Hướng dẫn thí nghiệm thủy lực cơ sở

Tài liệu này với mục tiêu hướng dẫn các bước chuẩn bị và tiến hành thí nghiệm thủy lực cơ sở cụ thể đó là lý thuyết mô hình SWMM; ứng dụng phần mềm SWMM tính toán cho các đường ống.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hướng dẫn thí nghiệm thủy lực cơ sở THÍ NGHIỆM THỦY LỰC CƠ SỞ I.  LÝ THUYẾT MÔ HÌNH SWMM. 1. Giới thiệu phần mềm SWMM : Mô   hình   toán   SWMM   (Storm   Water   Management   Model   )   là   mô   hình   động   lực học   mô   phỏng   mưa   –   dòng   chảy   cho   các   khu   vực   đô   thị   cả   về   chất   và   lượng,   và   tính toán quá trình chảy tràn từ mỗi lưu vực bộ phận đến cửa nhận nước của nó. Mô hình vừa có thể  mô phỏng cho từng sự  kiện ( từng trận mưa đơn lẻ  ), vừa có thể mô phỏng liên tục. Mô   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  môi trường Hoa kỳ  EPA (The U.S.Environment Protection Agency ). Khi   mới   ra   đời   mô   hình   chạy   trên   môi   trường   DOS.   Mô   hình   liên   tục   được   cập nhập   và   phiên   bản   mới   nhất   là   SWMM   5.0   chạy   trên   môi   trường   WINDOW.   Phiên bản mới này được viết lại bởi một bộ  phận trong phòng thí nghiệm nghiên cứu Quản lý rủi ro Quốc gia của EPA.     2 . Khả năng của phần mềm SWMM :    Mô   hình   SWMM   là   một   mô   hình   toán   học   toàn   diện,   dùng   để   mô   phỏng   khối lượng và tính chất dòng chảy đô thị do mưa và hệ thống cống thoát nước thải chung. Mọi vấn đề  về  thuỷ  văn đô thị  và chu kỳ  chất lượng đều được mô phỏng, bao gồm dòng   chảy   mặt   và   dòng   chảy   ngầm,   vận   chuyển   qua   mạng   lưới   hệ   thống   tiêu   thoát nước, hồ chứa và khu xử lý. Mô   hình   SWMM   mô   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 mô tả  (lưu   vực,   vận   chuyển,   hồ   chứa   /   xử   lý)   để   dự   đoán   các   trị   số   chất   lượng   và   khối lượng dòng chảy. Hình 1: Các khối xử lý chính trong mô hình SWMM  Trong sơ đồ trên bao gồm các khối sau:  Khối  “dòng   chảy”   (Runoff   block)  tính   toán   dòng   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.  Khối  “truyền   tải”   (Transport   block)   tính   toán   truyền   tải   vật   chất   trong   hệ thống nước thải.  Khối  “chảy   trong   hệ   thống”   (Extran   block)  diễn   toán   thủy   lực   dòng   chảy phức tạp trong cống, kênh…   Khối  “Trữ/xử   lý“   (Strorage/Treatment   block)  biểu   thị   các   công   trình   tích nước như ao hồ…và các công trình xử lý nước thải, đồng thời mô tả ảnh hưởng của   các thiết bị điều khiển dựa trên lưu lượng và chất lượng ­ các ước toán chi phí cơ bản   cũng được thực hiện.  Khối “nhận nước” (Receiving block) Môi trường tiếp nhận. Mục   đích   ứng   dụng   mô   hình   toán   SWMM   cho   hệ   thống   thoát   nước   được   triển khai nhằm :  Xác   định   các   khu   vực   cần   xây   mới   hoặc   mở   rộng   cống   thoát   nước   để giảm tình trạng ngập lụt đường phố hoặc cung cấp dịch vụ thoát nước thải cho những khu vực mới phát triển.  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.  Cung   cấp   công   cụ   quy   hoạch   để   đánh   giá   việc   thực   hiện   các   cống   chắn dòng dọc kênh. Những ứng dụng điển hình của SWMM :  Quy hoạch hệ thống thoát nước mưa.  Quy hoạch ngăn tràn cống chung.  Quy hoạch hệ thống thoát nước lũ ở kênh hở.  Quy hoạch cống ngăn lũ.  Quy hoạch hồ chứa phòng lũ. SWMM xem xét mọi quá trình thủy văn tạo dòng chảy trên lưu vực đô thị như :  Quá trình mưa.  Bốc hơi bề mặt nước.  Tuyết tan.  Tổn thất tích tụ trên tán lá cây và tổn thất điền trũng.  Tổn thất thấm.  Thẩm thấu của nước vào các tầng nước ngầm.  Dòng chảy sát mặt.  Dòng chảy tràn trên bề mặt.            Sự   biến   đổi   về   mặt   không   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   có   tất   cả   những   tính   năng   mền   dẻo   của   một   mô   hình   thủy   lực dùng   để   diễn   toán   dòng   chảy,   nhập   lưu   trong   cống,   kênh,   hồ,   trạm   xử   lý   nước,   các công trình phân nước của hệ thống tiêu thoát nước như :  Tính toán được các hệ thống lớn phức tạp.  Sử   dụng   nhiều   loại   cống   có   hình   dạng   và   kích   thước   khác   nhau   và   các kênh hở.  Mô   hình   hóa   được   các   bộ   phận   phức   tạp   trong   hệ   thống   như:   hồ   chứa, các trạm xử lý nước, trạm bơm tiêu …  Có   thể   xét   đến   nhập   lưu   hay   dòng   chảy   từ   bên   ngoài   v ...