1/8/2018
1
CHƯƠNG 5
HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC CHO KHU VỰC
5.3. TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC THẢI
5.3.1. Lưu lượng nước thải
1. Lưu lượng nước thải từ các tiểu khu
1. Lưu lượng nước thải trong các
đoạn ống
5.3.2. Các điều kiện tính toán cống
nước thải.
5.3.3 Tính toán thủy lực
5.3.4. Tính toán cống nước thải bằng
bảng tra
5.1. CÁC TÀI LIỆU CƠ BẢN
5.2. TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC MƯA
5.2.1. Mưa thiết kế
1. Cường độ mưa
2. Quá trình mưa
3. Chu kỳ tính toán
5.2.2. Tính toán thủy lực.
1. Phương pháp thích hợp
2. Phương pháp cường độ giới hạn
5.2.3. Thiết kế mạng lưới thoát nước
mưa
5.1. CÁC TÀI LIỆU CƠ BẢN
1. Bản đồ địa hình
2. Số liệu địa chất và địa chất thủy văn
3. Các đặc điểm và điều kiện tự nhiên
4. Các đặc điểm kinh tế, xã hội của
khu dân cư dự án
5. Số liệu khí tượng
6. Số liệu thủy văn nguồn nước
1/8/2018
2
5.2. TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC MƯA
5.2.1. Mưa thiết kế
Mưa là một hiện tượng ngẫu nhiên,
biến đổi theo không gian và thời gian,
do đó trước khi thiết kế một hệ thống
thoát nước cần phải xác định một mô
hình mưa dùng làm đầu vào cho các
phần tính toán. Mưa thiết kế có thể là
cường độ mưa bình quân hay là quá
trình mưa trong suốt thời gian mưa.
Mưa thiết kế được xác định dựa trên
phân tích số liệu đo mưa trong nhiều
năm ở các trạm khí tượng trong khu
vực
1. Cường độ mưa
(mm/h) (5.1a)
(l/s-ha) (5.1b)
Với: Td – Thời gian mưa
P – lớp mưa hay độ sâu mưa
Cường độ mưa phụ thuộc vào: (1) Vị trí
khu vực; (2) Chu kỳ xuất hiện lại cơn
mưa p; (3) Thời gian mưa Td.
5.2. TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC MƯA
Ở mỗi khu vực, quan hệ giữa I, Td, p
gọi là IDF (Intensity – duration -
frequency); IDF được diễn tả dưới dạng
biểu đồ hay công thức.
Công thức tổng quát :
(mm/h) (5.2)
Td – Thờ i gian kéo dài cơn mưa
(phút)
a, b, c – Phụ thuộc vị trí khu vực và
tần suất p (thông thường c = 1)
Thí dụ khu vực ‘Nhiêu Lộc – Thị
Nghè’ ở TP Hồ Chí Minh:
1/8/2018
3
5.2. TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC MƯA
Công thức tính cường độ mưa của Viện
Khí Tượng Thủy Văn, 1979:
q = [(20+b)n.q20.(1+c.lgp)]/(Td+b)n (5.3)
(l/s-ha)
Td – Thời gian mưa (phút),
p – Chu kỳ (năm)
b, c, n, q20 – Phụ thuộc vào khu vực:
Qua các công thức trên cho thấy:
- Cường độ mưa I (hay q) tăng lên khi
chu kỳ lặp lại càng lâu.
- Cường độ mưa I giảm (nhưng tổng
lượng mưa tăng lên) khi mưa kéo dài.
5.2. TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC MƯA
2. Quá trình mưa
Để đánh giá được diễn biến ngập
trong khu vực, cần phải được tính toán
từ quá trình mưa theo thời gian. Mô
hình quá trình mưa được xây dựng từ
tài liệu cơn mưa thực tế hay từ quan hệ
IDF nêu trên.
Mô hình đường cong gần với quá
trình mưa thực tế nhưng đòi hỏi phải có
các dự đoán tin cậy. Mô hình chữ nhật
xem mưa phân bố đều trong suốt thời
gian mưa, cường độ mưa bằng cường
độ mưa bình quân tính theo các công
thức (5.1) hay (5.2) bên trên. Mô hình
tam giác có thời gian trước đỉnh là ta,
thông thường: ta = (0,3 0,5)Td
1/8/2018
4
5.2. TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC MƯA
3. Chu kỳ tính toán
Chu kỳ lặp lại cơn mưa p ảnh hưởng
đến cường độ mưa và do đó quyết định
kích thước, khối lượng HT thoát nước.
Chọn chu kỳ p theo 3 cách:
(1) Kinh nghiệm
(2) Phân tích rủi ro
(3) Phân tích kinh tế nước.
Ứng với chu kỳ p sẽ xác định được
mức đầu tư cho công trình đồng thời
cũng đánh giá được những thiệt hại. Rõ
ràng khi chọn p lớn thì mức đầu tư tăng
cao nhưng thiệt hại sẽ giảm đi và
ngược lại
+ Theo TCVN 4449:1987
+ Đối với khu công nghiệp:
5.2. TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC MƯA
+ Theo Hiệp Hội Kỹ sư Công
Chánh Mỹ:
1/8/2018
5
5.2. TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC MƯA
5.2.2. Tính toán thủy lực
A. Phương pháp thích hợp:
Phương pháp thích hợp (Rational
method) có từ thập niên 1850 ở Ireland.
Các giả thiết:
(1) Mưa xảy ra đồng thời và đồng nhất
trên toàn lưu vực. (Áp dụng cho lưu vực
< 250 ha)
(2) Cường độ mưa phân bố đều trong
suốt thời gian mưa (mô hình chử nhật).
(3) Thời gian mưa Td lấy bằng thời
gian tập trung nước Tp (Td = Tp).
Tp là thời gian để hạt nước từ vị trí xa
nhất trong lưu vực chảy về tới đoạn
cống hay đoạn kênh đang tính.
Nếu Td < Tp thì chỉ một phần lưu vực
góp nước về đoạn cống hay kênh đang
tính;
Nếu Td > Tp thì toàn lưu vực đã góp
nước về đoạn cống hay kênh đang tính,
nhưng lúc đó cường độ mưa lại nhỏ do
đó lưu lượng tới đoạn cống hay kênh
chưa phải là lưu lượng lớn nhất.
Như vậy lưu lượng lớn nhất sẽ xảy
ra khi Td = Tp .
5.2. TÍNH TOÁN THOÁT NƯỚC MƯA
A. Phương pháp thích hợp:
1. Lưu lượng mưa
Lưu lượng lớn nhất do mưa thiết kế
chảy qua đoạn cống hay kênh đang xét:
(m3/s) (5.4)
Trong đó:
Ai – Diện tích tiểu lưu vực thứ i (ha)
Ci – Hệ số dòng chảy của tiểu lưu
vực thứ I
Trên một lưu vực, lượng mưa rơi qmưa
được chia làm 2 thành phần: (a) Lượng
nước thấm qthấm (b) Lượng nước chảy
tràn qtràn:
qmưa = qtràn + qthấm (5.5)
Theo định nghĩa:
C = qtràn/qmưa = 1 – qthấm/qmưa (5.6)
= 01