Đang tải... (xem toàn văn)
Đường ống dẫn phân Hầm tự hoại Hố ga Đường ống thoát nước thành phố
Thuyết minh đồ án cấp thoát nước trong nhà SVTH: GasTroGel, Ngọc Châu CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC 3.1 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC TRONG NHÀ 3.1.1 Thoát Nước Sinh Hoạt Ta có sơ đồ như hình vẽ Đường ống thoát nước chia thành 2 loại: + Đường ống dẫn phân Hầm tự hoại Hố ga Đường ống thoát nước thành phố + Đường ống thoát nước bẩn Hố ga Đường ống thoát nước thành phố 3.1.2 Tính Toán Đường Ống Thoát Nước Bẩn (Chọn nhánh 1) Lưu lượng nước thải tính toán các đoạn ống thoát nước trong nhà ở gia đình có thể xác định theo công thức sau: q th = q c + q dc max - q th : lưu lượng nước thải tính toán, l/s - q c : lưu lượng nước cấp tính toán xác định theo công thức cấp nước trong nhà - q dc max : lưu lượng nước thải của dụng cụ vệ sinh có lưu lượng nước thải lớn nhất của đoạn ống tính toán lấy theo Bảng 1 (TCVN 4474 : 1987 ). Thiết kế hệ thống thoát nước cho công trình gồm ba ống đứng: một thoát phân, một thoát nước tiểu và ống còn lại dùng để thoát nước từ chậu rửa mặt và các phễu thu nước sàn vệ sinh. Bảng 3.1 Lưu lượng nước thải (l/s) của từng thiết bị vệ sinh Loại thiết bị vệ sinh Lưu lượng nước thải (l/s) Đường kính ống thoát nước (mm) Độ dốc tối thiểu của đường ống i Chậu rửa mặt 0,07-0,1 40 - 50 0,02 Vòi nước bồn tắm 0,8-1,1 30 0,02 Tắm hương sen 0,2 50 0,025 Chậu xí có thùng rửa 1,4 - 1,6 100 0,02 Chậu rửa nhà bếp 1,0 Nguồn: TCVN 4474 : 1987. • Tính Toán Thủy Lực Ống Đứng Thoát Nước Sinh Hoạt 3 - 1 Thuyết minh đồ án cấp thoát nước trong nhà SVTH: GasTroGel, Ngọc Châu Chia ống đứng thành nhiều đoạn nhỏ để tính Ta chọn đường kính ống đứng D ốngđứng >= D ốngnhánh Bảng 3.2 Tính toán thủy lực ống đứng thoát nước sinh hoạt Tên đường ống Thiết bị vệ sinh Σ N q c (l/s) q dc max (l/s) q th (l/s) Đ1 1(2T + 2RM + R) 3 0,34 0,37 0,71 Đ2 2(2T + 2RM + R) 6 0,48 0,37 0,85 Đ3 3(2T + 2RM + R) 9 0,58 0,37 0,95 Đ4 4(2T + 2RM + R) 12 0,66 0,37 1,03 Đ5 5(2T + 2RM + R) 15 0,75 0,37 1,12 Các ống đứng Đ1, Đ2, Đ3, Đ4, Đ5 thải nước bẩn có vai trò như nhau nên ta chỉ cần tính 1 ống Tính toán cho ống Đ1: Chọn ống đứng có q th = 0,71 (l/s) với đường kính 50mm và độ dốc i = 0,035, H/D = 0,5 tra bảng ta có: q nt = 1,52 (l/s) và v nt = 0,78 (m/s) Kiểm tra độ đầy A = q tt / v nt = 0,71/1,52 = 0,46 < 0,5 (theo biểu đồ hình xương cá) (thỏa) Kiểm tra lại vận tốc theo biểu đồ hình xương cá => B = 0,95 Vận tốc tính toán v thoát = B x v nt = 0,95 x 0,78 = 0,741(m/s) > 0,7 (thỏa) Vậy chọn ống nhánh bằng gang đường kính 50mm, độ dốc i = 0,035, độ đầy H/D = 0,5; vận tốc thoát nước v thoát = 0,741 (m/s) Tính toán cho ống Đ2: Chọn ống đứng có q th = 0,85 (l/s) với đường kính 50mm và độ dốc i = 0,035, H/D = 0,5 tra bảng ta có: q nt = 1,52 (l/s) và v nt = 0,78 (m/s) Kiểm tra độ đầy A = q tt / v nt = 0,85/1,52 = 0,56 > 0,5 (không thỏa) Chọn lại đường kính 75mm với i = 0,035 => q nt = 4,43 (l/s) và v nt = 1,02 (m/s) Kiểm tra độ đầy A = q tt / v nt = 0,85/4,43 = 0,19 < 0,5 (thỏa) Kiểm tra lại vận tốc theo biểu đồ hình xương cá => B = 0,7 Vận tốc tính toán v tt = B x v nt = 0,7 x 1,02 = 0,714(m/s) > 0,7 (thỏa) Vậy chọn ống nhánh bằng gang đường kính 75mm, độ dốc i = 0,035, độ đầy H/D = 0,5; vận tốc thoát nước v thoát = 0,714 (m/s) Tính toán cho ống Đ3: 3 - 2 Thuyết minh đồ án cấp thoát nước trong nhà SVTH: GasTroGel, Ngọc Châu Chọn ống đứng có q th = 0,95 (l/s) với đường kính 75mm và độ dốc i = 0,035, H/D = 0,5 tra bảng ta có: q nt = 4,43 (l/s) và v nt = 1,02 (m/s) Kiểm tra độ đầy A = q tt / v nt = 0,95/4,43 = 0,21 < 0,5 (thỏa) Kiểm tra lại vận tốc theo biểu đồ hình xương cá => B = 0,8 Vận tốc tính toán v tt = B x v nt = 0,8 x 1,02 = 0,816(m/s) > 0,7 (thỏa) Vậy chọn ống nhánh bằng gang đường kính 75mm, độ dốc i = 0,035, độ đầy H/D = 0,5; vận tốc thoát nước v thoát = 0,816 (m/s). Tính toán cho ống Đ4: Chọn ống đứng có q th = 0,95 (l/s) với đường kính 75mm và độ dốc i = 0,035, H/D = 0,5 tra bảng ta có: q nt = 4,43 (l/s) và v nt = 1,02 (m/s) Kiểm tra độ đầy A = q tt / v nt = 0,95/4,43 = 0,21 < 0,5 (thỏa) Kiểm tra lại vận tốc theo biểu đồ hình xương cá => B = 0,8 Vận tốc tính toán v tt = B x v nt = 0,8 x 1,02 = 0,816(m/s) > 0,7 (thỏa) Vậy chọn ống nhánh bằng gang đường kính 75mm, độ dốc i = 0,035, độ đầy H/D = 0,5; vận tốc thoát nước v thoát = 0,816 (m/s). Tính toán tương tự như trên Vậy chọn ống thoát nước tầng trên cùng là 50mm, các tầng còn lại đường kính 75mm, với i = 0,035, H/D = 0,5 • Tính Toán Thủy Lực ống Nhánh Thoát Nước Sinh Hoạt Bảng 3.3 Tính toán thủy lực ống nhánh thoát nước sinh hoạt Tên đường ống Thiết bị vệ sinh Σ N q c (l/s) q dc max (l/s) q th (l/s) X1 2HS + 2RM + R 3 0,34 0,37 0,71 X2 2HS + 2RM + R 3 0,34 0,37 0,71 X3 2HS + 2RM + R 3 0,34 0,37 0,71 X4 2HS + 2RM + R 3 0,34 0,37 0,71 X5 2HS + 2RM + R 3 0,34 0,37 0,71 X6 1HS + 1RM 1 0,2 0,2 0,40 Các ống nhánh đều có số lượng vẽ sinh như nhau nên tính một ống nhánh điển hình, chỉ có đoạn ống X6, X7 khác Xét đoạn X1 Chọn ống nhánh có q th = 0,71 (l/s) với đường kính 50mm và độ dốc i = 0,035, H/D = 0,5 tra bảng ta có: 3 - 3 Thuyết minh đồ án cấp thoát nước trong nhà SVTH: GasTroGel, Ngọc Châu q nt = 1,52 (l/s) và v nt = 0,78 (m/s) Kiểm tra độ đầy A = q tt / v nt = 0,71/1,52 = 0,46 < 0,5 (thỏa) Kiểm tra lại vận tốc theo biểu đồ hình xương cá => B = 0,95 Vận tốc tính toán v tt = B x v nt = 0,95 x 0,78 = 0,741(m/s) > 0,7 (thỏa) Vậy chọn ống nhánh bằng gang đường kính 50mm, độ dốc i = 0,035, độ đầy H/D = 0,5; vận tốc thoát nước v thoát = 0,741 (m/s) 3.1.2 Tính Toán Đường Ống Thoát Phân * Tính toán ống nhánh thoát phân Các tầng có thiết bị vệ sinh giống nhau, nên tính điển hình ống nhánh thoát phân cho một tầng Gồm: 2 xí có thùng rửa Đương lượng: ΣN = 2 x 0,5 = 1 Lưu lượng cấp: q c = 0,2 (l/s) Lưu lượng thoát : q thoát = 0,2 + 1,6 = 1,8 (l/s) Sơ bộ chọn ống gang có đường kính 100mm và độ dốc i = 0,02, H/D = 0,5 Tra bảng ta có: q nt = 7,44 (l/s) và v nt = 0,93(m/s) Kiểm tra độ đầy A = q tt / v nt = 1,8/7,44 = 0,24 < 0,5 (thỏa) Kiểm tra lại vận tốc theo biểu đồ hình xương cá => B = 0,85 Vận tốc tính toán v tt = B x v nt = 0,85 x 0,93 = 0,79 (m/s) > 0,7 (thỏa) Vậy chọn ống nhánh thoát phân bằng gang đường kính D = 100mm, độ dốc i = 0,02, độ đầy H/D = 0,5; vận tốc thoát nước v thoát = 0,79 (m/s) * Tính toán ống đứng thoát phân Chọn ống đứng thỏa điều kiện: D ốngđứng >= D ốngnhánh = 100m Bảng 3.4 Tính toán thủy lực ống đứng thoát phân Tên đường ống Thiết bị vệ sinh Σ N q c (l/s) q dc max (l/s) q th (l/s) T1 2X 1 0,2 1,6 1,8 T2 4X 2 0,28 1,6 1,88 T3 6X 3 0,34 1,6 1,94 3 - 4 Thuyết minh đồ án cấp thoát nước trong nhà SVTH: GasTroGel, Ngọc Châu T4 8X 4 0,39 1,6 1,99 T5 10X 5 0,43 1,6 2,03 Tính toán cho ống T1: Chọn ống đứng có q th = 1,8 (l/s) với đường kính 100mm và độ dốc i = 0,02, H/D = 0,5 tra bảng ta có: q nt = 7,44 (l/s) và v nt = 0,93 (m/s) Kiểm tra độ đầy A = q tt / v nt = 1,8/7,44 = 0,24 < 0,5 (thỏa) Kiểm tra lại vận tốc theo biểu đồ hình xương cá => B = 0,9 Vận tốc tính toán v tt = B x v nt = 0,9 x 0,93 = 0,84(m/s) > 0,7 (thỏa) Vậy chọn ống nhánh bằng gang đường kính 100mm, độ dốc i = 0,02, độ đầy H/D = 0,5; vận tốc thoát nước v thoát = 0,84 (m/s). Tính toán cho ống T5: Chọn ống đứng có q th = 2,03 (l/s) với đường kính 100mm và độ dốc i = 0,02, H/D = 0,5 tra bảng ta có: q nt = 7,44 (l/s) và v nt = 0,93 (m/s) Kiểm tra độ đầy A = q tt / v nt = 2,03/7,44 = 0,27 < 0,5 (thỏa) Kiểm tra lại vận tốc theo biểu đồ hình xương cá => B = 0,95 Vận tốc tính toán v tt = B x v nt = 0,95 x 0,93 = 0,88(m/s) > 0,7 (thỏa) Vậy chọn ống nhánh bằng gang đường kính 100mm, độ dốc i = 0,02, độ đầy H/D = 0,5; vận tốc thoát nước v thoát = 0,88 (m/s). 3.2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA TRÊN MÁI 3.2.1 Xác Định Lưu Lượng Tính Toán Nước Mưa, Đường Kính ống Đứng Thu Nước Mưa Lưu lượng tính toán nước mưa trên diện tích mái thu nước, được xác định theo công thức sau: 000.10 5 qF kQ × ×= Trong đó: Q : Lưu lượng nước mưa (l/s). F : Diện tích thu nước (m 2 ). F mái : Diện tích hình chiếu của mái (m 2 ). F mái = 22 x 22 = 484 (m 2 ). K : Hệ số lấy bằng 2. q 5 : Cường độ mưa l/s.ha tính cho địa phương có thời gian mưa 5 phút và chu kì vượt quá cường độ tính toán bằng 1 năm (p = 1). Tại thành phố Hồ Chí Minh q 5 = 496 (l/s.ha). 3 - 5 Thuyết minh đồ án cấp thốt nước trong nhà SVTH: GasTroGel, Ngọc Châu )/(48 10000 496484 2 slQ = × ×= Số lượng ống đứng thu nước mưa cần thiết n ốđ ≥ Q / q ốđ Trong đó: n ốđ : Số lượng ống đứng. Q : Lưu lượng tính tốn nước mưa trên mái (l/s). q ốđ : Lưu lượng tính tốn của 1 ống đứng thu nước mưa theo bảng 9 (TCVN 4474 :1987). Thiết kế 8 đường ống đứng thốt nước mưa có đường kính d = 100 mm q ốđ = Q / n ốđ = 48 /8 = 6 (l/s) < 20 l/s (lưu lượng nước mưa tối đa đối với ống d = 100) Như vậy chọn 8 đường ống đứng để thốt nước mưa trên mái nhà là hợp lý. 3.2.2 Tính Tốn Máng Dẫn Nước (Sênơ) Máng dẫn nưóc của cơng trình đưọc thiết kế bằng bêtơng cốt thép (nhà mái bằng) có dạng hình chữ nhật. Kích thước máng dẫn nước trên cơ sở lượng nước mưa thực tế chảy trên máng dẫn đến phễu thu và phải dựa trên cơ sở tính tốn thực tế. Lưu lượng nước mưa tính tốn q m chảy đến phễu thu được xác định theo cơng thức sau: 300 5 hF q m ××Ψ = Trong đó: F : Diện tích mái thực tế trên mặt bằng mà một phễu phục vụ, tức là diện tích thu nước của một ống đứng. F = 484/4 = 121(m 2 ). Ψ : Hệ số dòng chảy trên mái lấy bằng 1. h 5 : Lớp nước mưa tính tốn ứng với thời gian mưa 5 phút và chu kỳ vượt q cường độ tính tốn p = 1 năm. Tại thành phố Hồ Chí Minh h 5 = 10 (cm). )/(40)/(04,0 300 1,01211 3 slsmq m == ×× = Từ q m tra biểu đồ tính tốn thủy lực cho máng chữ nhật bêtơng trát vữa hình 5-9 (Giáo trình cấp thốt nước trong nhà, 2004), ta xác định các chỉ số của máng như sau: - Chiều rộng máng : b = 50 cm - Độ sâu đầu tiên của máng: h = 10 cm - Vận tốc dòng chảy : v = 0,8m/s - Độ dốc lòng máng : i = 0,01 3.3 TÍNH TỐN BỂ TỰ HOẠI Sử dụng bể tự hoại khơng ngăn lọc, nước thải của ống dẫn phân đổ vào bể trước khi thốt ra ngồi đường ống thốt nước thành phố. 3 - 6 Thuyết minh đồ án cấp thoát nước trong nhà SVTH: GasTroGel, Ngọc Châu Dung tích bể tự hoại : W bể = W n + W c Trong đó: W n : thể tích nước của bể (m 3 ) W c : Thể tích cặn của bể (m 3 ) W n có thể lấy bằng 1 – 3 lần lưu lượng nước thải ngày đêm chảy vào hầm tự hoại (W n ). Lượng nước thải vào hầm tự hoại gồm nước thải từ hố xí. Hố xí mà hầm tự hoại phục vụ là 38. Gọi n là số lần đi vệ sinh mà 1 người đi trong một ngày, chọn n = 2. Lưu lượng nước thải ngày đêm 22,11000/87621000/ 0 =××=××= qNnQ (m 3 ) Với q o : lưu lượng nước thải một lần sử dụng hố xí q o = 6 – 8 lít (theo phụ lục 1 TCVN 4513 : 1988) W n = 3 x Q t = 3 x 1,22 = 3,66 (m 3 ) Thể tích cặn của bể W c = ( ) [ ] ( ) 1000100 100 2 1 ×− ×××−× W NcbWTa Trong đó: - a: lượng cặn trung bình của một người thải ra một ngày, a = 0,5 8,0 ÷ l/ng.ngđ, chọn a = 0,8l/ng.ngđ. - T: thời gian giữa 2 lần lấy cặn, chọn T = 6 tháng = 180 ngày. - W 1 , W 2 : độ ẩm cặn tươi vào bể và của cặn khi lên men tương ứng là 95% và 90%. - b: hệ số kể đến việc giảm thể tích cặn khi lên men (giảm 30%) và lấy 0,7. - c: hệ số kể đến việc để lại 1 phần cặn đã lên men khi hút cặn để giữ lại vi sinh vật giúp cho quá trình lên men cặn được nhanh chóng, dễ dàng, để lại 20%; c= 1,2. - N: số người mà bể phục vụ, N= 80 (người) - Chiều sâu tối thiểu của bể là 1,3 m ( ) ( ) 6,4 100090100 762,17,0951001808,0 = ×− ×××−× = c W (m 3 ) W = W n + W c = 3,66 + 4,6 = 8,26 (m 3 ) ≈ 8,5 (m 3 ) < 10 (m 3 ) Thiết kế bể tự hoại không ngăn lọc có 2 ngăn (1 ngăn chứa và 1 ngăn lắng) với các thông số thiết kế như sau: Chiều sâu bể H = 1,5 m. Chiều cao phần thu khí h = 0,5 m. Chiều rộng bể B = 2 m. Chiều dài bể L = 3 m. Chiều sâu lớp nước L 1 = 1 m. Chiều sâu ngăn chứa cặn L 2 = 0,5 m. 3 - 7 Thuyết minh đồ án cấp thoát nước trong nhà SVTH: GasTroGel, Ngọc Châu Ngoài những thiết bị tính toán trên ta còn có ống thông hơi được dẫn lên từ bể tự hoại với đường kính ống dẫn D = 100mm. Theo quy phạm không được nối ống đứng thoát nước với ống thông khói của nhà. Vì đây là mái bằng sử dụng để đi lại, chiều cao của ống thông hơi > 3m. 3 - 8 . + R 3 0 ,34 0 ,37 0,71 X2 2HS + 2RM + R 3 0 ,34 0 ,37 0,71 X3 2HS + 2RM + R 3 0 ,34 0 ,37 0,71 X4 2HS + 2RM + R 3 0 ,34 0 ,37 0,71 X5 2HS + 2RM + R 3 0 ,34 0 ,37 . 0 ,37 0,71 Đ2 2(2T + 2RM + R) 6 0,48 0 ,37 0,85 3 3(2T + 2RM + R) 9 0,58 0 ,37 0,95 Đ4 4(2T + 2RM + R) 12 0,66 0 ,37 1, 03 Đ5 5(2T + 2RM + R) 15 0,75 0 ,37
