›
›

Hướng dẫn sử dụng phần mềm SWMM – Thiết kế hệ thống thoát nước

pdf 42 trang phuongnguyen 16083
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Hướng dẫn sử dụng phần mềm SWMM – Thiết kế hệ thống thoát nước", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfhuong_dan_su_dung_phan_mem_swmm_thiet_ke_he_thong_thoat_nuoc.pdf

Nội dung text: Hướng dẫn sử dụng phần mềm SWMM – Thiết kế hệ thống thoát nước

  1. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI –CS2 BỘ MƠN CẤP THỐT NƯỚC Biên soạn:sv. Tống Đình Quyết [ \ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM SWMM THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỐT NƯỚC LỜI GIỚ I THIỆU Tp Hồ Chí Minh. Tháng 5 năm 2008 Mục lụ Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  2. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 2 PHẦN III : GIỚI THIỆU PHẦN MỀM I . Giới thiệu phần mềm SWMM : Mơ hình tốn SWMM (Storm Water Management Model ) là mơ hình động lực học mơ phỏng mưa – dịng chảy cho các khu vực đơ thị cả về chất và lượng, và tính tốn quá trình chảy tràn từ mỗi lưu vực bộ phận đến cửa nhận nước của nĩ. Mơ hình vừa cĩ thể mơ phỏng cho từng sự kiện ( từng trận mưa đơn lẻ ), vừa cĩ thể mơ phỏng liên tục. Mơ hình này do Metcalf và Eddy xây dựng năm 1971, là sản phẩm của 1 hợp đồng kinh tế giữa trường ĐH Florida và tổ chức bảo vệ mơi trường Hoa kỳ EPA (The U.S.Environment Protection Agency ). Khi mới ra đời mơ hình chạy trên mơi trường DOS. Mơ hình liên tục được cập nhập và phiên bản mới nhất là SWMM 5.0 chạy trên mơi trường WINDOW. Phiên bản mới này được viết lại bởi một bộ phận trong phịng thí nghiệm nghiên cứu Quản lý rủi ro Quốc gia của EPA. Các phiên bản đã qua của SWMM : ¾ 1969 – 1971 : Version 1 ¾ 1975 : Version 2 ¾ 1981 : Version 3 ¾ 1988 : Version 4 ¾ 2004 : Version 5 Phần mềm này được cung cấp miễn phí cĩ thể Download tại : II . Khả năng của phần mềm SWMM : Mơ hình SWMM là một mơ hình tốn học tồn diện, dùng để mơ phỏng khối lượng và tính chất dịng chảy đơ thị do mưa và hệ thống cống thốt nước thải chung. Mọi vấn đề về thuỷ văn đơ thị và chu kỳ chất lượng đều được mơ phỏng, bao gồm dịng chảy mặt và dịng chảy ngầm, vận chuyển qua mạng lưới hệ thống tiêu thốt nước, hồ chứa và khu xử lý. Mơ hình SWMM mơ phỏng các dạng mưa thực tế trên cơ sở lượng mưa (biểu đồ quá trình mưa hàng năm) và các số liệu khí tượng đầu vào khác cùng với hệ thống Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  3. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 3 mơ tả (lưu vực, vận chuyển, hồ chứa / xử lý) để dự đốn các trị số chất lượng và khối lượng dịng chảy. Dòng chảy (Khối Runoff) Truyền tải chảy mặt (Khối transport) Chảy trong Trữ / Xử lý hệ thống (Khối torage/Treatment) (Khối Extran) Nhận nước (KhốiReceiving) Hình 1: Các khối xử lý chính trong mơ hình SWMM Trong sơ đồ trên bao gồm các khối sau: ¾ Khối “dịng chảy” (Runoff block) tính tốn dịng chảy mặt và ngầm dựa trên biểu đồ quá trình mưa (và/hoặc tuyết tan) hàng năm, điều kiện ban đầu về sử dụng đất và địa hình. ¾ Khối “truyền tải” (Transport block) tính tốn truyền tải vật chất trong hệ thống nước thải. ¾ Khối “chảy trong hệ thống” (Extran block) diễn tốn thủy lực dịng chảy phức tạp trong cống, kênh ¾ Khối “Trữ/xử lý“ (Strorage/Treatment block) biểu thị các cơng trình tích nước như ao hồ và các cơng trình xử lý nước thải, đồng thời mơ tả ảnh hưởng của Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  4. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 4 các thiết bị điều khiển dựa trên lưu lượng và chất lượng - các ước tốn chi phí cơ bản cũng được thực hiện. ¾ Khối “nhận nước” (Receiving block) Mơi trường tiếp nhận. Mục đích ứng dụng mơ hình tốn SWMM cho hệ thống thốt nước được triển khai nhằm : o Xác định các khu vực cần xây mới hoặc mở rộng cống thốt nước để giảm tình trạng ngập lụt đường phố hoặc cung cấp dịch vụ thốt nước thải cho những khu vực mới phát triển. o Ước tính lưu lượng nước lũ trong kênh và các chi lưu để xác định vị trí của kênh cần cải thiện nhằm giảm thiểu tình trạng tràn bờ. o Cung cấp cơng cụ quy hoạch để đánh giá việc thực hiện các cống chắn dịng dọc kênh. * Những ứng dụng điển hình của SWMM : o Quy hoạch hệ thống thốt nước mưa. o Quy hoạch ngăn tràn cống chung. o Quy hoạch hệ thống thốt nước lũ ở kênh hở. o Quy hoạch cống ngăn lũ. o Quy hoạch hồ chứa phịng lũ. SWMM xem xét mọi quá trình thủy văn tạo dịng chảy trên lưu vực đơ thị như : o Quá trình mưa. o Bốc hơi bề mặt nước. o Tuyết tan. o Tổn thất tích tụ trên tán lá cây và tổn thất điền trũng. o Tổn thất thấm. o Thẩm thấu của nước vào các tầng nước ngầm. o Dịng chảy sát mặt. o Dịng chảy tràn trên bề mặt. Sự biến đổi về mặt khơng gian trong mọi quá trình được khắc phục bởi việc chia nhỏ khu vực nghiên cứu thành nhiều lưu vực con đồng nhất. SWMM cũng cĩ tất cả những tính năng mền dẻo của một mơ hình thủy lực dùng để diễn tốn dịng chảy, nhập lưu trong cống, kênh, hồ, trạm xử lý nước, các cơng trình phân nước của hệ thống tiêu thốt nước như : Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  5. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 5 o Tính tốn được các hệ thống lớn phức tạp. o Sử dụng nhiều loại cống cĩ hình dạng và kích thước khác nhau và các kênh hở. o Mơ hình hĩa được các bộ phận phức tạp trong hệ thống như: hồ chứa, các trạm xử lý nước, trạm bơm tiêu o Cĩ thể xét đến nhập lưu hay dịng chảy từ bên ngồi vào cống như dịng chảy mặt, sát mặt, ngầm, nước thải sinh hoạt và nhiều dạng khác của dịng chảy. o Cĩ thể sử dụng phương pháp diễn tốn dịng chảy sĩng động học hay sĩng động lực học. o Mơ phỏng được nhiều loại chế độ dịng chảy như nước vật, chảy ngược, nước nhảy do cống đĩng mở đột ngột SWMM cũng cĩ thể ước tính chất ơ nhiễm liên quan đến dịng chảy trên lưu vực đơ thị : o Chất ơ nhiễm từ nước thải sinh hoạt, từ các khu vực khác nhau. o Ơ nhiễm do dịng chảy cuốn đi khi mưa. o Nguồn ơ nhiễm khác chảy từ bên ngồi vào hệ thống tiêu thốt nước. o Diễn tốn chất lượng nước trong hệ thống kênh. o Ước tính sự giảm chất ơ nhiễm từ các bể lắng đọng hoặc trạm xử lý nước. III . Các thuật tốn trong SWMM : Cơ sở tốn học của SWMM : Phần mền SWMM này gồm 2 modun chính đĩ là : ¾ Modun Runoff trong SWMM là modun tính dịng chảy từ mưa, các chất ơ nhiễm trên các lưu vực. ¾ Modun Transport trong SWMM diễn tốn dịng chảy trên / trong hệ thống các đường ống, kênh dẫn, các hồ điều hịa, trạm bơm, trạm xử lý của hệ thống tiêu thốt nước đơ thị . SWMM cho phép tính tốn dịng chảy cả về chất và lượng trong từng lưu vực con, tốc độ chảy, chiều sâu chảy, chất lượng nước trong từng đoạn ống cống, kênh dẫn trong quá trình mơ phỏng bao gồm nhiều bước thời gian. Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  6. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 6 1.Tính tốn lượng mưa hiệu quả. Việc tính tốn lượng mưa hiệu quả được thực hiện bằng phương pháp khấu trừ tổn thất do thấm, điền trũng, bốc hơi từ bề mặt đất, điền trũng, và do thấm. PEF (t) = N (t) – VP (t) – F (t) – W (t) (2.2) Trong đĩ : PEF : Lượng mưa hiệu quả (mm). N : Lượng mưa (mm). P : Lượng bốc hơi bề mặt (mm). F : Lượng thấm vào trong đất (mm). W(t) : Lượng trữ bề mặt – tổn thất điền trũng (mm). t : Thời gian. Lượng mưa : được đưa vào mơ hình bằng giá trị lượng mưa hoặc cường độ mưa theo thời đoạn. Lượng bốc hơi bề mặt : lượng bốc hơi bề mặt được người sử dụng nhập vào mơ hình, cĩ thể được tính theo phương pháp sau: - Phương pháp cân bằng năng lượng: Er = 0,0353Rn Trong đĩ: Er : Lượng bốc hơi(mm/ngày). 2 Rn : Bức xa thực(W/m ). - Phương pháp khí động lực: Ea = B(eas − ea ) (2.3) 0,102u2 ⎛ 17,27T ⎞ với B = 2 ; eas = 611exp⎜ ⎟ ; ea = Rheas ⎡ ⎤ ⎝ 273,3 + T ⎠ ⎛ z2 ⎞ ⎢ln⎜ ⎟⎥ ⎣⎢ ⎝ z0 ⎠⎦⎥ Trong đĩ: Ea : Lượng bốc hơi (mm/ngày). u2 : Tốc độ giĩ (m/s) đo tại chiều cao z2 (cm). z0 : Chiều cao mẫu nhám (cm). Rh : Độ ẩm tương đối (%). Lượng trữ bề mặt : là lượng nước bị tích tụ lại khi dịng chảy di chuyển qua vùng cĩ địa hình âm như ao, hồ, chỗ trũng trên mặt đường Lượng trữ bề mặt rất khĩ xác định do tính phức tạp của lưu vực đơ thị, do vậy thành phần này thường được đánh giá qua điều tra và sau đĩ hiệu chỉnh qua mơ hình. Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  7. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 7 2.Tính tốn thấm, lượng thấm: Thấm là quá trình cĩ tính quyết định với vai trị là đại lượng vào cho hệ thống đất thống khí. Ý nghĩa quan trọng của quá trình thấm trong các quá trình động lực của quá trình trao đổi nước trong đất là phân chia lượng mưa thành nước bề mặt và nước trong đất do ảnh hưởng đến quá trình thủy văn, đặc biệt sự hình thành dịng chảy trên lưu vực. Để tính tốn dịng chảy đạt độ chính xác và phù hợp với các quy luật vật lý, đã cĩ nhiều mơ hình thấm được xây dựng. Trong mơ hình SWMM cĩ 2 phương pháp để lựa chọn: ¾ Phương pháp mơ hình thấm HORTON (1940) : là mơ hình thấm 1 giai đoạn. Horton nhận xét rằng quá trình thấm bắt đầu từ một tốc độ thấm f 0 khơng đổi nào đĩ, sau đĩ giảm dần theo quan hệ số mũ cho đến khi đạt tới một giá trị khơng đổi f ∞ . Mơ hình thấm Horton được áp dụng cho để tính cho trận mưa 1 đỉnh và dạng đường cong mưa biến đổi khơng lớn. -kt f p = f 0 + ( f 0 − f ∞ )e (2.4) Trong đĩ: fp (mm/s): Cường độ thấm vào đất. f∞ (mm/s): Cường độ thấm nhỏ nhất tại thời điểm bão hịa. f0 (mm/s): Cường độ thấm lớn nhất tại thời điểm ban đầu t=0. t (s) : Thời gian tính từ lúc bắt đầu trận mưa rơi. k (T-1): Hằng số chiết giảm. Các thơng số f∞, f0, k hồn tồn xác định đường cong thấm fp và được người sử dụng đưa vào tính tốn. ¾ Phương pháp mơ hình thấm Green-Ampt (1911) : xây dựng dựa trên phương trình thấm Darcy. Mein - Lason (1973) đã cải tiến phương pháp này để tính tốn quá trình thấm theo hai giai đoạn: giai đoạn bão hồ và giai đoạn sau bão hồ. Trong giai đoạn bão hịa, đường cong cường độ thấm là đường quá trình mưa thực do lượng mưa trong giai đọan này chỉ tham gia vào quá trình thấm. Trong giai đoạn sau bão hịa, lớp đất bề mặt đã bão hịa nước, đường cong thấm giảm theo quy luật thấm trọng lực. Phương trình thấm Green-Ampt được viết dưới dạng: Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  8. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 8 V = K.J (2.5) Trong đĩ: V: Cường độ thấm vào đất (mm/s). K: Hệ số thấm thuỷ lực bão hồ (mm/s). J: Độ dốc thủy lực, J=Sf. S.IDM • Khi F Ks; và f = i i −1 Ks S.IDM • Khi F ≥ Fs thì f = f p và fp=Ks (1+ ) F Trong đĩ: f: Cường độ thấm vào đất (mm/s). fp: Cường độ thấm tiềm năng (mm/s). i: Cường độ mưa (mm/s). F: Lượng thấm tích luỹ (mm). Fs: Cường độ thấm tích luỹ đến trạng thái bão hồ (mm). S: Sức hút mao dẫn trung bình (mm). IDM: Độ thiếu hụt ẩm ban đầu. Ks: Hệ số thấm thuỷ lực bão hồ (mm/s). Theo EULER (1989) lượng bốc hơi ngày được tính theo cơng thức VP(mm)=1,58 +(0,96+0,0033i)sin{2π /365(i-148)] (2.6) Trong đĩ i: Ngày tính theo nămthủy văn. i=1 Ngày 1 tháng 1. i=365 Ngày 31 tháng 10 năm sau. VP : Lượng bốc hơi ngày thứ i Lượng trữ bề mặt rất khĩ xác định do tính phức tạp của lưu vực đơ thị, do vậy thành phần này thường được đánh giá qua điều tra và sau đĩ hiệu chỉnh qua mơ hình. Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  9. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 9 3.Tính tốn dịng chảy mặt Phương trình mơ phỏng dịng chảy tràn trên mặt bao gồm phương trình liên tục và phương trình động lượng. - Phương trình liên tục dV dd = A = A.i* − Q (2.7) dt dt Trong đĩ: V : Thể tích nước trên bề mặt lưu vực. d : Chiều sâu lớp dịng chảy mặt. t : Thời gian. A : Diện tích lưu vực bộ phận. i* : Cường độ mưa hiệu quả= cường độ mưa rơi trừ đi tổn thất và bốc hơi bề mặt. Q : Lưu lượng dịng chảy ra khỏi lưu vực đang xét. - Phương trình động lực: Phương trình Manning : 1 Q = W (d − dp)5 / 3 S1 / 2 (2.8) n Trong đĩ: W : Chiều rộng trung bình lưu vực (m). n: Hệ số nhám Manning. Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  10. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 10 IV. Cấu tạo mạng lưới thốt nước trong SWMM SWMM dùng tập hợp các nút ( node ), các đoạn ống nối với các nút, hồ điều hịa, cửa xả, bơm . Để mơ tả hệ thống mạng lưới thốt nước. Cấu tạo mạng lưới hệ thống thốt nước bao gồm các thành phần : Subcatchment( lưu vực), Raingage(trạm mưa), Junction(nút),Storage Units( hồ điều hịa),Conduits(đường ống), Pumps(bơm), Regulatiors(van điều khiển hay van một chiều ), Outfalls(cửa xả), mối liên hệ của từng bộ phân được thể hiện trong sơ đồ sau đây Hình 2: Sơ đồ mơ phỏng mạng lưới thốt nước trong SWMM Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  11. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 11 V. Giao diện làm việc của mơ hình SWMM Hình 3: Sơ đồ mơ phỏng mạng lưới chạy với SWMM Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  12. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 12 2. Các bước thực hiện mơ phỏng một Project : ¾ Bước 1: Khai báo các thơng số mặc định và các tùy chọn. ¾ Bước 2: Vẽ sơ đồ lưu lượng và mạng lưới cơng trình thốt nước. ¾ Bước 3: Khai báo các thơng số của hệ thống. ¾ Bước 4: Chạy mơ phỏng. ¾ Bước 5: Xem xét kết quả. ¾ Bước 6: Hiệu chỉnh thơng số đầu vào và mơ phỏng lại (nếu cần). a) Bước 1: Khai báo các thơng số mặc định và các tùy chọn (Project/Defaults): o Khai báo các ký hiệu cho từng đối tượng ỈTrạm đo mưa Ỉ Tiểu lưu vực Ỉ Nút Ỉ Cửa xả Ỉ Cửa chia nước Ỉ Vùng trữ tạm nước Ỉ Ống dẫn ( kênh, ống, sông ) Ỉ Bơm 9 Tuỳ chọn để giữ nguyên các ký hiệu dùng cho các project khác Hình 5: Khai báo các ký hiệu cho từng đối tượng Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  13. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 13 o Khai báo các giá trị mặc định cho tiểu lưu vực Ỉ Diện tích lưu vực ( ha) Ỉ Bề rộng lưu vực ( m) Ỉ Độ dốc trung bình Ỉ % tỷ lệ diện tích không thấm Ỉ Hệ số nhám Maning của phần không thấm & vùng thấm Ỉ Lượng nước trữ lại trên vùng không thấm Ỉ Lượng nước trữ lại trên vùng thấm Ỉ Phần hoàn toàn không thấm Hình 6: Khai báo các giá trị mặc định cho tiểu lưu vực o Khai báo các giá trị mặc định cho nút, đường dẫn. Ỉ Giá trị cho nút Ỉ Chiều sâu max của nút Ỉ Chiều dài conduit (m) Ỉ Loại Conduit Ỉ Hệ số nhám của Conduit Ỉ Đơn vị tính ( CMS – m3/s ) Ỉ Phương pháp tính : Dynamic Wave cho dòng chảy không ổn định Hình 7: Khai báo các giá trị mặc định cho nút, đường dẫn. Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  14. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 14 o Khai báo Map Option ( View / Map Options ) hoặc kích chuột phải tại hộp thoại Study Area Map Ỉ Options. Khai báo ký hiệu tiểu lưu vực Ỉ Khai báo biểu tượng nút Ỉ Ký hiệu biểu tượng đường ống Ỉ Ký hiệu nhãn Ỉ Thể hiện các giá trị trên màn hình Ỉ Thể hiện ký hiệu ống Ỉ Loại mũi tên Ỉ Màu nền Ỉ Hình 8: Khai báo các giá trị mặc định cho Map Option b) Bước 2: Vẽ sơ đồ lưu vực và mạng lưới cơng trình thốt nước View Ỉ Back drop Ỉ Load Ỉ File mặt bằng đơ thị cần đồ Ỉ ok Ỉ đồ lại đơ thị theo mặt bằng trên. Hình 9: Trình tự vẽ sơ đồ lưc vực Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  15. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 15 Cĩ thể nhập 1 sơ đồ dạng File hay tạo sơ đồ biểu diễn ( trong đề tài này là tạo sơ đồ biểu diễn hồn tồn mới ). Để xĩa File mặt bằng đơ thị vừa dẫn ta vào View Ỉ Back drop ỈUnload. Dùng các biểu tượng của lưu vực, cống, nút . Mơ phỏng mặt bằng khu vực. Do đặc điểm khu vực ở phía bắc cĩ 1 con kênh dùng để dẫn nước thải nên dựa vào đặc điểm này ta vạch hai tuyến thốt nước chính thu tồn bộ nước thải và nước mưa của lưu vực sau đĩ thải ra kênh, nhằm tận dụng khả năng tự làm sạch của hồ và điều tiết lưu lượng nước thải trong khu vực trước khi thải ra kênh thì nức thải sẽ dược dẫn vào hồ điều tiết. Hình 10: Sơ đồ mơ phỏng mạng lưới thốt nước trong mơ hình SWMM c) Bước 3: Khai báo các thơng số của hệ thống c.1. Khai báo đối tượng tiểu lưu vực – Subcatchments Lưu vực con là một khu vực hứng nước nhỏ trong lưu vực đơ thị, trong đĩ dịng chảy hình thành trong khu vực này đều chảy ra 1 điểm nào đĩ gọi là cửa ra của lưu vực. Người sử dụng phải chia khu vực nghiên cứu thành các khu vực con, nhỏ cho phù hợp và xác định cửa ra của từng lưu vực. Lưu vực con cĩ thể bao gồm các khu vực thấm nước hoặc khơng thấm nước. Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  16. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 16 Quá trình thấm trong lưu vực con xuống tầng chưa bão hịa được mơ phỏng bằng 1 trong 3 mơ hình thấm khác nhau :Horton infiltration, Green- Ampt infiltration, SCS Curve number infiltration (trong đề tài này chọn mơ hình thấn Horton). Bảng thống kê diện tích lưu vực (ha) Lưu vực 1 1.60 Lưu vực 10 1.61 Lưu vực 2 1.27 Lưu vực 11 1.36 Lưu vực 3 0.83 Lưu vực 12 0.75 Lưu vực 4 1.10 Lưu vực 13 0.71 Lưu vực 5 1.02 Lưu vực 14 1.08 Lưu vực 6 1.55 Lưu vực 15 1.19 Lưu vực 7 1.89 Lưu vực 16 0.82 Lưu vực 8 1.37 Lưu vực 17 0.77 Lưu vực 9 0.88 Bảng 2 : Diện tích các lưc vực Vì đây là khu đơ thị mới được trải nhựa ở tất cả các con đường nên diện tích vùng thấm gần như chủ yếu trong các nhà dân do đĩ ta chọn diên tích này bằng 25% diện tích tồn bộ lưu vực, việc phân chia lưu vực dựa vào mặt bằng và cao trình mặt đất. Ỉ Trạm mưa phụ trách Ỉ Nút nhận nuớc Ỉ Diện tích lưu vực ( ha) Ỉ Chiều rộng chảy tràn (m) Ỉ Độ dốc mặt đất ( %) Ỉ Tỷ lệ diện tích không thấm Ỉ Hệ số nhám Maning của vùng không thấm & vùng thấm Ỉ Lớp nước trữ trên vùng không thấm & vùng thấm ( mm) Ỉ Tỷ lệ diện tích hoàn toàn không trữ (%) Ỉ Kiểu tràn Ỉ Tỷ lệ tham gia tràn Ỉ Phương trình thấm ( Horton , Grenn-Apt) Hình 11:Giao diện nhập số liệu cho lưu vực Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  17. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 17 c.2. Khai báo thơng số đo mưa - Rain Gages Đối với những lưu vực rộng lớn thì sử dụng nhiều cơn mưa khác nhau, ở đây khu vực tính tốn trong đề tài là khu vực nhỏ ( 31 ha ) nên chỉ cần lấy một cơn mưa cho tồn lưu vực. Số liệu của mưa thiết kế được lấy từ trạm đo Tân Sơn Nhất là trạm đo mưa tương đối nằm gần quận Bình Chánh. SWMM cho phép vào số liệu mưa cho một hoặc nhiều lưu vực con trong khu vực nghiên cứu. Số liệu mưa được đưa vào dưới dạng chuỗi số hoặc cĩ thể dưới dạng File. Hình 12: Giao diện khai báo thơng số đo mưa Các thơng số chính của dữ liệu mưa : o Tên trận mưa (Name) o Kiểu mưa (Rain Format): bao gồm mưa thời đoạn, mưa thể tích, mưa tích lũy. Trong đề tài sử dụng số liệu mưa theo giờ ( Intensity – mm/h). o Khoảng thời gian mưa (Rain Interval): là đoạn thời gian giữa các lần ghi giá trị đo mưa. o Số liệu của trận mưa (Data sourse – Timeseries) Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  18. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 18 o Đơn vị tính ( mm, inch ) o Nhập giá trị trận mưa thiết kế : curves Ỉ Time Series Hình 13: Chuỗi thời gian mưa Hình 14: Đường đặc tính của trận mưa c.3. Khai báo đối tượng Nút – Junction ( nút thu nước ) Là điểm kết nối giữa các kênh hở, các hố ga chính trong hệ thống cống, hoặc là điểm nối giữa các đường ống cống, dịng chảy bên ngồi cĩ thể đổ vào các Junctions này. Nút thu nước là nơi thu nhận tồn bộ lượng nước trên tiểu lưu vực đĩ (bao gồm nước mưa chảy tràn trên lưu vực, nước thải). Độ sâu chơn cống được nhập Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  19. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 19 thơng qua độ sâu ban đầu của nút, thơng thường cống thốt nước phải đặt sâu là để đảm bảo cho nĩ khơng bị phá hoại do tác động cơ học gây nên đồng thời cũng nhằm để đảm bảo 1 độ dốc cần thiết, sơ bộ cĩ thể lấy bằng 1,5 m. Surcharge depth Z mặt đất Max depth Initial depth Invert Elev Hình 15 : Sơ đồ chơn cống Ỉ Lưu lượng nhập thêm vào nút Ỉ Traṃ xử lý Ỉ Cao độ đáy hố ga (m) Ỉ Chiều sâu max của hố ga = Zgr – Z inv Ỉ Chiều sâu nước ban đầu của hố ga Ỉ Chiều sâu lớp nước ngập khi tràn ra ngoài Ỉ Diện tích bị ngập khi H > Hmax + H surcharge Hình 16: Giao diện nhập dữ liệu cho nút thu nước Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  20. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 20 o Khai báo thơng số Inflow của Junction ( lưu lượng nhập thêm vào nút ) - Q chảy vào hệ thống đến từ nơi khác - Khai báo bằng chuỗi thời gian Ỉ Nước thải sinh hoạt Ỉ Khai báo bằng giá trị trung bình Ỉ Khai báo bằng Time Pattern Dòng chảy phát sinh từ lưu vực khác, có nguồn gốc từ mưa, Được khai báo bằng Thủy đồ đơn vị (Unit Hydrograph) và diện tích lưu vực. Hinh17: Giao diện nhập giá trị lưu lượng cho nút Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  21. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 21 c.4. Khai báo đối tượng tuyến thốt nước – Conduit Là các đường ống cống, các kênh cĩ khả năng vận chuyển nước từ nút này đến nút khác trong hệ thống tiêu thốt nước. Hình dạng mặt cắt ngang của đường ống cống và kênh cĩ rất nhiều hình dạng: tam giác, trịn, hình thang, hình vuơng, chữ nhật các tham số đầu vào của các đường ống và kênh bao gồm: Ỉ Nút vào Ỉ Nút ra Ỉ Hình dạng Ỉ Chiều sâu max (m) Ỉ Chiều dài (m) Ỉ Hệ số nhám Maning Ỉ Chiều cao bậc chảy vào (m) Ỉ Chiều cao bậc chảy ra (m) Ỉ Lưu lượng ban đầu ( m3/s) Ỉ Hệ số tổn thất cục bộ đầu vào (0,5) Ỉ Hệ số tổn thất cục bộ đầu ra (1) Ỉ Hệ số tổn thất cục bộ khác trên đoạn cống Ỉ Van ngăn một chiều ( yes = chảy ra ) Hình 18: Giao diện nhập dữ liệu cho cống Để tiết kiệm diện tích, tận dụng tối đa khả năng dẫn nước, trong đề tài này sử dụng cống trịn cĩ đường kính từ 800mm đến 1200mm. Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  22. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 22 c.5. Khai báo đối tượng hồ điều hịa - Storage Unit Tận dụng điều kiện tự nhiên cĩ sẵn nhằm làm giảm chi phí xây dựng trạm xử lý cũng như gĩp phần điều hịa lưu lượng dịng chảy trong hệ thống trước khi nước thải được xả ra kênh sẽ được dẫn vào hồ, sau đĩ từ hồ nước sẽ theo cống dẫn và xả ra ngồi cửa xả. Trong SWMM - EXTRAN sử dụng chương trình Storage để diễn tốn hồ chứa. Quá trhình diễn tốn sơng - hồ theo sơ đồ tổng quát như sau: I (Input) ) V O (Output) Hình 19: Sơ đồ tổng quát diễn tốn dịng chảy qua hồ chứa. Phương trình mơ phỏng hồ chứa là phương trình cân bằng thể tích theo mối quan hệ trên trong bước thời gian Δ t : ΔV = I − O ( 2.9) Δt Trong đĩ: I − O Là lượng dịng chảy vào và ra hồ chứa trong thời đoạn Δ t (m3/s) V Là lượng nước trong hồ chứa (m3). Hình 20: Mối quan hệ giữa chiều sâu và diện tích của hồ-Đường đặc tính của hồ Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  23. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 23 Ỉ Dòng chảy vào Ỉ Trạm xử lý Ỉ Cao độ đáy (m) Ỉ Chiều sâu tối đa (m) Ỉ Chiều sâu nước ban đầu (m) Ỉ Diện tích khu trữ (m2 ) Ỉ Hệ số xét đến bốc hơi ( 0 -1) Ỉ Đường cong hình dạng hồ - Tên đường cong dung tích – Storage Curve Hình 21: Giao diện nhập dữ liệu cho hồ c.6. Khai báo đối tượng cửa xả – Outfall Là các nút của hệ thống tiêu thốt nước dùng để xác định các biên cuối cùng của hệ thống ở chế độ chảy sĩng động lực học. Các điều kiện biên tại outfall cĩ thể được mơ tả bằng 1 trong các trạng thái quan hệ sau: Độ sâu dịng chảy thơng thường hay critical, cao độ ở nhiều mức độ khác nhau, bị ảnh hưởng của triều, hoặc theo chuỗi thời gian. Cửa xả là nơi tiếp nhận nước từ hồ chứa và đưa ra ngồi kênh. Trong trường hợp này ta xem xét cửa xả khơng chịu ảnh hưởng của triều và trạng thái chảy là chảy tự do. Do cao trình đáy của hồ điều hịa -2m để nước cĩ thể tự chảy và ngăn khơng cho bùn cát chảy theo ta chọn cao trình đáy cửa xả là -1,5m. Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  24. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 24 - Lưu lượng nhập thêm - Cao độ đáy (m) - Có / không có van ngăn triều - Trạng thái ƒ Free : chảy tự do ( không ngập ) ƒ Normal : mực nước tại cửa xả là dòng đều ƒ Fixed : mực nước tại cửa xả cố định ƒ Tidal : mực nước dao động theo triều từng giờ trong ngày ƒ Time Series : mực nước dao động theo thời gian Hinh 22: Giao diện nhập dữ liệu của cửa xả III. Các phương án tính tốn Trong đề tài này tính cho hai trường hợp Trường hợp 1 : Nhằm kiểm tra khả năng chuyển tải nước thải trong cống và khả năng điều tiết của hồ chứa nên trường hợp này của chỉ xét ở một ảnh hưởng nhỏ của nước triều đến hệ thống thốt nước. Trường hợp 2 : Để đề tài phù hợp với thực tế và tận dụng hết khả năng mơ phỏng của phần mềm thì trong trường này ta xét tới ảnh hưởng của mức nước triều lên hệ thống. Trường hợp bất lợi nhất là khi mưa trong ngày lớn nhất ứng với mực nước triều ngồi kênh là lớn nhất. Trong cả hai trường hợp này đều tính tiêu thốt nước cho trận mưa kéo dài trong vịng 3 giờ và hệ thống thốt nước phải tiêu trong vịng 30 phút để đảm bảo cho hệ thống khơng bị ngập và phù hợp với thực tế. Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  25. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 25 IV. Nội dung tính tốn 9 Với trường hợp 1 : Từ các thiết lập ở trên ta tiến hành mơ phỏng hệ thống thốt nước Vào General chọn: o lựa đơn vị lưu lượng: CMS (m 3 /s) o mơ hình thấm: Horton o phương pháp lộ trình sĩng: sĩng động học – Dynamic Wave o và ấn định việc khơng cho ngập: Allow Ponding Dòng ổn định Ỉ Động học Ỉ Sóng động học Ỉ Hình 23: Giao diện mơ phỏng hệ thống thốt nước Chọn thời điểm bắt đầu quá trình mơ phỏng, kết thúc mơ phỏng ( do lượng mưa giờ lớn nhất là lúc 16 – 17 - 18 giờ ngày 25/9/1997 nên chọn thời điểm mơ tả từ 15h30 và kết thúc lúc 20h. Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  26. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 26 Thời gian bắt đầu phân tích Ỉ Thời gian bắt đầu báo cáo Ỉ Thời gian kết thúc phân tích Ỉ Hình 24: Giao diện chọn thời gian mơ phỏng Chọn thời gian theo dõi diễn biến chuyển động của nước thải cũng như khả năng điều tiết của hồ ( khoảng thời gian được chọn là 30 phút ). Hình 25: Giao diện chọn thời gian theo dõi mơ phỏng Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  27. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 27 ¾ Chạy mơ phỏng: Run Hình 26: Giao diện chạy mơ phỏng V. Khai thác kết quả : ¾ Xem diễn biến dịng chảy của một tuyến nào đĩ ta vào: Report/Graph/Profile Hình 27: Giao diện xem diễn biến dịng chảy của 1 tuyến Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  28. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 28 Hình 28 a. Mơ phỏng diễn biến của dịng chảy trên tuyến từ nút 1 – cửa xả tại thời điểm đầu trận mưa. Hình 28 b. Mơ phỏng diễn biến của dịng chảy trên tuyến từ nút 1 – cửa xả tại thời điểm kết thúc trận mưa. Ta thấy tại thời điểm đầu trận mưa hệ thống luơn đảm bảo khả năng chuyền tải nước thải khơng xảy ra tình trạng ngập, nhưng khi trận mưa kết thúc do cĩ sự xâm nhập của nước mưa cộng với nước thải sẵn cĩ làm hệ thống( tuyến 1 – cửa xả) bị ngập hai nút, nút 1 và nút 2 do lưu lượng trong đường ống quá lớn so với đường kính ống của nĩ. Để khắc phục tình trạng ngập của hệ thống thì ta tiến hành khai báo lại các thơng số đầu vào của hệ thống ( đường kính ống). Để thay đổi thơng số của đối tượng nào đĩ thì trên hệ thống ta chỉ cần nhấp đúp chuột vào đối tượng đĩ rồi nhập giá trị mới cho nĩ. Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  29. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 29 Sau khi khai báo lại thơng số đầu vào của hệ thống ( đường kính ống) ta được diễn biến trạng thái dịng chảy trong hệ thống ( tuyến 1 – cửa xả ) như sau: Hình 29a: Mơ phỏng diễn biến của dịng chảy trên tuyến từ nút 1 – cửa xả tại thời điểm đầu trận mưa Hình 29.b: Mơ phỏng diễn biến của dịng chảy trên tuyến từ nút 1 – cửa xả tại thời điểm kết thúc trận mưa. Ta thấy tại thời điểm đầu trận mưa và tại thời điểm kết thúc trận mưa hệ thống luơn đảm bảo khả năng chuyền tải khơng xảy ra tình trạng ngập. Điều đĩ cĩ nghĩa là việc chọn các thơng số đầu vào của hệ thống (đường kính ống) là hợp lý. Tiến hành các bước tương tự như trên cho tuyến cịn lại ta cũng chọn được hệ thống hợp lý. Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  30. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 30 Hình 30: Mơ phỏng diễn biến của dịng chảy trên tuyến từ nút 1 – nút 13 tại thời điểm kết thúc trận mưa. ¾ Xem xét khả năng điều tiết của hồ chứa : Table/by object/nodes Bảng 3: Bảng kết quả tính tốn đối với hồ chứa Từ quá trình diễn biến của dịng chảy trong cống và bảng kết quả của hồ ta thấy tại bất kỳ thời điểm nào của trận mưa thì hồ luơn đảm bảo khả năng tự điều tiết, khơng bị ngập ( Flooding = 0). Cũng từ kết quả trên ta thấy được mực nước trong hồ cao nhất là 1m điều này giúp ta thiết kế hồ với dung tích hợp lý nhất, vừa đảm bảo khả năng điều tiết của hồ vừa đảm bảo yêu cầu kinh tế. Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  31. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 31 ¾ Xem xét lưu lượng nước thải từng đoạn ống, độ đầy, vận tốc dịng chảy Table/by object/link Bảng 4: Bảng kết quả tại cống số 5 Ta thấy vận tốc nước thải trong đường ống dao động trong khoảng từ 0,76 m/s đến 1,63 m/s. Vận tốc min là 0,76 m/s luơn lớn hơn vận tốc V min = 0,7 m/s (TCVN)( đối với ống trịn) . Do đĩ việc chọn đường kính ống và chiều sâu chơn cống cũng như độ dốc cống là hợp lý. Bảng 5: Bảng kết quả tại cống số 14 Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  32. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 32 ¾ Xem lưu lượng ứng với từng độ sâu tại nút: Table/by object/nodes Bảng 6: Bảng kết quả tại cửa xả Tại bảng kết quả của cửa xả thì độ sâu mực nước tối đa là 0,25 m. Khi tính tốn cho trường hợp cửa xả chịu ảnh hưởng của triều ta sẽ dùng kết quả này để xác định thời điểm cửa van sẽ đĩng, cũng như chiều cao của cửa van 1 chiều. ¾ Xem biểu đồ quan hệ giữa các đại lượng ta vào : Report/ Graph/ Scatter Hình 31: Biểu đồ quan hệ giữa độ sâu mực nước và lưu lượng tại cửa xả Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  33. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 33 9 Trường hợp 2 : Nhằm nâng cao tính thiết thực của đề tài trường hợp này xem xét ảnh hưởng của triều tới sự chuyển động của nước thải trong hệ thống. Khi đĩ dịng chảy trong cống là dịng chảy khơng áp. o Khai báo mực nước triều : Curves/tidal Curves Hình 32: Biểu đồ dao động mực nước triều và đường cong đặc tính Giữ nguyên các thơng số đã khai báo ở trên và chạy trong trường hợp ảnh hưởng của triều. Hình 33 a: Mực nước thải trong cống khi cĩ triều ( tuyến nút 1 – cửa xả ) Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  34. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 34 Hình 33 b: Mực nước thải trong cống khi cĩ triều ( tuyến nút 8 – nút 13 ) Ta thấy trên hệ thống xảy ra tình trạng ngập, do mực nước triều quá cao, lưu lượng chảy từ ngồi kênh vào hệ thống lớn nên trong trường hợp này hồ khơng cịn khả năng điều tiết lưu lượng trong hệ thống. ™ Giải pháp : Để cĩ thể khắc phục được tình trạng ngập trong hệ thống ta lắp đặt thêm cửa van một chiều điều tiết tự động theo triều tại cửa xả, ứng với mực nước triều lớn đồng thời trong khu vực xảy ra mưa thì sau đĩ dùng bơm để bơm nước từ hồ ra ngồi kênh. Để cĩ thể mơ tả được van điều tiết và bơm trong hệ thống ta gắn thêm nút số 14, nút số 14 này đĩng vai trị như 1 tường chắn cĩ cao trình cao hơn mực nước triều, khi mực nước triều lên thì cửa van một triều sẽ đĩng lại khi đĩ bơm sẽ bơm nước từ hồ ra nút số 14. Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  35. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 35 Hình 34: Sơ đồ hệ thống bố trí van điều tiết và bơm khi cĩ triều Trong trường hợp 1 tính với trường hợp mực nước triều thấp hơn cửa xả ta đã xác định được mực nước max trong cửa xả là 0.25m ta sẽ dùng mực nước này làm gốc để xác định thời điểm đĩng cửa van điều tiết. Khi triều lên sẽ xảy ra hiện tượng nước chảy ngược từ ngồi vào làm mực nước trong cửa xả cao hơn mực nước này khi đĩ cửa van một triều sẽ phải đĩng lại. Cao trình đáy cống là -1,5m mực nước triều cao nhất là 1,47 m để an tồn ta chọn chiều cao của cửa van là 3,5 m. Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  36. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 36 o Khai báo đối tượng cửa van – Outlet : Curves/Rating Curves Ỉ Nút vào ỈNút ra Ỉ Chiều cao so với đáy cống (m) Ỉ Van một chiều Ỉ Đường cong đặc tính Q = AHb Ỉ Hệ số A của phương trình đường cong đặc tính Ỉ Số mũ b của phương trình đường cong đặc tính Hình 35: Giao diện nhập thơng số cho cửa van Hình 36: Khai báo thơng số của cửa van và đường đặc tính Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  37. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 37 o Khai báo đối tượng bơm – Pump Ỉ Nút vào Ỉ Nút ra Ỉ Tên đường cong đặc tính – Pump Curve Ỉ Tình trạng ban đầu ( on/off ) Hình 37: Các thơng số khai báo cho bơm Trong SWMM ta phép ta chọn bơm tùy ý, sau đĩ chạy mơ hình rồi kiểm nghiệm lại kết quả. Việc thử nghiệm sẽ dùng lại khi máy bơm ta chọn phải cĩ khả năng điều tiết lưu lượng trong hệ thống, khơng cịn tình trạng ngập trong hệ thống. Hình 38: Khai báo thơng số bơm và đường đặc tính bơm Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  38. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 38 Bơm được coi là các điểm nối, được sử dụng để tạo đầu nước. Đường cong bơm mơ tả mối quan hệ giữa tốc độ bơm và điều kiện của các nút đầu ra và đầu vào. Tại thời điểm xét nước đã ngập nên trạng thái ban đầu của bơm là đang chạy. Giữ nguyên các thơng số sau khi đã khai báo ở trên ta bắt đầu quá trình mơ phỏng trong trường hợp cĩ triều. Vào General chọn lựa đơn vị lưu lượng, mơ hình thấm, phương pháp lộ trình sĩng và ấn định chế độ chảy khơng áp. Hình 39: Các chế độ lựa chọn cho quá trình mơ phỏng o Chọn Run để bắt đầu quá trình mơ phỏng Hình 40: Chạy mơ phỏng Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  39. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 39 Hình 41: Diễn biến của dịng chảy trong cống khi cĩ bơm (tuyến 1 – nút 14) Hình 42: Diễn biến của dịng chảy trong cống khi cĩ bơm(tuyến nút 8 – nút 13) • Xem kết quả theo từng đối tượng (Subcatchment( lưu vực), Junction(nút),Storage Units( hồ điều hịa),Conduits(đường ống) ) ta vào Report Ỉ status và nhận được kết quả như sau: Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  40. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 40 Bảng 7: Bảng kết quả theo từng đối tượng Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  41. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 41 ™ Nhận xét : Từ diễn biến dịng chảy và kết quả cho tại bảng 7 ta thấy tại thời điểm đầu trận mưa và tại thời điểm kết thúc trận mưa hệ thống luơn đảm bảo khả năng chuyền tải khơng xảy ra tình trạng ngập. Điều đĩ cĩ nghĩa là việc chọn các thơng số đầu vào của hệ thống (đường kính ống, độ sâu chơn cống, độ dốc ) là hợp lý. Cũng từ diễn biến của dịng chảy trong cống trên tuyến từ nút 1 đến nút 14 ta thấy lưu lượng trong cống sau khi bơm ít khơng đảm bảo được độ đầy trong cống. Tuy nhiên đây chỉ là tình trạng tạm thời trong đường ống khi mực nước Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79
  42. Hướng dẫn sử dụng SWMM – Thiết kế hệ thống thốt nước 42 thủy triều lên một cách đột ngột, do đĩ việc chọn bơm cĩ cao trình bơm, lưu lượng bơm như vậy là hợp lý. • Với kết quả như trên ta cĩ thể thiết kế hệ thống thốt nước chính cho vùng dự án đang nghiên cứu như sau: Bảng 8: Thơng số thiết kế hệ thống đường ống thốt nước chính Đường kính cống Chiều Hệ số Hình dạng d dài nhám Cống Loại cống cống m m Maning Cống trịn Đoạn 1-2 Bê tơng cốt thép Circular 0.4 134.8 0.01 Cống trịn Đoạn 2-3 Bê tơng cốt thép Circular 0.6 183.5 0.01 Cống trịn Đoạn 3-4 Bê tơng cốt thép Circular 0.7 134.6 0.01 Cống trịn Đoạn 4-5 Bê tơng cốt thép Circular 0.8 92 0.01 Cống trịn Đoạn 5-6 Bê tơng cốt thép Circular 0.9 122.7 0.01 Cống trịn Đoạn 6-7 Bê tơng cốt thép Circular 1.0 154.3 0.01 Cống trịn Đoạn 8-9 Bê tơng cốt thép Circular 0.5 126.2 0.01 Cống trịn Đoạn 9-10 Bê tơng cốt thép Circular 0.6 122.5 0.01 Cống trịn Đoạn 10-11 Bê tơng cốt thép Circular 0.8 202.6 0.01 Cống trịn Đoạn 11-12 Bê tơng cốt thép Circular 0.9 125.4 0.01 Cống trịn Đoạn 12-13 Bê tơng cốt thép Circular 1.0 145.5 0.01 Cống trịn Đoạn 7-13 Bê tơng cốt thép Circular 1.0 109 0.01 Cống trịn Đoạn 13-Hồ ĐH Bê tơng cốt thép Circular 1.2 146.4 0.01 Designer by : Tống Đình Quyết – S7_46H - Đại Học Thủy Lợi – Cs2 Email : tongquyetdhtl@yahoo.com Tel : 0977.78.43.79