Bài giảng Công trình thu và trạm bơm cấp thoát nước

Phân loại Nước ngầm mạch nông: Nằm trên tầng đất trên mặt và thường là khôngáp; Tính chất chịu ảnh hưởng nhiều của mơi trường bên ngồi; Nằm gầnmặt đất; Độ giao động mực nước giữa các mù

Phần CƠNG TRÌNH THU NƯỚC Chương 10 KHÁI NIỆM VỀ NGUỒN NƯỚC VÀ CƠNG TRÌNH THU NƯỚC 10.1 PHÂN LOẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI NGUỒN NƯỚC 10.1.1 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 nươc  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 10.1.2 Nguồn nước mặt Sông, suối, hồ Nguồn bổ cập nước mưa, nước ngầm Phân bố rộng, trữ lượng rào a Nguồn nước sông 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 khoáng sắt nhỏ nhỏ nên thích hợp sử dụng cho cơng 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 mơi trường bên ngồi b Nguồn nước hồ Chất lượng: 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 10.2 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH THU NƯỚC 10.2.1 Sưu tầm liệu  Các loại nhu cầu dùng nước;  Bản đồ quy hoạch khu vực dùng nước;  Tài liệu nguồn nước thiên nhiên có khu vực sử dụng để cung cấp nước cho khu vực dùng nước;  Tài liệu tình hình thuỷ văn;  Tài liệu địa chất thuỷ văn;  Tình hình sử dụng nước thải khu vực vùng lân cận 10.2.2 Lựa chọn nguồn nước Các yếu tố cần phân tích:  Chất lượng nước cần phải tốt Dựa vào tiêu chuẩn TCVN 5942-1995 TCVN 5944-1995;  Lưu lượng cần đảm bảo cung cấp;  Gần đối tượng dùng nước;  Không gây trở ngại cho nhu cầu dùng nước khác;  Thi công, quản lý thuận tiện, giá thành hạ 10.2.3 Chọn vị trí đặt cơng trình thu nước Nguồn nước ngầm: cơng trình thu cần đặt cách cơng trình kiến trúc có tối thiểu 25 m tuân theo quy định bảo vệ vệ sinh nguồn nước Nguồn nước mặt: Vị trí đặt cơng trình thu cần có bờ lịng sơng ổn định, thuận tiện cho việc bố trí cơng trình khác tuân theo điều kiện bảo vệ vệ sinh nguồn nước Vị trí lấy nước thiết phải nằm phía thượng lưu so với khu vực dùng nước, cơng trình thu nên đặt phía bờ lõm có biện pháp gia cố, bảo vệ thích hợp Những nơi có sơng nhánh đổ vào, cơng trình thu dễ bị bồi lấp Để tránh tượng này, cơng trình thu nên đặt cách vị trí có sơng nhánh khoảng hợp lý CHƯƠNG 11 CƠNG TRÌNH THU NƯỚC NGẦM PHÂN LOẠI CƠNG TRÌNH THU NƯỚC NGẦM Theo loại thu nước ngầm cách thu nước phân ra:  Giếng khoan  Giếng khơi  Đường hầm thu nước  Cơng trình thu nước mạch lộ  Cơng trình thu nước thấm 10.3 ĐƯỜNG HẦM THU NƯỚC 10.1.1 Phạm vi ứng dụng Đường hầm thu nước ứng dụng để thu nước ngầm mạch nông, độ sâu tầng chứa nước không 8m, cung cấp cho điểm dùng nước với lưu lượng nhỏ PHẦN I CƠNG TRÌNH THU CHƯƠNG １ CƠNG TRÌNH THU NƯỚC MẶT Một số vấn đề cần quan tâm TK CTT nước mặt Tỷ lệ lƣợng nƣớc khai thác lƣu lƣợng nƣớc sông Q KT ≤ 15% Q + QKT: lưu lượng khai thác + Qmin: Lưu lượng nhỏ sông * Nếu không theo tiêu dẫn đến làm thay đổi chế độ chảy sông làm giảm chất lượng nước Tài liệu thủy văn sông hồ - Các mức nước đặc trưng sông hồ: MNCN, MMTB, MNTN - Sự biến động dòng chảy: Bồi lấp xói lở bên bờ dịng sơng - Các sông vùng ven biển quan tâm tới ảnh hưởng thuỷ triều T ≥ 10 năm Một số vấn đề cần quan tâm TK CTT nước mặt Dạng mặt cắt ngang Sông hồ Ảnh hưởng đến kết cấu, kiểu loại cơng trình thu nước MNCN MNCN MNTN MNTN c) a) MNCN MNCN MNTN MNTN b) d) Dạng mặt cắt ngang sông a) Dạng bờ thoải; b) Dạng bờ dốc; c) Dạng dốc đứng; d) Dạng có thềm Một số vấn đề cần quan tâm TK CTT nước mặt Cấu tạo địa chất bờ - Cấu tạo lớp đất đá - Tính chất lớp đất đá nằm đáy cơng trình ảnh hưởng đến kiểu loại cơng trình biện pháp thi cơng cơng trình Các nhu cầu sử dụng nƣớc khác Có biện pháp kết hợp quy hoạch việc sử dụng nguồn nước để đảm bảo cung cấp cho nhu cầu dùng nước khác nhau, khu vực đặt công trình thu cần đảm bảo thu nước có chất lượng tốt ổn định chịu ảnh hưởng nhu cầu dùng nước khác Phân loại cơng trình thu nƣớc Phân loại theo vị trí thu nƣớc - Cơng trình thu nước ven bờ: Cửa thu nước nằm sát ven bờ Điều kiện sử dụng công trình: + Bờ dốc, ven bờ đủ độ sâu để thu nước + Chất lượng nước ven bờ tốt - Cơng trình thu nước xa bờ: Cửa thu nước đặt lịng Sơng Điều kiện áp dụng + Sơng Hồ có bờ thoải, ven bờ khơng đủ sâu để thu nước + Chất lượng nước xa bờ tốt - Khi số vòng quay thay đổi liên tục n1, n2, n3, n4, n5 , điểm A di chuyển tới A1, A2, A3, A4, Xem xét di chuyển điểm A in = Q A1 = QA 3 N A1 NA => Q ¢1  N A1 Q A2 N A2  = Q¢ NA = KA N ; => Q = K NA N ; Vậy điểm A1, A2, A3, A4, A5, di chuyển đường Parabol bậc Bài toán –2 Cho quan hệ (N ~ Q)n điểm B1(NB1, QB1) Yêu cầu tìm n1 vẽ (N ~ Q)n1 (Tiến hành tương tự toán vẽ lại (H ~ Q)n1) Bước 1: Vẽ đường quan hệ Q = K NA N , tìm giao điểm với đường (N ~ Q)n A Tìm số vòng quay mới: in = Q A1 = QA 3 Bước 2: Trở toán III Vẽ lại đường  ~ Q - Nếu coi  khơng đổi điểm tương hai máy bơm có  N A1 NA = H  n ; => n1 = in n; n1 H H1 A A1 Giữ nguyên tung độ mà thay đổi hoành độ tương ứng - Nếu coi  thay đổi, điểm A(QA, A) di chuyển thành điểm A1(QA1, A1) 1 QA1   A1  i n  A IV Vẽ lại đường [Hck] ~ Q (Xem giáo trình tự suy luận) H a  H ck A1  in H a  H ck A (4-14) V Vẽ lại đường [h] ~ Q  h A  h A  i n2 (4-15) QA  Q  ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỔNG HỢP CỦA MÁY BƠM (2 tiết lý thuyết bao gồm 3-4-5) Một máy bơm làm việc với nhiều số vòng quay khác cho ta tập hợp đường đặc tính đường đặc tính tổng hợp máy bơm  GỌT BÁNH XE CÁNH QUẠT ĐỂ THAY ĐỔI ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA MÁY BƠM (2 tiết lý thuyết bao gồm 3-4-5) I Gọt bánh xe cánh quạt - Để mở rộng phạm vi làm việc máy bơm ly tâm ta sử dụng biện pháp gọt bánh xe cánh quạt Khi gọt kích thước hình học thay đổi làm cho đường đặc tính máy bơm thay đổi theo * Lưu ý: Khi gọt bánh xe cánh quạt (sau gọt ) không đồng dạng với bánh xe cánh quạt cũ (chỉ D2, b2 thay đổi ) Trong thực tế người ta sử dụng công thức gần sau so với trước gọt: Qg Q  Dg D ; (4-16) Hg  Dg   H  D   ;   Dg   N  D   ;  Ng  H ck g  H ck   g (4-17) (4-18)  Dg    D  Dg   1  D      ;  (4-19) 0.45 ; (4-20) Về hình thức giống cơng thức định luật đồng dạng số vòng quay thay đổi Cho nên cách tương tự ta vẽ đường đặc tính II Vẽ lại đường đặc tính (H ~ Q) Bài tốn – 1: Cho đường đặc tính (H ~ Q) có đường kính ngồi D đường kính sau gọt Dg Yêu cầu vẽ lại (H ~ Q)Dg ( Sử dụng cơng thức trình bày m ục I tiến hành tương tự vẽ H – Q số vòng quay thay đổi) Bài toán – : Cho quan hệ (H ~ Q)n điểm B1(QB1, HB1) Yêu cầu xác định đường kính gọt ? Dùng cơng thức Qg Hg  Q  K g => Q = Kg H ; H ( Sử dụng công thức trình bày mục I tiến hành tương tự vẽ H – Q toán số vòng quay thay đổi) III Vẽ đường N ~ Q,  ~ Q * Nhận xét: - Mức độ giảm hiệu suất: +  giảm 1% gọt 10% bánh xe cánh quạt S = 60  200; +  giảm 1% gọt 4% bánh xe cánh quạt S = 200  300; => S lớn gọt nhiều - Mức độ cho phép gọt: Tuỳ theo loại máy bơm + S = 60  120 cho phép gọt (15  20%)D + S = 120  200 cho phép gọt (11  15%)D + S = 200  300 cho phép gọt (7  15%)D Không phép gọt S > 300 - Với S nhỏ cho phép gọt đĩa bánh xe cánh qu ạt, S lớn cho phép gọt cánh quạt - Đối với máy bơm có cánh hướng dịng gọt cánh quạt khơng gọt bánh xe - Ưu nhược điểm công tác gọt bánh xe cánh quạt: + Ưu điểm: Mở rộng phạm vi làm việc mà không tốn + Nhược điểm: Chỉ có giảm mà khơng có tăng, giảm đường kinh bánh xe dẫn tới giảm lưu lượng giảm cột nước Khi cần thay đổi nhiều lần, thay đổi liên tục phải tháo bánh xe cánh quạt thay bánh xe cánh quạt vào Vẽ đường đặc tính máy bơm theo thực nghiệm Chương V HIỆN TƯỢNG KHÍ THỰC VÀ ĐỘ CAO ĐẶT MÁY (4tiết lý thuyết, 0.5 tập , thí nghiệm)  QUÁ TRÌNH PHÁT SINH VÀ DIỄN BIẾN CỦA HIỆN TƯỢNG KHÍ THỰC (2 tiết lý thuyết gồm 1- 2-3) Khái niệm: Là tượng phận máy bơm bị xâm thực mà nguyên nhân bọt khí I Sự phá hoại học Trong khối chất lỏng, để chất lỏng sôi tăng nhi ệt độ cách đun giảm áp suất P ( 10m -> 100o C, 0.24m – 20oC) - Quá trình phá hoại : Đầu tiên nguyên nhân mà P giảm tới Pbhơi lòng chất lỏng sinh túi rỗng chứa đầy nước ta gọi bọt khí - Bọt khí tiếp tục theo dịng chảy vào vùng có áp suất lớn làm cho bọt khí ngưng tụ trở thành chất lỏng hình thành khoảng trống.(Vclỏng HI = HII *Điểm công tác máy làm việc riêngA'(Q'A ; H'A) A"(Q"A ; H"A) H Hdh + h3 H I+II Zbt AI A' Hdh A AII A" h3 I + II M Zbh h1 h2 I II I QI QA" QA' Q II II QA Q * Nhận xét: - Khi làm việc chung lưu lượng giảm so với trường hợp làm việc riêng Q = (Q'A + Q"A) – (QAI + QAII) Muốn giảm Q giảm h3 tăng kích thước ống đẩy (tăng D) -> làm cho giá thành tăng Vì phải tính tốn so sánh kinh phí có lên mắc song song hay khơng - Khi kiểm tra tải máy bơm (ly tâm) đưa v ề trường hợp làm việc riêng để kiểm tra - Khi ghép song song cần phải phối hợp cho hiệu suất máy cao 4 MÁY BƠM LÀM VIỆC NỐI TIẾP - Máy bơm nối tiếp lên cao nối đường - Điểm cơng tác điểm nằm đường đặc tính máy bơm giao điểm đường đặc tính máy( đường đặc tính máy bơm đường cột nước yêu cầu) 5 CÁCH ĐIỂU CHỈNH ĐIỂM CƠNG TÁC Trong trường hợp ta dùng van khoá điều chỉnh ống đẩy máy bơm ta văn dần vào ma sát tăng lên, tổn thất tăng Hyc tăng Hyc ( tăng) = hđh +  h ms (tăng) Phương pháp ta thay đổi đường Hyc, dùng cho máy bơm ly tâm - Máy bơm ly tâm Q (giảm) –N(giảm) - Máy bơm hướng trục Q(giảm) – N( tăng) Máy bơm làm việc với cột nước cơng suất lớn Khi máy bơm hướng trục làm việc với cột nước lớn cho cơng suất lớn a) Điều chỉnh điểm công tác cách điều chỉnh đường Hyc ~ Q cách tăng hms b) Điều chỉnh đường(H ~ Q) - Thay đổi đường đặc tính máy bơm cách thay đổi số vòng quay - Đối với động đối thay đổi cách tăng ga giảm ga - Đối với động điện Số vòng quay n = 60 f p p : Số đôi cực f: Tần số => thay đổi số vòng quay n nmax = 3000 v/ph ; nmin = 300 v/ph ; Tần số Miền Bắc: f = 50Hz ; Miền Nam f = 60Hz ; Vậy không thay đổi tần số Vậy thay đổi H ~ Q cách thay đổi n biện pháp sau: - Thay đổi đường kính bánh đà D - Thay đổi góc nghiêng cánh quạt