Giáo trình thoát nước dân dụng và công nghiệp - Chương 8

Chia sẻ: Nguyễn Nguyên Tuấn | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

227
lượt xem 130
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Giáo trình thoát nước dân dụng và công nghiệp - Chương 8: các công trình trên mạng lưới

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình thoát nước dân dụng và công nghiệp - Chương 8

Chương 8. CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN MẠNG LƯỚI (11 tiết: 8LT+1BT+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 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-1
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 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), c), d) 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 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-2
c. Phần thắt lại Để nối thiếp 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
a) b) c) d) ***** (3) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-4
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 h 3,0 m Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-5
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: q 02 T0 = h c 2 2 (tính tại m/c co hẹp) (8-1) 2g hc v 2b T0 = h P h b (tính tại m/c miệng cống vào) (8-2) 2g - Chiều cao gối nước 0,451q 0 B= 0,5h c (8-3) hc - Độ sâu hố tiêu năng P=B hh (8-4) - Chiều dài bể tiêu năng l1=1,15 h 0 (h 0,33h 0 ) (8-5) - Toạ độ đường cong mặt tràn y x=l1 ; (0 y h) (8-6) h - Chiều rộng giếng L=2l1 (8-7) Trong đó: h - Chiều cao bậc B - Chiều cao gối nước hc - Độ sâu co hẹp - Hệ số vận tốc q q0 - LL đơn vị; q0= db q - LL tính toán Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-6
db - Đường kính cống dẫn nước vào dh - Đường kính cống dẫn nước ra hb - Độ đầy của cống dẫn nước vào hh - Độ đầy của cống dẫn nước ra ***** (4) 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 v 2b - Đầu tiên tạm tính năng lượng T0'=h+hb+ (bỏ qua P) 2g - 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 T0= T0'-T0'' T - Tính SS tương đối T0= ' 0 T0 - Lặp lại các bước tính toán cho tới khi sai số T0 cho trước Gợi ý 2: Viết gọn 4 phương trình trên thành 1 phương trình: q 02 0,451q 0 v 2b F(h c ) hc 2 h 0,5h c hh hb 0 (8-9) 2g h c2 hc 2g 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] Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-7
BEGIN Nhập số liệu: q, db, hb, h, dh, hh, m0, n0 Tính: q0=q/dh; vb m:=m0, n:=n0 d:=(m+m)/2 2 q 0 0,451q 0 v 2b Fm:=m+ 2 2 h +0,5m+hh hb 2g m m 2g q 02 0,451q 0 v 2b Fd:=d+ 2 h +0,5d+hh hb 2g d2 d 2g 2 q 0 0,451q 0 v 2b Fn:=n+ 2 h +0,5n+hh hb 2g n2 n 2g đ Fd.Fm=0 s đ s Fd.Fm
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 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 nước mưa thiết kế điển hình cho HTTN TP HCM) 1. Hệ số pha loãng n0 Qm ' n0 = (8-10) Qk 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) 3. LL NT và NM chảy đến CTXL Q = (1+n0)Qk Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-9
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) 0 ,833 3 n0 m0 1 C. lg P . 1 τ τ , lần (8-12) S 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 - Thông số, x/đ theo đ/k địa phương (TKSB có thể lấy =2) 5. Thời gian làm việc của giếng tràn tách nước mưa (tính trong năm) T = K'.t0 (8-13) t0 – Th gian NM chảy tới giếng K' - hệ số, phụ thuộc m0 và 1,47 . m0 K'= (8-14) 1 .3 m 0 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 (8-15) K'' - Hệ số phụ thuộc m0 (tra bảng) 4. Lượng NTSH và SX qua cửa tràn vào nguồn WSH+SX = Qk.t0.Kx, m3/năm (8-16) Kx - Hệ số phụ thuộc m0 (tra bảng) 7. Lượng NTSH bẩn mang vào nguồn QSHxa = (QSHxa/Qk).Qk (8-17) Tỉ số QSHxa/Qk phụ thuộc m0 (tra bảng) ***** (6) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-10
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: 0 ,833 3 2 m0 1 0,85. lg1 . 1 0,2 0,2 =60 lần 50 Trong đó: =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=Qk.t0.Kx=36 32 2,25=2.592 m3/năm * Lượng NT hỗn hợp (NM+SH+SX) qua cửa xả vào cống: 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: 0 ,833 3 n0 10 1 C. lg1 . 1 0,2 0,2 n0=1,93 2 7,3 ***** (7) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-11
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 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-12
Tính toán thuỷ lực điu-ke: Sử dụng các công thức: Q= 2gH 0 (8-18) v 02 H0=H+ (8-19) 2g 1 1 = = (8-20) l 2gl c c 4R C2R 1 C= +17,72lgR (8-21) n Trong đó: Q - LL qua điu-ke - Hệ số lưu lượng - Diện tích tiết diện cống H - Chênh lệch mực nước trước và sau điu-ke v0 - Lưu tốc tới gần - Hệ số sức cản c - 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 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 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-13
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 ***** (8) 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 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-14
a) b) 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 Đặt cống sành qua đường 1- Ống bọc bằng thép 1- Ống bọc bằng thép 2- Cống ximămg amiăng 2- Cống sành 3- Ống bọc lót bằng XM amiăng 3- Gối đỡ 4- Con trượt thép tròn 4- d1- Đ/kính trong ống bọc d1- Đ/kính trong ống bọc 5- d2- Đ/kính trong cống sành d2- Đ/kính trong cống ximăng amiăng ***** (9) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-15
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 (8-22) 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 ti=ti-ti-1 (s), được: Pi .F F. Z i Zi 1 Qv i . t i Qri . t i (8-23) 1000 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 Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-16
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: (Zi Z min ).F Pi .F SQ i Qv i t 1000. t Q tk neu SQi Q tk Qri (8-24) SQ i neu SQ i Q tk Pi .F Qv i . t Qri . t Zi 1000 Zi 1 F Trong đó: SQi - là tổng LL cần thoát đi đến cuối ngày thứ i, (m3/s); t - Độ dài của thời đoạn. Qtk - Lưu lượng ra thiết kế Việc giải bài toán được thực hiện lần lượt từ i:=1..n Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-17
BEGIN Nhập số liệu: Zmin, [Zmax], Ztl, t, Nhập Qtk Qv[i], P[i], L[i] F=F1 Qv[0]:=0; Z[0]:=Z0; Zmax[0]=0 i:=1 ( Z[i] Z min ) s P[i].F SQ[i] Qv[i] F 1000.Δt s đ Qr[i]:=SQ[i] SQ[i]>Qtk Qr[i]:=Qtk Qv[i]. t P[i].F / 1000 Qr[i]. t Z[i] : Z[i 1] F s Z[i]>Zmax đ Zmax:=Z[i] đ i
IV. Tính toán hồ điều tiết loại nhỏ a. Khi trên tuyến cống chỉ có 1 hồ Đ/v TB nhỏ hoặc cống dẫn thì có thể tính toán dung tích hồ một cách đơn giản theo kinh nghiệm; chẳng hạn theo CT Makov: W=60.K.Qt.tt (8-25) Q=q.φ.F Trong đó: Qt - LL nước mưa chảy đến vào hồ, m3/s tt - Th gian tính toán kể từ điểm xa nhất tới hồ, ph K - Hệ số, biến đổi phụ thuộc thời gian dòng chảy tới hồ - Hệ số dòng chảy A q - Cường độ mưa, q , l/s/ha t nt F - Diện tích lưu vực chảy vào hồ, ha K=(1 )1,5 (8-26) =Q0/Qt Q0 - LL nước mưa không chảy vào hồ, m3/s K và có thể tra bảng Thời gian dòng chảy từ hồ (tháo cạn hồ) x/đ theo CT: zmax zmin W d Hmax l W T 0,00016 2 , h (8-27) μd H max 1 μ (8-28) 8g l ξ 1 C2 d Trong đó: W - Thể tích hồ, m3 d - Đường kính cống dẫn đi, m Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-19
Hmax - Ch cao cột nước tháo lớn nhất trong hồ, m - HS triết giảm l - Ch dài cống dẫn từ hồ (tính từ hồ đến cống chính), m g, C, - (đã biết) Lưu lượng trung bình tháo cạn hồ: W qtb= 1,74 d 2 H max , m3/s (8-29) T b. Khi trên tuyến cống có nhiều hồ * LL trên đoạn 0-1: Q0-1= .q.F1, m3/s (8-30) - Hệ số dòng chảy A q1 - Cường độ mưa, q1 , l/s/ha t nt F1 - Diện tích lưu vực 1, ha Thể tích dòng chảy trong th/gian mưa tính toán đối với 1 đv diện tích: 60.q.t t W0 0,06.q.t t , m3/ha (8-31) 1000 tt - Th/gian mưa tính toán, ph LL dòng chảy trong cống sau hồ sẽ giảm đi do diện tích triết giảm của hồ: W1 F01= , ha (8-32) W0 F01 - Diện tích triết giảm của hồ 1, ha W1 - Thể tích của hồ 1, m3 * Lưu lượng chảy đi từ hồ thứ nhất Q1 2= .q.(F1+F2 F01), m3/s (8-33) Dương Thanh Lượng. Bài giảng môn học Thoát nước - Chương 8 8-20