CTN XD 45 tiet 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT KHOA XÂY DỰNG BỘ MÔN XÂY DỰNG HẠ TẦNG CƠ SỞ CẤP THOÁT NƯỚC TRONG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG HÀ NỘI 2014 2 PhÇn 1 CÊp níc Ch¬ng 1 Nh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ hÖ thè[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT KHOA XÂY DỰNG BỘ MƠN XÂY DỰNG HẠ TẦNG CƠ SỞ CẤP THỐT NƯỚC TRONG CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG HÀ NỘI 2014 Phần - Cấp n-ớc Ch-ơng - Những khái niệm hệ thống cấp n-ớc 1.1 Các hệ thống cấp n-ớc tiêu chuẩn dùng n-ớc 1.1.1 Các hệ thống cấp n-ớc, phân loại lựa chọn ã HTCN tổ hợp công trình thu n-ớc, vận chuyển n-ớc, xử lý n-ớc, điều hoà phân phối n-ớc tới đối t-ợng sử dụng n-ớc Hình Sơ đồ hệ thèng cÊp n-íc trùc tiÕp Nguồn n-ớc: n-ớc mặt n-ớc ngầm Công trình thu + Trạm bơm cấp 1: thu n-ớc từ nguồn bơm lên trạm xử lý Trạm xử lý: làm n-ớc nguồn đạt yêu cầu chất l-ợng sử dụng Bể chứa n-ớc sạch: điều hoà l-u l-ợng trạm bơm cấp cấp Trạm bơm cấp 2: đ-a n-ớc đà xử lý từ bể chứa n-ớc đến mạng l-ới tiêu dùng Đài n-ớc: điều hoà l-u l-ợng trạm bơm cấp mạng l-ới tiêu dùng Mạng l-ới truyền dẫn phân phối: gồm mạng cấp truyền dẫn, mạng cấp phân phối mạng cấp đấu nối với ống cấp vào nhà ã Các yêu cầu hệ thống cấp n-ớc là: - Bảo đảm đ-a đầy đủ liên tục l-ợng n-ớc cần thiết đến nơi tiêu dùng - Bảo đảm chất l-ợng n-ớc đáp ứng yêu cầu sử dụng - Giá thành xây dựng quản lý rẻ - Thi công quản lý dễ dàng thuận tiện, có khả tự động hoá giới hoá việc khai thác, xử lý vận chuyển n-ớc ã Phân loại hệ thống cấp n-ớc a Theo đối t-ợng phục vụ - HTCN đô thị - HTCN khu công nghiệp, nông nghiệp - HTCN đ-ờng sắt b Theo chức phục vụ - HTCN sinh hoạt - HTCN sản xuất - HTCN chữa cháy c Theo ph-ơng pháp sử dụng n-ớc - HTCN trực tiếp: n-ớc dùng xong thải (Hình 1) - HTCN tuần hoàn: n-ớc chảy tuần hoàn chu trình kín Hệ thống tiết kiệm n-ớc cần bổ sung phần n-ớc hao hụt trình tuần hoàn, th-ờng dùng công nghiệp (Hình2) - HTCN dùng lại: n-ớc dùng lại vài lần thải đi, th-ờng áp dụng c«ng nghiƯp CTT+TB1 BC TB2 TXLNC CN1 CN2 èng dẫn n-ớc tuần hoàn Bơm tăng áp Cống dẫn NT TXL TXLNT Nguồn Hình Sơ đồ hệ thống cấp n-ớc tuần hoàn d e - Theo nguồn n-ớc HTCN ngầm HTCN mặt Theo nguyên tắc làm việc HTCN có áp: n-ớc chảy ống chịu áp lực bơm bể chứa n-ớc cao tạo - HTCN tự chảy (không áp): n-ớc tự chảy theo ống m-ơng hở chênh lệch địa hình f Theo phạm vi cÊp n-íc - HTCN thµnh - HTCN khu dân c-, tiểu khu nhà - HTCN nông thôn g Theo ph-ơng pháp chữa cháy - Hệ thống chữa cháy áp lực thấp: áp lực n-ớc mạng l-ới đ-ờng ống cấp n-ớc thấp nên phải dùng bơm đặt xe chữa cháy nhằm tạo áp lực cần thiết để dập tắt đám cháy Bơm hút trực tiếp từ đ-ờng ống thành phố hay từ thùng chứa n-ớc xe chữa cháy - Hệ thống chữa cháy áp lực cao: áp lực n-ớc mạng l-ới đ-ờng ống đảm bảo đ-a n-ớc tới nơi chữa cháy, đội phòng cháy chữa cháy việc lắp ống vải gai vào họng chữa cháy mạng l-ới đ-ờng ống để lấy n-ớc chữa cháy ã Lựa chọn HTCN Các để lựa chọn HTCN: có yếu tố - Điều kiện tự nhiên: nguồn n-ớc, địa hình, khí hậu - Yêu cầu đối t-ợng dùng n-ớc: l-u l-ợng, chất l-ợng, áp lực, Khả thực thi: khối l-ợng xây dựng thiết bị kỹ thuật, thời gian, giá thành xây dựng quản lý Để có sơ đồ HTCN tốt, hợp lý cần so sánh kinh tế, kỹ thuật nhiều ph-ơng án, phải tiến hành so sánh toàn nh- phận sơ đồ để có đ-ợc sơ đồ hệ thống hợp lý, hiệu kinh tế cao 1.1.2 Tiêu chuẩn dùng n-ớc ngày ã Tiêu chuẩn dùng n-ớc l-ợng n-ớc trung bình tính cho đơn vị tiêu thụ đơn vị thời gian hay cho đơn vị sản phẩm - Tiêu chuẩn dùng n-ớc thông số thiết kế HTCN Nó dùng để xác định quy mô dùng n-ớc (công suất) - Có nhiều loại tiêu chuẩn dùng n-ớc: + TCDN sinh hoạt: phụ thuộc mức độ tiƯn nghi cđa khu d©n c-, khÝ hËu, kinh tÕ, tập quán sinh hoạt, + TCDN sản xuất (công nghiệp): phụ thuộc loại hình sản xuất, dây chuyền công nghệ sản xuất, + TCDN chữa cháy: phụ thuộc quy mô dân số, mức độ chịu lửa công trình, + TCDN t-ới cây, đ-ờng Ngoài ra, có nhu cầu dùng n-ớc khác: + N-ớc dùng nhà công cộng + N-ớc dùng cho công tr-ờng xây dựng + N-íc dïng khu xư lý + N-íc thÊt thoát ã TCDN sinh hoạt: tính bình quân đầu ng-ời (l/ng-ời.ngày đêm) - L-ợng n-ớc tiêu thụ tong sinh hoạt, ăn uống không đồng theo thời gian Để phản ánh chế độ làm việc công trình HTCN theo thời gian, trạm bơm cấp 2, ng-ời ta đ-a khái niệm hệ số không điều hoà giờ: Kh (là tỷ số l-u l-ợng tối đa l-u l-ợng trung bình ngày cấp n-ớc tối đa, Kh = 1,3 - 1,7, tuỳ thuộc vào quy mô thành phố, thành phố lớn K h nhỏ ng-ợc lại - Để phản ánh công suất hệ thống ngày dùng n-ớc tối đa, th-ờng mùa nóng, với công suất dùng n-ớc ngày trung bình (tính năm) ng-ời ta đ-a vào hệ số không điều hoà ngày: K ngày = 1,35 - 1,5 Bảng TCDN sinh hoạt hệ số không điều hoà K h cho khu dân c- đô thị TCDN trung bình, l/ng-ời.ngđ Hệ số không điều hoà Kh Nhà không trang thiết bị vệ sinh, lấy n-ớc vòi công cộng 40 - 60 2,5 - 2,0 Nhà có vòi n-ớc, thiết bị khác 80 - 100 2,0 - 1,8 Trang bị tiện nghi nhà Nhà có hệ thống cấp thoát n-ớc bên trong, có khu WC nh-ng thiết bị tắm 120 - 150 1,8 - 1,5 Nh- trªn, cã thiÕt bị tắm thông th-ờng (h-ơng sen) 150 - 200 1,7 - 1,4 Nhà có hệ thống cấp thoát n-ớc bên trong, có dụng cụ WC, có bồn tắm cÊp n-íc nãng cơc bé 200 - 300 1,5 - 1,3 ã TCDN công nghiệp: đ-ợc xác định dựa sở dây chuyền công nghệ sản xuất quan thiết kế công nghệ hay quan quản lý cung cấp Tiêu chuẩn đ-ợc tính theo đơn vị sản phẩm Bảng - Tiêu chuẩn n-ớc dùng cho nhu cầu sản xuất Các loại n-ớc Đơn vị đo Tiêu chuẩn (m3/1ĐVĐ) N-ớc làm lạnh nhà máy nhiệt ®iƯn 1000 Kwh 160 - 400 N-íc cÊp nßi nhà máy nhiệt điện 1000 Kwh 3-5 N-ớc làm nguội động đốt ngựa/h 0,015 - 0,04 N-íc khai th¸c than tÊn than 0,2 - 0,5 N-íc lµm giµu than tÊn than 0,3 - 0,7 N-íc vËn chun than theo m¸ng tÊn than 1,5 - N-íc lµm ngi lß lun gang tÊn gang 24 - 42 N-ớc làm nguội lò mactanh thép - 42 N-íc cho x-ëng c¸n èng tÊn - 25 10 N-íc cho x-ëng ®óc thÐp tÊn - 20 11 N-ớc để xây loại gạch 1000 viên 0,09 - 0,21 12 N-ớc rửa sỏi để đổ bê tông m3 - 1,5 13 N-ớc rửa cát để đổ bê tông m3 1,2 - 1,5 14 N-ớc phục vụ đổ 1m bê tông 1m3 2,2 - 3,0 15 N-ớc để sản xuất loại gạch 1000 viên 0,7 - 16 N-ớc để sản xuất loại ngói 1000 viên 0,8 - 1,2 Chú thích Trị số nhỏ cho công suất nhiệt điện lớn Bổ sung cho hệ thống tuần hoàn + Trong tr-ờng hợp n-ớc cấp cho khu công nghiệp địa ph-ơng phân bố phân tán lấy - 10% l-ợng n-ớc sinh hoạt, ăn uống tối đa điểm dân cđô thị + TCDN cho ăn uống sinh hoạt công nhân XNCN xem bảng Bảng TCDN cho ăn uống sinh hoạt công nhân XNCN Loại phân x-ởng Tiêu chuẩn (l/ng-ời.ca) Kh Phân x-ởng nóng toả nhiệt > 20 kcal 1m3/h 35 2,5 Phân x-ởng khác 25 3,0 + TCDN tắm công nhân sau làm việc tính theo ca đồng với tiêu chuẩn 40 ng-ời/1 vòi tắm (khoảng 500l/h) với thời gian tắm 45 phút L-ợng n-ớc tắm cho công nhân: Phân x-ởng bình th-ờng: 40l/1lần tắm Phân x-ởng nóng: 60 l/1 lần tắm ã TCDN t-ới cây, đ-ờng: 0,5 - l/m2 diện tích đ-ợc t-ới ã TCDN nhà công cộng: theo TCXD 33 - 68 ã N-ớc thất thoát rò rỉ: tuỳ thuộc vào tình trạng mạng l-ới phân phối lấy từ - 10% tỉng c«ng st cđa hƯ thèng, thùc tế có lên tới 15 - 20% ã N-ớc dïng cho khu xư lý: s¬ bé = - 10%QTXL (trị số nhỏ dùng cho công suất > 20.000m3/ngđ ng-ợc lại) N-ớc dùng cho nhu cầu kỹ thuật trạm xử lý n-ớc cấp: bể lắng 1,5 - 3%; bĨ läc - 5%; bĨ tiÕp xóc - 10% ã N-ớc chữa cháy: qcc, số đám cháy đồng thời, thời gian cháy, áp lực n-ớc chữa cháy cho điểm dân c- phụ thuộc quy mô dân số, số tầng, bậc chịu lửa mạng l-ới đ-ờng ống n-ớc chữa cháy quy định TC 11 - 63; TCDN chữa cháy cho khu dân c- đô thị 20TCN 33 - 85 Bảng Tiêu chuẩn n-ớc chữa cháy cho khu dân c- đô thị theo số đám đồng thời L-u l-ợng cho đám cháy, l/s Số dân (1000 ng-ời) đến 25 50 100 200 300 400 500 Số đám cháy đồng thời 2 3 3 Nhà hai tầng với bậc chịu lửa I , II , III IV , V Nhà hỗn hợp tầng không phụ thuộc bËc chÞu lưa 10 15 20 20 - 10 20 25 - 10 15 20 30 30 40 50 60 Nhà ba tầng không phụthuộc bậc chịu lửa 10 15 25 35 40 55 70 80 1.2 L-u l-ợng n-ớc tính toán công suất trạm cấp n-ớc 1.2.1 L-u l-ợng n-ớc tính toán cho nhu cầu khu dân c6 Qmax-ngày = Qmax-h = Qmax-s = q N qTB N (m3/ngµy) K ng − max = max 1000 1000 Qmax − 24 K h − max (m3/h) Qmax h 1000 (l/s) 3600 Trong đó: Qmax-ngày, Qmax-h, Qmax-s: l-u l-ợng n-ớc lớn ngày, giờ, giây Kng-max, Kh-max: hệ số không điều hoà lớn ngày, Kng-max: tỷ số l-u l-ợng ngày dùng n-ớc lớn l-u l-ợng ngày dùng n-ớc trung bình Kh-max: tỷ số l-u l-ợng dùng n-ớc lớn l-u l-ợng dùng n-ớc trung bình N: dân số tính toán khu dân c- (ng-ời) qTB, qmax: tiêu chuẩn dùng n-ớc trung bình, max (l/ng-ời.ngđ) 1.2.2 L-u l-ợng n-ớc t-ới cây, t-ới đ-ờng 10000.q t Ft = 10.q t Ft (m / ngd ) 1000 ngd Q Qth = t (m / h) T Qtngd = Trong đó: Qtngđ, Qth: l-u l-ợng n-ớc t-ới ngày đêm, Ft: diện tích cây, đ-ờng cần t-ới (ha) qt: tiêu chuẩn n-ớc t-ới cây, đ-ờng (l/m2.ngđ) - Theo tiªu chn TCVN 3385 T: thêi gian t-íi ngày đêm (t-ới đ-ờng máy từ 8h - 16h; t-ới tay từ 5h - 8h 16 - 19h hàng ngày) 1.2.3 L-u l-ợng n-ớc công nghiệp ã L-u l-ợng n-ớc sinh hoạt cho công nhân làm việc nhà máy q n N + q l N (m / ngd ) 1000 q N + q l N Q shCN− ca = n (m / ca) 1000 CN Q Q shCN− ngd = sh − ca (m / h) T0 Q shCN− ngd = Trong ®ã: Q shCN− ngd , Q shCN− ca , Q shCN− ngd : l-u l-ợng n-ớc sinh hoạt công nhân ngày đêm, ca, làm việc qn, ql: tiêu chuẩn dùng n-ớc sinh hoạt công nhân phân x-ởng nóng lạnh (l/ng-ời.ca) N1, N2: số công nhân phân x-ởng nóng lạnh ngày (ng-ời) N3, N4: số công nhân phân x-ởng nóng lạnh ca (ng-ời) T0: thời gian làm việc ca (th-êng T = 8h) (h) • L-u l-ợng n-ớc tắm công nhân nhà máy QtCN −h = QtCN − ngd 500.n ( m / h) 1000 CN = QtCN − ca C = Qt − h T ( m / ngd ) QtCN − ca = 60.N + 40.N (m / ca) 1000 Trong ®ã CN CN QtCN − h , Qt − ngd , Qt − ca : l-u l-ợng n-ớc tắm công nhân ngày, giờ, ca (thời gian tắm quy định 45 phút vào sau tan ca) n: số vòi tắm (buồng tắm đơn) h-ơng sen bố trí nhà máy C: số ca làm việc nhà máy ngày đêm T: số làm việc ngày đêm ã L-u l-ợng n-ớc sản xuất Qsxh = Qsxngd ( m / h) T Trong ®ã: Q sxngd : l-u l-ợng n-ớc sản xuất ngày, xác định sở công suất hay sản phẩm sản xuất ngày tiêu chuẩn dùng n-ớc sản xuất (do nhà thiết kế công nghệ cung cấp) - m3/ngđ T: thời gian làm việc nhà máy ngày đêm (h) 1.2.4 Công suất cấp n-ớc hệ thống cho đô thị Q = (a.Qsh + Qt + Qsh-CN + Qt-CN + Qsx-CN).b.c (m3/ng®) Trong ®ã: Qsh, Qt, Qsh-CN, Qt-CN , Qsx-CN: l-u l-ợng n-ớc sinh hoạt khu dân c-; l-u l-ợng n-ớc t-ới cây, đ-ờng; l-u l-ợng n-ớc sinh hoạt, tắm sản xuất nhà máy ngày a: hệ số kể đến l-ợng n-ớc dùng cho công nghiệp địa ph-ơng, tiểu thủ công nghiệp, dịch vụ khác nằm xen kẽ khu dân c- (a = 1,1) b: hệ số kể đến l-ợng n-ớc rò rỉ (phụ thuộc điều kiện quản lý x©y dùng) b = 1,1 - 1,15 c: hƯ sè kể đến l-ợng n-ớc dùng cho thân trạm cấp n-íc (n-íc rưa bĨ l¾ng, bĨ läc,…) c = 1,05 - 1,1 (Q nhỏ lấy c lớn ng-ợc lại) 1.3 Chế độ làm việc hệ thống cấp n-ớc Chế độ làm việc công trình hệ thống cấp n-ớc không giống nhau, HTCN làm việc không ổn định Bài toán đặt từ mối quan hệ l-u l-ợng áp lực công trình hệ thống, tìm cách điều chỉnh để hệ thống làm việc ổn định 1.3.1 Sự liên hệ l-u l-ợng công trình cấp n-ớc ph-ơng pháp xác định dung tích bể chứa, đài n-ớc ã Để công trình xử lý làm việc ổn định l-u l-ợng đạt hiệu xử lý với chất l-ợng tốt trạm bơm cấp th-ờng cho làm việc theo chế độ đồng (100%Q/24h = 4,1667%Q/1h) ã Trạm bơm cấp phải làm việc bám sát với chế độ tiêu thụ n-ớc đô thị Nh-ng chế độ tiêu thụ n-ớc đô thị không đồng theo thời gian chế độ không ổn định nên trạm bơm cấp làm việc theo chế độ bậc, tuỳ theo chế độ trung bình khoảng thời gian xác định chế độ tiêu thụ n-ớc đô thị ã Để điều chỉnh bất cân hạng mục công trình: TXL - TB2 TB2 ML phân phối n-ớc đô thị, ng-ời ta dùng bể chứa n-ớc đặt sau công trình trạm xử lý, tr-ớc trạm bơm 2; đài n-ớc trạm bơm mạng l-ới phân phối để điều hoà l-u l-ợng n-ớc thừa n-ớc thiếu ngày đêm - §µi n-íc (§N): vµ bĨ chøa (BC) ngoµi nhiƯm vơ điều hoà l-u l-ợng làm nhiệm vụ dự trữ n-ớc chữa cháy đài n-ớc tạo áp lực đ-a n-ớc tới nơi tiêu dùng - Dung tích §N vµ BC: Wd = Wdh1 + Wcc10 ph (m ) Wb = Wdh2 + Wbt + Wcc3h (m ) Trong đó: Wđ, Wb: dung tích ĐN, BC (m3) W dh1 , W dh2 : dung tÝch điều hoà ĐN BC (m3) Wcc10 ph , Wcc3h : dung tích n-ớc dự trữ chữa cháy, lấy l-ợng n-ớc chữa cháy 10 phút ®µi n-íc vµ 3h ®èi víi bĨ chøa (m 3) Wbt: l-u l-ợng dùng cho thân trạm xử lý, lấy - 10% công suất trạm, m3 Để xác định dung tích điều hoà W dh1 , W dh2 đài n-ớc bể chứa dùng ph-ơng pháp bảng thống kê ph-ơng pháp biểu đồ Theo ph-ơng pháp bảng thống kê, ta chọn dốc n-ớc, th-ờng sau thời gian dài lấy n-ớc liên tục, n-ớc bể chứa đài cạn coi Từ tính l-ợng n-ớc lại bể đài L-ợng n-ớc l-u lại lớn dung tích điều hoà bể đài Nếu sau tính toán cột n-ớc lại có trị số âm chứng tỏ ta chọn dốc cạn n-ớc ch-a Khi ta cần cộng giá trị: giá trị d-ơng lớn giá trị âm lớn theo giá trị tuyệt đối tìm đ-ợc W dh1 , W dh2 VÝ dơ vỊ x¸c định dung tích điều hoà đài n-ớc giới thiệu bảng Bảng Bảng xác định dung tích điều hoà đài n-ớc % Q ngđ Giờ ngày đêm N-ớc tiêu thụ N-ớc bơm N-ớc vào ®µi N-íc ®µi 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24 3,2 2,5 2,6 3,5 4,1 4,5 4,9 4,9 5,6 4,9 4,7 4,4 4,1 4,1 4,4 4,3 4,1 4,5 4,5 4,5 4,8 4,6 3,3 2,5 2,5 2,5 2,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 0,4 0,1 0,4 0,4 0,1 0,2 0,4 1,2 0,5 0,7 0,1 0,4 0,4 1,1 0,4 0,2 0,3 0,1 - N-ớc lại ®µi 1,9 1,2 1,2 1,1 2,1 2,5 2,5 2,1 1,7 0,6 0,2 0,1 0,5 0,9 1,0 1,2 1,6 1,6 1,6 1,6 1,3 1,2 2,4 Kết dung tích điều hoà đài là: Wđ = 2,5% Q 1.3.2 Sự liên hệ áp lực công trình cấp n-ớc Ph-ơng pháp xác định chiều cao đài n-ớc áp lực công tác máy bơm ã Để cấp n-ớc liên tục áp lực máy bơm hay chiều cao đài n-ớc phải đủ để đảm bảo đ-a n-ớc đến vị trí cao nhất, xa so với trạm bơm đài n-ớc, đồng thời điểm phải đủ áp lực tự cần thiết để đ-a n-ớc đến thiết bị vệ sinh - áp lực tự cần thiết: nhà tầng 10m; nhà tầng 12m; nhà tầng 16m, (tiếp tục tăng tầng cộng thêm 4m) Với HTCN chữa cháy áp lực thấp, áp lực tự cần thiết điểm lấy n-ớc chữa cháy bất lợi nhÊt tèi thiÓu 10m 10 ... 2.2 Công trình thu n-ớc 2.2.1 Công trình thu n-ớc mặt Trong thực tế công trình thu n-ớc mặt phần lớn công trình thu n-ớc sông CTT n-ớc sông thiết phải đặt đầu nguồn n-ớc, phía khu dân c- khu công. .. thống cấp thoát n-ớc bên trong, có dụng cụ WC, có bồn tắm cÊp n-íc nãng cơc bé 200 - 300 1,5 - 1,3 ã TCDN công nghiệp: đ-ợc xác định dựa sở dây chuyền công nghệ sản xuất quan thiết kế công nghệ... việc không ổn định Bài toán đặt từ mối quan hệ l-u l-ợng áp lực công trình hệ thống, tìm cách điều chỉnh để hệ thống làm việc ổn định 1.3.1 Sự liên hệ l-u l-ợng công trình cấp n-ớc ph-ơng pháp