Nghiên Cứu Đề Xuất Sơ Đồ Cấp Nước Và Tính Toán Thủy Lực Mạng Lưới Cho Hệ Thống Cấp Nước Tập Trung Nông Thôn Của Xã Hương Sơn, Huyện Mỹ Đức, Tp. Hà Nội.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TẠ MINH QUYỀN NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CẤP NƯỚC VÀ TÍNH TỐN THỦY LỰC MẠNG LƯỚI CHO HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TẬP TRUNG NÔNG THÔN CỦA XÃ HƯƠNG SƠN, HUYỆN MỸ ĐỨC, TP HÀ NỘI NHẰM GIẢM KINH PHÍ ĐẦU TƯ LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TẠ MINH QUYỀN NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CẤP NƯỚC VÀ TÍNH TỐN THỦY LỰC MẠNG LƯỚI CHO HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TẬP TRUNG NÔNG THÔN CỦA XÃ HƯƠNG SƠN, HUYỆN MỸ ĐỨC, TP HÀ NỘI NHẰM GIẢM KINH PHÍ ĐẦU TƯ Chuyên ngành: Kỹ thuật sở hạ tầng Mã số: 1582580210008 NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS TS NGUYỄN VĂN TÍN HÀ NỘI, NĂM 2017 TẠ MINH QUYỀN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tên tác giả: Tạ Minh Quyền Học viên cao học: 23CTN21 Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Tín Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu đề xuất sơ đồ cấp nước tính tốn thủy lực mạng lưới cho hệ thống cấp nước tập trung nông thôn xã Hương Sơn, huyện Mỹ Đức, TP Hà Nội nhằm giảm kinh phí đầu tư” Tác giả xin cam đoan đề tài Luận văn làm dựa số liệu, tư liệu thu thập từ nguồn thực tế, công bố báo cáo quan Nhà nước để tính tốn kết quả, đánh giá đưa số đề xuất giải pháp Tác giả không chép luận văn đề tài nghiên cứu trước Hà Nội, ngày……tháng….năm 2017 Tác giả luận văn Tạ Minh Quyền i LỜI CÁM ƠN Sau trình thực hiện, hướng dẫn tận tình PGS.TS Nguyễn Văn Tín, ủng hộ động viên gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, với nỗ lực phấn đấu thân, tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật sở hạ tầng thời hạn nhiệm vụ với đề tài “Nghiên cứu đề xuất sơ đồ cấp nước tính toán thủy lực mạng lưới cho hệ thống cấp nước tập trung nông thôn xã Hương Sơn, huyện Mỹ Đức, TP Hà Nội nhằm giảm kinh phí đầu tư” Trong q trình làm luận văn, tác giả có hội học hỏi tích lũy thêm nhiều kiến thức kinh nghiệm quý báu phục vụ cho cơng việc Tuy nhiên thời gian có hạn, trình độ cịn hạn chế, số liệu cơng tác xử lý số liệu với khối lượng lớn nên thiếu sót luận văn khơng thể tránh khỏi Do tác giả mong tiếp tục nhận bảo giúp đỡ thầy cô giáo ý kiến đóng góp bạn bè đồng nghiệp Qua tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Tín, người trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cung cấp tài liệu, thơng tin cần thiết cho tác giả hồn thành Luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Thủy Lợi, thầy giáo, cô giáo Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, thầy cô giáo môn truyền đạt kiến thức chuyên môn suốt trình học tập Tác giả xin trân trọng cảm ơn quan, đơn vị nhiệt tình giúp đỡ tác giả trình điều tra thu thập tài liệu cho Luận văn Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ tác giả suốt trình học tập hoàn thành Luận văn Xin chân thành cảm ơn./ Hà Nội, ngày……tháng….năm 2017 Tác giả Tạ Minh Quyền ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi CHƯƠNG CỨU TỔNG QUAN CẤP NƯỚC NÔNG THÔN KHU VỰC NGHIÊN 1.1 Giới thiệu chung hệ thống cấp nước nông thôn 1.2 Thực trạng khai thác sử dụng nước sinh hoạt khu vực nghiên cứu 1.2.1 Hiện trạng khai thác sử dụng nước .7 1.2.2 Các nguồn nước mục đích sử dụng 1.2.3 Chất lượng nước trữ lượng nguồn cấp nước 11 1.3 Các mơ hình cấp nước nơng thơn 12 1.3.1 Hệ thống cấp nước tập trung 12 1.3.2 Hệ thống cấp nước phân tán 15 1.4 Tổng quan khu vực nghiên cứu 16 1.4.1 Điều kiện tự nhiên .16 1.4.2 Điều kiện kinh tế xã hội 21 CHƯƠNG 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 24 Xác định nhu cầu dùng nước khu vực nghiên cứu 24 2.1.1 Các nhu cầu sử dụng nước 24 2.1.2 Dự báo nhu cầu dùng nước 25 2.1.3 Xác định quy mô dùng nước trạm bơm cấp nước 25 2.1.4 Lập bảng thống kê lưu lượng ngày 29 2.2 Các thơng số đầu vào để tính tốn thủy lực mạng lưới 35 2.2.1 Số liệu tính tốn 35 2.2.2 Xác định chế độ làm việc trạm bơm 35 2.2.3 Bảng hệ số pattern cho khu vực tính tốn 38 2.3 Phương pháp tính tốn thủy lực mạng lưới .39 2.3.1 Phương pháp tính toán thủy lực mạng lưới .39 2.3.2 Phần mềm tính tốn thủy lực mạng lưới cấp nước EPANET 40 CHƯƠNG TÍNH TỐN THỦY LỰC MẠNG LƯỚI VÀ ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CẤP NƯỚC HỢP LÝ 47 iii 3.1 Vạch tuyến mạng lưới cấp nước cho khu vực nghiên cứu 47 3.1.1 Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước .47 3.1.2 Vạch tuyến mạng lưới cấp nước .47 3.2 Tính tốn thủy lực mạng lưới cấp nước 48 3.2.1 Xác định chiều dài tính tốn đoạn ống .49 3.2.2 Xác định cao trình nút .53 3.2.3 Xác định lưu lượng dọc đường đoạn ống .55 3.2.4 Tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước – Trường hợp cấp nước vịi 59 3.2.5 Tính tốn thủy lực mạng lưới cấp nước – Trường hợp cấp nước vào bể chứa khách hàng 71 3.3 Tính tốn giá thành xây dựng quản lý 80 3.3.1 Tính tốn chi phí xây dựng quản lý mạng lưới 80 3.3.2 Tính tốn chi phí người dân 83 3.3.3 Tổng hợp chi phí so sánh kinh tế 89 3.4 Đề xuất sơ đồ cấp nước mạng lưới cấp nước hợp lý khu vực nông thôn ngoại thành Hà Nội 92 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .95 PHỤ LỤC iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mặt tổng thể cấp nước xã Hương Sơn, huyện Mỹ Đức, TP Hà Nội .8 Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống cấp nước tập trung sử dụng nguồn nước ngầm .13 Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống cấp nước tập trung sử dụng nguồn nước mặt 13 Hình 1.4 Bản đồ vị trí huyện Mỹ Đức, TP Hà Nội .17 Hình 1.5 Vị trí xã Hương Sơn, huyện Mỹ Đức, TP Hà Nội 18 Hình 2.1 Biểu đồ dùng nước xã Hương Sơn giai đoạn (2017 - 2025) – Trường hợp cấp nước vòi .30 Hình 2.2 Biểu đồ dùng nước xã Hương Sơn giai đoạn (2025 - 2035) 32 Hình 2.3 Biểu đồ dùng nước xã Hương Sơn giai đoạn (2017 - 2025) – Trường hợp cấp nước vào bể chứa khách hàng 33 Hình 2.4 Biểu đồ dùng nước xã Hương Sơn giai đoạn (2025 - 2035) – Trường hợp cấp nước vào bể chứa khách hàng 35 Hình 2.5 Sơ đồ lắp đặt máy biến tần .36 Hình 2.6 Các thành phần vật lý hệ thống phân phối nước 42 Hình 3.1 Mặt vạch tuyến cấp nước xã Hương Sơn 50 Hình 3.2 Sơ đồ áp lực vận tốc toàn mạng lưới vào dùng nước lớn (không cháy) – Trường hợp áp lực vòi .59 Hình 3.3 Sơ đồ áp lực vận tốc toàn mạng lưới vào dùng nước lớn (có cháy) – Trường hợp áp lực cấp nước vòi 63 Hình 3.4 Sơ đồ áp lực vận tốc tồn mạng lưới vào dùng nước lớn (khơng cháy) – Trường hợp áp lực cấp vào bể chứa khách hàng 71 Hình 3.5 Sơ đồ áp lực vận tốc toàn mạng lưới vào dùng nước lớn (có cháy) – Trường hợp cấp nước vào bể chứa khách hàng 74 Hình 3.6 Sơ đồ cấp nước hộ gia đình có nhà cấp .84 Hình 3.7 Sơ đồ cấp nước hộ gia đình có nhà tầng 85 Hình 3.8 Sơ đồ cấp nước hộ gia đình có nhà tầng 86 Hình 3.9 Sơ đồ cấp nước hộ gia đình có nhà tầng 87 Hình 3.10 Biểu đồ so sánh chi phí xây dựng mạng lưới cấp nước trường hợp cấp nước vào bể chứa khách hàng cấp nước vòi 90 Hình 3.11 Biểu đồ so sánh chi phí quản lý vận hành mạng lưới cấp nước năm trường hợp cấp nước vào bể chứa khách hàng cấp nước vịi .90 Hình 3.12 Biểu đồ so sánh chi phí xây dựng tiền điện máy bơm người dân toàn xã Hương Sơn trường hợp cấp nước vào bể chứa khách hàng cấp nước vòi .91 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tổng hợp trạm cấp nước nông thô địa bàn Hà Nội Bảng 1.2 Chất lượng nước sông Mỹ Hà 10 Bảng 1.3 Kết phân tích chất lượng nước giếng khoan xã Hương Sơn 11 Bảng 1.4 Quy mô công suất hệ thống cấp nước tập trung có hệ thống bơm dẫn nước .14 Bảng 2.1 Tỷ lệ tăng dân số .25 Bảng 2.2 Dự báo dân số .25 Bảng 2.3 Dự báo số hộ dân 25 Bảng 2.4 Kết tính tốn nhu cầu dùng nước sinh hoạt .26 Bảng 2.5 Kết tính tốn nhu cấu cấp nước cho khách vãng lai 26 Bảng 2.6 Kết tính tốn nhu cấu cấp nước dịch vụ 27 Bảng 2.7 Bảng 3.2 – TCVN 33:2006 xác định hệ số 28 Bảng 2.8 Thống kê lưu lượng tiêu dùng cho toàn xã Hương Sơn theo ngày đêm giai đoạn 2017-2025 – Trường hợp cấp nước vòi 29 Bảng 2.9 Thống kê lưu lượng tiêu dùng cho toàn xã Hương Sơn theo ngày đêm giai đoạn 2025-2035 – Trường hợp cấp nước vòi 30 Bảng 2.10 Thống kê lưu lượng tiêu dùng cho toàn xã Hương Sơn theo ngày đêm giai đoạn 2017-2025 – Trường hợp cấp nước vào bể chứa khách hàng .32 Bảng 2.11 Thống kê lưu lượng tiêu dùng cho toàn xã Hương Sơn theo ngày đêm giai đoạn 2025-2035 – Trường hợp cấp nước vào bể chứa khách hàng .33 Bảng 2.12 Bảng hệ số pattern cho khu vực tính tốn 38 Bảng 3.1 Chiều dài tính tốn đoạn ống 50 Bảng 3.2 Bảng tính tốn cao trình nút 53 Bảng 3.3 Kết áp lực vận tốc dùng nước lớn (không cháy) – Trường hợp cấp nước vòi 60 Bảng 3.4 Kết áp lực vận tốc dùng nước lớn (có cháy) – Trường hợp cấp nước vòi .63 Bảng 3.5 Bảng thông số yêu cầu kỹ thuật máy bơm trạm bơm cấp II – Trường hợp cấp nước vòi 68 Bảng 3.6 Bảng kết lựa chọn máy bơm trạm bơm cấp II – Trường hợp cấp nước vòi 69 Bảng 3.7 Kết lựa chọn đường kính ống, chiều dài ống – trường hợp cấp nước vòi 69 Bảng 3.8 Tổng hợp khối lượng đường ống - trường hợp cấp nước vòi 70 Bảng 3.9 Kết áp lực vận tốc dùng nước lớn (không cháy) – Trường hợp cấp nước vào bể chứa khách hàng 71 vi Bảng 3.10 Kết áp lực vận tốc dùng nước lớn (có cháy) – Trường hợp cấp nước vào bể chứa khách hàng 74 Bảng 3.11 Bảng thông số yêu cầu kỹ thuật máy bơm trạm bơm cấp II – Trường hợp cấp nước vòi .78 Bảng 3.12 Bảng kết lựa chọn máy bơm trạm bơm cấp II – Trường hợp cấp nước vào bể chứa khách hàng .78 Bảng 3.13 Kết lựa chọn đường kính ống, chiều dài ống – trường hợp cấp nước vào bể chứa khách hàng .79 Bảng 3.14 Tổng hợp khối lượng đường ống - trường hợp cấp nước vào bể chứa khách hàng .80 Bảng 3.15 Chi phí xây dựng mạng lưới đường ống truyền dẫn – Trường hợp cấp nước vòi .81 Bảng 3.16 Chi phí xây dựng mạng lưới đường ống truyền dẫn – Trường hợp cấp nước vào bể chứa khách hàng .81 Bảng 3.17 Chi phí mua máy bơm trạm bơm cấp II .81 Bảng 3.18 Bảng tổng hợp chi phí điện trạm bơm cấp trường hợp tính tốn 83 Bảng 3.19 Bảng tổng hợp số hộ dân ứng với trường hợp tính tốn 88 Bảng 3.20 Bảng tổng hợp chi phí người dân 88 Bảng 3.21 Bảng tổng hợp chi phí xây dựng quản lý vận hành mạng lưới năm 89 vii