Đồ án cấp nước dân dụng và công nghiệp chương 1 chuẩn bị và tính toán lưu lượng

Đồ án Cấp nước Dân dụng và Công nghiệp GVHD: TS Đào Anh Dũng

CHƯƠNG 1: CHUẨN BỊ VÀ TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG I

ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI 1 Về địa hình

Dựa vào bản đồ quy hoạch thành phố tỷ lệ 1/10.000 và các tài liệu đã cho cho ta thấy thành phố thuộc vùng đồng bằng có địa hình dốc , dốc về phía sông , sông chảy ven thành phố, Đường đồng mức giảm dần từ 14÷11m.

2 Về điều kiện khí hậu

Thành phố có điều kiện thời tiết tương đối dễ chịu , nhiệt độ trung bình trong năm là 28oC và có lượng mưa trung bình năm khá cao là 1.500 mm và có hướng gió chính là hướng Đông Nam

3 Về quy hoạch thành phố

Bao quanh thành phố có các khu đất dự trữ , khu dân cư được phân làm hai khu vực có các công viên cây xanh được bố trí xen kẽ và bao quanh các khu dân cư , có hai xí nghiệp công nghiệp được xây dựng nằm ở vành đai ngoài thành phố

4 Đặc điểm về xây dựng

- Đối với khu dân cư : Khu dân cư số 1 :

Mật độ dân số : P1= 230 người/ha Số tầng nhà : n = 3-4 tầng Mức độ trang thiết bị vệ sinh : 3 Khu dân cư số 2 :

Mật độ dân số : P2 = 222 người/ha Số tầng nhà : n = 4-5 tầng Mức độ trang thiết bị vệ sinh : 3

- Tỷ lệ đường các quảng trường chiếm: 14%diện tích thành phố - Tỷ lệ cây xanh chiếm : 12%diện tích thành phố - Tỷ lệ đường các quảng trường được tưới 100%

- Tỷ lệ cây xanh được tưới 75% SVTH:Nguyễn Hồng Nhung– MSSV: 0155366

(tưới bằng cơ giới vào các giờ từ 8- 9 đến 17-18 trong ngày, tưới cây bằng thủ công vào các giờ từ 5-6 , 6-7 , 7-8 , và 17-18 , 18-19 , 19-20 trong ngày )

- Đối với các xí nghiệp tập trung: Khu công nghiệp 1:

Tiêu chuẩn cấp nước: 49 m3/ha.ngđ Số ca làm việc trong ngày : 2 ca

Yêu cầu chất lượng: như nước ăn uống sinh hoạt Áp lực yêu cầu: 13 m

Khu công nghiệp 2:

Tiêu chuẩn cấp nước: 26 m3/ha.ngđ Số ca làm việc trong ngày: 3 ca

Yêu cầu chất lượng: như nước ăn uống sinh hoạt Tiêu chuẩn cấp nước: 25 l/người.ngđ - Đối với bệnh viện:

Số giường bệnh: 500 giường Tiêu chuẩn cấp nước: 300 l/giường.ngđ

XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG NƯỚC CẤP VÀ QUY MÔ CÔNG SUẤT CỦA TRẠM CẤP NƯỚC

Công suất trạm cấp nước phải đáp ứng nhu cầu của ngày dùng nước lớn nhất trong thời gian tính toán.Công suất nhà máy phải tính đến đầy đủ lưu lượng cho các mục đích khác nhau, thường dựa vào tiêu chuẩn dùng nước và diện tích xây dựng cho từng đối tượng.

1 Xác định diện tích khu vực xây dựng , đường phố , quảng trường , công viên cây xanh

Với bản đồ mặt bằng quy hoạch thành phố tỉ lệ 1:10000 đã cho, ta có diện tích các phần khu vực như sau

Khu vực 1: S1 = 394,24 ha Khu vực 2: S2 = 362,46 ha

Vậy tổng diện tích của thành phố là S = 756,7 ha

Diện tích xí nghiệp công nghiệp I : S1XN = 29,38 ha Diện tích xí nghiệp công nghiệp II : S2XN = 21,26 ha - Diện tích cây xanh chiếm 12% diện tích thành phố

 Ni– Dân số tính toán của từng khu vực xây dựng xác định

Hệ số dùng nước không điều hòa giờ : kgiờ max= αmaxβmax

αmax: Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của ngôi nhà , chế độ làm việc của xí nghiệp công nghiệp và các điều kiện địa

αmax : Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của ngôi nhà , chế độ làm việc của xí nghiệp công nghiệp và các điều kiện địa phương khác αmax = 1,4 ÷ 1,5 chọn

αmax = 1,5

βmax : Hệ số kể đến số dân trong khu dân cư , tra bảng và nội suy ta có : βmax = 1,14

Vậy kgiờ max = αmax.βmax

3 Lưu lượng nước tưới đường, tưới cây xanh

- Theo TCVN : 33-2006 ( Tưới cây xanh 3 - 4l/m2 cho một lần tưới , tưới rửa bằng cơ giới mặt đường và quảng trường đã hoàn thiện 0,4÷1,5 l/m2cho một lần tưới )

Nên ta chọn như sau :

Lưu lượng nước tưới cây qt = 4 ( l/m2 cho một lần tưới ) Lưu lượng nước rửa đường qrđ = 1 ( l/m2 cho một lần tưới )

3.1 Nước tưới cây

Lưu lượng nước tưới tính theo công thức :

Qtc = qt.Ft ( m3/ngđ )

 qt là tiêu chuẩn dùng nước tưới = 4 ( l/m2 cho một lần tưới )

SVTH:Nguyễn Hồng Nhung– MSSV: 0155366

 Ft : diện tích cây xanh cần tưới ( m2 )

3.2 Nước rửa đường và quảng trường

Lưu lượng nước tưới tính theo công thức :

Qtc = qr.Fr ( m3/ngđ )

 qr là tiêu chuẩn rửa đường bằng cơ giới

 Ft : diện tích đươc rửa đường và quảng trường ( m2 ) Ft = 100% x 105,938 = 105,938 ( ha )

Qr= 105,938 x 1 x 16= 1695,008 (m3/ngd)

Đường được tưới nước cơ giới vào các giờ từ 8-9 đến 17-18 trong ngày Với lưu lượng của 1 giờ là:

Qh = 1695,0110 = 169,501 (m3/h)  Vậy lượng nước tưới cây rửa đường cho thành phố

trong 1 ngày đêm là:

Qt = Qtc + Qr = 4360 + 1695,008= 6055,008 (m3/ ngđ)

4 Lưu lượng nước dùng cho các xí nghiệp công Lưu lượng nước cho sinh hoạt

Lưu lượng nước dùng cho các xí nghiệp công nghiệp xác định theo diện tích đất công nghiệp:

QXN = F× qtc × t (m3/ca) Trong đó :

qtc: Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt trong cơ sở sản xuất công nghiệp theo diện tích trong 1 ngày đêm ( m3/ha.ngđ )

Tiêu chuẩn cấp nước lấy theo TCXDVN 33-2006 là qtc = 22 ÷ 45(m3/ha.ngđ) Chế độ lấy nước đều theo số giờ làm việc trong ngày.

5 Lưu lượng nước cho các công trình công cộng

6 Quy mô công suất trạm của trạm cấp nước

Qtr = (a x Qshmax + Qt + ΣQXN +Qcc…) x b x c (m3/ngđ) Trong đó :

a: Hệ số kể đến lượng nước dùng cho công nghiệp địa phương, a = 1,05 ÷ 1,1 Chọn a =1,1

b: Hệ số kể đến những yêu cầu chưa dự tính hết và lượng nước hao hụt rò rỉ trong quá trình vận hành hệ thống cấp nước,

Qt: lưu lượng nước dùng cho tưới cây

ΣQXN lưu lượng nước dùng cho khu công nghiệp

Qcc :lưu lượng nước dùng cho các công trình công cộng như

lượng nước tiêu thụ cho thành phố

Bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ cho thành phố phải lập theo từng giờ, nghĩa là phải phân phối nước đáp ứng cho nhu cầu của các đối tượng dùng nước theo từng giờ trong ngày dùng nước lớn nhất.

Chế độ tiêu thụ nước cho nhu cầu sinh hoạt

Dựa vào quy mô dân số, mức độ trang bị các thiết bị vệ sinh cho các khu nhà, mức độ tiện nghi của thành phố và điều tra thực nghiệm, lựa chọn hệ số dùng nước không điều hòa (kh) có chế độ phân phối nước sinh hoạt cho từng giờ trong SVTH:Nguyễn Hồng Nhung– MSSV: 0155366

ngày đêm

Xác định tổng lưu lượng nước chữa cháy cho khu vực thiết kế

Thời gian tính toán để dập tắt các đám cháy trong khu dân cư và khu công nghiệp là 3 giờ

III LỰA CHỌN NGUỒN CẤP NƯỚC VÀ PHƯƠNG ÁN CẤP NƯỚC

Qua các tài liệu và số liệu đã cho, ta thấy thành phố này có quy mô trung bình, với yêu cầu cấp nước cho các khu dân cư và công nghiệp ở mức độ tiện nghi tương đối cao Số tầng nhà ở các khu dân cư ở mức cao vừa từ 2-4 tầng Vì vậy, nhiệm vụ thiết kế đồ án phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Đảm bảo hoàn thành nhiệm vụ cung cấp đủ lưu lượng, áp lực và chất lượng nước liên tục và đầy đủ.Dựa vào quy mô dân số, mức độ trang bị các thiết bị vệ sinh cho các khu nhà, mức độ tiện nghi của thành phố và điều tra thực

nghiệm, sinh viên có thể lựa chọn hệ số dùng nước không điều hòa giờ (kh) dưới sự chỉ dẫn thêm của giáo viên hướng dẫn; ứng với mỗi giá trị của hệ số dùng nước không điều hòa giờ (kh) sẽ có một bảng chỉ dẫn chế độ phân phối nước sinh hoạt cho từng khu vực theo từng giờ trong ngày đêm (xem ở phần phụ lụcIV).

+ Đảm bảo việc vận hành, quản lý đơn giản, dễ dàng, thuận lợi + Đảm bảo chi phí xây dựng, vận hành quản lý phù hợp và tiết kiệm, ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành sản phẩm (giá nước).

+ Đảm bảo độ bền, có tuổi thọ sử dụng lâu dài, tránh ảnh hưởng đến đời sống nhân dân.

- Nguồn cấp nước lấy ở thượng lưu sông,chất lượng ổn định, trữ lượng dồi dào.

- Công trình thu và trạm bơm cấp I: đặt không quá xa so với thành phố, đặt ở gần thượng nguồn.

- Trạm bơm cấp II: phân bố nước cho toàn bộ khu vực thành phố, tận dụng địa hình Điểm cấp nước vào mạng lưới tối thiểu là 3 nhánh để đảm bảo an toàn cấp nước.

 Chế độ tiêu thụ nước rửa đường, tưới cây

Thông thường khi tưới có thể dùng xe, máy (tưới đường, quảng trường) hay có thể tưới bằng thủ công (tưới cây, chăm sóc hoa cỏ…).

Tưới bằng máy và tưới liên tục từ 7h00 đến 22h00.

Tưới cây, tưới hoa bằng thủ công vào ba giờ buổi sáng sớm (giờ thứ 5, 6, 7) và ba giờ buổi chiều tối (giờ thứ 17,18,19) trong ngày.

 Chế độ tiêu thụ cho công nhân trong nhà máy, xí nghiệp

Tùy theo đặc điểm, điều kiện làm việc của các phân xưởng Trong trường hợp tính theo diện tích khu công nghiệp, tiểu chuẩn dùng nước theo diện tích và số ca làm việc trong ngày và chế độ tiêu thụ nước là điều hòa.

 Chế độ tiêu thụ cho các công trình đặc biệt khác: trường học, bệnh viên

Thông thường, nước dùng cho bệnh viện thường là 3 ca do bệnh viện hoạt động 24/24h Đối với trường học thì trường học sẽ cóca sáng và ca chiều với thời gian tổng cộng là 12h (từ 6h00 ÷ 18h)

1.Tính toán lưu lượng nước để dập tắt các đám cháy

Nước để dập tắt các đám cháy không đưa thường xuyên vào mạng lưới mà chỉ đưa vào khi có cháy xảy ra Số đám cháy có thể xảy ra đồng thời trong cùng một thời điểm có thể xác định như sau:

 Lựa chọn số đám cháy đồng thời

 Khu công nghiệp

Vì 2 xí nghiệp đều nằm ở đầu mạng lưới nên áp lực đủ nên ta không cần đặt đám cháy

 Khu dân cư :

 Khu vực 1:

- Dân cư khu vực I là: N1 = 67100 (người)

- Nhà xây dựng trung bình 3-4 tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa, tra bảng thấy có đám cháy đồng thời với lưu lượng mỗi đám cháy là qccdc = 25 (l/s)

 Khu vực 2:

- Dân cư của khu vực II là: N2 = 59545 (người)

SVTH:Nguyễn Hồng Nhung– MSSV: 0155366

- Nhà xây dựng trung bình 4-5 tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa, tra bảng thấy có 2 đám cháy đồng thời với lưu lượng của mỗi đám: qccdc = 25 (l/s)

 Do khu dân cư của 2 khu vực có chung hệ thống cấp nước nên ta chọn số đám cháy đồng thời trong khu vực là 2 đám với lưu lượng mỗi đám là:

qcc = 25 + 25 = 50 (l/s)

Như vậy tổng lượng nước chữa cháy toàn thành phố là:

Qcc=¿0 + 50 = 50 (l/s)

B i ể u đ ồ l ưu l ượng dùng nước t oàn t hành phố

Các giờ trong ngày

CHỌN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TRẠM BƠM CẤP II TÍNH THỂ TÍCH BỂ CHỨA

1.Chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II

Theo bảng tổng hợp lưu lượng nước của thành phố ta có biểu đồ dùng nước của thành phố được thể hiện trên hình vẽ sau :

Vì trạm bơm cấp I hoạt động điều hòa cấp nước vào công trình xử lý nên công trình xử lý nên công suất giờ của trạm bơm cấp I là :

Qlh=100

24 =4,17 %¿

Trạm bơm cấp II hoạt động không điều hòa do nhu cầu dùng nước trong các giờ trong thành phố là khác nhau Biểu đồ làm việc của trạm bơm cấp cấp II phải bám sát biểu đồ tiêu thụ nước của khu vực.

Xác định chế độ làm việc của trạm bơm cấp II khi sử dụng máy biến tần.

Do máy biến tần có khả năng điều chỉnh lưu lượng và áp lực, khi xác định công suất của 01 bơm không cần tính đến hệ số

Trạm bơm cấp II hoạt động không điều hòa do nhu cầu dùng nước trong các giờ trong thành phố là khác nhau Biểu đồ làm việc của trạm bơm cấp cấp II phải bám sát biểu đồ tiêu thụ nước của khu vực Vì vậy dựa vào biểu đồ dùng nước của thành phố ta chia quá trình hoạt động của

 Vậy : bậc I, có 1 bơm hoạt động với công suất Qh = 2,3 % Qngđ bậc II, có 2 bơm hoạt động với công suất Qh = 4,6 % Qngđ

bậc III, có 3 bơm hoạt động với công suất Qh = 7,03 % Qngđ

Tính toán thể tích công trình điều hoà và bể chứa

Việc tính toán thể tích điều hòa của bể chứa và đài nước có thể tiến hành theo phương pháp đã biết: Tính trực tiếp trên biểu đồ dùng nước của thành phố, tính theo cách lập bảng và tính trên biểu đồ tích lũy.

- Thể tích điều hòa của bể chứa nước là:

Wcc : Thể tích chứa lượng nước để dập tắt các đám cháy của phạm vi thiết kế trong 3 giờ và được tính theo công thức:

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

Hệ thống cấp nước là tập hợp của các công trình làm nhiệm vụ khai thác nước, vận chuyển, xử lý, điều hòa, dự trữ và phân phối nước cho các đối tượng tiêu dùng nhằm thỏa mãn mọi nhu cầu dùng nước cả về chất lượng và số lượng trong phạm vi thiết kế.

Công trình của hệ thống cấp nước bao gồm: 1 Công trình thu nước

7 Mạng lưới đường ống cấp nước

I.VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC:

Do đây là tính toán thiết kế hệ thống cấp nước cho một thành phố nên phải đảm bảo cấp nước được an toàn, tránh xảy ra các sự cố hỏng hóc đường ống gây mất nước trong thành phố Vì lý do đó chúng ta không sử dụng mạng lưới cụt mà sử dụng mạng lưới vòng để cấp nước cho các khu đâu cư và các điểm dùng nước tập trung như các xí nghiệp công nghiệp Còn hệ thống dẫn nước từ mạng lưới tới tiểu khu, công trình nhỏ thì sử dụng mạng lưới cụt.

Vạch tuyến mạng lưới cấp nước là một bước rất quan trọng khi thiết kế mạng lưới cấp nước Nó quyết định hình dáng đường đi của mạng lưới nó ảnh hưởng tới hình thức cấp nước Do đó vạch tuyến cần dựa trên các nguyên tắc sau : 1 Mạng lưới cấp nước phải bao trùm tới tất cả các điểm dùng nước trong

phạm vi thành phố.

2 Các tuyến ống chính phải kéo dài theo hướng vận chuyển chính của mạng lưới 3 Các tuyến ống chính được liên hệ với nhau bởi các ống nối, tạo thành các

vòng khép kín liên tục.

4 Các tuyến ống chính phải bố trí sao cho ít quanh co, gấp khúc, có chiều dài ngăn nhất và nước chảy thuận tiện nhất.

5 Các đường ống phải ít vượt qua chướng ngại vật thiên nhiên như sông, hồ, đường sắt, nút giao thông quan trọng hay vùng có địa hình, địa chất

xấu( như đồi, núi, đầm lầy… ) gây nên quản lý khó khăn, phức tạp và tốn kém.

SVTH:Nguyễn Hồng Nhung– MSSV: 0155366

6 Kết hợp chặt chẽ giữa hiện tại và phát triển trong tương lai của khu vực Đảm bảo có thể mở rộng mạng lưới cấp theo quy hoạch phát triển của thành phố và sự tăng tiêu chuẩn dùng nước

Dựa vào bản đồ địa hình khu vực thành phố ta thấy mặt bằng địa hình khá bằng phẳng , đường đồng mức từ cao xuống thấp lần lượt là 70m, 69m, 68m, hướng gió chính là hướng đông nam, có sông chảy qua dọc theo chiều dài của thành phố Sông ở gần và có vị trí thuận lợi cho việc cấp nước vì vậy ta chọn phương án khai thác nước mặt để cung cấp nước cho thành phố và chọn phương án dùng biến tần để điều chỉnh lưu lượng nước cấp cho các giờ dùng nước, ở đây ta không dùng đài nước do chi phí xây dựng đài nước tốn kém, mức độ điều tiết lưu lượng của đài nước không linh hoạt vì vậy ta dùng phương án dùng biến tần sẽ hợp lí hơn.

II.XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN, LƯU LƯỢNG

2 Lập sơ đồ tính toán mạng lưới

a Lập sơ đồ tính toán mạng lưới cho trường hợp dùng nước nhiều nhất

3 - Qua bảng phân phối lưu lượng của thành phố ta thấy

trong giờ 17-18h thành phố dùng nước nhiều nhất với lưu lượng giờ Qh max = 7,03% Qngđ nghĩa là :

Qhmax= 7,03% x Qngđ = 0.0703 × 37990 =2670 (m3/h)= 741,6l/s

Trong đó : Bơm cấp II cung cấp toàn bộ lưu lượng = 741,6l/s - Theo bảng tổng hợp lưu lượng với giờ dùng nước lớn nhất 17-18h thì lưu lượng sinh hoạt của khu vực I,II:

qIdv = ∑QmaxshI∑lttI + ∑∑lttI+∑lttII∑Qt +Qdp = 7610+4990307.5 +0.04

-Lưu lượng dọc đường xác định theo công thức : qdd (i−k)=qdv.ltt (i−k)

Trong đó: qdđ(i-k) – Lưu lượng dọc đường của đoạn ống i-k

Kiểm tra lại kết quả tính toán, ta có: Vậy điều kiện cân bằng nút được đảm bảo.

- Từ bảng lưu lượng dọc đường cho từng đoạn ống, ta tính được lưu lượng cho tất cả các nút của mạng lưới bằng cách phân đôi tất cả các lưu lượng dọc đường về các hai đầu nút của mỗi đoạn ống, và cộng tất cả các giá trị số lưu lượng được phân phối như vậy tại các nút.