Chương 3 he thong cap nuoc cho khu vuc

HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO KHU VỰC 3.1 Bố trí mạng lưới câp nước 3.2 Tính toán thủy lực mạng lưới cụt 3.3 Tính toán thủy lực mạng lưới vòng 3.4 Cấu tạo mạng lưới cấp nước 3.5 Trạm bơm, bể nướ

Trang 1

HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO KHU VỰC

3.1 Bố trí mạng lưới câp nước

3.2 Tính toán thủy lực mạng lưới

cụt

3.3 Tính toán thủy lực mạng lưới

vòng

3.4 Cấu tạo mạng lưới cấp nước

3.5 Trạm bơm, bể nước và đài

nước

3.6 Các công trình bảo vệ

A TỔNG QUAN

1 Mục đích:

Quy hoạch mạng lưới cấp nước nhằm:

(1) Bố trí hệ thống đường ống trên:

 Mặt bằng (bình đồ)

 Trắc dọc

 Trắc ngang

(2) Chọn lọai ống và đường kính ống

(3) Xác định tổng chiều dài các cỡ ống,

các thiết bị, khối lượng đất đào, đất

đắp, khái toán giá thành công trình, tính

toán hiệu quả kinh tế, đánh giá tác động

BỐ TRÍ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

2 Các tài liệu cần có:

(1)Quy hoạch tổng thể khu vực để xác định nhiệm vụ của HT cấp nước

(2)Bản đồ địa hình khu vực (3) Mặt cắt ngang các tuyến đường nơi mạng lưới đường ống dự kiến đi qua (nhằm xác định hiện trạng các công trình ngầm như cống thoát nước, cáp ngầm,

…) (4) Địa chất công trình dọc theo tuyến ống (5) Địa chất thủy văn (mực nước ngầm, )

Trang 2

A TỔNG QUAN

3 Phân loại mạng lưới cấp:

3.1 Mạng lưới nhánh (mạng lưới cụt)

Đặc điểm: Tại 1 điểm chỉ chạy 1 chiều

từ thượng nguồn xuống hạ nguồn hay

đứng yên

Nhược điểm: Độ an toàn cấp nước

không cao

Ưu điểm: Tổng chiều dài đường ống

trong mạng lưới ngắn hơn, vốn đầu tư

thấp

Áp dụng: các thị trấn, thành phố nhỏ, …

A TỔNG QUAN

3.2 Mạng lưới vòng

Đặc điểm: Tại 1 điểm trong mạng lưới

có thể đổi chiều nước chảy tùy theo

tình hình dùng nước

Nhược điểm: Tổng chiều dài đường

ống trong mạng lưới vốn, vốn đầu tư

cao

Ưu điểm: Độ an toàn cấp nước cao

Áp dụng: các khu thương mại, dịch vụ,

giải trí, khu công nghiệp, khu ngoại

giao, …

Trang 3

A TỔNG QUAN

3.2 Mạng lưới hỗn hợp

Trong các đô thị lớn, khu vực quan

trọng và không quan trọng nằm xen lẫn

nhau, thường dùng giải pháp mạng lưới

vòng cho khu vực quan trọng và mạng

lưới nhánh cho khu vực không quan

trọng

A BỐ TRÍ ĐƯỜNG ỐNG

1 Trên mặt bằng:

(1)Mạng lưới đường ống bao trùm hết

khu vực dùng nước

(2)Đường ống được bố trí dọc theo các

tuyến đường để dễ lắp đặt, kiểm tra,

duy tu, sữa chữa

(3)Tránh các vật chướng ngại như ao

hồ, công trình, …

(4)Tránh các nguồn ô nhiễm như bãi rác, nghĩa địa,…

(5)Sau khi thỏa mản các nguyên tắc:

(1) – (4), mạng lưới được bố trí sao cho tổng chiều dài ống ngắn nhất để

hạ giá thành

(6)Đài nước bố trí nơi địa hình cao, có thể ở đầu, giữa hay cuối mạng lưới

Trang 4

B BỐ TRÍ ĐƯỜNG ỐNG

1 Trên trắc dọc:

(1)Đường ống bố trí song song mặt đất

và cách mặt đất 0,8 – 1m để giảm

khối lượng đào đắp và bảo đảm an

toàn

(2)Dọc theo tuyến ống có bố trí các

giếng thăm để kiểm tra đường ống

2 Trên trắc ngang:

(1)Bố trí ống trên vỉa hè để hạn chế tác động của xe bên trên

(2)Ống nước bố trí cách xa: (i) trụ điện, hàng cây, tường rào, cống thoát nước,… trên 1,5m; (ii) Trụ điện cao thế, móng công trình trên 3m

(3)Khi có điều kiện nên đặt các công trình ngầm như ống nước, cống, cáp, … trong 1 hầm kỹ thuật (4)Khi ống nước cắt ngang qua đường nên đặt trong lồng để tránh tác động của xe làm bể ống

C CẤU TẠO

1 Chọn loại ống:

Căn cứ để chọn ống:

(1)Áp lực nước mà ống sẽ chịu

(2)Môi trường nơi đặt ống (phèn, mặn,

lão hóa)

(3)Giá thành

(4)Điều kiện thi công lắp đặt

Trang 5

C CẤU TẠO

2 Các loại mối nối ống:

(1)Nối ống bằng ống lồng

(2)Nối bằng mộng âm dương

(3)Nối bằng mặt bích

C CẤU TẠO

3 Các thiết bị trên mạng lưới:

(1)Van (khó nước): bố trí tại các giếng thăm

(2)Van 1 chiều: trước và sau bơm

(3)Van xả khí: đặt ở vị trí cao của mạng lưới

(4)Họng cứu hỏa (5)Tháp điều áp hay van chống nước

va (6)Vòi nước công cộng (7)Giếng thăm

A MỤC ĐÍCH

Tính toán mạng lưới cấp nước nhằm

xác định:

(1)Lưu lượng nước qua từng đoạn

ống

(2)Đường kính các đoạn ống

(3)Tổn thất cột nước qua từng đoạn

ống, qua đó xác định chiều cao đài

nước, cột nước bơm

TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI

B TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN

Chọn trường hợp bất lợi nhất để xác định đường kính ống, đài nước, …

(1)Mạng lưới làm việc vào giờ cao điểm Qhmax

(2)Mạng lưới làm việc vào giờ cao điểm đồng thời có cháy xảy ra:

Qcmax = Qhmax + 3,6nqcc (m3/h) (1)

Trang 6

C LƯU LƯỢNG NƯỚC TRONG CÁC

ĐOẠN ỐNG

1 Một số khái niệm:

(1)Điểm nút: là nơi có lấy nước tập

trung (A1, A2, B, C1), ngã 3, 4 (A,C)

(2)Đoạn ống: nối 2 điểm nút gần nhau

(OA, AB, AA1, CC1, …)

(3)Lấy nước tập trung: nhà máy, hồ

bơi, …

(4)Lấy nước phân bố: khi dọc theo

đọan ống là khu dân cư, nước được

lấy ra tại nhiều điểm (trước mỗi nhà)

ĐOẠN ỐNG

2 Lưu lượng trong đoạn ống chỉ có

lấy nước tập trung:

Được xác định theo nguyên tắc:

“Lưu lượng trong đọan ống bằng tổng

lưu lượng đầu ra của nó”

Quy ước: Tại đầu ra, lưu lượng mang

dấu dương (+) khi chúng được lấy đi,

lưu lượng mang dấu âm (-) khi chúng

được cấp bổ sung vào (từ máy bơm,

đài nước, …)

QAA1 = QA1

QAA2 = QA2

QCC1 = QC1

QAB = QBC + QB

QOA = QAA1 + QAA2 + QAB

Trang 7

ĐOẠN ỐNG

3 Lưu lượng trong đoạn ống có lấy

nước phân bố:

Nếu dọc theo ống CC2 là khu dân cư

có N dân

Lượng nước vào ngày cao điểm:

Qsh = 1/1000 NqshKngđ (2)

Tổng lưu lượng lấy ra dọc đoạn ống

CC2

QCC2 = Qhmax/3600 (m3/s) (3)

Lấy nước phân bố dọc theo ống CC2

tương đương với việc lấy nước tập

trung tại 2 đầu C và C2

QC = QC2 = QCC2/2 (4) Như vậy việc xác định lưu lượng trong ống CC2 quay về trường hợp đọan ống chỉ có lấy nước tập trung 2 đầu

D ĐƯỜNG KÍNH KINH TẾ

Đặt vấn đề

 Nếu chọn D nhỏ chi phí vận

hành cao

 Nếu chọn D lớn vốn đầu tư

ban đầu lớn Chọn đường kính ống hợp lý nhất về

mặt kinh tế đường kính kinh tế

(DKT)

Một số công thức tính DKT dùng để tham khảo

(i) Theo V.G Lobachev (LX cũ)

DKT = (0,8 – 1,2)Q0,42

(5) (ii) Theo Cty nhựa Bình Minh

DKT = (0,65 – 1,13)Q0,5

(6) (iii) Theo một số dự án cấp nước đã xây dựng ở miền Nam (TS Nguyễn Văn Đăng)

DKT = (0,69 – 1,23)Q0,49

(7)

Q (m3/s), DKT (m)

Trang 8

E TỔN THẤT CỘT NƯỚC TRONG

ĐƯỜNG ỐNG

Tổn thất toàn bộ hw trong đoạn ống

hw = hd + hc (8)

hw - tổn thất toàn bộ

hd - tổn thất dọc đường

hc - tổn thất cục bộ

Để đơn giản hóa trong tính toán, thường quy đổi tổng tổn thất cục bộ (hc) trong đoạn ống về hệ số k

hw = khd (9) Với k = 1,15 – 1,2: đối với HT cấp

nước cho khu vực

k = 1,2 – 1,3: đối với HT cấp

nước trong nhà

k = 1 : khi bỏ qua tổn thất

cục bộ

ĐƯỜNG ỐNG

Các công thức thực nghiệm tính hd:

hd = L[Q/K]x (10)

1 Theo Hazen – Williams:

x = 1,85

K = 0,2787CHD2,63 (10a)

2 Theo Manning:

x = 2,00

K = (0,3117/n)D2,667 (10b)

Trong đó:

hd : tổn thất dọc đường (m)

L : chiều dài ống (m)

D : đường kính của ống (m)

CH : hệ số cản

n : hệ số nhám

Trang 9

ĐƯỜNG ỐNG

F TÍNH THỦY LỰC ỐNG ĐƠN

Trong các công thức (10), (10a), (10b)

f(hd,L,Q,D,CH hay n) = 0

Biết trước 4 thông số tính 1 thông số

1 Bài toán 1:

Biết hd, L, D, CH hay n Tìm Q?

Giải:

(10a) hay (10b) K

(10) Q = K[hd/L]1/x

Ví dụ 1:

Hai bồn nước A và B cách nhau L=450m, nối nhau bằng ống nước PVC (CH=140) có đường kính D=100mm

Mực nước trong bồn A và bồn B được giữ không đổi là ZA=+16m, ZB=+13,5m

Hỏi lưu lượng chảy trong ống là bao nhiêu? Với k=1,2

Trang 10

2 Bài toán 2:

Biết Q, L, D, CH hay n Tìm hd?

Giải:

(10a) hay (10b) K

(10) hd = L[Q/K]x

Ví dụ 2:

Xác định cao trình đài nước tại A Biết đài nước cấp nước cho một nhà máy tại

B với lưu lượng và mực áp yêu cầu là:

QB=50 L/s; ZB=+16m; đài nước nối với nhà máy B bằng đường ống thép dài 850m có đường kính D=250mm Hệ số

kể đến tổn thất cục bộ trong đường ống k=1,2

3 Bài toán 3:

Biết Q, L, hd, CH hay n Tìm D?

Giải:

(10) K = Q[L/hd]1/x

(10a) D = [K/(0,2787CH)]1/2,63

hay (10b) D = [nK/0,3117]1/2,667

Ví dụ 3:

Xác định đường kính ống nối đài nước A cấp nước cho 1 nhà máy tại B với lưu lượng và mực áp yêu cầu là:

QB=250L/s; ZB=+26m; cao trình đài nước ZA=+27,5m; đường ống bằng gang mới dài 1850m có các lọai đường kính D=0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,6 0,7 0,8m Hệ số kể đến tổn thất cục bộ trong đường ống k=1,2

Trang 11

G TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI NHÁNH

1 Mục đích:

(1)Xác định đường kính các đoạn ống

(2)Xác định chiều cao đài nước hay cột

nước bơm của trạm bơm cấp 2

2 Trình tự tính toán:

(1)Xác định lưu lượng và mực áp yêu

cầu tại các điểm nút (Zi=Zđấti + HCTnhi)

(2)Xác định lưu lượng trong các đọan

ống

(3)Xác định tuyến ống chính và ống

nhánh

G TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI NHÁNH

(i) Giải tuyến ống chính:

(1)Chọn đường kính ống chính theo

đường kính kinh tế DKT

(2)Tính tổn thất cột nước hw trong các

đoạn ống theo bài toán 2

(3)Xác định áp lực tại các điểm nút dọc

theo tuyến ống chính bắt đầu từ ngôi

nhà bất lợi nhất: ZM=ZN+HwMN …

Từ đó xác định mực áp yêu cầu tại O:

ZO = ZA + hwOA

Ch/cao đài nước tại O: Hđ=ZO-ZđấtO

Cột nước tại O: H=Z -Z

(ii) Giải tuyến ống nhánh:

(1)Trên mỗi tuyến ống nhánh x/định mực

áp tại đầu ống (2)X/định tổn thất cột nước trong ống nhánh:

hw=Zđ – Zc hd = hw/k (3) X/định đ/kính các ống nhánh theo bài toán 3 Nếu trong ống nhánh có nhiều đọan hay còn có các nhánh cấp 2, cấp 3, thì

(a)X/định ngôi nhà bất lợi nhất và tuyến

“ống chính” trong ống nhánh đó (b)Phân phối hd dọc theo tuyến “ống chính” theo tỷ lệ chiều dài (c)X/định đ/kính các đọan ống tuyến

“ống nhánh” theo bài toán 3

Trang 12

Ví dụ 5:

Chọn đ/kính ống và chiều cao đài nước

tại O của 1 mạng lưới cấp sau:

Biết: ống bằng nhựa (CH=140), hệ số

ma sát cục bộ k=1,2; có các đường kính

trong D(m) = 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Đ/kính kinh tế:

DKT=0,89Q0,5

Lưu lượng và áp lực yêu cầu tại các nút:

Dọc theo BC là khu dân cư: N=5600 dân,

qsh=120 L/người/ngày, Kngđ=1,5; Kh=1,3;

a=1,1; b=1,15; c=1, n=3 tầng

Nếu tại O là trạm bơm nước ngầm (nước không cần xử lý, bơm trực tiếp vào mạng lưới không qua đài nước) với mực nước ngầm thấp nhất là ZngầmO=-24,6m Chọn máy bơm (Qb,Hb) cho trạm bơm O

O A

A 1

A 2

B 1

B 2

Khu dân cư

H TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI VÒNG

Mạng lưới vòng thông thường nằm trong

một mạng hỗn hợp, cách tính mạng lưới

hỗn hợp cũng tương tự như mạng lưới

nhánh

Trong mỗi mạng lưới vòng thì chiều

dòng chảy, lưu lượng, tổn thất cột

nước trong các đoạn ống chỉ có thể xác

định bằng cách thử dần theo các

phương pháp:

 Hardy – Cross

 B.G Lobachev

 M.M Andrasep

O A

D C

B

Trang 13

H TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI VÒNG

1 Mục đích:

(1) Xác định chiều dòng chảy, lưu

lượng, tổn thất cột nước trong các

đoạn ống (tìm đ/kính đ/ống bằng PP

thử dần)

(2) X/định tổn thất cột nước giữa đầu

vào và các đầu ra của mạng lưới

vòng, đây là các số liệu cần có để

giải mạng lưới hỗn hợp

(1) Xác định lưu lượng và áp lực yêu cầu tại các điểm nút (Zi=Zđấti+HCTnhi) (2) Đánh số các vòng có trong mạng lưới: j=1,2,3,… Quy ước chiều dương trong mỗi vòng theo chiều kim đồng hộ, nếu chiều dòng chảy trong đoạn ống có cùng chiều quy ước thì Q và hd (hay hw) mang dấu dương (+), còn ngược lại thì mang dấu âm (-) Như vậy trên cùng một ống thì Q và hd khi thì mang dấu dương (+), khi thì mang dấu âm (-) tùy theo vòng đang xét

(3) Chọn trước đường kính các đọan

ống

(4) Giải vòng j=1:

(a)Gỉa thiết chiều dòng chảy và Qi’ cho

các ống I của vòng j=1

(b)Tính hdi’ cho các ống I của vòng j=1

(để ý hdi’ có cùng dấu với Qi’)

(c)Tính ∑hdi’ của các ống trong vòng

j=1

(d)Nếu ∑hdi’ ≠ 0, tính hệ số hiệu chỉnh:

(e)Hiệu chỉnh lưu lượng trong các ống:

Qi”=Qi’+ Q Giá trị Qi” chính xác hơn Qi’ và nó sẽ được dùng để giải cho vòng j=2 kế tiếp

(5)Giải vòng j=2 Lặp lại các bước trong (4) cho vòng j=2, với bước (a) được nội suy từ vòng j=1 theo điều kiện biên ∑Qvào= ∑Qra

(6)Giải tiếp các vòng j=3,4,… tương tự như (5) cho đến vòng cuối cùng trong mạng lưới vòng

Trang 14

(7) Lặp lại bước (4) lần thứ 2, với bước

(a) được nội suy từ các kết quả mới

nhất của lần thứ 1 theo điều kiện

∑Qvào= ∑Qra Tiếp tục các bước (5),

(6)

(8) Lặp lại bước (7) cho đến khi Q của

tất cả các vòng trong mạng lưới đạt

độ chính xác yêu cầu: Q< Đến

đây đã có được chiều dòng chảy,

lưu lượng, tổn thất cột nước trong

các đọan ống tương ứng với các

đường kính ống đã chọn

(9)Từ Q đã tính được, kiểm tra lại đường kính ống ở các đọan theo đường kính kinh tế (5a) hay (5b) hay (5c) Nếu D nằm ngoài phạm vi đường kính kinh yế, cần chọn lại D

và tính lại các bước (4) – (8) cho đến khi có D của các đoạn ống nằm trong phạm vi DKT

(10) Tính tổn thất cột nước giữa các nút:

Tổn thất cột nước giữa 2 nút = tổng tổn thất của các đoạn liên kết 2 nút trên

Ví dụ 6:

Biết: Ống nhựa (CH=140), hệ số ma sát

k=1,2

Lưu lượng vào tại A: QA=0,008 m3/s

Lưu lượng ra tại B: QB=0,02 m3/s; tại C:

QC=0,045 m3/s; tại D: QD=0,045 m3/s

1/ Xác định chiều dòng chảy, lưu lượng,

tổn thất cột nước trong mạng lưới vòng

Sai số lưu lượng cho phép là =0,001

m3/s

C

M

O

P

D

N

J = 1

J = 3

J = 2

2/ Nếu đ/kính kinh tế tính theo công thức: DKT=(0,65-1,13)Q0,5 Kiểm tra xem đ/kính chọn bên trên đã hợp lý chưa?

Trang 15

Ví dụ 7:

Nếu mạng lưới vòng trong ví dụ 6 là một

thành phần trong mạng lưới hỗn hợp

Sau khi giải các mạng lưới nhánh nối

với các nút B,C,D, xác định được lưu

lượng và áp lực yêu cầu tại đây là:

1/ Xác định tổn thất cột nước hwAB, hwAC,

hwAD 2/ X/định đ/kính ống OA và cột nước bơm của trạm bơm cấp 2 tại O Biết ống

OA bằng nhựa, LOA=540m, ZbểO=+2,2m

MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH HỌA VỀ CẤU TẠO MẠNG

LƯỚI CẤP NƯỚC

Trang 16

LƯỚI CẤP NƯỚC

Tiêu đề	Hệ Thống Cấp Nước Cho Khu Vực
Năm xuất bản	2018

Định dạng
Số trang	16
Dung lượng	1,11 MB