Giáo trình công trình thu trạm bơm cấp thoát nước (ngành cấp thoát nước trình độ cao đẳng)

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: CƠNG TRÌNH THU, TRẠM BƠM CẤP THOÁT NƯỚC NGÀNH: CẤP THOÁT NƯỚC TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 403A/QĐ-CĐXD ngày 13 tháng 05 năm 2022 Hiệu trưởng trường Cao đẳng xây dựng Thành phố Hồ Chí Minh THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH (Lưu hành nội bộ) 3.1 KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI CƠNG TRÌNH THU NƯỚC MẶT 41 3.1.1 Nhiệm vụ đặc điểm cơng trình thu nước mặt 41 3.1.2 Phân loại cơng trình thu nước mặt .42 3.1.3 Vị trí đặt cơng trình thu .42 3.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG KHI LỰA CHỌN CƠNG TRÌNH THU 43 3.2.1 Lưu lượng khai thác: 43 3.2.2 Chế độ thủy văn nguồn nước khai thác: 43 3.2.3 Địa chất bờ sông, lịng sơng mặt cắt ngang sơng: .43 3.2.4 Mục đích sử dụng khác nguồn khai thác: 43 3.3 CÁC DẠNG KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THU NƯỚC MẶT 43 3.3.1 Cơng trình thu nước ven bờ .43 3.3.2 Cơng trình thu nước xa bờ 45 3.3.3 Cơng trình thu nước kết hợp gần bờ xa bờ 46 3.3.4 Cơng trình thu nước kiểu vịnh 47 3.3.5 Cơng trình thu nước kiểu nổi, di động .47 3.4 TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH THU NƯỚC MẶT 48 3.4.1 Song chắn rác 48 3.4.2 Tính toán lưới chắn rác 49 3.4.3 Tính tốn, lựa chọn kích thước ngăn thu, ngăn hút 49 3.5 BÀI TẬP LỚN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH THU NƯỚC MẶT .49 3.5.1 Số liệu tính tốn thiết kế: 49 3.5.2 Tính tốn thiết kế: 50 Chương 56 MÁY BƠM NƯỚC 56 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MÁY BƠM 56 4.1.1 Nguyên lý máy bơm 56 4.1.2 Định luật đồng dạng 56 4.1.3 Hệ số tỉ tốc 58 4.1.4 Quy luật quan hệ tương tự 59 4.1.5 Đường biểu diễn chế độ làm việc tương tự 60 4.2 MÁY BƠM LY TÂM 61 4.2.1 Sơ đồ cấu tạo bơm ly tâm 61 4.2.2 Nguyên lý hoạt động bơm ly tâm 66 4.2.3 Thông số làm việc bơm ly tâm 66 4.3 MÁY BƠM HƯỚNG TRỤC 72 4.3.1 Sơ đồ cấu tạo 72 4.3.2 Nguyên lý làm việc 73 4.3.3 Phương trình bơm hướng trục 73 4.3.3 Tổn thất, hiệu suất bơm 74 4.4 ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM 74 4.4.1 Đường đặc tính lý thuyết máy bơm 74 4.4.2 Đường đặc tính thực tế máy bơm 74 4.4.3 Ý nghĩa đường đặc tính máy bơm .75 4.5 ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH ỐNG, ĐIỂM LÀM VIỆC CỦA BƠM TRONG HỆ THỐNG .76 4.5.1 Đường đặc tính đường ống 76 4.5.2 Điểm làm việc máy bơm hệ thống .77 4.6 SỰ LÀM VIỆC SONG SONG, NỐI TIẾP CÙA CÁC BƠM 77 4.6.1 Sự làm việc song song bơm 77 4.6.1 Sự làm việc nối tiếp bơm 78 4.7 ĐIỀU CHỈNH LƯU LƯỢNG, CỘT ÁP MÁY BƠM .78 4.7.1 Điều chỉnh phương pháp tiết lưu 78 4.7.2 Điều chỉnh phương pháp thay đổi tốc độ quay bánh xe công tác 79 4.7.3 Điều chỉnh phương pháp gọt bánh xe công tác .80 4.8 THỰC HÀNH THÁO RÁP, SỬA CHỮA VÀ LẮP ĐẶT MƠ HÌNH TRẠM BƠM 81 4.8.1 Tháo ráp, sửa chữa phần 81 4.8.2 Tháo ráp, sửa chữa phần động điện 81 4.8.3 Lắp đặt máy bơm vào mơ hình trạm bơm 82 Chương 83 TRẠM BƠM CẤP NƯỚC 83 5.1 KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI TRẠM BƠM CẤP NƯỚC 83 5.1.1 Khái niệm .83 5.1.2 Phân loại trạm bơm cấp nước 83 5.2 LƯU LƯỢNG VÀ CỘT ÁP TRẠM BƠM 85 5.2.1 Trạm bơm cấp .85 5.2.2 Trạm bơm cấp .87 5.3 LỰA CHỌN MÁY BƠM TRONG TRẠM BƠM 92 5.3.1 Trạm bơm cấp .92 5.3.2 Trạm bơm cấp .92 5.4 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRẠM BƠM CẤP NƯỚC 94 5.4.1 Các kết cấu trạm bơm 94 5.4.2 Các tiêu kinh tế kỹ thuật thiết kế: 97 5.4.3 Chi phí quản lý trạm bơm: .97 5.4.4 Tổ chức quản lý trạm bơm: 97 5.5 THỰC HÀNH LẮP ĐẶT TRẠM BƠM CẤP NƯỚC .98 5.5.1 Kiểm tra, chuẩn bị vật tư, thiết bị, phụ kiện phần điện 99 5.5.2 Kiểm tra, chuẩn bị vật tư, thiết bị, phụ kiện phần 99 5.5.3 Lắp ráp hoàn chỉnh trạm bơm 99 Chương 100 TRẠM BƠM THOÁT NƯỚC 100 6.1 KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI TRẠM BƠM THOÁT NƯỚC 100 6.1.1 Khái niệm trạm bơm thoát nước: 100 6.1.2 Phân loại trạm bơm thoát nước: 100 6.1.3 Vị trí trạm bơm nước: 100 6.2 LƯU LƯỢNG, CỘT ÁP TRẠM BƠM 100 6.2.1 Lưu lượng số lượng máy bơm: 101 6.2.2 Thể tích bể thu: .101 6.3 BỐ TRÍ MÁY BƠM TRONG TRẠM BƠM THỐT NƯỚC 101 6.3.1 Bố trí máy bơm 101 6.3.2 Bố trí ống hút 101 6.3.3 Bố trí ống đẩy 101 6.4 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRẠM BƠM THOÁT NƯỚC 101 6.4.1 Số liệu tính tốn thiết kế 101 6.4.2 Các bước tính tốn: .101 6.5.1 Kiểm tra, chuẩn bị vật tư, thiết bị, phụ kiện phần điện 107 6.5.2 Kiểm tra, chuẩn bị vật tư, thiết bị, phụ kiện phần 107 6.5.3 Lắp ráp hoàn chỉnh trạm bơm 108 Chương TỔNG QUAN NGUỒN NƯỚC - CƠNG TRÌNH THU NƯỚC Mục tiêu chương 1: Sau học xong chương này, sinh viên nắm - Tổng quan nguồn nước tự nhiên; - Phân loại đặc điểm tùng nguồn nước tự nhiên; - Phân loại đặc điểm loại cơng trình thu nước; 1.1 PHÂN LOẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC NGUỒN NƯỚC 1.1.1 Khái qt chung: Nước thiên nhiên thường tồn dạng sau: nằm lộ thiên mặt đất nằm ngầm đất Nước mưa sau rơi xuống mặt đất phần thấm vào đất qua tầng thấm nước giữ lại tầng không thấm nước tạo thành nguồn nước ngầm, phần nước lại chảy mặt đất theo địa hình thấp dần tập trung hình thành suối, ao, hồ, sông, … Trong kỹ thuật cấp nước người ta thường sử dụng loại nguồn nước sau : - Nguồn nước ngầm (mạch nông, mạch sâu); - Nguồn nưóc mặt (ao, hồ, sông ngòi) Ngoài ra, có nguồn nước mưa nguồn bổ sung cho nước ngầm nước mặt Ở vùng không khai thác nguồn nước nước mưa nguồn nước quan trọng Khi thiết kế hệ thống cấp nước, vấn đề có tầm quan trọng bậc chọn nguồn nước Nguồn nước định tính chất thành phần hạng mục công trình, định kinh phí đầu tư xây dựng giá thành sản phẩm Lựa chọn nguồn nước cần phải dựa sở kinh tế - kỹ thuật phương án 1.1.2 Nguồn nước ngầm: a Phân loại: + Nước ngầm mạch nông: Nằm tầng đất mặt thường khơng áp; Tính chất chịu ảnh hưởng nhiều mơi trường bên ngoài; Nằm gần mặt đất; Độ giao động mực nước mùa lớn; Trữ lượng thấp; Có thể sử dụng cho cấp nước + Nước ngầm độ sâu trung bình: Thường khơng áp, nằm độ sâu không lớn so với mặt đất; Chất lượng tốt nước ngầm mạch nông; Thường sử dụng để cấp nước + Nước ngầm mạch sâu: Nằm tầng chứa nước, tầng cản nước; Có áp; Ít chịu ảnh hưởng mơi trường bên ngồi; Lưu lượng lớn, ổn định, chất lượng tốt, trữ lượng lớn nên dùng làm nguồn cấp nước + Nước ngầm mạch lộ: Nằm lộ thiên mặt đất; Loại chảy xuống Loại phun lên; Thường xuất tỉnh miền núi có chất lượng tốt b Đặc điểm + Phân bố rộng, độ sâu không lớn; + Tầng chứa nước trung bình từ 15 - 30m, có nhiều nơi tới 50 - 70m; + Chất lượng tốt: hàm lượng cặn nhỏ, vi trùng, nhiệt độ ổn định; + Có hàm lượng muối khống lớn; + Có hàm lượng sắt lớn, đặc biệt sắt hoá trị + Nước ngầm vùng ven biển thường bị nhiễm mặn 1.1.3 Nguồn nước mặt: a Nguồn nước sơng: Nguồn nước chủ yếu cho mục đích cấp nước Trữ lượng lớn, đáp ứng nhu cầu cấp nước Đặc điểm chính:  + Chênh lệch mùa mực nước, lưu lượng, hàm lượng cặn nhiệt độ nước;  + Hàm lượng muối khống sắt nhỏ nhỏ nên thích hợp sử dụng cho công nghiệp giấy, dệt nhiệt điện;  + Độ đục độ màu tương đối cao nên xử lý phức tạp, tốn  + Nước sông chịu ảnh hưởng trực tiếp môi trường bên b Nguồn nước hồ - Chất lượng nước: Trong, có hàm lượng cặn nhỏ; Thường có màu, có mùi dễ bị nhiễm bẩn; Các hồ lớn, ven hồ có sóng nên nước ven hồ đục - Nguồn nước hồ nước ta thường có chất lượng tốt sử dụng nhiều cho mục đích cấp nước c Nguồn nước suối - Là nguồn cung cấp nước quan trọng tỉnh miền núi Đặc điểm bật nước suối không ổn định chất lượng nước, mức nước, lưu lượng, vận tốc dòng chảy mùa lũ mùa kiệt - Nếu dùng nước suối làm nguồn cung cấp nước, cần phải có biện pháp dự trữ, nâng cao mực nước bảo vệ cơng trình thu cách hợp lý 1.2 LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC, BẢO VỆ NGUỒN NƯỚC 1.2.1 Lựa chọn nguồn nước Trong thực tế, thiết kế cấp nước cho khu vưc gặp trường hợp có nhiều nguồn nước, nhiều loại nguồn nước sử dụng Khi cần phân tích, so sánh phương án đưa để chọn phương án tốt nguồn nước sở yếu tố sau: - Chất lượng nguồn nước phải tốt; - Lưu lượng cần phải đảm bảo cung cấp đủ cho nhu cầu dùng nước trước mắt tương lai; - Gần đối tượng tiêu dùng, không gây trở ngại cho nhu cầu dùng nước khác; - Thi công, quản lý thuận tiện, giá thành thấp; - Với nước mặt ưu tiên nguồn nước sông; Với nguồn nước ngầm ưu tiên nước ngầm có áp 1.2.2 Bảo vệ nguồn nước Nguồn nước thiên nhiên không sử dụng để cấp nước cho ăn uống, sinh hoạt mà sử dụng cho nhiều mục đích khác nơng nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, thủy điện,…Bản thân việc sử dụng nước gây ô nhiễm nguồn nước Con người lại xả nguồn nước loại nước thải sinh hoạt, sản xuất,…Nước mưa chảy bề mặt khu dân cư, công nghiệp, nông nghiệp xuống sông, hồ mang theo nhiều rác rưởi, bụi bặm, hóa chất, vi trùng,…tất điều làm tăng độ màu, độ mùi làm chất lượng nước xấu Để thỏa mãn nhu cầu dùng nước khác nhau, phải có biện pháp quy hoạch, cải tạo nguồn nước cho kế hợp hài hịa mục đích sử dụng nước khác có biện pháp bảo vệ vệ sinh nguồn nước cách hợp lý BẢo vệ nguồn nước vấn đề quan trọng, có ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước thô Nếu vấn đề không trọng cách thích đáng làm cho chất lượng nước thô xấu đi, giá thành xử lý nước tăng lên dễ dàng xảy dịch bệnh có mầm mống gây bệnh Vùng bảo vệ nguồn nước chia thành ba khu vực: a) Khu vực nghiêm cấm: Cơng trình thu nằm khu vực này, khơng xây dựng cơng trình kiến trúc nhà nào, cấm xả thải, tắm giặt, đánh bắt cá, chăn thả gia súc, cấm sử dụng hóa chất độc hại loại phân bón b) Khu vực hạn chế: Là khu vực khu vực nghiêm cấm, khu vực nguồn nước xả thải phải xử lý đạt tiêu chuẩn trước xả thải vào nguồn tiếp nhận theo Quy chuẩn, tiêu chuẩn b) Khu vực theo dõi: Đây vành đai bảo vệ nguồn nước thô cung cấp Trong khu vực cần theo dõi để phát ngăn chặn kịp thời hành vi gây nhiễm nguồn nước gây ảnh hưởng xấu đến tầng chứa nước 1.3 PHÂN LOẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM CÁC CƠNG TRÌNH THU NƯỚC 1.3.1 Phân loại cơng trình thu nước Chúng ta có loại nguồn nước sử dụng vào mục đích cấp nước nguồn nước ngầm nguồn nước mặt Tương ứng với hai nguồn nước đó, có hai nhóm cơng trình thu nước: - Cơng trình thu nước ngầm - Cơng trình thu nước mặt Ngồi ra, vùng hải đảo vùng khan nguồn nước ngọt, ta sử dụng nguồn nước mưa để sử dụng phần cho đối tượng sử dụng nước nhỏ Trong phạm vi giáo trình mơn học không đề cập đến việc thu nước mưa 1.3.2 Đặc điểm cơng trình thu nước a) Cơng trình thu nước ngầm: a.1) Giếng khơi: Đặc tính biểu thị trọng lượng đơn vị trọng lượng riêng Đối với chất lỏng đồng chất, trọng lượng đơn vị tích số khối lượng đơn vị với gia a.2) Đường hầm thu nước ngang: Đặc tính biểu thị trọng lượng đơn vị trọng lượng riêng Đối với chất lỏng đồng chất, trọng lượng đơn vị tích số khối lượng đơn vị với gia a.3) Giếng khoan: Đặc tính biểu thị trọng lượng đơn vị trọng lượng riêng Đối với chất lỏng đồng chất, trọng lượng đơn vị tích số khối lượng đơn vị với gia b) Cơng trình thu nước mặt: b.1) Cơng trình thu nước bờ sơng Đặc tính biểu thị trọng lượng đơn vị trọng lượng riêng Đối với chất lỏng đồng chất, trọng lượng đơn vị tích số khối lượng đơn vị với gia b.2) Công trình thu nước lịng sơng: Đặc tính biểu thị trọng lượng đơn vị trọng lượng riêng Đối với chất lỏng đồng chất, trọng lượng đơn vị tích số khối lượng đơn vị với gia