Thiết kế xây dựng mạng lưới cấp và thoát nước trong nhà

Luận văn, khóa luận tốt nghiệp, báo cáo là sản phẩm kiến thức, là công trình khoa học đầu tay của sinh viên, đúc kết những kiến thức của cả quá trình nghiên cứu và học tập một chuyên đề, chuyên ngành cụ thể. Tổng hợp các đồ án, khóa luận, tiểu luận, chuyên đề và luận văn tốt nghiệp đại học về các chuyên ngành: Kinh tế, Tài Chính Ngân Hàng, Công nghệ thông tin, Khoa học kỹ thuật, Khoa học xã hội, Y dược, Nông Lâm Ngữ... dành cho sinh viên tham khảo. Kho đề tài hay và mới lạ giúp sinh viên chuyên ngành định hướng và lựa chọn cho mình một đề tài phù hợp, thực hiện viết báo cáo luận văn và bảo vệ thành công đồ án của mình.

54

32

1

Chuơng 1 : HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

t1-1 : Những khái niệm cơ bản

1) Khái niệm : Hệ thống cấp nước là tổ hợp các công trình có chức năng thu nước, xử lý nước, điều hoà dự chữ nước, vận chuyển và phân phối nước

Hình 1-1 : Sơ đồ hệ thống cấp nước trực tiếp

1,2 Công trình thu và trạm bơm cấp I

3 Bể lắng, 4_ Bể lọc ; 5_ Bể chứa nước sạch

6 _ Trạm bơm cấp 2 ; 7_ Đường ống dẫn nước

8 _ Đài nước ( tháp nước ) ; 9 _ Mạng lưới cấp nước

2) Các yêu cầu đối với hệ thống cấp nước :

- Bảo đảm đưa đầy đủ và liên tục lượng nước cần thiết đến nơi tiêu dùng

- Bảo đảm chất lượng nước đáp ứng được yêu cầu sử dụng

- Bảo đảm chi phí xây dựng và quản lý thấp nhất.

- Bảo đảm thi công và quản lý dễ dàng, thuận tiện

- Có khả năng tự động hoá, cơ giới hoá trong quá trình xây dung và khai thác

3 Phân loại hệ thống cấp nước :

a) Theo đối tượng phục vụ : Hệ thống cấp nước đô thị, hệ thống cấp nước công

nghiệp, nông nghiệp, đường sắt …

- Hệ thống cấp nước trực tiếp ( Nước dùng xong thổi đi ngay)

- Hệ thống cấp nước tuần hoàn : Nước chảy tuần hoàn trong một chu trình kín Hệ thống này thường dùng trong công nghiệp ( tiết kiệm nước, vì chỉ cần bổ xung một phần nước tổn hao trong quá trình tuần hoàn)

d) Theo phương pháp vận chuyển :

- Hệ thống cấp nước có áp : Nước chảy trong ống chịu áp lực bơm hoặc đài nước tạo ra

- Hệ thống cấp nước không áp : Nước tự chảy theo ống hoặc mương hở do chênh lệch độ cao

- Tiêu chuẩn dùng nước là lượng nước trung bình tính cho một đơn vị tiêu thụ trong một đơn vị thời gian( thường là trong một ngày đêm ) hay cho một đơn vị sản phẩm ( lít/người/ngày; lít/đơn vị sản phẩm ).

- Tiêu chuẩn dùng nước là thông số rất cơ bản khi thiết kế hệ thống cấp nước ( dùng

để xác định quy mô hay công suet cấp nước )

- Hệ thống không điều hoà ngày lớn nhất (Kng.max) và nhỏ nhất (Kng.min) : Là tỷ số giữa lượng nước tiêu thụ của ngày dùng nước lớn nhất và nhỏ nhất so với ngày dùng nước trung bình trong năm

- Hệ số không điều hoà giờ lớn nhất (Kh max) và nhỏ nhất (Kh min) : Là tỷ số giữa lượng nước tiêu thụ trong giờ dùng nước lớn nhất và nhỏ nhất so với giờ dùng nước trung bình trong ngày

- Khi thiết ké một hệ thống cấp nước cần xác định tổng lưu lượng theo tiêu chuẩn của tong nhu cầu dùng nứơc (sinh hoạt, sản xuất, chữa cháy, tưới cây… )

a) Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt :

- Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt cho các dân cư đô thị tính bình quân đầu người

(Lít/người/ngày đêm ) xss định theo quy phạm trong tiêu chuẩn cấp nước hiện hành ( TCXD 33 – 85 ) ở bảng 1-1

- Tiêu chuẩn này dùng cho các nhu cầ ăn uống sinh hoạt tronh các nhà ở, phụ thuộc vào mức độ trang bị kỹ thuật vệ sinh trong nhà, điều kiện khí hậu, tập quán sinh hoạt và các điều kiện có ảnh hưởng khác của mỗi địa phương

Bảng 1-1 : Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt và hệ số không điều hoà Kh max cho các khu dân cư đô thị.

Trang bị tiện nghi trong các ngôi nhà

Tiêu chuẩn dùng nước trung bình (lít/người/ng.đ)

Hệ số không điều hoà giờ Kh max

1 Nhà không có hệ thống cấp thoát nước

và thiết bị vệ sinh lấy nước ở vòi công

 Ghi chú : - Tiêu chuẩn dùng nước trên bao gồm cả lượng nước công cộng trong các khu nhà ở.

- Hệ số không điều hoà ngày Kng max = 1,35 ÷ 1,5

- Khi chọn cấp nước tiêu chuẩn sinh hoạt cần lưu ý vùng khí hậu và xét khả năng phục vụ của hệ thống tối thiểu là 5 – 10 năm

b) Tiêu chuẩn dùng nước công nghiệp :

- Tiêu chuản này được xác định trên cơ sở dây chuyền công nghệ của

xí nghệp

- Tiêu chuẩn nước công nghiệp được tính theo đơn vị sản phẩm

( lít/đơn vị sản phẩm, m3/đơn vị sản phẩm ), và lấy theo bảng 1.2

Bảng 1.2 : Tiêu chuẩn nước dùng cho nhu cầu sản xuất

TT

Các Loại Nước Đơn vị đo

Tiêu chuẩn cho một đơn vị đo

Nước làm lạnh trong NM nhiệt điện

Nước cấp nồi hơi NM nhiệt điẹn

Nước làm nguội động cơ đốt trong

Nước khai thác than

Nước lam giàu than

Nước vận chuyển than theo máng

Nước làm nguội lò luyện gang

Nước làm nguội lò Mác Tanh

Nước cho xưởng cán ống

Nước cho xưởng đúc thép

Nước để xây các loại gạch

Nước rửa sỏi để đổ bê tông

Nước rửa cát để đổ bê tông

Nước phục vụ để đổ 1m3 bê tông

Nước để sản xuất các loại gạch

Nươc để sản xuất ngói

1000 kw/h

1000 kw/h1CV/h

24 – 42

13 – 43

9 – 25

6 – 20 0.09 ÷ 0.21

1 – 1.5 1.2 – 1.5 2.2 – 3.0 0.7 – 1.0 0.8 – 1.2

- Nước cấp cho công nghiệp địa phương ( ở phân tán và không tính

cụ thể được ) lấy bằng 5 ÷ 10% lượng nước ăn uống và sinh hoạt trong ngày dùng nước tối đa cho điểm dân cư (TCVN 33 – 85 )

- Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu ăn uống và sinh hoạt của công nhân sản xuất tại các xí nghiệp công nghiệp lấy theo bảng 1.3

6

Bảng 1.3 : TC dùng nước sinh hoạt trong các XNCN

Loại phân xưởng Tiêu chuẩn

2.53.0

- Lượng nước tắm của công nhân sau giờ làm việc tính theo kíp với tiêu chuẩn 40 người một vòi tắm 500l/h với thời gian tắm là 45 phút

c) Tiêu chuẩn nước tưới đường, tưới cây :

- Tiêu chuẩn nước dùng để tưới cây, vườn hoa, quảng trường, đường phố trong các đô thị có thể lấy từ 0.5 – 1l/m2 [ng.đ] diện tích được tưới tuỳ thuộc vào loại mặt đường, loại cây trồng, điều kiện khí hậu…

d) Tiêu chuẩn dùng nước chữa cháy : Được xác định theo TCVN 33 – 85

Nhà 2 tầng với bậc chịu lửa

Nhà hỗn hợp cáctầng không phụ

Nhà 3 tầngkhông phụ thuộc

² , ²² ,

²²² ²V , V

thuộc bậc chịu lửa bậc chịu lửaĐến 5

510152020

5102025

101520303040

101525354055

5060

7080

e) Nước rò rỉ của mạng lưới : Lượng nước này không có tiêu chuẩn rõ rệt , tuỳ theo tình trạng của mạng lưới có thể lấy 5÷10% tổng suất của hệ thống.

- Chế độ dùng nước hay lượng nước tiêu thụ từng giờ trong ngày đêm cũng là một số liệu quan trọng khi thiết kế một hệ thống cấp nước ( Dùng để lựa chọn công suất bơm, xác định dung tích bể chứa, đài nước )

- Chế độ dùng nước thay đổi tuỳ thuộc vào điều kiện khí hậu, chế độ làm việc, nghỉ ngơi của con người…, nó được xây dung trên cơ sở công tác điều tra thực nghiệm và được biểu diễn bằng lượng nước tiêu thụ tong giờ trong ngày đêm (H 1.2)

Hình 1.2 : Biểu đồ dùng nước trong một ngày đêm cho thành phố

- : % Lượng nước tiêu thụ trung bình

: Lượng nước tiêu thụ tong giờ trong ngày

8

- Từ biểu đò này ta có thể xác định được hệ số không điều hoà giờ Kh max và Kh min

5) Lưu lượng nước tính toán :

 Lưu lượng nước tính toán cho khu dân cư được xác định theo công thức :

- Qmax ng ; Qmax h ; Qmax s : Lưu lượng tính toán lớn nhất ngày, giờ, giây

- Kngđ max, Kh max : Hệ số không điều hoà lớn nhất ngày, giờ

- qtb : Tiêu chuẩn dùng nước trung bình (l/người.ngđ)

- qt : Tiêu chuẩn dùng nước tính toán ngày dùng nước lớn nhất (l/người ngđ)

 Lưư lượng nước tưới đường, tưới cây được xác định theo công thức;

Trong đó : qt : Tiêu chuẩn dùng nước tưới đường cây

Ft : Diện tích cần tưới (ha)

Qt ngđ : Lượng nước tưới trong 1 ngày đêm (m3/ngđ)

Qt h : Lượng nước tưới trong 1 giờ (m3/h)

T : Thời gian tưới trong 1 ngày đêm (h)

Thông thường tưới đường từ 8h đén 16h, tươi cây từ 5h đén 8h và 16h÷19hhàng

ngày

 Lưu lượng nước sản xuất : Được coi như phân bố đều trong quá trình sản xuất và được xác đinh theo tiêu chuẩn tính trên đơn vị sản phẩm

 Lưu lượng nước tắm của công nhân tại xí nghiệp :

QCN

t ng.đ= QCN

t h * C ; [m3/ng.đ] (1-7)Trong đó : Qt.ngđCN , Qt hCN : lưu lượng nước tắm của công nhân trong 1 ngày đêm và trong 1 giờ ( thời gian tắm qui định là 45 phút sau khi tan ca )

- n : Số buồng tắm hoa sen trong nhà máy

- C : Số ca làm việc của nhà máy

 Công suất cấp nước của đô thị thường được xác định theo công thức :

Q = ( a.QSH + Qt + QSHCN + QtCN + QSX ).b.c ; [m3/ng.đ] (1.8)

Trong đó : QSH , Qt , QSHCN, QtCN, QSX : là lưu lượng nước sinh hoạt của khu dân

cư, lưu lượng nước tưới đường, tưới cây, nước sinh hoạt, tắm của công nhân và lưu lượng nước sản xuất của nhà máy trong một ngày đêm

- a : Hệ số kể đến lượng nước dùng cho công nghiệp địa phương và tiểu thủ công nghiệp, a= 1,1

- b : Hệ số kể đến lượng nước rò rỉ ( do điều kiện quản lý chi phối , b = 1,1 ÷

1,15 )

- c : Hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân trạm nước ( rửa bể lắng, bể lọc

… ), c = 1,05 – 1,1

6) Áp lực nước trong mạng lưới cấp nước :

- Nước được đưa đến các vị trí tiêu dùng nhờ áp lực của máy bơm hay đài nước tạo

ra Muốn cung cấp nước được liên tục thf áp lực đó phải đủ để đưa nước tới vị trí bất lợicủa mạng lưới ( vị trí xa nhất, cao nhất so với trạm bơm , đài nước ), đòng thời tại

vị trí đó cũng phải có một áp lựuc tự do cần thiết để đưa nước tới vị trí bất lợi nhất bên trong nhà

10

- Áp lực tự do cần thiết tại vị trí bất lợi nhất của mạng lưới cấp nước bên ngoài hay áp lực cần thiết của ngôi nhà bất lợi nhất Hnhct có thể lấy sơ bộ như sau :

- Khi nhà tăng lên 1 tầng thì áp lực cần thiết tăng thêm 4m

- Đối với hệ thống cấp nước chữa cháy áp lực thấp, áp lực cần thiết ở cột lấy nước bất lợi nhất tối thiểu là 10m

- Đối với hệ thống cấp nước chữa cháy áp lực cao, áp lực cần thiết này phải đảm bảo đưa nước qua ông vải gai chữa cháy có chiều dài 50 – 100m với cột nước tối thiểu bằng 100m

- Sự liên hệ về áp lực giữa các công trình của hệ thống cấp nước thể hiện trên hình 1.3 :

- Hình 1.3 : Sơ đồ liên hệ về áp lực giữa các công trình của hệ thống cấp nước.

1- Bể chứa nước ; 2- Máy bơm3- Đài nước ; 4- Ngôi nhf bất lợi nhất

- Từ hình 1.3 có thể xác định được chiều cao đặt đài nước và áp lực công tác của máy bơm như sau :

- Hđ, Hb : Độ cao đặt đài cột nước của bơm, m

- hđ : Chiều cao thing chứa nước trên đài, m

- h1, h2 : Tổng tổn thất cột nước từ đài đén ngôi nhà bất lợi nhất từ máy bơm đến đài, m

-&&& -

t1-2 NGUỒN NƯỚC VÀ CÔNG TRÌNH THU NƯỚC

I) Nguồn cung cấp nước :

- Ngoài ra nước ngầm còn có thể do nước thấm từ đáy, thành sông hoặc hồ tạo ra

- Nước ngầm thường được ưu tiên chọn làm nguồn nước để cấp cho sinh hoạt ăn uống

vì có ưu điểm là rất trong sạch ( hàm lượng cặn nhỏ, ít vi trùng ), xử lý đơn giản nên

12

giá thành rẻ Nhược điểm của nước ngầm là thăm dò lâu, khó khăn, đôi khi chứa nhiều sắt, hoá chất bị nhiễm mặn, khi đó cần phải xử lý phức tạp hơn.

- Nước ngầm có các loại sau :

• Nước ngầm không áp : Là nước ngầm mạch nông, ở độ sâu 3 – 10m, lôại này trữ lượng ít, chịu ảnh hưởng của thời tiết, bị nhiễm bẩn nhiều

• Nước ngầm có áp : Là nước ngầm mạch sâu trên 20m, có trữ lượng lớn và chất lượng tốt hơn

 Nước suối : Mùa khô lưu lưọng nhỏ nước trong, về mùa lũ lưu lượng lớn, nứơc đục, có nhiều cát, sỏi, mức nước biến đổi lớn

 Nước đầm hồ : Tương đối trong, ở ven bờ đục hơn do ảnh hưởng của sông , có độ màu cao do có rong, rêu và thuỷ sinh vật, thường bị nhiễm bẩn

3) Nguồn nước mưa :

- Nguồn nước mưa ở VN khá phong phú do lượng mưa trung bình lớn (500÷ 2000

1 2

3 5

6

7

- Khi cần lượng nước lớn hơn có thể xây giếng lớn hơn hoặc xây dung một nhóm going khơi nố vào going tập trung bằng các ống xi phông

- Nước chảy từ going có thể từ đáy hay từ thành bên qua các khe hở ở thành

- Thành giếng có thể xây bằng gạch, bê tông xỉ, bê tông đá hộc, đá ong

- Nếu đất dễ sụt lở, thường dùng các khẩu giếng bằng bê tông, gạch, ống sành… Có chiều cao 0.5 ÷ 1m , rồi đánh tụt tong khẩu giếng xuống, dùng vữa xi măng nối các

khẩu giếng với nhau

- Để tránh nước mưa từ trên mặt kèo theo chất bẩn vào giếng, phải lát nền và xây bờ xung quanh giếng cao 0.8m, và bọc đất sét xung quanh giếng 0.5m xuống sâu 1.2m

- Vị trì giếng nên chọn gần nhà cách xa chuồng nuôi gia súc, hố xí tối thiểu 7 ÷ 10 m.

- Khi chọn vị trí đào giếng cần tham khảo tài liệu địa chất thuỷ văn và kinh nghiệm dân gian để đỡ phải đào giếng sâu và thu được nguồn nước có chất lượng tốt

2) Giếng khoan : - Giếng khoan là công trình thu nước ngầm mạch sâu với công suet từ 5

÷ 500 l/s, sâu từ 20m đến vài trăm mét, có đường kính 100 ÷ 600mm.

- Sơ đồ cấu tạo giếng khoan trên hình 1-4 :

Hình 1.4 : SƠ ĐỒ GIẾNG KHOAN

1 Cửa giếng ( miệng giếng )

- Cửa giếng : Dùng để kiểm tra, theo dõi sự làm việc của giếng.

- Thân giếng : Là các ống thép không gỉ nối vơí nhau bằng ren, mặt bích hoặc mối hàn ( Có thể là ống bê tông cốt thép )

+ Ống vách có nhiệm vụ chống sụt lỡ và chống nhiễm bẩn

- Ống lọc : Đặt trực tiếp trong lớp đất chứa nước để thu nước vào giếng và ngăn không cho bùn vào giếng

- Ống lắng : Có chiều dài từ 2 ÷ 10m , giữ cặn cát chui vào trong ống, khi thau rửa giếng

lớp cặn cát này sẽ được đưa lên mặt đất

- Giếng khoan cũng thường được bọc đất sét xung quanh ống vách 0.5m , sâu tối thiểu 3m kể từ mặt đất để tránh nhiễm bẩn

- Người ta còn dùng giếng khoan đường kính nhỏ ( d = 42 ÷ 49 mm ), lắp bơm tay hay

bơm điện với lưu lượng 2m3/h

III) Công trình thu nước mặt :

- Trong thực tế , phần lớn các công trình thu nước mặt là các công trình thu nước sông

- Công trình thu nước sông phải đặt ở đầu nguồn nước, phía thượng lưu khu dân cư và khu công nghiệp, nơi bờ sông và lòng sông ổn định, có điều kiện địa chất tốt, có đủ độ sâu cần thiết để lấy nước trực tiếp từ sông

- Để đáp ứng các yêu cầu trên, công trình thu nước thường được bố trí phía bờ lõm của sông, tuy nhiên bờ lõm hay bị xói lỡ nên phải được gia cố bảo vệ

- Công trình thu nước sông thường chia ra các loại sau:

1) Công trình thu nước bờ sông :

- Công trình thu nước bờ sông áp dụng khi bờ sông dốc, nước ở bờ sâu, thường xây dung chung với trạm bơm cấp I ( Khi điều kiện địa chất tốt ) Nếu địa chất yếu thì trạm bơm cấp I phải bố trí xa bờ ( công trình thu nước phân ly)

- Hình 1-4 : công trình thu nước

15

mntn

4 3

- Ở cửa thu nước đặt các song chắn bằng thép Φ10 ÷ 16 mm, cách nhau 40 ÷ 50 mm

để chắn các vật nổi ( rác, củi ,cây )

- Lưới chắn thường làm bằng các sợi dây thép Φ1 ÷ 1,5 mm, đan mắt lưới 2× 2 đến 5

× 5 để chắn rác rưởi, rong rêu… , có kích thước nhỏ trong nước.

2) Công trình thu nước lòng sông : Được xác định khi bờ sông thoải, nước nông, mực nước dao động lớn

16

Hình 1-5 : Công trình thu nước lòng sông.

1- Cửa thu nước ( Họng thu nước )

- Để chọn các biện pháp xử lý phải căn cứ vào các chỉ tiêu, tính chất của nước nguồn và yêu cầu cụ thể về chất lượng nước câp

II Các chỉ tiêu chất lượng của nước thiên nhiên và yêu cầu về chất lượng nước

 Độ màu : Nước có màu do các hợp chất hoà tan, hoặc các chất keo gây ra Độ màu

đo theo thang màu cô ban

 Mùi vị : Nước có thể có mùi bùn, mùi mốc do thực vật thối rữa gây ra, mùi tanh do sắt … , một số chất hoà tancó thể làm cho nước có vị đặc biệt, mặn, chua…

 Hàm lượng sắt và mangan : Làm cho nước có mùi tanh, màu vàng, [mg/l]

 Các hợp chất Nitơ làm nhiễm bẩn nước ( NH3, NO3-, NO2- ) và các chất gây độc đối với cơ thể người sử dụng nước như đồng, chì, kẽm [mg/l]

- TCVN 5942 – 1995 quy định chất lượng nước mặt có thể dùng làm nguồn cấp nước sinh hoạt như sau : ( Bảng 1.5 )

Thông số Đơn vị Trị số giới

hạn Thông số Đơn vị

Trị số giới hạnChì

Đồng

Kẽm

mg/l -

0.050.11

Sắt ThiếcThuỷ ngân

mg/l -

110.001

18

Niken

0.10.1

Chất lơ lửngCRom

200.05

3) Chỉ tiêu về vi trùng :

 Chỉ số Coli : Biểu thị số vi trùng Coli ( E.Coli ) có trong 1 lít nước Chỉ tiêu này biểu thị khả năng có vi trùng gây bệnh đường ruột trong nước

 Tổng số vi trùng hiếu khí : Biểu thị độ bẩn của nước về mặt vi trùng

4) Yêu cầu về chất lượng nước :

- Nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống phải trong sạch, không độc hại, không chứa vi trùng gây bệnh Yêu cầu về chất lượng nước cấo cho sản xuất rất đa dạng, tuỳ thuộc vào tính chất của một quá trình sản xuất ( Ví dụ nước làm nguội máy móc cần có nhiệt độ thấp, trong, chứa ít muối cứng… )

III Các phương pháp và dây chuyền công nghệ xử lý nước :

1 Nhiệm vụ xử lý nước :

- Trong thực tế, ta thường phải thực hiện các quá trình xử lý sau : Làm trong và khử màu khử sắt, khử trùng, và các quá trình xử lý đặc biệt khác như làm mềm, làm nguội, khử muối

2 Phương pháp xử lý :

 Phưong pháp cơ học : Dùng song, lưới chắn rác, lọc qua lưới, lắng tự nhiên…

 Phương pháp vật lý học : Khử trùng bằng tia tử ngoại, làm nguội nước ( dùng ozôn O3, dùng sang siêu âm )

 Phương pháp hoá học : Keo tụ bằng phèn, khử trùng bằng clo, làm mềm bằng vôi …

3 Dây chuyền công nghệ xử lý nước :

- Tập hơp các công trình và thiết bị để thực hiện các quá trình xử lý nước theo một hoặc một số phương pháp gọi là dây chuyền công nghệ xử lý nước

- Sơ đồ dây truyền công nghệ xử lý nước thể hiện trên hình 1_6 và 1_7

Hình 1.6 : SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN XỬ LÝ NƯỚC NGẦM

1- Giếng khoan và trạm bơm cấp I2- Dàn mưa ; 3- Bể lắng đứng tiếp xúc

4- Bể lọc nhanh ; 5- Đường dẫn clo

6- Bể chứa nước sạch ; 7- Trạm bơm cấp II

20

1) Khái niệm : Mạng lưới cấp nước là một trong những bộ phận quan trọng của hệ thống cấp nước, làm nhiệm vụ vận vhuyển và phân phối nước đến nơi tiêu thụ.

- Giá thành xây dựng mạng lưới cấp nước chiếm khoảng 50 ÷ 70 % giá thành xây dựng

toàn bộ hệ thống cấp nước

- Mạng lưới cấp nước bao gồm :

 Các đường ống chính : Làm nhiệm vụ vận chuyển nước đi xa

 Các đường ống nhánh : Làm nhiệm vụ phân phối nước vào các tiểu khu, vào các ngôi nhà

- Tuỳ theo quy mô và tính chất của đối tượng dùng nước, mạng lưới cấp nước có thể được thiết kế theo sơ đồ mạng lưới cụt, mạng lưới vòng, hay hỗn hợp

2) Các nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước :

- Mạng lưới phải bao trim các điểm tiêu thụ nước

- Tổng số chiều dài đường ống là nhỏ nhất

- Các tuyến ống chính nên đặt theo các đường phố lớn, một mạng lưới phải có ít nhất 2 tuyến chính, đuờng kính ống phải chọn tương đương để có thể thay thế nhau khi 1 tuyến

có sự cố, khoảng cách giữa các tuyến chính tuỳ thuộc vào quy mô thành phố, thường lấy từ 300÷ 600 m.

- Hạn chế bố trí đường ống đi qua sông, đầm lầy, đê, đường xe lửa, tuyến ống chính được nối với nhau bằng các ống nhánh với khoảng cách 400 ÷ 900m

- Vị trí đặt ống trên mặt cắt ngang đường phố do qui hoạch xác định, nên đặt trên các vỉa

hè hay trong các tuyến kỹ thuật Khoảng cách nhỏ nhất trên mặt bằng tính từ ống đến cá công trình đựoc qui định như sau:

Bảng 1-6 : Khoảng cách tối thiểu từ thành ống đến các công trình, (m )

22

* Ngoài các nguyên tắc trên, khi quy hoạch mạng lưới cấp nước cần lưu ý:

Khoảng cách quy định tối thiểu đến Trị số

- Móng nhà và công trình

- Chân taluy đường sắt

- Mép đưòng ray xe điện

- Đường dây điẹn thoại

- Đưòng điện cao thế

- Mép đường ô tô

- Chân cột điện đường phố

- Mép cột điện cao thế

- Các loại tường rào

- Trung tâm hàng cây

351,5÷20.511,5÷21,531,51,5÷2

- Quy hoạch mạng lưới hiện tại phải xét đến khr năng phát triển của thành phố và mạng lưới trong tương lai.

- Cần chọn điẻm cao để đặt đài nước, đài nứoc có thể đặt ở đầu, giữa hoặc cuối mạng lưới

- Cùng một đối tượng tiêu thụ nước có thể quy hoạch theo nhiều sơ đồ khác nhau, qua so sánh về mặt kinh tế kỹ thuật, chọn phương án tối ưu

II Tính toán mạng lưới cấp nước :

1 Mục đích : Xác định lưu lượng tính toán chảy trên đường ống, trên cơ sở đó chọn

đường kính ống hợp lý và kinh tế, xác định tổn thất thuỷ lực trên đường ống để xác định chiều cao đài nước, áp lực công tác của máy bơm

2 Các giả thiết để tính toán :

- Các đối tượng tiêu thụ nước ( Bể bơi, xí nghiệp công nghiệp ) được coi là các điểm lấy nước tập trung, và được gọi là các điểm nút

- Các hộ tiêu thụ nước nhỏ, lấy nứoc sinh hoạt vào nhà coi như lây nước đều dọc tuyến ống

- Đoạn nào chỉ có lưu lượng tập trung ở cuối đoạn ống thi lưu lượng của đoạn ống đó khong đổi

- Đoạn ống chỉ có lưu lượng phân bố dọc tuyến thì giả thiết là được phân phối đều

3 Xác định lưu lượng tính toán :

- Tổng lưu lượng vào mạng lưới ứng với trường hợp tính toán :

QΣ =Q dd +∑q t.tr [l/s] (1_11)

Trong đó : Q dd : Lưu lượng dọc đường của toàn mạng lưới (l/s)

∑q t.tr : Tổng lưu lượng tập trung của toàn mạng lưới (l/s)

- Lưu lượng dọc đường đơn vị :

24

= ∑ tt

dd dv

Lưu lượng nút bằng tổng số lưu lượng dọc đường của các đoạn ống đấu vào nút đó :

Do đó để xác định đường ống cấp nước ta phải dựa vào vận tốc kinh tế ( vận tốc có tổng chi phí xây dựng và chi phí quản lý mạng lưới nhỏ nhất )

- Vận tốc kinh tế VK được xác định theo giáo sư V P SirôtKin (Bảng 1-7)

Bảng 1-7 : Vận tốc kinh tế Vk trong các ống cấp nước

26

5) Xác định tổn thất áp lực trên các đường ống :

- đối với mạng lưới cấp nước bên ngoài , thưòng tổn thất áp lực cục bộ, chỉ tính tổn thất

áp lực do ma sát theo chiều dài ( tổn thất dọc đường ) theo công thức :

0

867 0 1 0179 0

, 1

V

(1-18 )

- Ống chất dẻo :

B 0

, 1

 Tính toán mạng lưới cụt với cá số liệu trên hình vẽ 1-8 NHà trong khu vực xây dựng

là nhà 3 tầng, ống gang bình thường Các trong tam giác chỉ cao trình mặt đất

28

Hình 1-8 : Mạng lưới cáp nước cụt :

- Xác định lưu lượng tính toán cho từng đoạn ống

- Dựa vào bảng Sêvêlốp tìm D, V, 1000i tương ứng

- Xác định tổn thất cho từng đoạn h = iL và cho toàn bộ mạng lưới theo tuyến bất lợi nhất

- Xác định chiều cao đài nước

1 Tính đường ống chính : Kết quả được ghi trong bảng sau :

TT

Đoạn

ống

Chiều dài (m)

Lưu lượng (l/s)

Đường kính (mm)

Vận tốc (m/s)

1000i( m )

H=i.L( m )

Lưu lượng (l/s)

Đường kính (mm)

Vận tốc (m/s)

1000i( m )

H=i.L( m )

3 Vẽ đường đo áp cho tuyến chính ( ABCD )

- Cao trình các điẻm đường đo áp được xác định như sau :

* Điểm D : H nh m

ct D

Hình 1-9 : Đường đo áp của đường ống chính

- Kết quả cho thấy cột nước đo áp tại đầu các ống nhánh ( B, C ) đều lớn hơn cột nước đo

áp tại điềm cuối các đoạn đó ( G, H, I ) do đó việc chọn tuyến ABCD làm đường ống chính là hợp lý

4 Xác định độ cao đài nươc :

Hđ = Znh – Zđ + Hnhct +∑h

Hđ = 6 – 8 + 16 + 19,475 = 33,475 m

* Chú ý : Tổn thất áp lực cho phép tuyến nhánh là hiệu số giữa cột áp lực củ nút đầu và nút cuối nhánh ∆h, nếu ∆h,>∑h tuyến nhánh thì chấp nhận D đã chọn, với ∆h,<∑h thì phải chọn lại các đoạn ống

+ Có thể tìm đường kính ống nhánh theo phương pháp sau :

IV Tính toán mạng lưới vòng :

- trong mạng lưới vòng nước có thể chảy theo chiều hướng khác nhau, nên có thể có nhiều phương án phân phối nước trên toàn mạng lưới tức là lưu lượng nước trên từng đoạn ống

có thể thay đổi, do đó đường kính ống cũng sẽ thay đổi

- Dòng chảy trong mạnh lưới kín phải thoả mãn 2 điều kiện sau :

1 Tại một nút : ∑Qđến = ∑Qđi hay ∑Qnút = 0.

2 Tổng số tổn thất cột nước trên cả vòng phải bằng không

∑h d = 0

- Phương pháp giải bài toán mạng lưới kín như sau :

+ Phân phối lưu lượng trên vòng kín sao cho điều kiện thứ nhất được thoả mãn, khi đó điều kiện cân bằng về áp lực chưa đảm bảo, tức là ∑h ≠ 0

+ Để điều kiện thứ 2 đảm bảo ta tiến hành điều chỉnh lưu lượng trên mỗi nhánh của vòng ( Trên nhánh tải nhẹ tăng thêm lưu lượng và ngược lại ta giảm trên nhánh tải nặng để vẫn đảm bảo ∑Qnút = 0 ).

+ Lưu lượng nước điều chỉnh xác định như sau :

( theo giáo sư V.G Lôbachép )

∆ = ∑∆S i Q i

h q

.

2 ( 1-21 ) Trong đó : ∆h : Sai số áp lực tổn thất trên mỗi vòng

Si, Qi : Sức kháng và lưu lượng của ống thứ i

Si = θi.A i l i ; Với l i là chiều dài đoạn ống

i

i K D

8

5

D g R

+ Khi ∑h< ± 0 5m là đạt yêu cầu nếu chưa đạt yêu cầu cần phải tiếp tục điều chỉnh lưu

lượng, vì vậy phương pháp điều chỉnh lưu lượng còn gọi là phương pháp gần đúng để tính toán thuỷ lực mạng lưới vòng

Bảng 1-8 : Các giá trị θ theo Sêvêlốp

Vận tốc V

( m/s )

Ống

32

Bình thường Gang mới Thép mới0.4

1.511.421.361.321.281.221.181.151.121.101.081.051.03

1.221.181.161.141.121.101.081.071.061.051.041.031.02

* Bảng 1-9 : Các giá trị của sức cản đơn vị A [s2/m6], [ Q ] = m3/s

Đường kính

ngoài (mm )

Chiều dài thành ống (mm)

Ống gang cũ Ống thép cũ Ghi chú

C

B Q B

2985953.4311.7

2292929.4454.3172.9

- Đối với ống thép mới, tra A theo bảng 1-10

Bảng 1-10 : trị số A đối với ống thép mới

0,00303

0,00303

- Phân phối lưu lượng và chọn đường kính : Giả sử rằng nửa lưu lượng QC đi qua đoạn A_B_C một nửa đi theo đoạn ADC Kết quả tính toán lập thành theo bảng sa

Lần tính gần đúng thứ nhất

Đoạn

ống

Lưu lượng ( l/s)

Đường kính( mm)

Vận tốc( m/s )

Hệ số A( s2/m6)

Hệ số θ Tổn thất

cộT nước ( m )AB

4830

200200

250200

1,280,87

0,900,87

4,214,21

1,324,21

1,0751,1

1,111,1

8,17,21615,3163,6757,21610,891

- Tổn thất trên nhánh ABC lớn hơn tổn thất cột nước trên nhánh ADC một lượng là : ∆h = 15,316 – 10,891 = 4,425 m

- Vì vậy việc chọn đường kính của các đoạn ống phải tiến hành với sự phân phối lại lưu lượng là :

∆ = ∑∆i A i Q i l i

h q

θ

2

q 0 , 0048m /s

39 , 453 2

425 ,

Lần tính gần đúng thứ 2

Đoạn Lưu

lượng

Đường kính Vận tốc A θ hd (m)AB

52,834,8

200175

250200

1,141,10

1,01,02

4,2118,57

1,324,21

1,091,09

1,101,10

6,4214,5220,947,326,1113,43

- Độ chênh lệch tổn thất cột nước giữa 2 nhánh :

∆h = 20,94 – 13,43 = 7,51 m

- Phân phối lưu lượng :

∆ =2∑ ∆i A i l i Q i = 2.8737,51,82 =0,0043

h q

36

- Tăng lưu lượng nhánh ADC và giảm lưu lượng trên nhánh ABC 1 lượng là∆q.

Lần tính gần đúng thứ 3

Đoạn

Lưu lượng (l/s)

Đường kính(m m )

Vận tốc

( m )AB

53,139,1

200150

250200

1,021,07

1,01,14

5,23815,1820,4187,5727,4915,062

- ∆h = 20,418 – 15,062 = 5,356 m

- ∆ = ∑ ∆i A i Q i l i =

h q

Đường kính(m m )

Vận tốc

( m )AB

V Cấu tạo mạng lưới cấp nước :

1 Các loại ống dùng trong mạng lưới cấp nước

- Trong mạng lưới cấp nước thường dùng các loại ống khác nhau ( vật liệu, đường kính ) việc chọn ống dẫn nước tuỳ thuộc vào áp lực công tác điều kiện địa chất Phương pháp lắp đặt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và các điều kiện cụ thể khác

- Kinh phí xây dựng mạng lưới chiếm 50 ÷ 70% toàn bộ kinh phí XD hệ thống, vì vậy chọn đường kính ống hợp lý mang lại hiệu quả kinh tế cao

- Để xây dựng mạng lưới cấp nước, thường sử dụng các loại ống sau

* Ống gang : Thường chế tạo một đầu tròn, một đầu loe, có đường kính d = 50÷ 1200

mm, l =2÷ 7m, chịu được áp lực p = 6 ÷ 10 at

- ống gang có ưu điểm là bền, không bị xam thực , chịu áp lực cao, nhưng có nhựoc điểm

là chịu tải trọng động kém, trọng lượng lớn

* Ống thép : Có đường kính d = 100 ÷ 1600 mm dài 2÷ 20m chịu được áp lực p = 10 ÷

15 at, thường được chế tạo kiểu 2 đầu trơn

- Các ống được nối với nhau theo kiểu hàn điện, ren , mặt bích

- ống thép có ưu điểm là dễ gia công các phụ tùng , dễ nối, nhẹ hơn ống gang , chịu tác đọng cơ học tốt

- Nược điểm của ống thép là dễ bị xâm thực dưới tác động của môi trường

* Ống bê tông cốt thép : Thường chế tạo theo kiểu đầu trơn hoặc một đầu trơn, 1 đầu loe bằng phương pháp li tâm

- Đường kính d = 500 ÷ 1500 mm , L = 2 ÷ 4 m, chịu được áp lực p ≤ 10m các ống

được nối với nhau bằng ống lồng xảm và xi măng amiăng

- ống bê tông cốt thép có ưu điểm là chông xâm thực tốt nhưng nặng nề, thi công lâu chống tác đọng cơ học kém

38

* Ống nhựa : Có ưu điểm là nhẹ, rẻ, dễ nối, trơn nhẵn ( tổn thất áp lực nhỏ ) chống xâm thực tốt nhưng dễ bị lão hoá khi chịu ảnh hưởng của nhiệt độ.

* Ngoài các loại ống nhựa trên , hiện nay còn sử dụng các loại ống khác như ống sành , ống fibrôximăng ( dễ vỡ chông xâm thực tốt )

2 Bố trí đường ống cấp nước :

- Ống cấp nước đặt trên dường phố phải đảm bảo các yêu cầu sau :

+ không nông quá để tránh tác động cơ học và ảnh hưởng của thời tiết

+ không sâu quá để tránh đào đắp đất nhiều Độ sâu chôn ống thường từ 0.8 ÷ 1,0 m ( Từ mặt đất đến đỉnh ống )

- Ống cấp nước thường đặt song song với mặt đất trong vỉa hè, mép đường cách móng nhà và cây xanh tối thiểu là 3 ÷ 5 m.

- ống cấp nước phải đặt trên ống thoát nước, khoảng cách giữa nó và các đường ống khác theo chiều đứng tối thiểu là 0,1 m theo chiều ngang tối thiểu là 1,5 ÷ 3,0 m

- Nếu có nhiều loại ống khác nhau ( cấp nước thoát nước cung cấp nước nóng, hơi đốt, dùng điện ) người ta thường bố trí chúng cùng một hầm ngầm ( tuy nen ) bằng BTCT

3 Các thiết bị và công trình trên mạng lưới cấp nứơc :

- Để phục vụ cho công tác quản lý và đảm bảo cho mạng lưới cấp nước làm việc an toàn, trên mạng lưới cấp nước thường phải bố trí các thiết bị và công trình sau đây :

a Khoá : Dùng để đóng mở nước trong từng đoạn ống, để sửa chữa , thau rửa, đổi chiều dòng nước, thay đổi lưu lượng…, kháo thường được đặt ở trước, sau các nút mạng lưới

b Van một chiều : Có tác dụng chỉ cho nước chảy theo một chiều nhất định , thường đặt trước máy bơm, trên các nhánh lấy nước yêu cầu chảy 1 chiều

c Van xả khí : Đặt ở vị trí cao của mạng lưới để tự động xả khi tích tụ trong ống ra ngoài

d Van xả bùn : Đặt ở vị trí thấp của mạng lưới, dùng để dốc nước và bùn khi tẩy rửa đường ống

e Họng lấy nước chữa cháy : Đặt dọc đường phố ( khoảng cách 100 – 150 m/1cái ) để lấy nước chữa cháy, có thể đặt ngầm hoặc nổi trên mặt đất.

f Vòi lấy nước công cộng : Đặt ở ngã ba, ngã tư đường hoặc dọc theo đường phố không xây dựng hệ thống cấp nước trong nhà với khoảng cách 200m 1vòi

g Gối tựa : Dùng để khắc phục lực xung kích khi nước đổi chiều chuyển động gây ra, thường đặt ở chỗ uốn cong, cuối ống cụt ( gạch hoặc bê tông cốt thép )

h Giếng thăm : Để bố trí các thiết bị phụ ting phục vụ công tác quản lý ( thăm non, sửa chữa )giếng thăm được xây bằng gạch hoặc bê tông

- Trạm bơm cấp nước là 1 ngôi nhà trong đó bố trí các máy bơm và động cơ điện

- Trong trạm bơm còn có ống hút, ống đẩy, van khoá, thiết bị nâng ( phục vụ cho việc thay thế, sửa chữa máy bơm,động cơ ), chỗ làm việc của công nhân quản lý, nơi để dụng cụ, phụ tùng

- Loại máy bơm thường sử dụng là bơm ly tâm chạy bằng động cơ điện

- Trạm bơm cấp nước chia ra các loại : Trạm bơm cấp I, cấp II, trạm bơm trung chuyển, trạm bơm tuần hoàn

- Trạm bơm cấp I đưa nước từ công trình thu nước lên công trình xử lý, trạm bơm cấp II đưa nước đã xử lý từ bể chứa lên đài nước

- Khi vận chuyển nước đi xa hoặc lên cao người ta dùng các trạm bơm trung chuyển ( trnhs cho áp lực trên đường ống quá cao làm vỡ ống, hoặc phải dùng đường ống áp lực cao không kinh tế )

- Trạm bơm tuần hoàn thường dùng trong các hệ thống cấp nước công nghiệp , dùng để bơm nướcvà làm nguội vào máy móc sản xuất

40