Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12112:2019 về Sân bay dân dụng - Hệ thống thoát nước - Yêu cầu thiết kế

• Số hiệu: TCVN12112:2019
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2019

Bề mặt ta luy rãnh	Hệ số ta luy m
Cát bùn bão hòa nước	Từ 2,5 đến 3,0
Cát hạt nhỏ, vừa và to, rời	Từ 2,0 đến 2,5
Cát hạt nhỏ, vừa và to, chặt	Từ 1,5 đến 2,0
Á cát, á cát nhẹ	1,5
Á sét vừa, nặng; hoàng thổ và sét độ chặt trung bình	Từ 1,25 đến 1,5
Sét rất chặt	Từ 0,75 đến 1,0
Sỏi và cuội	Từ 0,75 đến 1,0
Than bùn phân hủy	1,0
Gia cố bằng đá lát	1,0
Lát bê tông	Từ 0,5 đến 0,75

Bảng 2 - Giá trị tốc độ lớn nhất V_max nước chảy trong rãnh hở

Bề mặt ta luy rãnh

Tốc độ lớn nhất

m/s

Bề mặt ta luy rãnh

Tốc độ lớn nhất

m/s

Cát nhỏ và vừa

0,4

...

...

...

1,0

Cát hạt to

0,8

Đá lát một lượt

2,0

Á sét vừa

Từ 0,6 đến 0,7

Đá lát hai lượt

Từ 3,0 đến 3,5

...

...

...

Từ 0,8 đến 1,0

Bê tông

Từ 5,0 đến 8,0

Á sét

1,2

CHÚ THÍCH 1: Giá trị lớn nhất độ sâu dòng chảy 0,4 m đến 1,0 m.

CHÚ THÍCH 2: Khi chiều sâu dòng chảy H nằm ngoài khoảng giá trị từ 0,4 m đến 1,0 m, vận tốc ở bảng trên phải nhân với hệ số điều chỉnh K:

...

...

...

- Nếu H trên 1,0 m hệ số K = 1,25;

Khi độ dốc dọc mương, rãnh lớn thì phải tính toán kiểm tra chống xói mòn đất trong mương, rãnh. Tốc độ nước chảy trong rãnh (rãnh đất, rãnh biên, mương chặn, mương thoát) không được vượt quá tốc độ cho phép tối đa tính từ điều kiện bảo đảm không xói mòn đất (xem Bảng 2). Trường hợp địa hình có độ dốc và độ gãy lớn (tốc độ nước chảy vượt quá tốc độ xói mòn cho phép) phải gia cố mương hoặc thiết kế dốc nước hay bậc nước trên cơ sở luận chứng hợp lý. Cuối dốc nước cũng như ở từng bậc nước có giếng tiêu năng.

Để chống xói mòn hoặc thấm nước phải tiến hành gia cố rãnh. Các biện pháp gia cố rãnh thường dùng gồm có: Gia cố đơn giản bằng cách đầm chặt bề mặt, lát cỏ; gia cố bằng đất tam hợp gồm vôi trộn xỉ than và đất; lát đá khan hoặc lát đá xây vữa (xem Hình 5). Khi chọn hình thức gia có rãnh phải căn cứ vào dốc dọc đáy rãnh hoặc tốc độ nước chảy, tính chất của đất, yêu cầu sử dụng, khả năng cung cấp vật liệu địa phương để lựa chọn. Các kiểu gia cố ứng với các độ dốc dọc rãnh khác nhau được nêu trong Bảng 3.

Hình 5 - Các kiểu gia cố mương, rãnh

Bảng 3 - Quan hệ giữa kiểu gia cố và dốc dọc của rãnh

Độ dốc dọc đáy rãnh

%

< 1

...

...

...

3 - 6

5 - 7

> 7

Kiểu gia cố

Không gia cố

- Đất tốt, không gia cố

- Đất không tốt, gia cố đơn giản

Gia cố đơn giản hoặc lát đá khan

Lát đá khan hoặc lát đá miết mạch

...

...

...

6.1.2  Hệ thống ngăn nước dâng từ khu vực xung quanh sân bay

Khi xây dựng sân bay ở gần sông, hồ, bãi biển, khu vực dễ bị ngập khi xảy ra lũ lụt, nước biển dâng cần phải làm đập chắn có ta luy gia cố (xem Hình 6). Chiều cao đập chắn cao hơn mực nước dâng tính toán có tính đến chiều cao sóng và chiều cao nước nhảy 0,5 m. Mực nước dâng tính toán lấy theo xác suất ngập không thường xuyên tùy thuộc cấp tải trọng tiêu chuẩn tính toán của máy bay khai thác trên sân bay, độ vĩnh cửu và vai trò của đập chắn. Mái đập chắn hướng nước dâng phải được gia cố tùy theo điều kiện sử dụng, được nêu trong Bảng 4.

CHÚ THÍCH 1: Đối với sân bay khai thác loại máy bay có cấp tải trọng tiêu chuẩn tính toán từ cấp II trở lên, xác xuất ngập không thường xuyên lấy hơn 100 năm 1 lần. Các trường hợp khác lấy hơn 50 năm 1 lần.

CHÚ THÍCH 2: Các thông số về cấp tải trọng tiêu chuẩn tính toán

Ngoại hạng: Tải trọng tiêu chuẩn trên cảng chính là 85.000 kg.

Cấp I: Tải trọng tiêu chuẩn trên càng chính là 70.000 kg.

Cấp II: Tải trọng tiêu chuẩn trên càng chính là 55.000 kg.

Cấp III: Tải trọng tiêu chuẩn trên càng chính là 40.000 kg.

Để thoát nước từ hồ điều hòa ra ngoài và điều chỉnh mực nước, cần bố trí cống thoát nước dưới chân đập chắn có cửa điều chỉnh. Thông thường, đập chắn được đắp bằng vật liệu tại chỗ, có tính toán kiểm tra độ ổn định mái dốc và ổn định chống trượt dưới áp lực nước.

...

...

...

CHÚ DẪN:

1. Đất không thấm nước; 2. Đất thấm nước; 3. Gia cố bảo vệ ta luy của đập; 4. Đập chắn; 5. Lớp đất sét; 6. Bề mặt đất sân bay.

CHÚ DẪN:

1. Phạm vi sân bay; 2. Lớp thấm; 3. Ống thấm chặn có phễu lọc; 4. Đập chắn; 5. Rãnh chặn nước; 6. Chiều của dòng chảy; 7. Lớp chứa nước; 8. Lớp không thấm nước.

Hình 6 -Đập chắn cho sân bay

Hình 7 - Rãnh và ống thấm chặn mạch nước ngầm có áp

Bảng 4 - Điều kiện sử dụng loại gia cố mái ta luy đê

Loại gia cố

...

...

...

Tốc độ nước chảy m/s

Độ cao sóng m

Loại đất móng

Độ dốc ta luy lớn nhất

Trồng cỏ liên tục

Ngắn

1,0

0,2

- Á cát, đất bột

...

...

...

Đắp vầng cỏ

Ngắn

1,6

0,4

- Bất kỳ, trừ đất mặn và thấm tốt

1:1

Đất gia cố chất kết dính hữu cơ

Tùy ý

Nhỏ hơn 5,0

...

...

...

Bất kỳ, trừ đất mặn và sét nặng

1:1,5

Lát đá một lượt dày từ 16 cm đến 20 cm

Tùy ý

2,0

Từ 0,3 đến 0,6

Bất kỳ, trừ loại trương nở

1:1,5

Tấm bê tông trên móng đá dăm hoặc sỏi cuội (không dùng khi nhiệt độ dao động lớn)

...

...

...

8,0

0,5

Đất được đầm chặt các loại, trừ á sét

Khô: 1:1

Ẩm: 1:2

6.1.3  Hệ thống ngăn nước ngầm xung quanh sân bay

Thường được xây dựng ở ranh giới sân bay, phía có nguồn nước ngầm có áp hoặc nguồn nước ngầm mao dẫn, thể hiện trên Hình 7.

6.1.3.1  Khi có nguồn nước ngầm mao dẫn thì nên hạ mực nước ngầm bằng các ống thấm làm khô. Chiều sâu cho phép ở phần đất sân bay tính từ mặt đất đến mặt nước ngầm cao nhất được gọi là mức khô. Mức khô đối với phần mặt đường nhân tạo sân bay được tính từ đáy móng nhân tạo đến mặt nước ngầm cao nhất. Mức khô phụ thuộc vào loại đất theo bảng sau:

Bảng 5 - Mức khô phụ thuộc vào loại đất

...

...

...

Chiều cao tối thiểu bề mặt nền đất sân bay so với mực nước ngầm trong khu vực khí hậu đường

m

I

II

III

IV

Cát hạt trung

1,1

...

...

...

0,8

0,7

Cát hạt mịn, á cát

1,6

1,2

1,1

1,0

Sét, á sét, cát và á cát dạng bột

2,3

...

...

...

1,5

1,3

CHÚ THÍCH 1: Các khu vực khí hậu đường phục vụ thiết kế mặt đường sân bay:

Khu vực I. Khu vực có nguồn ẩm thừa do mưa nhiều, mặt nước bốc hơi kém, mực nước ngầm cao. Lượng nước ngấm xuống đất nhiều hơn lượng nước bốc hơi trong cùng thời kỳ từ 1,5 đến 2 lần. Đặc trưng cho khu vực này là vùng đồng bằng ven biển và các khu vực tương tự.

Khu vực II. Bao gồm những miền có độ ẩm thừa thay đổi theo mùa, lượng nước ngầm thấm vào đất và lượng nước bốc hơi tương đương nhau. Đặc trưng cho khu vực này là các vùng cao của đồng bằng trung du, đất bị ảnh hưởng của độ ẩm và các khu vực tương tự.

Khu vực III. Khu vực thiếu ẩm, độ ẩm bề mặt đất phía trên thấp vì lượng nước bốc hơi cao hơn nước mưa tới hai lần, nước ngầm ở khá sâu không ảnh hưởng đến lớp chịu lực của mặt đường. Đặc trưng cho khu vực này là trung du đồi núi, đất không bị ảnh hưởng của độ ẩm và các khu vực tương tự.

Khu vực IV. Khu vực khô hạn, độ ẩm khá thấp, nước bốc hơi khỏi bề mặt nhanh, đây là vùng sa mạc và bán sa mạc. Lớp chịu lực của mặt đường không chịu ảnh hưởng của độ ẩm.

CHÚ THÍCH 2: Các số liệu thiết kế phải sử dụng là các kết quả thí nghiệm tại hiện trường có xét đến các đặc điểm khí hậu để hiệu chỉnh.

6.1.3.2  Khi nguồn gây ẩm là nước mạch có áp thì tại chỗ mạch nước thoát ra phải làm rãnh chặn nằm ngoài sân bay để chặn nước.

...

...

...

6.1.3.4  Rãnh chặn và ống thấm chặn được làm sâu tới tầng chứa nước.

6.1.4  Hồ điều hòa

Khi tính toán xác định diện tích và dung tích hồ điều hòa cần căn cứ vào các số liệu về diện tích, tính chất thoát nước của lưu vực, các số liệu khí hậu, thủy văn, địa chất công trình, tiêu chuẩn phòng lũ. Bờ hồ phải có lớp gia cố chống xói. Cửa thoát có hệ thống cống xả chống ngập. Trường hợp cần thiết có thể phải bố trí trạm bơm thoát nước.

6.2  Nguyên tắc cấu tạo hệ thống thoát nước mặt sân bay

6.2.1  Hệ thống thoát nước mặt đường nhân tạo sân bay

6.2.1.1  Rãnh biên mép mặt đường;

Dùng để thu và dẫn nước từ mặt đường nhân tạo về các công trình thoát nước mặt (xem Hình 8, a, b). Rãnh được bố trí dọc theo mép thấp mặt đường, có thể là rãnh biên có nắp (Canevô) hoặc rãnh biên hở. Mặt cắt ngang rãnh có thể là hình chữ nhật (Canevô) hoặc tam giác (rãnh biên hở).

Theo sơ đồ a, Hình 8, với rãnh tam giác hở: Nước từ mặt đường chảy xuống rãnh tam giác ở mép mặt đường sau đó chảy vào các giếng thu nước, qua ống chuyển, giếng kiểm tra và ống góp thoát ra ngoài phạm vi khu bay.

Theo sơ đồ b, Hình 8, với rãnh biên có nắp (Canevô): Nước từ mặt đường chảy xuống phía mép mặt đường đỗ vào rãnh biên qua các khe hở nắp rãnh rồi thoát đi như sơ đồ a). Nắp rãnh được tính toán đủ khả năng chịu lực khi máy bay lăn qua. Trong sơ đồ này, bố trí lề gia cố phía ngoài mặt đường không cho nước thấm xuống đất và ống thu nước móng đường nhằm thu các loại nước thấm qua các khe và vết nứt mặt đường xuống móng để không làm hỏng nền móng.

...

...

...

Đối với mặt đường có một mái dốc, sân đỗ, sân ga và các sân chuyên dụng có mặt đường nhân tạo, chiều rộng mái dốc lớn hơn 40 m, thường chọn rãnh có kích thước chiều rộng 5 m, độ sâu 10 cm. Đối với đường CHC có hai mái dốc và những khu vực mặt đường nhân tạo rộng dưới 40 m nước mặt cho chảy ra lề đất, chỉ làm rãnh trên mép mặt đường trong trường hợp đặc biệt và có luận chứng cụ thể, chiều rộng rãnh 4 m, chiều sâu 8 cm. Kích thước rãnh được hiệu chỉnh theo tính toán thủy lực.

Nước mặt trên mặt đường lăn thường cho chảy ra lề đất

Để xây dựng thuận lợi, nên thiết kế rãnh trên mép mặt đường toàn sân bay không quá hai loại kích thước. Độ dốc dọc của rãnh lấy không nhỏ hơn 0,0025. Trong trường hợp độ dốc nhỏ hơn có thể xây dựng rãnh có độ dốc theo kiểu răng cưa với độ dốc dọc cho phép tối thiểu 0,0025.

CHÚ DẪN:

а. Rãnh hở tam giác trên mặt đường;  b. Rãnh biên có nắp (Canevô) thu nước mặt đường.

1. Mặt đường; 2. Móng mặt đường; 3. Lề gia cố; 4. Ống thu nước móng đường; 5. Khe hở thu nước; 6. Nắp rãnh.

Hình 8 - Sơ đồ thu nước mặt đường nhân tạo bằng rãnh biên

6.2.1.2  Rãnh đất

...

...

...

Khi độ dốc dọc nhỏ hơn 0,005 ở vùng độ ẩm thừa, độ ẩm thay đổi về đất sét, á sét cũng như ở vùng thiếu ẩm, để cải thiện điều kiện thoát nước, theo tim rãnh đất xây dựng “rãnh trong rãnh” hoặc đặt ống thấm nước với độ dốc không nhỏ hơn 0,005.

Khi độ dốc dọc rãnh lớn phải tính toán kiểm tra chống xói mòn đất trong rãnh. Tốc độ nước chảy trong rãnh đất không được vượt quá tốc độ cho phép tối đa tính từ điều kiện bảo đảm không xói mòn đất (xem Bảng 2).

6.2.1.3  Giếng thu nước mưa và giếng tụ:

Giếng thu và giếng tụ dùng để nhận nước mặt chảy vào từ rãnh biên, rãnh đất hoặc từ khu vực trũng, cấu tạo bằng bê tông cốt thép lắp ghép hoặc đổ tại chỗ. Giếng thu đặt dọc theo tim rãnh biên ở mép mặt đường hoặc tim rãnh đất. Giếng thu và giếng tụ đặt cạnh dài thẳng góc với tim rãnh, ở tất cả những chỗ thấp và ở cuối rãnh. Khoảng cách giữa các giếng lấy trong phạm vi từ 75 đến 250 m, khoảng cách này được hiệu chỉnh theo tính toán thủy lực.

CHÚ DẪN:

1. Gioăng chống thấm; 2. Ống chuyển; 3. Mastic bitum; 4. Thảm cát bitum 2cm; 5. Đất chống thấm; 6. Vữa bê tông; 7. Lớp móng.

Hình 9 - Cấu tạo giếng thu thông thường

Ở rãnh biên hở có mặt cắt dọc hình răng cưa, khoảng cách giữa các giếng thu xác định theo công thức;

...

...

...

trong đó:

L_gt  là khoảng cách giữa các giếng thu nước (m);

h  là chiều sâu rãnh đã giảm đi từ 1 cm đến 2 cm (cm);

I  là độ dốc dọc mặt đường (tại vị trí xây dựng rãnh);

I₁, I₂  là độ dốc các phần đáy rãnh giữa các giếng thu (Lấy không nhỏ hơn 0,0025).

Giếng tụ có cửa sắt từ ba đến ba ngăn (khi chiều rộng thông thủy của giếng là 0,3 m). Cửa sắt đặt thấp hơn mặt đất xung quanh từ 8 cm đến 10 cm. Xung quanh miệng giếng xây dựng phễu thu bằng vật liệu gia cố (Lát đá hoặc đá dăm thấm nhập nhựa), chiều rộng gia cố từ 1 m đến 1,5 m.

CHÚ DẪN:

1. Nắp giếng bằng lưới song sắt hàn; 2. Lề gia cố xung quanh miệng giếng; 3. Thân và đáy giếng; 4. Ống chuyển; 5. Lớp móng; 6. Lớp vữa đệm; 7. Lớp đất chống thấm; 8. Gioăng chống thấm.

...

...

...

6.2.2  Hệ thống thoát nước phần đất sân bay

6.2.2.1  Sơ đồ thoát nước cơ bản:

Áp dụng cho các sân bay tại khu vực khí hậu hanh khô, thiếu ẩm (Khu vực khí hậu III) cũng như ở các khu vực khí hậu khác khi đất thấm tốt (cát, hỗn hợp cát - cuội) và không bị xói mòn. Nước mưa từ mặt đường chảy trực tiếp ra phần đất xung quanh (xem sơ đồ Hình 1, c).

Các giải pháp thoát nước như bố trí rãnh đất, giếng tụ, ống thấm... chỉ mang tính cục bộ, áp dụng tại các vị trí đường CHC đi qua chỗ lòng chảo hoặc tại các vị trí thấp.

6.2.2.2  Thoát nước cho đường CHC đất sân bay:

Nước được thu gom qua hệ thống ống thấm, rãnh đất, giếng tụ, qua ống góp, giếng kiểm tra thoát ra ngoài phạm vi dải bay (xem Hình 11).

Bố trí các ống thấm nước ở hai bên đường CHC đất (có thể có hoặc không). Khoảng cách giữa các ống thấm tùy thuộc vào dạng đất và độ dốc bề mặt cần tiêu nước. Độ sâu tối thiểu cho phép đặt ống thấm nước xác định bằng tính toán ống theo độ bền.

CHÚ DẪN:

...

...

...

Hình 11 -Thoát nước đường CHC đất hai mái sân bay

6.3  Nguyên tắc cấu tạo hệ thống thoát nước ngầm sân bay

6.3.1  Hệ thống thu nước ngầm dưới mặt đường

Gồm các công trình có tác dụng thu nước ngấm xuống qua khe nứt khe nối mặt đường, bao gồm: móng có lớp thấm; ống thu nước ở lớp thấm, ống chuyển dẫn nước thu được ra ngoài phạm vi mặt đường (xem Hình 1, a, b và Hình 12).

Móng thấm làm bằng vật liệu chịu nước, không bị trôi do áp lực của nước.

Hai bên mép mặt đường có ống thu có lỗ, bọc bằng vải địa kỹ thuật chống vật liệu trôi vào ống được đặt trong lớp thấm nước. Lớp móng của ống thu được làm bằng vật liệu chịu nước, có lớp ngăn nước thấm xuống nền đường.

CHÚ DẪN:

1. Mặt đường BTXM; 2. Móng cát; 3. Lớp vải địa kỹ thuật; 4. Lề gia cố; 5. Ống thấm nước đường kính từ 75 mm đến 100 mm; 8. Đất nền; 7. Vật liệu thấm nước tốt.

...

...

...

6.3.2  Hệ thống thu hạ mực nước ngầm chung sân bay

Ống thấm sâu được dùng với mục đích chặn và hạ mực nước ngầm trong lòng đất ở dưới mặt đường nhân tạo và một số phần diện tích làm việc của dải bay đất. Việc thoát nước ngầm được đảm bảo nhờ đặt hệ thống thấm (xem Hình 13) hoặc ống thấm đơn.

Ống thấm đơn: Cấu tạo gồm tầng lọc nước, có lớp ngăn không cho vật liệu xâm nhập vào lõi thấm. Nước từ xung quanh thấm vào ống thu và được dẫn vào hệ thống thoát nước chung.

Hệ ống thấm: Gồm nhiều ống thấm đơn, bố trí song song với đường đẳng thủy ở độ sâu và khoảng cách theo tính toán. Nước từ các ống thấm đơn được thu gom qua hệ thống ống thu, ống góp, giếng kiểm tra và được dẫn vào hệ thống thoát nước chung.

CHÚ DẪN:

1. Mực nước nguyên thủy; 2. Đường cong hạ mực nước ngầm; H. Độ sâu tối thiểu hạ mực nước ngầm (Mức khô); 3. Vật liệu thấm phía trên ống thấm sâu.

Hình 13 - Sơ đồ hạ mực nước ngầm bằng hệ thống thấm

6.4  Nguyên tắc cấu tạo công trình đường ống và mương dẫn thoát nước

...

...

...

Hệ thống mương dẫn thoát nước thường là mương hở, đặt phù hợp với hệ thống thu gom nước, ở những nơi không gây nhiễu cho hoạt động điều hành bay và việc cất hạ cánh của máy bay, thỏa mãn yêu cầu an toàn hoạt động của máy bay. Thành mương được gia cố bằng vật liệu phù hợp để chống sạt lở tùy theo chiều rộng, độ sâu dòng chảy, độ dốc lòng mương, loại đất và tốc độ thoát nước như quy định trong 7.1.1.

6.4.2  Hệ thống đường ống và cống thoát nước

Hệ thống đường ống thoát nước được đặt ở độ sâu phù hợp với hệ thống thu gom nước, không gây ảnh hưởng đến các hoạt động cất hạ cánh của máy bay. Ống cống phải được tính toán kiểm tra thủy lực và chịu lực từ sự tác động của máy bay và các phương tiện mặt đất. Ống cống được đặt trên móng theo tính toán.

6.4.3  Hố ga

Hố ga thu nước mưa bề mặt: Hố ga được đặt trên nền móng theo tính toán. Nắp hố ga có khe hở để thu nước mưa, xung quanh miệng hố ga có hệ thống bảo vệ chống nước ngấm theo thành hố ga xuống nền móng. Nắp và thân hố ga được tính toán chịu tải trọng máy bay và phương tiện mặt đất tùy theo sơ đồ vận hành của máy bay và các phương tiện mặt đất.  Đáy hố ga có cấu tạo để thu gom rác và đất bùn.

Hố ga thu nước từ các đường ống nhánh đổ vào ống chính: Cấu tạo tương tự như hố ga thu nước mưa bề mặt, nhưng nắp có thể không có khe hở. Thanh hố ga thiết kế để nối với các đường ống thu và thoát nước.

Hố ga thăm: Cấu tạo tương tự như hai loại hố ga trên nhưng kích thước, cấu tạo và độ bền của hố ga phải đảm bảo cho người lên xuống kiểm tra an toàn.

7  Tính toán thủy văn, thủy lực hệ thống thoát nước sân bay

7.1  Tính toán thủy văn hệ thống thoát nước sân bay

...

...

...

Tiết diện của lưới thoát nước phải được tính toán để thoát được lưu lượng thiết kế. Lưu lượng này được xác định thông qua thời gian mưa và cường độ mưa tính toán tương ứng. Lưu lượng nước chảy đến tiết diện tính toán đạt giá trị cực đại khi thời gian mưa bằng thời gian cần thiết để giọt nước từ vị trí xa nhất trên lưu vực chảy tới tiết diện tính toán, được gọi là lưu lượng tính toán. Thời gian này được gọi là thời gian giới hạn (t_gh), còn cường độ mưa ứng với thời gian giới hạn là cường độ giới hạn (i_gh).

Lưu lượng tính toán Q, L/s, ở tiết diện hệ thống thoát nước xác định theo phương pháp cường độ giới hạn, tương ứng với thời gian mưa và cường độ mưa cực đại, xác định theo công thức:

                    (2)

trong đó:

Q_tt  là lưu lượng tính toán chảy đến tiết diện xét của hệ thống thoát nước (L/s).

S  là lưu lượng trên 1 ha - Môđun dòng chảy mặt (L/s.ha));

F  là diện tích lưu vực đối với tiết diện tính toán (ha).

7.1.2  Giá trị mô đun dòng chảy mặt được tính theo công thức sau:

...

...

...

Δ  là cường độ mưa tính toán (mm/min), lấy bằng cường độ mưa tối đa với thời gian mưa một phút theo chu kỳ xác định:

trong đó:

φ  là hệ số dòng chảy của nước mưa, xem Bảng 6;

n  là chỉ số mũ, đặc trưng cho sự thay đổi cường độ tính toán mưa rào theo thời gian;

t  là thời gian mưa tính toán (min), xác định theo công thức (5) trong 7.1.3;

q₂₀  là cường độ mưa của cơn mưa 20 min và P = 1 năm đối với khu vực xác định (L/(s.ha)).

γ  là chỉ số mũ, đặc trưng cho các khu vực khí hậu xác định, giá trị tham khảo thay đổi từ 1,33 đến 2 tương ứng với khu vực khí hậu có nguồn ẩm thừa và khu vực khí hậu khô hạn, thiếu ẩm;

m_r  là số trận mưa trung bình trong năm, giá trị tham khảo thay đổi từ 50 đến 150 tương ứng với khu vực khí hậu khô hạn, thiếu ẩm và khu vực khí hậu có nguồn ẩm thừa;

...

...

...

Giá trị n, q₂₀ là đặc trưng chủ yếu của mưa tại khu vực xác định, có thể chọn theo Phụ lục C; đối với vùng không có chọn theo vùng lân cận. Các hệ số khí hậu tham khảo chỉ nên sử dụng ở giai đoạn lập dự án. Ở giai đoạn thiết kế nên sử dụng số liệu khảo sát điều tra tại chỗ.

Cường độ mưa tính toán có thể xác định bằng biểu đồ hoặc công thức khác nhau nhưng nên có đối chiếu so sánh để đảm bảo độ chính xác cao, được nêu trong Phụ lục C.

Bảng 6- Hệ số dòng chảy nước mưa

Dạng bề mặt

Hệ số dòng chảy nước mưa φ với loại đất ở diện tích thu nước

Mặt đường:

...

...

...

0,95

Bê tông xi măng

0,85

Loại đất

Á cát

...

...

...

Sét

Lề đất:

Không lát cỏ

0,60

0,65

0,70

...

...

...

0,55

0,60

0,65

Lưu vực đất

Không có cỏ mọc

0,25

...

...

...

0,40

Có cỏ mọc

0,15

0,25

0,30

CHÚ THÍCH: Hệ số dòng chảy φ của nước mưa đối với mặt đường đá dăm gia cố chất kết dính hữu cơ lấy bằng 0,60 còn đối với mặt đường đá dăm và đá sỏi không gia cố chất kết dính hữu cơ lấy bằng 0,40.

Bảng 7 - Chu kỳ của cường độ mưa tính toán

Cường độ mưa q₂₀

L/(s.ha)

...

...

...

ha

Đến 6

Trên 6 đến 9

Trên 9 đến 15

Nhỏ hơn 70

0,33/0,33

0,33/0,33

0,50/0,50

Từ 70 đến 115

...

...

...

0,50/0,50

0,50/0,50

Lớn hơn 115

0,50/0,50

0,75 /0,50

0,75/0,50

CHÚ THÍCH 1: Trước vạch là trị số P đối với hệ thống thoát nước có rãnh ở trên mép mặt đường, sau vạch - không có rãnh ở trên mép mặt đường.

CHÚ THÍCH 2: Đối với đường ống thoát nước có độ dốc lớn hơn 0,005 thì trị số P trong bảng sẽ phải giảm đi một bậc (ví dụ đáng lẽ lấy 0,5 thì chọn giá trị 0,33...).

CHÚ THÍCH 3: Đối với hệ thống thoát nước, nhận nước từ các khu vực phục vụ kỹ thuật, trị số P lấy tương ứng với các khu vực xí nghiệp công nghiệp.

...

...

...

7.1.3  Thời gian mưa tính toán t (min), xác định theo công thức sau:

trong đó:

  là thời gian tập trung nước mưa trên bề mặt từ điểm xa nhất trên lưu vực đến rãnh hay còn gọi là thời gian nước chảy trên mái dốc (min);

  là thời gian nước chảy trong rãnh đến giếng thu nước (min);

 là thời gian nước chảy trong ống góp đến tiết diện tính toán (min);

Thời gian nước chảy trên mái dốc xác định theo công thức:

trong đó:

...

...

...

B  là chiều dài mái dốc tham gia vào dòng chảy (m);

l  là độ dốc mái dốc;

φ  là hệ số dòng chảy;

n_c  là hệ số nhám phụ thuộc vào đặc trưng bề mặt trên đó có nước chảy, xác định theo Bảng 8.

Bảng 8 - Giá trị hệ số độ nhám n_c

Dạng bề mặt

Hệ số độ nhám n_c

Mặt đường:

...

...

...

0,011

Bê tông xi măng

0,014

Mặt đất:

Không có cỏ

0,025

Đất có thảm cỏ

0,050

...

...

...

0,020

Lòng mương đất không gia cố

0,025

Khi tỷ số giữa độ dốc dọc và độ dốc ngang  thì độ dốc chiều dài mái dốc tính toán lấy theo chiều dốc nhất, xác định theo công thức:

trong đó:

B  là chiều dài mái dốc theo chiều dốc nhất (m).

...

...

...

trong đó:

l₁, l₂; φ₁, φ₂; n_c(1), n_c(2); B₁, B₂ là độ dốc, hệ số dòng chảy, hệ số độ nhám và chiều dài mái dốc tương ứng của các loại bề mặt khác nhau.

Thời gian nước chảy theo rãnh (min), xác định theo công thức:

trong đó:

L_r  là chiều dài rãnh (m);

v_r,  là tốc độ nước chảy ở cuối rãnh (m/s);

Tốc độ nước chảy cuối rãnh v_r, (m/s) được xác định theo công thức:

...

...

...

trong đó:

R  là bán kính thủy lực (m):

l_r  là độ dốc dọc đáy rãnh.

ω  là diện tích mặt cắt ướt tại vị trí tính toán (m^2);

  là chu vi mặt cắt ướt tại vị trí tính toán (m).

n_c  là hệ số độ nhám, xác định theo Bảng 8.

Khả năng thông qua của rãnh, Q_c (m^3/s), xác định theo công thức:

...

...

...

Chiều sâu dòng chảy trong rãnh ở tiết diện cuối của đoạn tính toán (ở chỗ giếng thu nước mưa hoặc giếng tụ) đối với rãnh biên lấy nhỏ hơn chiều sâu rãnh khoảng 1 ÷ 3 cm.

Thời gian nước chảy qua ống góp đến tiết diện tính toán  (min), bằng tổng thời gian nước chảy trong mỗi đoạn ống, xác định theo công thức:

trong đó:

  là thời gian nước chảy qua ống góp (min);

L_ogi  là chiều dài đoạn ống góp tính toán (m);

v_ogi  là tốc độ nước chảy qua ống góp ở đoạn tính toán (m/s), giá trị được xác định tương ứng với lưu lượng và độ dốc của đoạn xét.

m_w  là hệ số tính đến việc nước chảy đầy trong ống góp và sự tăng tốc độ nước chảy:

...

...

...

α  là hệ số hiệu chỉnh tính đến thời gian nước chảy đến tiết diện tính toán của ống góp, xác định theo công thức:

Nếu chỉ số mũ n, đặc trưng cho sự thay đổi cường độ tính toán mưa rào theo thời gian, n = 0,5, giá trị hệ số m_w tăng lên 10%, khi n > 0,7 - giảm xuống 20%, nhưng lấy không nhỏ hơn 2. Khi độ dốc dọc ống góp lớn hơn 0,015 giá trị hệ số m_w giảm 25%.

7.2  Tính toán thủy lực rãnh biên mép mặt đường nhân tạo và rãnh đất

7.2.1  Tính toán rãnh biên hở

7.2.1.1  Lưu lượng tính toán hình thành trong các rãnh biên hở của mặt đường nhân tạo được xác định theo phương pháp cường độ giới hạn. Vì kích thước rãnh hở tam giác đã được xác định trước trong thiết kế đường HCC nên việc tính toán thủy lực chỉ là chọn diện tích lưu vực sao cho lưu lượng bề mặt tính toán bằng khả năng thoát nước của rãnh khi tiết diện làm việc toàn bộ. Diện tích lưu vực của đoạn rãnh tính toán phụ thuộc vào khoảng cách từ giếng thu nước mưa đến đầu rãnh dọc theo tuyến. Đoạn tính rãnh càng dài thì diện tích tập trung nước mặt chảy về càng lớn. Vị trí giếng thu nước mưa được xác định sao cho lưu lượng tính toán Q_tt chảy từ lưu vực về không vượt quá khả năng thoát nước của rãnh biên, theo công thức:

Q_tt ≤ Q_r                        (18)

Khả năng thoát nước Q_r được xác định theo công thức thủy lực của chất lỏng chảy ổn định đều:

Q_r - ω.v_r                     (19)

...

...

...

ω  là diện tích mặt cắt ướt dòng chảy trong rãnh;

v_r - Tốc độ nước mưa chảy ở cuối rãnh, xác định theo công thức (11).

Đối với các mặt cắt đối xứng tam giác của rãnh hở:

trong đó:

h_tt  là chiều sâu dòng chảy tại tiết diện tính toán;

I₀  là độ dốc cạnh bên của tiết diện rãnh.

Lưu lượng tính toán Q_tt (m^3/s) chảy từ lưu vực về được xác định theo Công thức:

Q_tt = S.F                                  (21)

...

...

...

F  là diện tích lưu vực (ha);

S  là mô đun dòng chảy mặt (L/(s.ha))

7.2.1.2  Rãnh biên của mặt đường nhân tạo được tính theo thứ tự sau:

- Dự kiến vị trí đặt giếng thu nước mưa trên tuyến rãnh, sau đó xác định chiều dài rãnh tính toán và tính diện tích lưu vực mặt đường nhân tạo đường cất hạ cánh, đường lăn, sân đỗ vào đoạn tính toán của rãnh.

- Theo chiều dòng nước chảy xác định chiều dài lưu vực (khoảng cách từ điểm xa nhất của lưu vực tới đầu rãnh tính toán) và xác định độ dốc trung bình của lưu vực.

- Tính thời gian nước mưa chảy theo lưu vực đến đầu rãnh tính toán, thời gian nước chảy theo rãnh và thời gian tính của nước chảy đến tiết diện tính của rãnh.

- Biết thời gian tính và các tham số tính toán của mưa, xác định được mô đun dòng chảy mặt.

- Trên cơ sở các kích thước rãnh hở, diện tích lưu vực và mô dun dòng chảy mặt sẽ xác định lưu lượng tính toán Q_tt và khả năng thoát nước của rãnh Q_r. Nếu Q_tt ≠ Q_r thì lặp lại tính toán với giá trị khác của diện tích lưu vực, cho tới khi Q_tt ≤ Q_r;

Khoảng cách giữa các giếng thu nước mưa tham khảo giá trị trong Bảng 9, được hiệu chỉnh bằng tính toán thủy lực.

...

...

...

Mặt cắt của kết cấu

Độ dốc dọc đáy rãnh

Từ 0,0025 đến 0,005

Lớn hơn 0,005

Khoảng cách giữa các giếng thu nước mưa

m

Đường cất hạ cánh hai mái và các sân có mặt đường rộng từ 25 m đến 30 m

Từ 100 đến 150

Từ 150 đến 200

...

...

...

Từ 100 đến 125

Từ 125 đến 175

Như trên khi Δ = 3 ÷ 4 mm/min

Từ 75 đến 125

Từ 125 đến 150

Đường lăn một mái và hai mái

Từ 100 đến 150

Từ 150 đến 250

CHÚ THÍCH: Δ là cường độ mưa tính toán (mm/min), xác định theo công thức (4).

...

...

...

Lưu lượng tính toán chảy vào rãnh từ mặt đường xác định theo phương pháp cường độ giới hạn không kể đến cường độ hình thành dòng chảy nhỏ nhất của mưa.

Trình tự tính toán tương tự như tính rãnh biên hở, chỉ khác là dự kiến kích thước rãnh có mặt cắt hình chữ nhật, chiều sâu dòng chảy đầu rãnh, độ dốc dọc rãnh sau đó xác định vị trí đặt giếng thu nước mưa trên tuyến rãnh, xác định chiều dài rãnh tính toán và tính diện tích lưu vực mặt đường nhân tạo đường cất hạ cánh, đường lăn, sân đỗ vào đoạn tính toán của rãnh.

Kiểm tra khả năng thoát nước của canevô tại vị trí mặt cắt cuối rãnh thỏa mãn điều kiện theo công thức (18). Nếu Q_tt ≠ Q_r thì lặp lại tính toán với giá trị khác của kích thước và độ dốc dọc của rãnh hoặc thay đổi diện tích lưu vực cho tới khi Q_tt ≤ Q_r.

7.2.3  Tính toán mương, rãnh đất

Phương pháp tính toán: Tính theo phương pháp cường độ giới hạn có xét tới giới hạn thời gian mưa với cường độ hình thành dòng chảy nhỏ nhất.

Tính toán thủy lực mương, rãnh đất cần chọn mặt cắt mương, rãnh sao cho khả năng thoát nước của mương, rãnh thỏa mãn điều kiện sau:

Q_tt ≤ Q_r                                            (22)

trong đó:

Q_tt  là lưu lượng tính toán của khu vực chảy tới tiết diện xét (m^3/s), được xác định trên cơ sở diện tích khu vực dự định trước và mô đun dòng chảy mặt có kể đến cường độ hình thành dòng chảy nhỏ nhất của mưa, xác định theo công thức (58).

...

...

...

Q_r = ω.v_r                             (23)

trong đó:

  là diện tích mặt cắt ướt của dòng chảy trong rãnh (m^2);

v_r  là tốc độ dòng chảy ở mặt cắt tính toán của rãnh (m/s), xác định theo công thức (11) trong 7.1.

Với rãnh có tiết diện hình thang:

ω = bh + mh^2                              (24)

trong đó:

b  là chiều rộng đáy rãnh (m);

h  là độ sâu dòng chảy tại mặt cắt tính toán (m);

...

...

...

Tốc độ tính toán nước chảy trong rãnh không được vượt quá giá trị chống xói cho phép V_max (xem Bảng 2), không nhỏ hơn giá trị tốc độ nhỏ nhất của nước chảy trong rãnh V_min theo điều kiện chống tắc. Không cho phép giảm tốc độ trên suốt chiều dài của rãnh.

7.3  Tính toán thủy lực ống góp tiêu thoát nước đường cất hạ cánh, đường lăn, sân đỗ và sân ga

7.3.1  Lưu lượng tính toán chảy vào hệ thống thoát nước từ mặt đường hoặc từ mặt đường và lề đất đối với hệ thống thoát nước theo sơ đồ I (xem Hình 1, a) được xác định theo phương pháp cường độ giới hạn không kể đến cường độ hình thành dòng chảy nhỏ nhất của mưa vì dòng chảy trên mặt đường bê tông xi măng được hình thành ngay cả khi mưa với cường độ từ 0,01 mm/min đến 0,015 mm/min.

7.3.2  lưu lượng tính toán được xác định ở những vị trí mặt cắt đặc trưng của dòng chảy ngay sau giếng thu nước mưa, tại những vị trí lưu lượng tăng đột ngột và tại vị trí thay đổi độ dốc trên mặt cắt dọc.

7.3.3  Tính toán thủy lực ống góp theo những đoạn có chiều dài bằng khoảng cách giữa các giếng thu nước mưa. Tiết diện tính ở đầu mỗi đoạn.

Ở chế độ tự chảy tính ống góp theo trình tự sau:

- Xác định diện tích lưu vực dự kiến thu nước chảy vào ống góp, chiều dài lưu vực và độ dốc ngang của mặt đường;

- Tính toán thời gian nước chảy theo mái dốc  theo công thức (6);

- Tính toán thời gian nước chảy theo rãnh biên  theo công thức (10);

...

...

...

- Xác định mô đun dòng chảy mặt S₁ theo thời gian chảy tính toán  và tham số Δ theo công thức (3), (4).

- Xác định lưu lượng tính toán của nước mưa đối với đoạn thứ nhất của ống góp theo công thức (2).

- Căn cứ lưu lượng tính toán và độ dốc ống góp dự kiến, xác định đường kính đoạn thứ nhất của ống góp.

Đoạn thứ hai của ống góp cũng được tính như đoạn thứ nhất, trong đó thời gian nước chảy tính toán của mưa đối với đoạn thứ hai bằng tổng thời gian  và thời gian chảy qua đoạn trước của ống góp, theo công thức:

trong đó:

l₁  là chiều dài đoạn ống góp thứ nhất;

v₁  là tốc độ nước chảy trong đoạn ống góp thứ nhất;

...

...

...

Q₂ = S₂(F₁+ F₂)                                (27)

Đường kính ống D₂ của đoạn thứ hai được xác định theo lưu lượng Q₂ và độ dốc ống góp l. Đoạn thứ 3 và các đoạn tiếp theo được tính tương tự như hai đoạn đầu bằng cách xác định thời gian nước chảy  và mô đun dòng chảy mặt tương ứng với nó là S_i tương ứng.

Lưu lượng tính xác định theo công thức:

Theo lưu lượng tính toán tính được Q_i, độ dốc thiết kế chọn trước l_i sẽ tìm được giá trị D_i và v_i. Vì rằng giá trị Q_i tăng theo chiều dài ống góp nên đường kính D_i cũng tăng. Nếu có ống chuyển đổ nước từ giếng tụ thu nước trên dải bay đất vào thì tại chỗ nối ống góp đó lưu lượng nước sẽ tăng thêm giá trị phụ:

Q_ph(i) = S_đ(i). F_đ(i)                             (29)

trong đó:

Q_ph(i)  là lưu lượng phụ chảy vào đoạn l của ống góp từ dải bay đất;

S_đ(i)  là mô đun dòng chảy mặt từ lưu vực đất với thời gian chảy  tính theo ống góp (hệ số dòng chảy được lấy đối với mặt đất).

...

...

...

Q_tt = Q_i + Q_ph(i)                         (30)

Trong tính toán ống góp chính phải xác định toàn bộ lưu lượng chảy vào ống góp chính từ những ống góp khác. Tính ống góp chính ứng với thời gian nước chảy theo một trong các ống góp nối vào có chiều dài lớn nhất. Đối với sân bay ở vùng khí hậu đường loại I và loại II, sân bay áp dụng sơ đồ thoát nước loại 1 và loại 2, khi tính toán ống góp, độ đầy tính toán lớn nhất của ống góp không vượt quá 0,75 D (với D là đường kính ống góp). Các trường hợp khác tiết diện ống góp được tính theo độ đầy hoàn toàn.

Đối với ống góp của hệ thống thoát nước theo sơ đồ Hình 1, b và c, Hình 14 được tính theo phương pháp sau:

CHÚ DẪN:

a. Khi làm rãnh trên mép mặt đường;

b. Khi thoát nước từ mặt đường vào rãnh đất.

1. Ống góp; 2. Giếng thu nước mưa; 3. Ống chuyển; 4. Giếng kiểm tra; 5. Tim CHC; 6. Tim rãnh; 7. Ống góp chính; 8. Tim rãnh đất; 9. Giếng tụ nước.

Hình 14 - Sơ đồ để tính toán thoát nước mặt đường nhân tạo

...

...

...

Lưu lượng từ lưu vực thứ nhất được xác định theo phương pháp cường độ giới hạn không kể đến cường độ hình thành dòng chảy nhỏ nhất của mưa, còn từ lưu vực thứ hai thì có kể đến điều đó, thời gian hình thành dòng chảy t_htdc được tính theo công thức (57). Sau đó tính lưu lượng Q chảy vào ống góp từ lưu vực đất theo công thức (58) và (59).

Tính toán ống góp theo chế độ chảy có áp:

Áp dụng đối với các ống góp ngắn có độ dốc tối thiểu và phần đầu sâu quá 1 m cũng như đối với trường hợp có nhiều cửa thoát vào mương hở hoặc chỗ chứa nước tự nhiên.

Trong tính toán thủy lực ống góp khi kể đến chế độ có áp ở mạng lưới người ta đưa vào hệ số áp K_áp, xác định theo công thức:

trong đó:

H  là hiệu số của cao độ mặt đất và đỉnh ống ở giếng kiểm tra đầu tiên;

h  là hiệu số của cao độ lòng ống ở phía đầu và phía cuối ống góp;

n  là chỉ số mũ của thời gian khi xác định theo công thức tính cường độ mưa tính toán:

...

...

...

trong đó:

A  là tham số hệ số mưa cho khu vực xác định;

B  là hệ số đặc trưng cho tần suất mưa ở khu vực này.

Giá trị các hệ số khí hậu A, B đối với trạm đại diện các khu vực khí hậu tham khảo tại Phụ lục B.

Thường lấy giá trị n = 0,67.

Lưu lượng tính ở chế độ có áp của lưới:

Q_tt = K_áp.Q                                    (33)

trong đó:

Q  là lưu lượng tính toán xác định theo tính toán không áp.

...

...

...

7.4  Tính toán thủy lực giếng thu nước mưa và giếng tụ

7.4.1  Khả năng thu nước của giếng thu nước mưa phải bảo đảm thoát hết lưu lượng nước mưa hình thành trong rãnh biên mặt đường (rãnh hở tam giác hoặc rãnh biên có nắp) theo các sơ đồ Hình 1, a, b của hệ thống thoát nước. Kích thước cơ bản của giếng thu nước mưa (kích thước miệng giếng, thể tích giếng, đường kính ống thoát) xác định bằng tính toán thủy lực.

CHÚ DẪN:

1. Mặt đường; 2. Tấm BTCT rãnh; 3. Nắp giếng; 4. Lề gia cố; 5. Móng cát; 6. Ống chuyển; 7. Cút nối; 8. Móng giếng; 9. Thành giếng.

Hình 15 - Sơ đồ để tính giếng thu nước mưa và rãnh mặt đường

Khả năng thu nước của giếng xác định theo công thức:

trong đó:

...

...

...

L  là chiều dài mặt thoáng nước chảy xuống giếng theo đường viền chắn song (m);

h  là độ cao dòng nước trước chấn song (m);

h₀  là áp suất cột nước trước chấn song (m), xác định theo công thức:

                        (36)

trong đó:

v  là tốc độ nước chảy trước chấn song, bằng tốc độ nước chảy trong rãnh v_r, (m/s);

g  là gia tốc trọng trường (m/s^2);

ϖ₀  là diện tích bao tất cả chấn song (m^2);

ϖ_m  là diện tích lỗ hở chấn song (m^2);

...

...

...

Đường kính ống chuyển từ giếng thu đến ống góp xác định theo công thức:

trong đó:

Q  là lưu lượng thoát tính toán bằng khả năng thu nước Q_gt (m^3/s);

H  là áp suất cột nước, bằng H' + L_t.l khi nước chảy vào giếng kiểm tra từ ống chuyển ra mặt thoáng.

Đối với giếng thu nước mưa đặt sâu (Hình 15, b) H được lấy bằng hiệu số giữa cao độ mép trên nắp giếng và đỉnh trên của ống chuyển, còn đối với giếng thu nước mưa nông (Hình 15, a) (rãnh thu nước mưa) bằng chiều cao phễu, tính từ mép trên nắp tới đáy.

H'  là độ sâu giếng thu;

l  là độ dốc ống chuyển.

μ là số lưu lượng xác định với chiều dài ống thoát L_t (m) và đường kính D (m) định trước theo công thức:

...

...

...

Thông thường, μ lấy theo số liệu thực nghiệm. Khi đặt lỗ đặt lỗ ống chuyển ở cạnh giếng giá trị hệ số μ lấy bằng 0,65, còn khi bố trí lỗ thoát ở đáy giếng μ lấy bằng 0,85 - 0,60.

7.4.2  Trình tự tính toán khả năng, thu nước của giếng:

- Dự kiến kích thước giếng thu;

- Xác định khả năng thu nước của giếng thu Q_gt (m^3/s) theo công thức (34), (35);

- Cho trước áp suất cột nước tính toán H, xác định đường kính D của ống chuyển theo công thức (37).

7.5.  Tính toán thủy lực ống thấm sâu

7.5.1 Ống thấm sâu được dùng với mục đích chặn và hạ mực nước ngầm trong lòng đất ở dưới mặt đường nhân tạo và một số phần diện tích làm việc của dải bay đất. Trong trường hợp nguồn nước ngầm do nước mưa, hướng dòng chảy không rõ cần bố trí hệ thống ống thấm sâu. Trường hợp chỉ nhằm hạ thấp mực nước của dòng nước ngầm bố trí ống thấm đơn.

CHÚ DẪN:

...

...

...

Hình 16 - Sơ đồ tính toán ống thấm sâu

7.5.2  Trường hợp tính toán hệ thống ống thấm sâu cần xác định khoảng cách giữa các ống thấm tùy thuộc tiêu chuẩn thấm, độ sâu bố trí ống thấm, lưu lượng nước chảy vào ống và đường kính ống thấm, xác định trị số hạ mực nước ngầm ở các khoảng cách so với vị trí ống thấm.

Khi tính toán ống thấm đơn cần xác định lưu lượng nước chảy vào ống, đường kính ống thấm, trị số hạ mực nước ngầm ở các khoảng cách so với vị trí ống thấm và giới hạn tác dụng của ống thấm (bán kính ảnh hưởng của ống thấm).

Khi tầng cách nước không sâu thì tính toán theo loại ống thấm hoàn thiện với mục đích thu nước ngầm trên mặt tầng cách nước (vị trí ống thấm đặt trực tiếp trên bề mặt tầng cách nước). Khi tầng cách nước sâu thì tính toán theo dạng ống thấm không hoàn thiện, đặt cao hơn tầng cách nước.

Các tham số tính toán chủ yếu đặc trưng cho ống thấm sâu là hệ số khô và mức khô.

Hệ số khô là tỷ số giữa khoảng cách của các ống thấm và chiều sâu đặt ống E/H (xem Hình 16).

Trong tính toán hệ thống ống thấm phải xác định khoảng cách E giữa các ống thấm, lưu lượng nước Q chảy vào ống thấm và thời gian ống thấm làm việc để hạ mực nước ngầm tới mức khô định trước.

7.5.3  Tính toán hệ thống ống thấm hoàn thiện (ống thấm đặt nằm trên tầng cách nước)

Khoảng cách giữa các ống thấm được xác định theo công thức:

...

...

...

trong đó:

E  là khoảng cách giữa các ống thấm nước;

H  là chiều sâu tính từ mặt thoáng tới tầng cách nước (chiều sâu đặt ống thấm nước);

S  là mức khô, là khoảng cách tính từ mặt thoáng tới mực nước sau khi hạ.

Ở dưới mặt đường nhân tạo mức khô lấy bằng 0,8 m đối với đất á cát và bằng 1,0 m đối với đất á sét, tính từ đáy lòng đường. Ở dải bay đất khi là cát và á cát thì S > 0,6 m, khi đất là á sét thì S > 0,8 m.

k  là hệ số thấm (m/ngày đêm), xem Bảng 10.

u  là hệ số ngấm nước mưa vào đất (m/ngày đêm), xem Bảng 11.

Lưu lượng nước chảy vào một ống thấm nước từ hai phía, q (m^3/ngày đêm), xác định theo công thức:

q = k.E.L.                            (40)

...

...

...

L  là chiều dài ống thấm nước (m);

E, k  là các giá trị xác định như công thức (39).

Phương trình đường cong hạ mực nước:

                     (41)

trong đó:

h₀  là chiều cao mực nước trong ống thấm nước (m), xem Hình 16.

Bảng 10 - Giá trị hệ số thấm k

Loại đất bề mặt

Hệ số thấm k

...

...

...

Đá sỏi, cuội

Lớn hơn hoặc bằng 100

Cát to

Từ 80 đến 100

Cát vừa

Từ 5 đến 30

Cát nhỏ

Từ 1 đến 8

Cát nhỏ, bụi

...

...

...

Á cát bụi nhẹ

Từ 0,05 đến 0,7

Á cát bụi nặng

Từ 0,03 đến 0,3

Á sét bụi nhẹ và vừa

Từ 0,1 đến 0,2

Á sét bụi nặng

Từ 0,01 đến 0,1

Hoàng thổ tự nhiên

...

...

...

Sét

Từ 0,04 đến 0,02

Bảng 11 - Giá trị hệ số ngấm u

Lượng mưa trung bình năm

mm

Hệ số ngấm u theo loại đất

m/ngày đêm

Sét

Á sét, á cát

...

...

...

Dưới 600

0,0027

0,0037

0,0049

Từ 600 đến 700

0,0029

0,0041

0,0054

Từ 700 đến 800

...

...

...

0,0044

0,0059

Từ 800 đến 900

0,0035

0,0047

0,0063

7.5.4  Tính toán hệ thống ống thấm không hoàn thiện (ống thấm đặt cao hơn tầng cách nước):

Khoảng cách giữa các ống thấm được xác định theo công thức:

...

...

...

d  là đường kính ống thấm nước (m);

α  là trị số độ lớn của góc (radian), lấy như trường hợp tính toán một ống thấm đơn, xác định theo công thức:

trong đó:

h₁  là độ sâu đặt ống thấm (tính đến giữa ống) trong lớp chứa nước (m);

Các ký hiệu khác lấy như công thức (41).

Lưu lượng nước chảy vào một ống thấm nước từ hai phía, q (m^3/ngày đêm), xác định theo công thức:

q = u.E.L                                 (44)

Phương trình đường cong hạ mực nước:

...

...

...

trong đó:

r  là bán kính ống thấm nước (m).

7.6.5  Tính toán ống thấm đơn hoàn thiện (ống thấm đặt nằm trên mặt tầng cách nước);

Lưu lượng nước chảy vào ống thấm từ một phía được xác định theo công thức sau:

                                  (46)

trong đó:

q  là mô đun dòng chảy của nước trên 1m ống thấm nước (m^3/ngày đêm);

k  là hệ số thấm của lớp chứa nước (m/ngày đêm), xác định theo Bảng 10.

h  là chiều dày lớp đất chứa nước (m);

...

...

...

I_tb  là độ dốc trung bình của đường cong hạ mực nước, xem Bảng 12.

L  là giới hạn tác dụng (bán kính ảnh hưởng) của ống thấm (m), xác định theo công thức:

                                   (47)

Bảng 12 - Giá trị độ dốc trung bình đường cong hạ mực nước

Đất

I_tb

Đất

I_tb

Cát to

...

...

...

Sét

Từ 0,10 đến 0,15

Cát

Từ 0,006 đến 0,02

Sét nặng

Từ 0,15 đến 0,20

Á cát

Từ 0,02 đến 0,05

Than bùn

...

...

...

Á sét

Từ 0,05 đến 0,10

7.5.6  Tính toán ống thấm đơn không hoàn thiện (ống thấm đặt cao hơn tầng cách nước):

Mô đun dòng chảy của nước chảy vào ống thấm, q (m^3/ngày đêm) từ một phía được xác định theo công thức sau:

trong đó:

α  là trị số độ lớn của góc (radian), xác định theo công thức (43);

...

...

...

h  là chiều dày lớp đất chứa nước (m);

L  là giới hạn tác dụng của ống thấm (m);

r  là bán kính ống thấm nước (m).

Lưu lượng nước chảy vào ống thấm Q_i (m^3/s) có chiều dài / (m):

Q_i = q.l                                   (49)

Khi dòng nước chảy vào ống thấm từ hai phía, trị số lưu lượng được nhân đôi

Phương trình đường cong áp lực của ống thấm như sau:

Các phương trình (45), (50) cho phép tìm tung độ đường cong áp lực y và trị số hạ mực nước ngầm S = H - y trên khoảng cách x trong phạm vi tác dụng của ống thấm nước.

...

...

...

Thông thường, lấy độ đầy nước trong ống bằng 0,5D là đạt yêu cầu.

Tính toán thủy lực ống thấm sâu tương tự như tính thủy lực ống chuyển và ống góp, chi tiết được nêu trong 7.3.

7.6.  Tính hồ điều hòa

Dung tích của hồ điều hòa xác định theo công thức:

W = K.Q_t.t_t                           (51)

trong đó:

W  là dung tích hồ điều hòa (m^3);

Q_t  là lưu lượng nước mưa chảy vào hồ (m^3/s);

t_t  là thời gian tính toán để nước từ điểm xa nhất của lưu vực thoát nước chảy tới hồ chứa (s);

...

...

...

K = (1 - α)^1,5                                   (52)

trong đó:

α = Q₀/Q với Q₀ là lưu lượng nước mưa không chảy vào hồ;

Q  là lưu lượng nước mưa tính toán (m^3/s).

Thời gian dòng chảy từ hồ (thời gian tháo cạn) xác định theo công thức:

trong đó:

W  là dung tích hồ điều hòa (m^3);

d  là đường kính cống thoát (m);

...

...

...

μ  là hệ số chiết giảm, tính theo công thức:

trong đó:

l  là chiều dài cống thoát từ hồ, tính từ hồ đến cống thoát chính (m);

g  là hệ số gia tốc trọng trường (m/s^2);

C  là hệ số Sêzi, xem công thức (61) trong 7.7.2.2;

ξ là hệ số tổn thất cục bộ.

Lưu lượng trung bình tháo cạn từ hồ q_tb (m^3/s) xác định theo công thức:

...

...

...

q = q₁ + q₀ + q_tb                           (56)

trong đó:

q₁  là lưu lượng nước mưa của lưu vực bản thân phía sau hồ chứa (m^3/s);

q₀  là lưu lượng nước không xả vào hồ của lưu vực phía trước hồ (m^3/s);

q_tb  là lưu lượng tháo cạn trung bình từ hồ, xác định theo công thức (55), (m^3/s).

7.7  Tính toán thủy văn, thủy lực hệ thống thoát nước đường cất hạ cánh đất

7.7.1  Tính toán thủy văn

Hệ thống thoát nước từ lưu vực đất được tính với lưu lượng tính toán theo phương pháp cường độ giới hạn có kể đến cường độ mưa nhỏ nhất để hình thành dòng chảy mặt. Cường độ nhỏ nhất hình thành dòng chảy của mưa khi cường độ mưa bằng với cường độ của nước thấm vào đất. Khi cường độ mưa lớn hơn cường độ nhỏ nhất hình thành dòng chảy thì có dòng chảy trên lưu vực còn khi cường độ mưa nhỏ hơn cường độ nhỏ nhất hình thành dòng chảy thì không có dòng chảy trên lưu vực.

Thời gian hình thành dòng chảy, t_htdc (min), ứng với cường độ hình thành dòng chảy nhỏ nhất được xác định theo công thức:

...

...

...

Trong đó:

 Cường độ mưa hình thành dòng chảy tức thời, bằng cường độ thấm của đất tùy theo đặc điểm địa phương.

Bảng 13. Giá trị cường độ thấm

Loại đất bề mặt

Cường độ thấm

mm/min

Sét, á sét mặn Solonet

0,04

Sét, á sét đen Secnodium, sét xám

...

...

...

Thổ nhưỡng màu hạt dẻ, đất đen thường (Secnodium), á cát Solonet

0,15

Á cát lẫn mùn ở lớp trên, á cát có cỏ, đất rừng

0,20

Á cát sạch lộ thiên

0,33

Cát sạch lộ thiên

0,50

Đối với tiết diện tính toán hệ thống thoát nước mà thời gian nước mưa chảy đến  lưu lượng tính toán xác định theo phương pháp cường độ giới hạn. Đối với tiết diện tính toán mà thời gian nước mưa chảy đến  lưu lượng tính toán xác định theo công thức:

...

...

...

trong đó:

 là lưu lượng tính toán ứng với

Q_hm  là lưu lượng phụ chảy vào lưới thoát nước sau khi mưa với thời gian t_htdc ứng với đường cong hạ mực nước của dòng chảy do nước ở trên lưu vực (L/s), xác định theo công thức:

trong đó:

B  là chiều dài mái dốc lưu vực (chiều rộng lưu vực), (m);

v  là tốc độ nước chảy trong rãnh đất hoặc mương ở đoạn tính toán (mm/min);

Δ  là cường độ mưa tính toán, xác định theo công thức (4);

φ  là hệ số dòng chảy;

...

...

...

CHÚ THÍCH: Khi giá trị Q_hm < 5 L/s có thể bỏ qua không xét đến ảnh hưởng của lưu lượng phụ này.

Trước khi chuyển sang tính toán thủy lực hệ thống thoát nước đường cất hạ cánh đất phải xác định các số liệu cho trước như khu vực khí hậu bố trí sân bay, loại bề mặt và đặc điểm của đất, cách bố trí hệ thống thấm nước trên mặt bằng, sau đó xác định tham số Δ, hệ số dòng chảy φ và trực tiếp chuyển sang tính toán thủy lực.

Bảng 14 - Giá trị hệ số η

η

η

η

...

...

...

0,00

1,25

0,33

3

0,86

1,05

0,08

1,5

0,32

...

...

...

0,89

1,1

0,10

1,75

0,64

4

0,92

1,15

0,22

...

...

...

0,71

5

0,95

1,20

0,28

2,5

0,81

10

0,985

...

...

...

7.7.2.1  Tính toán xác định đường kính ống thấm (Xem Hình 17, ví dụ tính cho đoạn 0 - III):

Mặt cắt tính toán: Mặt cắt I - I; diện tích lưu vực tính toán F_l = B₁ L; lưu lượng tính toán: Q_l = S_l F_l.

Thời gian nước chảy đến mặt cắt I - I của ống thấm đoạn 0 - III bằng tổng thời gian nước mưa chảy theo mái dốc  và thời gian nước chảy qua ống thấm

Các trị số thời gian nước mưa chảy trên mái dốc  và thời gian nước chảy trong ống thấm  xác định theo các công thức (6), (10). Thông thường, thời gian nước chảy  qua ống thấm bằng 5 - 10% thời gian nước mưa chảy theo mái dốc  vì vậy có thể bỏ qua thời gian nước chảy qua ống làm khô và coi

Sau đó xác định mô đun dòng chảy mặt S (L/s trên 1 ha) và lưu lượng tính toán Q_l theo các công

thức (2) và (3).

Biết Q_l, độ dốc thiết kế l của ống và hệ số nhám n_c xác định được đường kính D của ống.

CHÚ DẪN:

...

...

...

Hình 17- Sơ đồ tính toán thủy lực lưới làm khô

7.7.2 2  Tính ống chuyển và ống góp: Theo phương pháp cường độ giới hạn ứng với thời gian mưa hạn chế bởi giới hạn thời gian hình thành dòng chảy t_htdc.

Đối với dải bay đất thứ tự tính toán ống chuyển và ống góp như nhau. Chia ống chuyển ống góp thành các đoạn tính, căn cứ bình đồ bố trí hệ thống thoát nước xác định lưu vực thu nước cho tiết diện tính toán. Tính thời gian hình thành dòng chảy do mưa theo công thức (57), tính thời gian nước chảy đến tiết diện tính và xác định lưu lượng tính giống như đối với ống thấm. Theo lưu lượng tìm được Q và độ dốc thiết kế I xác định đường kính D và tốc độ v của nước chảy trên các đoạn ống. Tốc độ dòng chảy phải bảo đảm không làm tắc ống, không bào mòn thành ống và không phá hỏng mối nối. Tốc độ tối thiểu cho phép của nước trong ống góp là 0,6 m/s, tối đa là 5 m/s. Không cho phép giảm dần tốc độ nước chảy dọc theo hệ thống thoát nước.

Vận tốc nước chảy trong ống xác định theo công thức Sêzi:

trong đó:

v  là tốc độ dòng chảy trung bình tại tiết diện tính (m/s);

l  là độ dốc bề mặt của dòng chảy trong ống, lấy bằng độ dốc ống cống;

R  là bán kính thủy lực (m), xác định theo công thức (12):

...

...

...

trong đó:

ω  là diện tích mặt cắt ướt tại vị trí tính toán (m^2);

  là chu vi mặt cắt ướt tại vị trí tính toán (m).

CHÚ THÍCH:

1. Với tiết diện ống tròn, chảy có áp, bán kính thủy lực R = D/4;

2. Nếu chỉ chứa nước một phần:  trong đó φ là trị số độ lớn góc tại tâm (radian).

C là hệ số Sêzi, xác định theo công thức:

                           (61)

trong đó:

...

...

...

Khả năng thông qua của ống Q (m^3/s), xác định theo công thức:

Trình tự tính toán (Theo phương pháp gần đúng dần): Theo độ dốc bề mặt và đường kính ống dự kiến chọn độ dốc l. Biết l và Q, theo công thức (62) xác định đường kính ống với độ đầy dự định trước và tìm R và ω. Xác định vận tốc v theo công thức (60). Nếu giá trị v tìm được không thỏa mãn yêu cầu (ví dụ nhỏ hơn tốc độ tự rửa sạch ống) thì tăng độ dốc và giải lại bài toán từ đầu. Tốc độ nước chảy ở ống chuyển không được nhỏ hơn 0,5 m/s, còn ở ống góp không được nhỏ hơn 0,6 m/s.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Bản đồ phân vùng mưa rào ở Việt Nam

(Sổ tay tính toán thủy văn, thủy lực cầu đường)

 A-1. Bản đồ

...

...

...

A-2. Ranh giới phân vùng mưa rào

Phân vùng

Tên các vùng

I

Lưu vực thượng nguồn sông Mã, sông Chu, sông Cả.

II

Vùng thượng nguồn sông Đà từ biên giới đến Nghĩa Lộ

III

Tâm mưa Hoàng Liên Sơn hữu ngạn sông Thao, từ biên giới đến Ngòi Bút.

...

...

...

Vùng lưu vực sông Kỳ Cùng, sông Bằng Giang, thượng nguồn sông Hồng.

V

Lưu vực sông Gâm, tả ngạn sông Lô.

VI

Thung lũng sông Thao, sông Chảy, hạ lưu sông Lô Gâm.

VII

Các lưu vực bắt nguồn từ dãy Yên Tử đổ ra biển.

VIII

Vùng biển từ Hải Phòng đến Thanh Hóa.

...

...

...

Các lưu vực phần trung du sông Mã, sông Chu ra đến biển.

X

Vùng ven biển từ Thanh Hoá đến Đồng Hới.

XI

Vùng ven biển từ Đồng Hới đến Đà Nẵng.

XII

Vùng ven biển từ Đà Nẵng đến Quảng Ngãi.

XIII

Vùng ven biển từ Quảng Ngãi đến Phan Rang.

...

...

...

Các lưu vực sông phía bắc Tây Nguyên.

XV

Các lưu vực sông phía nam Tây Nguyên.

XVI

Các lưu vực sông từ Ban Mê Thuột tới Bảo Lộc.

XVII

Vùng ven biển từ Phan Rang đến Vũng Tàu.

XVIII

Vùng đồng bằng Nam Bộ.

...

...

...

Phụ lục B

(Tham khảo)

Hệ số khí hậu của 18 vùng khí hậu (trạm đại diện)

(Sổ tay tính toán thủy văn, thủy lực cầu đường)

Vùng

T (min)

n

A

B

...

...

...

T

(min)

n

A

B

I

Nghĩa Lộ

≤ 90'

0,443

...

...

...

6,017

X

Vinh

≤120'

0,284

1,790

3,162

> 90'

0,762

...

...

...

25,035

> 120’

0,653

10,600

18,902

II

Hòa Bình

≤ 60’

0,647

...

...

...

10,175

XI

Đồng Hới

≤120'

0,375

2,742

2,182

> 60’

0,627

...

...

...

20,262

> 120’

0,448

3,898

2,782

III

Tuyên Quang

≤120'

0,405

...

...

...

2,060

XII

Q. Nam

Đà Nẵng

≤120'

0,406

3,123

3,141

> 120’

...

...

...

1,945

3,096

> 120’

0,522

5,502

5,134

IV

Lạng Sơn

≤ 90’

...

...

...

4,190

2,527

XIII

Nha Trang

≤120'

0,377

2,507

4,507

> 90'

...

...

...

18,249

11,041

> 120’

0,611

7,684

13,824

V

Hà Giang

≤ 90’

...

...

...

2,108

1,455

XIV

PleiKu

≤ 90’

0,354

3,455

4,320

> 90'

...

...

...

9,898

7,135

> 90'

0,841

27,939

34,936

VI

Việt Trì

≤ 120’

...

...

...

1,842

3,250

XV

Ban Mê Thuột

≤ 30’

0,320

4,147

4,246

> 120’

...

...

...

8,900

16,883

> 30'

0,822

21,665

22,183

VII

Hồng Gai

≤ 120’

...

...

...

1,886

3,561

XVI

Đà Lạt

≤ 60’

0,334

2,778

4,180

> 120’

...

...

...

12,057

22,768

> 60'

0,961

26,652

46,611

VIII

Hà Nội

≤ 120’

...

...

...

2,584

4,527

XVII

Phan Rang

≤ 120’

0,497

4,565

4,247

> 120’

...

...

...

12,787

21,014

> 120’

0,790

18,671

17,370

IX

Thanh Hóa

≤ 120’

...

...

...

1,854

3,413

XVIII

TP. Hồ Chí Minh

≤ 90’

0,486

7,304

2,773

> 120’

...

...

...

1,884

16,555

> 90'

0,861

39,472

14,923

CHÚ THÍCH:

Cường độ mưa vùng “i” với tần suất P% được xác định theo công thức:

Trong đó: a- Cường độ mưa của trạm đại diện

...

...

...

Phụ lục C

(Quy định)

Phương pháp cường độ giới hạn - Giá trị của các thông số b, C, n, q₂₀

C.1. Tính lưu lượng nước mưa

Đặc điểm của hệ thống thoát nước mưa là dòng chảy rất không điều hòa. Nếu hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn thì cống thoát nước mưa thường có đường kính lớn nhất, nhưng thời gian làm việc lại không nhiều. Trong mùa khô hoặc ít mưa, trong hệ thống cống thoát nước mưa hầu như không có dòng chảy, tuy nhiên trong mùa mưa, đặc biệt là các trận mưa lớn, cống thoát nước mưa lại phải đảm nhiệm vai trò thoát nước chủ yếu.

Trong mỗi trận mưa, lưu lượng nước mưa chảy trong mạng lưới thoát nước tăng dần lên tới lưu lượng cực đại và sẽ duy trì lưu lượng này tới khi mưa ngớt, sau đó lưu lượng này sẽ giảm dần cho đến khi mưa tạnh hẳn và dòng chảy vẫn còn duy trì một thời gian sau đó.

Nhiệm vụ của việc tính toán lưu lượng nước mưa là xác định lưu lượng nước mưa cực đại tại mặt cắt xác định của hệ thống thoát nước mưa với các tần suất yêu cầu.

C.1.1. Phương pháp và công thức tính toán

...

...

...

- Thời gian mưa đủ dài để nước mưa từ điểm xa nhất trên khu vực tới được mặt cắt tính toán (thời gian mưa tính toán: T_tt);

- Cường độ mưa đạt cực đại (sau khi mưa với thời gian lớn hơn hoặc bằng T_tt);

- Hệ số dòng chảy đạt cực đại.

Phương pháp cường độ giới hạn là phương pháp xác định lưu lượng tính toán căn cứ vào thời gian mưa và cường độ mưa cực đại. Công thức cơ sở của phương pháp cường độ giới hạn như sau:

Q_tt = φ.q.F                      (C-1)

trong đó:

q  là cường độ mưa (L/(s.ha));

F  là diện tích lưu vực thoát nước mưa (ha);

φ  là hệ số dòng chảy.

...

...

...

Tính toán thời gian mưa

Giả thiết thời gian mưa chính bằng thời gian để nước mưa từ điểm xa nhất trong lưu vực chảy đến tiết diện tính toán.

Thời gian mưa tính toán được xác định như sau:

t_tt = t_m + t_r + t₀                                     (C-2)

trong đó:

t_m (min), là thời gian tập trung nước mưa trên bề mặt từ điểm xa nhất đến rãnh, phụ thuộc kích thước địa hình của lưu vực, cường độ mưa, loại mặt phủ, xác định theo công thức:

trong đó:

l  là độ dốc bề mặt tập trung nước mưa;

...

...

...

n  là hệ số độ nhám Maning;

i  là cường độ mưa (mm/min);

l  là chiều dài đoạn nước chảy (m).

Công thức trên xác định t_m áp dụng cho các bề mặt tập trung nước mưa đã được san nền không có rãnh, luống.

Giá trị t_m với một số khu vực có thể tham khảo như sau:

- Nếu lưu vực tính toán không có hệ thống thoát nước mưa, nước mưa chảy tràn trên mặt sân, t_m = 8-12 phút.

- Nếu lưu vực tính toán có hệ thống thoát nước mưa, t_m = 4-6 phút.

- Đối với mặt đường nhựa rộng dưới 20 m mỗi phía, t_m = 1 - 2 phút

- Đối với mặt đường nhựa rộng dưới 20m và có cả vỉa hè lát gạch tự chèn rộng dưới 10m mỗi phía, t_m = 2 - 3 phút

...

...

...

Thời gian nước chảy theo rãnh đường đến giếng thu gần nhất t_r (min) xác định theo công thức

                                   (C-4)

trong đó:

l_r, v_r  là chiều dài rãnh và vận tốc nước mưa chảy trong rãnh;

t_o (min) là thời gian nước chảy trong ống đến tiết diện tính toán:

                                    (C-5)

trong đó:

l_o, v_o   là chiều dài và vận tốc nước mưa chảy trong ống;

M  là hệ số tính đến sự chậm trễ của dòng chảy nước mưa và được lấy như sau:

...

...

...

- M = 1,2 khi địa hình của lưu vực thoát nước mưa dốc, i_o > 0,005.

Cường độ mưa tính toán

Trước khi tính toán lưu lượng nước mưa, cần lựa chọn công thức tính toán cường độ mưa q. Cho đến nay vẫn tồn tại nhiều quan điểm khác nhau và khó đưa ra một công thức phản ánh đầy đủ mọi biến động phức tạp của mưa.

Để xác định công thức cường độ mưa được chính xác phải có số liệu mưa của trạm khí tượng lưu trữ 15 - 25 năm. Cường độ mưa tính toán là cường độ mưa với tần suất xác định, tương ứng với thời gian mưa tính toán. Đối với các khu vực có trạm đo mưa tự ghi, chuỗi số liệu đủ dài, các thông số mưa thời đoạn ngắn 5 min, 10 min, 20 min, 30 min, 60 min là sẵn có để sử dụng và tính toán theo các phương pháp thống kê thông thường.

Tuy nhiên ở Việt Nam các trạm đo mưa thời đoạn ngắn tương đối rất ít đồng thời chuỗi số liệu phần lớn chưa đủ dài để đáp ứng yêu cầu tính toán. Do vậy việc xác định cường độ mưa thời đoạn ngắn vẫn chủ yếu tham khảo các công thức thực nghiệm. Đối với một số khu vực đã có số liệu đo mưa thời đoạn ngắn, nhưng chuỗi số liệu ít thì cũng cần tính toán theo công thức kinh nghiệm và nên đối chiếu với số liệu thực đo. Dưới đây là các công thức phổ biến hay dùng để xác định lượng mưa thời đoạn ngắn tại Việt Nam.

Cường độ mưa được xác định theo công thức của Liên Xô:

trong đó:

n, C  là các thông số phụ thuộc đặc điểm khí hậu của từng vùng;

...

...

...

P  là chu kỳ lặp lại trận mưa tính toán, bằng khoảng thời gian xuất hiện một trận mưa vượt quá cường độ tính toán (năm);

t  là thời gian mưa tính toán (min).

Theo tài liệu: “Công thức tính cường độ mưa khi thiết kế hệ thống thoát nước mưa ở Việt Nam”, (Tuyển tập công trình của Viện Kỹ thuật xây dựng Moskva), đã đưa ra công thức sau:

Theo tài liệu “Phương pháp và kết quả nghiên cứu cường độ mưa tính toán ở Việt Nam”, với số liệu của 47 trạm theo dõi mưa, bằng phương pháp hồi quy, tác giả Trần Việt Liễn đã đưa ra công thức sau:

- Nếu b = 0 ta sẽ có công thức (C-6).

- Nếu b = 15 ta sẽ có công thức (C-7).

Giá trị của các thông số b, C, n và q₂₀ của 47 trạm được nêu trong Bảng C-1.

...

...

...

Qua kết quả chỉnh lý số liệu mưa tại các trạm trong cả nước và căn cứ trên tính chất điều kiện khí hậu từng vùng, Tiến Sĩ Trần Hữu Uyển đã đưa ra công thức tính cường độ mưa cho các tỉnh, thành phố ở nước ta như sau:

trong đó:

q  là cường độ mưa tính toán (L/(s.ha));

P  là chu kỳ tràn cống lấy nhỏ hơn hoặc bằng 20 năm (năm);

t  là thời gian mưa tính toán (min);

A₀, b₀, C, m, n: các thông số phụ thuộc vào từng vùng, xem Bảng D-1, Phụ lục D.

Bảng C-1 - Giá trị của các thông số b, C, n, q₂₀

TT

...

...

...

Các thông số

b

C

n

q₂₀

1

Bắc Cạn

25,66

0,2615

...

...

...

256,6

2

Bắc Giang

29,92

0,2158

0,7082

423,4

3

Bảo Lộc

...

...

...

0,2251

1,0727

328,9

4

Ban Mê Thuột

12,09

0,2139

0,8996

224,7

...

...

...

Cửa Tùng

49,95

0,2999

0,7369

234,9

6

Cà Mau

13,29

0,2168

...

...

...

310,5

7

Đô Lương

2,61

0,2431

0,6666

303,9

8

Đà Nẵng

...

...

...

0,3074

0,5749

226,5

9

Hà Giang

19,03

0,2115

0,7862

269,6

...

...

...

Hà Bắc

19,16

0,2534

0,8197

267,0

11

Hà Nội

11,61

0,2458

...

...

...

289,9

12

Hồng Gai

11,13

0,2433

0,7374

303,6

13

Hòa Bình

...

...

...

0,2404

0,8016

295,0

14

Hưng Yên

18,32

0,2513

0,8158

280,7

...

...

...

Hải Dương

15,52

0,2587

0,7794

275,1

16

Hà Nam

19,66

0,2431

...

...

...

274,0

17

Huế

4,07

0,2603

0,5430

239,3

18

Lào Cai

...

...

...

0,2528

0,8092

266,3

19

Lai Châu

11,64

0,2186

0,7446

225,4

...

...

...

Liên Khương

31,52

0,2321

1,023

240,9

21

Móng Cái

25,24

0,2485

...

...

...

342,6

22

Nam Định

11,73

0,2409

0,7607

252,7

23

Ninh Bình

...

...

...

0,2477

0,7945

310,5

24

Nha Trang

12,90

0,2738

0,8768

156,4

...

...

...

Phủ Liễn

21,48

0,2530

0,8434

283,4

26

Plâycu

19,06

0,2329

...

...

...

242,2

27

Phan Thiết

20,01

0,2533

0,9064

187,0

28

Quảng Trị

...

...

...

0,2513

0,5843

216,3

29

Quảng Ngãi

24,51

0,2871

0,7460

259,5

...

...

...

Quy Nhơn

14,61

0,2745

0,6943

216,3

31

Sa Pa

6,58

0,1781

...

...

...

173,8

32

Sơn La

12,45

0,2489

0,8677

217,3

33

Sơn Tây

...

...

...

0,2314

0,7403

298,0

34

Sóc Trăng

20,05

0,2291

0,9281

261,9

...

...

...

Tuyên Quang

28,87

0,2483

0,9316

274,4

36

Thái Nguyên

17,47

0,2570

...

...

...

382,5

37

Tam Đảo

3,42

0,1650

0,6693

246,0

38

Thái Bình

...

...

...

0,2497

0,7870

305,6

39

Thanh Hóa

11,10

0,2730

0,7003

262,1

...

...

...

Tây Hiếu

13,54

0,2506

0,7785

247,7

41

Tuy Hòa

3,57

0,3400

...

...

...

197,2

42

Tân Sơn Nhất

28,53

0,2286

1,075

302,4

43

Việt Trì

...

...

...

0,2480

0,9076

306,6

44

Vĩnh Yên

17,81

0,2451

0,8267

279,4

...

...

...

Văn Lý

19,12

0,2491

0,7708

287,3

46

Vinh

14,87

0,2827

...

...

...

279,1

47

Yên Bái

21,64

0,2367

0,8362

293,4

C.2. Thí dụ tính toán: Tính toán thủy lực ống góp của lưới thoát nước.

Yêu cầu: Tính ống góp lưới thoát nước của đoạn dải CHC có rãnh biên trên mặt đường, thể hiện trên Hình C-1. Mặt cắt ngang đường CHC: Hai mái, chiều rộng 60m, mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ. Độ dốc dải HCC: dốc ngang 0,012; dốc dọc 0,003. Kích thước rãnh hở tam giác trên mép mặt đường: rộng 4m, sâu 8cm, khoảng cách giữa các giếng thu nước mưa trên rãnh là 100 m. Ở hướng ống góp N^o1 và N^o2 độ dốc thực địa là 0,003; ở hướng ống góp chính (về phía của thoát) là 0,005. Tính ống góp thoát nước mưa. Chu kỳ tính của mưa với cường độ tính toán là 0,50 năm. Sân bay bố trí ở khu vực thành phố......

...

...

...

Hình C-1 - Sơ đồ thí dụ tính ống góp

Ống góp N^o1

Trước tiên xác định đường kính ống và độ dốc thiết kế trên đoạn 1 - 2; tiết diện tính toán 1.

Lưu lượng tính toán của tiết diện này được xác định theo công thức (2):

Q₁ = S₁ F₁

Giá trị lưu lượng tròn 1ha theo công thức (3):

Diện tích lưu vực:

...

...

...

Hệ số dòng chảy φ = 0,85 (mặt đường bê tông xi măng) và thời gian tính của mưa t₁ bằng thời gian  của nước chảy đến tiết diện 1 theo vị trí địa lý của sân bay...., giả thiết tìm được các tham số khí tượng: q₂₀ = 100 L/(s.ha), n = 0,75 và c = 0,85.

Với P = 0,50 ta có:

Thời gian nước chảy đến tiết diện 1 bằng tổng thời gian nước chảy theo mái dốc  và rãnh .

Thời gian nước chảy theo mái dốc được xác định theo công thức (8):

Khi chiều dài mái dốc , độ dốc mái dốc I = I_ng = 0,012, hệ số dòng chảy φ = 0,85, hệ số nhám n_o = 0,014 (mặt đường bê tông xi măng), Δ = 4,22mm/min và n = 0,75 ta có  do đó không phải hiệu chỉnh  theo đường dốc nhất của quỹ đạo dòng chảy.

...

...

...

Lấy độ sâu dòng chảy ở cuối đoạn tính của rãnh (ở giếng thu nước mưa) bằng chiều sâu rãnh trừ đi 2 cm, tức là h = 8 -2 = 6cm, khi độ dốc dọc rãnh I = l_d = 0,003 và chiều dài đoạn rãnh tính toán là l = 100 m, ta có  Không cần tính hệ số hiệu chỉnh K vì n_* = 0,014, K =1. Với các giá trị tìm được  và  ta có

Giá trị mô đun dòng chảy S₁ trên 1ha được xác định theo công thức (8-92)

Để xác định giá trị mô đun dòng chảy khi hệ số tính toán n = 0,75 cần lấy S₁ tính được đó nhân với hệ số λ. Khi t = 7,5 min, n = 0,75 hệ số λ = 0,85. Vì vậy:

S₁ = S₂λ = 160. 0,85 = 136 L/(s.ha).

Lưu lượng tính toán:

Q₁ = S₁ F₁ = 136 . 0,3 = 41 L/s.

Khi Q₁ = 41 L/s độ đầy hoàn toàn tiết diện ống và độ dốc thiết kế trên đoạn l_1-2 = 0,003 theo bảng hoặc đồ thị (xem Hình 8-5) ta có D_1-2 = 275 mm và tốc độ nước chảy trên đoạn 1-2_Vog(1-2) = 0,72 m/s lớn hơn tốc độ cho phép nhỏ nhất theo điều kiện chống tắc ống (V_min = 0,6 m/s).

...

...

...

Xác định đường kính ống và độ dốc thiết kế trên đoạn 2-3:

Lưu lượng tính ở tiết diện 2:

Q₂ = S₂F₂

Giá trị ở dòng chảy trên 1 ha:

Diện tích lưu vực:

Khi Δ = 4,22 m/min, φ = 0,85, n = 0,75 và thời gian mưa tính toán t₂ bằng thời gian chảy  của nước tới tiết diện 2 (tức là ), ta có thời gian của nước đến tiết diện 2.

...

...

...

Lưu lượng tính: Q₂ = 130.0,60.0,82 = 64 L/s. Khi độ dốc thiết kế I_2-3 = 0,003, ta có đường kính tính toán của ống D_2-3 = 330 mm và tốc độ nước chảy trên đoạn 2-3 _Vog(2-3) = 0,80 m/s.

Đường kính ống và độ dốc thiết kế của đoạn 3-4 (tiết diện tính 3) và mọi tiết diện phía dưới được tính tương tự như đối với đoạn 2-3 trước (tiết diện tính 2).

Thời gian mưa tính toán được xác định theo thời gian nước chảy đến tiết diện tính. Giới hạn thời gian mưa của cường độ hình thành dòng chảy nhỏ nhất l_htdc không cần tính đối với mặt đường bê tông xi măng.

Thời gian nước chảy đến tiết diện 3:

Lưu lượng tính Q₄ = S₄λF₄ = 100 . 0,81 . 1,2 = 96 L/s. Khi độ dốc thiết kế l_4-5 = 0,004 ta có D_4-5 = 360 mm và v_og(4-5) = 0,95 m/s.

Ống góp N^o2.

Do các số liệu ban đầu để tính ống góp N^o2 giống như để tính ống góp N^o1 nên không tính ống góp N^o2, chọn đường kính và độ dốc thiết kế ống góp N^o2 như đối với ống góp N^o1.

Ống góp chính.

...

...

...

Thời gian chảy theo ống góp N^o1 đến đầu ống góp chính (tiết diện tính toán):

Khi Δ = 4,22mm/min, φ = 0,85, n = 0,67 và t_ogc = 15,1min, S_ogc = 90 L/(s.ha), λ = 0,8.

Lưu lượng tính Q_ogc = S_ogcλF_ogc = 100.0,8.1,2:2 = 172 L/s. Khi độ dốc thiết kế l_ogc = 0,005 ta có D = 430 mm và v_ogc = 1,25 m/s.

Phụ lục D

(Tham khảo)

Thống kê các thông số khí hậu của các thành phố

Bảng D-1 - Giá trị của các thông số khí hậu

...

...

...

Tên thành phố

A₀

b₀

C

m

n

1

Bắc Cạn

8150

...

...

...

0,53

0,16

0,87

2

Bảo Lộc

11100

30

0,58

0,24

...

...

...

3

Buôn Ma Thuột

4920

20

0,62

0,14

0,85

4

Cà Mau

...

...

...

25

0,48

0,18

0,92

5

Đà Nẵng

2170

10

0,52

...

...

...

0,65

6

Hà Giang

4640

22

0,42

0,20

0,79

7

...

...

...

5890

20

0,65

0,13

0,84

8

Hòn Gai

3720

16

...

...

...

0,14

0,73

9

Hải Dương

4260

18

0,42

0,17

0,78

...

...

...

Hòa Bình

5500

19

0,45

0,18

0,82

11

Huế

1610

...

...

...

0,55

0,12

0,55

12

Lào Cai

6210

22

0,58

0,18

...

...

...

13

Lai Châu

4200

16

0,50

0,22

0,80

14

Móng Cái

...

...

...

20

0,46

0,16

0,79

15

Nam Định

4320

19

0,55

...

...

...

0,79

16

Ninh Bình

4930

19

0,48

0,16

0,80

17

...

...

...

1810

12

0,55

0,15

0,65

18

Hải Phòng

5950

21

...

...

...

0,15

0,82

19

Plâycu

7820

28

0,49

0,16

0,90

...

...

...

Phan Thiết

7070

25

0,55

0,16

0,92

21

Quảng Trị

2230

...

...

...

0,48

0,23

0,62

22

Quảng Ngãi

2590

16

0,58

0,12

...

...

...

23

Quy Nhơn

2610

14

0,55

0,18

0,68

24

Sơn La

...

...

...

20

0,42

0,15

0,80

25

Sơn Tây

5210

19

0,62

...

...

...

0,82

26

Tuyên Quang

8670

30

0,55

0,12

0,87

27

...

...

...

7710

28

0,52

0,20

0,85

28

Thái Bình

5220

19

...

...

...

0,16

0,81

29

Thanh Hóa

3640

19

0,53

0,15

0,72

...

...

...

Tuy Hòa

2820

15

0,48

0,18

0,72

31

Hồ Chí Minh

11650

...

...

...

0,58

0,18

0,95

32

Việt Trì

5830

18

0,55

0,12

...

...

...

33

Vinh

3430

20

0,55

0,16

0,69

34

Yên Bái

...

...

...

29

0,54

0,24

0,85

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] 06 TCN 363 - 87 Sân bay quân sự cơ bản - Tiêu chuẩn thiết kế.

[2] TCVN 4038:2012 Thoát nước. Thuật ngữ và định nghĩa.

[3] TCVN 7957:2008 Thoát nước - Mạng lưới và công trình bên ngoài - Tiêu chuẩn thiết kế (Drainage and sewerage - External Networks and Facilities - Design Standard).

...

...

...

[5] TCVN 9160:2012 Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế dẫn dòng trong xây dựng (Hydraulic structures - Technical requirements for design of disversion channel in construction).

[6] TCVN 9845:2013 Tính toán các đặc trưng dòng chảy lũ (Calculation of flood flow characteristics).

[7] TCVN 10907:2015 Sân bay dân dụng - Mặt đường sân bay - Yêu cầu thiết kế (Civil Aerodrome - Pavement - Specifications for Design).

[8] Công trình thủy lợi - Tính toán hệ số tiêu thiết kế (Hydraulic structures Calculation of design drainage coefficient).

[9] Sổ tay tính toán thủy văn, thủy lực cầu đường do TEDI biên soạn, Bộ GTVT ban hành năm 2006.

[10] Hoàng Văn Huệ. Thoát nước - Tập 1. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật Hà Nội năm 2002.

MỤC LỤC

...

...

...

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ và định nghĩa

4  Quy định chung

4.1  Lựa chọn sơ đồ hệ thống thoát nước

4.2  Bố trí hệ thống thu nước ngầm

4.3  Yêu cầu về bố trí hệ thống thoát nước

5  Quy hoạch hệ thống thoát nước sân bay dân dụng

5.1  Nguyên tắc quy hoạch chung

...

...

...

5.3  Quy hoạch hệ thống thoát nước mặt sân bay

5.4  Quy hoạch hệ thống thoát nước ngầm sân bay

5.5  Quy hoạch hệ thống đường ống và mương dẫn thoát nước

6  Nguyên tắc cấu tạo hệ thống thoát nước sân bay

6.1  Nguyên tắc cấu tạo hệ thống ngăn nước ngoài sân bay

6.2  Nguyên tắc cấu tạo hệ thống thoát nước mặt sân bay

6.3  Nguyên tắc cấu tạo hệ thống thoát nước ngầm sân bay

6.4  Nguyên tắc cấu tạo công trình đường ống và mương dẫn thoát nước

7  Tính toán thủy văn, thủy lực hệ thống thoát nước sân bay

...

...

...

7.2  Tính toán thủy lực rãnh biên mép mặt đường nhân tạo và rãnh đất

7.3  Tính toán thủy lực ống góp tiêu thoát nước đường cất hạ cánh, đường lăn, sân đỗ và sân ga

7.4  Tính toán thủy lực giếng thu nước mưa và giếng tụ

7.5. Tính toán thủy lực ống thấm sâu

7.6. Tính hồ điều hòa

7.7  Tính toán thủy văn, thủy lực hệ thống thoát nước đường cất hạ cánh đất

Phụ lục A (Tham khảo). Bản đồ phân vùng mưa rào ở Việt Nam

Phụ lục B (Tham khảo). Hệ số khí hậu của 18 vùng khí hậu (trạm đại diện)

Phụ lục C (Quy định). Phương pháp cường độ giới hạn - Giá trị của các thông số b, C, n, q20

...

...

...

Thư mục tài liệu tham khảo