó các tuyến ống nhánh khác cũng sẽ đổ vào được tuyến
cống chính một cách dễ dàng. Như vậy công tác tính toán thuỷ lực mạng lưới đảm
bảo vận chuyển nước thải đến trạm xử lý.

Trần Duy Khánh - 45MN2

Đồ án mạng lưới thoát nước

IV. Tính toán hệ thống thoát nước mưa
1. Vạch tuyến hệ thống thoát nước mưa
Nguyên tắc:
Mạng lưới thoát nước mưa là một khâu được thiết kế nhằm đảm bảo thu và vận
chuyển nước mưa ra khỏi đô thị một cách nhanh nhất, chống hiện tượng úng ngập
đường phố và các khu dân cư. Để đạt được yêu cầu đó, khi vạch tuyến chúng ta phải
dựa trên một số nguyên tắc sau:
1. Nước mưa được xả thẳng vào nguồn (sông, hồ gần nhất bằng cách tự chảy).
2. Tránh xây dựng các trạm bơm thoát nước mưa.
3. Tận dụng các ao hồ sẵn có để làm hồ điều hoà.
4. Khi thoát nước mưa không làm ảnh hưởng tới vệ sinh môi trường và quy
trình sản xuất.
5. Không xả nước mưa vào những vùng không có khả năng tự thoát, vào các ao
tù nước đọng và các vùng dễ gây xói mòn.
Ta vạch tuyến hệ thống thoát nước mưa theo sơ đồ thẳng góc, nước mưa cùng
với nước thải sản xuất quy ước sạch được góp vào các tuyến cống rồi đổ thẳng ra
sông.
Đối với sơ đồ tính toán nước mưa thì ta chỉ tính toán cho một tuyến bất kỳ.
Trong đồ án này chọn tuyến cống giữa hai khu vực I và II làm tuyến cống tính toán.
2. Tính toán diện tích mặt bằng tuyến tính toán
Dưới đây là bảng tính toán diện tích các ô thoát nước mưa.

Ký hiệu
Ký hiệu
diện tích Diện tích, ha diện tích
3b
8.23

16a
4a
12.80
16b
4c
8.41
16d
21c
10c
2.57
9a
2.17
22a
9b
8.26
22b
9d
7.12
22d
15c
2.91
25c

Diện tích, Ký hiệu diện Diện tích,
ha
ha
tích
2.36
26a
4.83

7.47
26b
5.73
6.49
26d
4.21
3.61
29c
3.48
2.87
29d
2.62
6.36
30a
2.89
30b
5.95
4.94
4.14
Tổng
120.42

3. Cường độ mưa tính toán
Cường độ mưa tính toán được xác định theo công thức:

Trần Duy Khánh - 45MN2


Đồ án mạng lưới thoát nước
q=

q .(20b)n .(1C.lgP)
20

(tb)n

(l/s-ha)

Trong đó:
-

Các hệ số q20,b,n,P là các thông số đã cho để tính toán, đã được cho như sau:
q20 = 279,1 (l/s_ha)
b = 14.87
C = 0.2827
n = 0.678

-

t: Thời gian mưa - tính bằng phút.

4. Xác định chu kì ngập lụt cho từng đoạn cống.
Căn cứ vào đặc điểm vùng thoát nước mưa là vùng có địa hình bàng phẳng
(độ dốc trung bình mặt đất < 0,006, và căn cứ vào lưu lượng q20 = 279,1 (l/s-ha). Tra
theo bảng PLIII,2. Giáo trình thoát nước tập 1. Tuỳ theo diện tích từng diện tích
thoát nước ta chọn chu kì ngập lụt Pt cho từng đoạn cống theo bảng sau:
Diện tích dòng chảy, (ha)
Ký hiệu đoạn ống

Giá trị Pt,

(năm)

Bản thân

Chuyển qua

Tổng
cộng

1-2

21.03

0

21.03

1.0

2-3

21.41

21.03

42.44

1.0

3-4

19.86

42.44

62.30

1.0

4-5

19.33

62.30

81.63

1.0

5-6

20.65

81.63

102.28

1.5

6-7

15.52

102.28

117.80

1.5

7-CX

2.62

117.80

120.42

1.5

4. Xác định thời gian mưa tính toán
Thời gian mưa tính toán được xác định theo công thức:
t = tm + tr + tô (phút)
tm: thời gian nước chảy từ điểm xa nhất trên lưu vực đến rãnh, do không có
mương thoát nước nên lấy tm= 10 (phút).
tr: thời gian nước chảy trên rãnh đến giếng thu đầu tiên được tính theo công
thức:

tr=1,25 vlrr (phút)

Trần Duy Khánh - 45MN2

Đồ án mạng lưới thoát nước
Với lr, vr là chiều dài và vận tốc nước chảy ở cuối rãnh thu nước mưa. Lấy trung
bình sơ bộ ta có lr = 100 (m), vr = 0,6 (m/s). 1,25 là hệ số kể đến sự tăng dần
vận tốc ở trong rãnh. Vậy ta có tr = 1,25 100 = 3 (phút).
0,6.60
tô: thời gian nước chảy trong ống từ giếng thu đến tiết diện tính toán; được
tính theo công thức:
l
tô=r. vô (phút)
ô

- lô: chiều dài đoạn ống tính toán,
- vô: Vận tốc nước chảy trong ống.


- r: Hệ số phụ thuộc vào điều kiện điạ hình.
(do địa hình bằng phẳng nên ta chọn r = 2)
-

5. Xác định hệ số dòng chảy
Số liệu thành phần mặt phủ của Thành phố theo tỷ lệ được lấy theo tỷ lệ phần
trăm và được tính theo bảng sau đây:
Loại mặt phủ
Mái nhà
Đường Bê tông
Đường rải đá to
Đường rải đá cuội, sỏi
Đường rải đá răm

Đường cấp phối
Mặt đất đã san nền
Bãi cỏ

Tỷ lệ %
18
25
7
5
5
4
16
20

Diện tích
21.68
30.11
8.43
6.02
6.02
4.82
19.27
24.08

Hệ số
0,95
0,95
0,60
0,45
0,40

0,35
0.3
0.15

Do diện tích mặt phủ ít thấm nước lớn hơn 30% tổng diện tích Thành phố nên
hệ số dòng chảy được tính toán không phụ thuộc vào cường độ mưa và thời gian
mưa. Khi đó hệ số dòng chảy được lấy theo hệ số dòng chảy trung bình:
i.Fi

= 0,585
m
F
i

6. Chọn chiều sâu đặt cống đầu tiên
Chiều sâu đặt cống đầu tiên được xác định đảm bảo đặt cống dưới nền đưòng
tránh được tác dụng cơ học của các xe cộ đi lại,...
H = h + D (m)
Trong đó:
Trần Duy Khánh - 45MN2


Đồ án mạng lưới thoát nước
- h = 0.9 (m) là chiều sâu đặt cống tính từ mặt đất đến đỉnh cống.
- D đường kính ống, lấy = 1,1 (m)
H = 0,9 +1,75 = 2,65 (m)
7.Xác định lưu lượng tính toán
Lưu lượng tính toán mạng lưới thoát nước mưa được tính theo phương pháp
cường đội giới hạn.
Qtt = F.q. tb (l/s)

Từ đó ta có bảng tính toán thuỷ lực mạng lưới thoát nước mưa.
Từ bảng tính toán thuỷ lực ta thấy tại mọi điểm tính toán, chiều sâu đặt cống
đều đảm bảo an toàn cho công tác bảo vệ cống.

Trần Duy Khánh - 45MN2