Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 1 CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THU 6 1 Vị trí công trình thu nước 6 2 Chọn kiểu công trình thu nước Khoảng cách từ công trình thu đến nhà máy xử lý[.]
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang CHƯƠNG :THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH THU 6.1 Vị trí cơng trình thu nước 6.2 Chọn kiểu cơng trình thu nước Khoảng cách từ cơng trình thu đến nhà máy xử lý nước : L = 400(m) Theo điều kiện thủy văn kết cấu địa chất ta đưa phương án lựa chọn cơng trình thu trạm bơm cấp I sau: Phương án 1: thu nước ven bờ Cửa thu nước nằm sát bờ sông Kiểu thường áp dụng cho bờ hồ tương đối dốc, ven bờ có độ sâu thiết kế để thu nước, chất lượng nước ven bờ tốt Phương án 2: thu nước xa bờ Thiết kế ngăn thu ngăn hút đặt bờ hồ, đầu thu nước đặt lòng hồ Nước thu qua họng thu nước qua ống tự chảy ngăn thu Phương án tương đối tốt với địa hình bờ hồ thoải, ven bờ không đủ độ sâu để thu nước Chất lượng nước ven bờ hồ không tốt Lựa chọn phương án thu nước: Hồ Ea Kao có đại hình bờ hồ thoải, ven hồ khơng đủ độ sâu để thu nước, chất lượng nước ven hồ không tốt Hồ có diện tích lớn, ảnh hưởng nên ven bờ có sóng, bờ bị xói lở nên nước ven bờ thường đục Nên ta chọn phương án (thu nước xa bờ) làm phương án thiết kế Ta đặt trạm bơm lùi vào bờ khoảng an tồn Vậy cơng trình thu nước thành phố Buôn Ma Thuột thu nước xa bờ dùng ống tự chảy Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Hình 6-1: cơng trình thu nước xa bờ dùng ống tự chảy 6.3 Tính tốn cơng trình thu nước 6.3.1 Tính tốn họng thu nước Họng thu nước phận công trình thu nước xa bờ Nhiệm vụ thu đủ lưu lượng nước yêu cầu đảm bảo chất lượng nước để dẫn nước qua ống tự chảy ngăn thu Lựa chọn họng thu nước kiểu họng thu thường xuyên ngập (tuy khó quản lý cấu tạo đơn giản, giá thành thấp), họng bố trí nằm thấp mực nước nhỏ hồ Cấu tạo họng thu nước bao gồm: miệng thu có đặt song chắn rác nối với ống tự chảy phận cố định bảo vệ giự miệng thu kiên cố Miệng thu bố trí hướng xi theo chiều dịng chảy 6.3.1.1 Tính tốn song chắn rác Song chắn rác đặt đầu họng thu nước Cấu tạo song chắn rác gồm thép tiết diện tròn cỡ ϕ8 đặt song song với nhau, khoảng cách thép 50 mm Diện tích cơng tác thanh: Trong đó: Q: lưu lượng tính tốn cơng trình thu (m3/s) Q = 25000 (m3/ngày) = 1041.666667(m3/h) =0.29(m3/s) v: vận tốc nước chảy qua song chắn rác ( theo mục 5.83 TCXDVN 33:2006) Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang v = 0,3 – 0,1 (m/s), chọn v = 0,1 (m/s).( thu nước hồ, có tốc độ dịng chảy thấp) n: số cửa thu nước thô Theo mục 5.71 TCXDVN 33:2006, cơng trình thu nước có bậc tin cậy bậc I số ngăn làm việc độc lập không nhỏ chọn n =2 K1: hệ số co hẹp thép a: khoảng cách thép, a = 50 (mm) d: đường kính thép, d = 10 (mm) Hệ số co hẹp thép là: K2: hệ số co hẹp rác bám vào song K2 = 1,25 K3: hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng thép tiết diện trịn, K3 =1,1 Diện tích cơng tác song chắn rác: Chọn kích thước song chắn rác hình chữ nhật: H × L = 1200 × 1200 (mm) Hình ảnh thiết kế song chắn rác với kích thước tính tốn: Hình 6-2: song chắn rác Số lượng thép bố trí song chắn rác: Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Trong đó: 60 (mm): khoảng cách thép kề ( tính từ tim thép) L: chiều dài tính tốn song chắn rác, L = 1800 (mm) Diện tích cản nước là: Tổng diện tích cản nước song chắn rác: Tổng diện tích khe hở ( thông thủy) song chắn rác: Vận tốc qua song chắn rác: Tổn thất cục qua song chắn rác: Trong đó: hSCR: tổn thất cục qua song chắn rác (m) K: hệ số dự trữ, K = v: vận tốc nước chảy qua song chắn rác (m/s), v = 0,12(m/s) g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2) : hệ số tổn thất cục quan song chắn rác: d: Đường kính chắn, d = 10 (mm) a: Chiều rộng khe hở, a = 50 (mm) β: Hệ số phụ thuộc loại lựa chọn làm song chắn rác, trịn β = 1,79 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Hệ số tổn thất qua song chắn rác: Tổn thất cục qua song chắn rác: 6.3.1.2 Tính họng thu nước Họng thu nước đặt ngập mực nước nhỏ sơng Cầu tạo gồm: miệng thu nước có đặt song chắn rác nối với ống tự chảy gắn cố định cọc gỗ cọc bô tơng Miệng thu nước hướng lên theo chiều dịng chảy Kích thước họng thu nước: Chiều sâu lướp nước tính từ mực nước thấp đến đỉnh họng thu nước: h1 ≥ 0,3 (m), chọn h1 0,5 (m) Chiều cao họng thu nước lấy kích thước theo song chắn rác H = 2,0 (m) Chiều cao bảo vệ hbv = 0,1 ÷ 0,3 (m), chọn hbv = 0,2 (m) Khoảng cách từ đáy sông đến mép miệng thu nước: h3 = 0,5 ÷ (m), chọn h3 = 0,7 (m) 6.3.2 Tính tốn ống tự chảy Để đảm bảo cho cơng trình làm việc an tồn, số ống tự chảy ta chọn Chọn vật liệu làm ống ống thép Đường ống nên đặt thẳng, tránh đến mức tối thiểu đoạn ống thay đổi hướng để giảm tổn thất thủy lực Đường kính ống xác định theo cơng thức: Q: lưu lượng tính tốn ống (m3/s) V: vận tốc nước chảy ống (m/s) ( theo mục 5.96 TCXDVN 33: 2006) v = 0,7 ÷ 1,5 (m/s), chọn v = 0,8 (m/s) Vậy đường kính ống tự chảy: Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Chọn D = 500 mm Kiểm tra khả tự làm ống theo công thức A.C.Obradopxki Có Trong đó: : Hàm lượng cặn nước sông Dinh, Co = 350 (mg/l) = 0,350 (kg/m3) : Khả vận chuyển dòng chảy ống: Với: = 0,1 (mm/s) = 0,0001 (m/s) : Độ lớn thủy lực trung bình hạt cặn, U: Vận tốc lắng cặn, xác định theo công thức: C: Hệ số Sêđi phụ thuộc vào vật liệu làm ống: : hệ số sức cản dọc đường với ống thép Có thể xác định theo cơng thức (4), trang 6- Các bảng tính tốn thủy lực Th.S Nguyễn Thị Hồng) : Độ nhớt động học nước, nhiệt độ 24oC ta có = 0.9510-6 (m2/s) v: Vận tốc ống tự chảy, v = (m/s) Vậy: Khả vận chuyển dòng chảy ống Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ta thấy Co> .Vậy ống tự chảy khả tự làm Rửa ống tự chảy Rửa ống tự chảy phương pháp rửa ngược: dòng nước rửa chảy đường ống theo chiều từ công trình thu nước sơng Trường hợp ống đặt dốc sông Nước rửa lấy từ ống đẩy bơm cấp I Lưu lượng nước rửa ống tự chảy xác định theo công thức sau: Trong đó: vmin: Vận tốc nhỏ ống tự chảy: A: hệ số lấy A = 7,5 ÷ 10, chọn A = Ad: đường kính hạn căn, lấy d = 10-6 (m) D: đường kính ống tự chảy, D = 0,6 (m) Kiểm tra khả rửa ống xảy xự cố: Theo mục 5.71 TCXDVN 33: 2006, xảy cố tuyến ống cơng trình thu ống cịn lại phải đảm bảo cung cấp đủ 75% lưu lượng trạm bơm Lưu lượng yêu cầu ống xảy cố: Vận tốc ống lại: Đảm bảo vận tốc: v = 0,7 ÷ 1,5 (m/s) Với Q = 150 (l/s), D = 500 (mm) tra bảng tra thủy lực (trang 50 – bảng tính tốn thủy lực thạc sĩ Nguyễn Thị Hồng) v = 0.76(m/s) 1000i = 1,18 , thỏa mãn v = 0,7 ÷ 1,5 (m/s) Tổn thất dọc đường đường ống tự chảy dài 15 (m) : Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 6.3.3 Tính tốn lưới chắn rác h l hc ll lc Hình 6-3: Cấu tạo lưới chắn rác Do cơng trình có cơng suất nhỏ nên chọn loại lưới chắn rác phẳng Cấu tạo lưới chắn rác gồm lưới căng khung thép Tấm lưới đan dây thép khơng rỉ có đường kính d = ÷ 1,5 (mm), chọn d = (mm) Kích thước mắt lưới a × a = ì ữ ì (mm), chọn a × a = × (mm) Mặt ngồi lưới đặt thêm lưới có kích thước mắt lưới 25 × 25 (mm) đan dây thép đường kính D = ÷ (mm) để tăng cường chịu lực, chọn D = (mm) Diện tích cơng tác lưới chắn rác Trong đó: Q: Lưu lượng tính tốn cơng trình thu, Q =1041.666667 (m3/h) = 0,3 (m3/s) V: Vận tốc nước chảy qua lưới chắn rác, lưới chắn rác phẳng lấy v = 0,2 ÷ 0,4 (m/s), chon v = 0,3 (m/s) K1: Hệ số co hẹp thép xác định theo cơng thức: a: kích thước mắt lưới, a = (mm) Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang d:Đường kính dây đan lưới D = (mm) p:Tỷ lệ phần diện tích bị khung kết cấu khác chiếm so với diện tích công tác lưới, lấy p = 0,05 K2: Hệ số co hẹp ảnh hưởng rác bám vào lưới Lấy K2 = 1,5 K3: Hệ số ảnh hưởng hình dạng, lấy K3 = 1,15 ÷ 1,5, chọn K3 = 1,3 n: số lượng cửa đặt lưới chắn rác, n =2 Vậy diện tích cơng tác lưới chắn rác: Chọn kích thước lưới chắn rác: H × L = 1,5 × 1,2 (m) Số thép theo chiều thẳng đứng là: Diện tích cản nước thẳng đứng: Số thép theo chiều ngang: Diện tích cản nước ngang là: Tổng diện tích cản nước lưới chắn rác: Diện tích thơng thủy lưới chắn rác: Vận tốc nước qua lưới chắn rác: Thõa mãn yêu cầu vận tốc qua lưới chắn rác( mục 5.99 TCXDVN 33:2006) Tổn thất áp lực qua lưới chắn rác: Tổn thất áp lực qua lưới chắn rác xác định theo công thức: Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 10 Trong đó: v:Vận tốc nước chảy qua lưới chắn rác, v = 0,2 (m/s) g:Gia tốc trọng trường nước, g = 9,81 (m/s2) K: Hệ số dự trữ, K = ξ: Hệ số tổn thất cục qua lưới chắn rác: d:Đường kính chắn rác, d = (mm) a:Chiều rộng mắt lưới, a = (mm) β: Hệ số phụ thuộc loại loại lưới tròn, β = 1,79 Vậy tổn thất áp lực qua lưới chắn rác: 6.3.4 Tính tốn ngăn thu, ngăn hút Số lượng ngăn thu, ngăn hút chọn phụ thuộc vào lưu lượng cơng trình Nên chọn tối thiểu có hai ngăn thu hai ngăn hút để tăng độ tin cậy làm việc cơng trình luân phiên thau rửa ngăn Trong ngăn hút bố trí lưới chắn rác, ống hút máy bơm cấp một, thang lên xuống, thiết bị tẩy rửa Tính tốn đường kính ống hút Chọn hai ống hút tương ứng với hai ngăn hút, lưu lượng ống hút: Đường kính ống hút: Vận tốc nước chảy ống hút ( theo bảng 7.3 TCXDVN 33: 2006 ) Chọn v = 1,2 (m/s) Vậy ta chọn đường kính ống: D = 400 (mm) Kiểm tra vận tốc thực tế: