Thiết kế mạng lưới cấp thoát nước

Thiết kế mạng lưới cấp thoát nước Phần 1: Cơ sở thiết kế mạng lưới cấp thoát nước Phần 2: Tính toán thiết kế mạng lưới Mạng luwois cụt ( giờ max, giờ có cháy) Mạng lưới vòng ( giờ max, giờ có cháy) Mạng lưới thoát nước Thoát nước mưa Thoát nước chung

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC

Số ca làm việc

Lưu lượng nước thải

SX (m3/Ca)

giường bệnh

TH số học sinh

KVII 31295

 Ghi chú:

- 45% công nhân ở PX nguội tắm sau khi tan ca

- 55% công nhân PX nóng tắm sau tan ca

PHẦN 1 : CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 1.1 Xác định quy mô dùng nước và công suất của trạm bơm cấp nước

1.1.1 Tính diện tích các khu vực xây dựng, đường phố, công viên cây xanh

Bảng 1.1 : Tiêu chuẩn dùng nước lấy theo TCXDVN 33: 2006

2 Lượng nước SH cho công nhân ở PXn(l/người/ca) 45

3 Lượng nước SH cho công nhân ở PXl(l/người/ca) 25

4 Lượng nước rửa đường bằng cơ giới/ 1 lần tưới ( l/m2

) 1,2-1,5

5 Tưới cây xanh đô thị cho 1 lần tưới q (l/m2) 3-4

Bảng 1.2 : Diện tích phân bố khu vực

Fđường=10% (FKVI + FKVII) (km2)

FKVIXD(km2)

FKVIIXD (km2)

Bảng1 3 Diện tích và dân số của khu dân cư

FKVXD(km2)

Mật độ dân số P(người/km2 )

Tỉ lệ dân số được cấp nước fi(%)

N = FKV×P×fi(người)

- Hệ số không điều hòa lớn nhất : Kh.max= αmax×βmax

αmax = 1,4-1,5 ( Theo TCVN 33-85), Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình

+ βmax- Hệ số tính đến số lượng dân cư đô thị và nội suy ta có βmax = 1,18

→ Kh.max= αmax×βmax = 1,4× 1,18 = 1,652 ( ta chọn Kh.max = 1,7)

 Khu Vực II:

- Hệ số không điều hòa lớn nhất : Kh.max= αmax×βmax

αmax = 1,4-1,5 Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình

+ βmax- Hệ số tính đến số lượng dân cư đô thị và nội suy ta có βmax = 1,06

→ Kh.max= αmax×βmax = 1,5× 1,06 =1,59 ( ta chọn Kh.max = 1,6)

1.1.3 Lưu lượng nước tưới đường, tưới cây xanh

 Lưu lượng nước tưới cây:

Trong đó:

+ Ft = 1,8 km2= 1,8.106 m2 -> Diện tích cây cần tưới tính bằng (m2)

+ qt tiêu chuẩn tưới nước cây xanh đô thị cho 1 lần tưới 3-4 (l/m2) qTưới cây = 4(l/m2)

Trong đó:

+ FD = Sđường=10% (SKVI + SKVII) = 1.05 km2 =1,05.106 m2

+ qt tiêu chuẩn rửa đường bằng cơ giới , mặt đường và quảng trường đã hoàn thiện 1,5 (l/m2) qrửa đường = 1,5(l/m2)

D RD RD

Lượng nước rửa đường QRD= 1575 [m3] rửa từ 7h-22h

1.1.4 Lưu lượng nước dùng cho các xí nghiệp công nghiệp

Bảng 1.4a : Phân tích số công nhân làm việc trong các xí nghiệp công nghiệp

Trong đó:

+ 45; 25 Tiêu chuẩn nước cấp cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân phân xưởng nóng

và phân xưởng nguội ( l/người.ca)

+ N1= 380 (người)-> Số công nhân ở PXn

+ N2 = 570 (người) -> Số công nhân ở PXl

Thay số Q 45 1 25 2 =45 380 25 570=31,5[ 3 / ]

sh ca

+ N3=209 người -Số công nhân được tắm ở PXn

+ N4 = 257 người - Số công nhân được tắm ở PXl

c Nước cho nhu cầu sản xuất

- Lượng nước phục vụ sản xuất

Lưu lượng nước cấp cho các xí nghiệp tính bằng ( m3/ca)

Nước cho sinh

hoạt

Nước tắm Nước cho SX QCN

ngđ(2 ca)

→ Lưu lượng nước cấp cho 3 trường học ∑QTH= 3 QTH=72 [m3/ngd]

1.2 Quy mô công suất của trạm bơm cấp nước

- Quy mô công suất trạm bơm cấp II

+ b= 1,2-1,3 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 -> Chọn b= 1,25

+ c =1,05-1,1 , Hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân trạm bơm cấp nước-> Chọn

c=1,1

Bảng 1.6 Tổng hợp lưu lượng quy mô trạm bơm

Qngdsh

[m3/ngd]

∑Qxn[m3/ngd]

Qcây [m3/ngd]

QBV [m3/ngd]

∑QTH [m3/ngd]

∑Q [m3/ngd]

Qtr [m3/ngd]

QKVIsh QKVIIsh

1.3 Lập bảng thống kê lưu lượng và biểu đồ dùng nước của thành phố

Bảng thống kê lưu lượng nước dùng cho thành phố phải lập theo từng giờ, phải phân phối nước đáp ứng cho nhu cầu của các đối tượng dùng nước theo từng giờ trong một ngày đêm

- Nước rửa đường và quảng trường bằng máy và tưới liên tục từ 7h-22h với lưu lượng phân bố đều

- Nước tưới cây xanh tưới thủ công vào các giờ : 5,6,7 và 16,17,18 giờ trong ngày

- Nước tắm cho công nhân được tiêu thụ vào 45 phút kéo dài sau khi tan ca

- Nước sản xuất phân bố điều hòa đều theo các giờ trong ca

- Nước sinh hoạt trong thành phố tính theo hệ số sử dụng nước không điều hòa giờ

- Nước sinh hoạt trong xí nghiệp theo ca tùy theo từng phân xưởng được tính theo bảng sau:

Bảng 1.7 Phân bố nước cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân trong thời gian làm việc ở xí nghiệp

PXl 0 6 12 19 15 6 12 19 11

Bảng 1: Thống kê lưu lượng cho toàn thành phố theo từng giờ trong một ngày đêm ( Phụ lục 1)

1.4 Tính toán lưu lượng nước để dập tắt các đám cháy

a Lựa chọn số đám cháy đồng thời

 Khu vực I :

- Diện tích của xí nghiệp I : F< 150 ha chọn 1 đám cháy

- Khối tích của xí nghiệp ≈ 3000 m3, bậc chịu lửa I,II, hạng sản xuất A,B,C →chọn lưu lượng nước tính cho 1 đám cháy qccxn

b Xác định lưu lượng nươc chữa cháy cho khu vực thiết kế

Với thời gian dập tắt đám cháy trong mọi trường hợp lấy bằng 3 giờ

→ Tổng lưu lượng nước dùng cho chữa cháy trong mọi trường hợp tất cả các đám cháy xảy

ra đồng thời : Qcc= 10 + 10 + 40×2 =100 ( l/s)

1.5 Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II Tính thể tích bể chứa và đài nước

1) Biểu đồ tiêu thụ nước của thành phố

- Dựa vào bảng thống kê lưu lượng nước tiêu dùng theo giờ trong ngày của thành phố ta có biểu đồ tiêu thụ nước thành phố như sau:

Biểu đồ dùng nước trong ngày của thành phố

+ Vì trạm bơm cấp I hoạt động điều hòa liên tục cấp nước vào công trình xử lý nên công giờ của trạm bơm cấp I : QTBI = 4,17% Qngđ

+ Trạm bơm cấp II hoạt động điều hòa do nhu cầu dùng nước trong thành phố giữa các giờ khác Dựa vào biểu đồ dùng nước của thành phố ta chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II trên nguyên tắc:

- Đường làm việc của trạm bơm cấp II bám sát đường tiêu thụ nước→ Vậy ta chia quá trình hoạt động của trạm bơm cấp II ra làm 3 cấp:

Cấp I: Thời gian hoạt động từ 24h – 5h (với 1 bơm công tác)

Cấp II : Thời gian hoạt động từ 9h-16h và 20h-23h (với 2 bơm hoạt động α =0,9)

3.72 3.42 3.57 4.82

7.95 8.17 8.37

4.89 4.14 3.72

2.3 1.27

Cấp III : Thời gian hoạt động từ 6h-8h và từ 17h-19h (3 bơm hoạt động α = 0,88)

Trong đó α là hệ số giảm lưu lượng khi các bơm làm việc đồng thời

- Gọi x là lưu lượng làm việc của 1 bơm khi làm việc riêng lẻ ( %Qngđ )

Ta có phương trình:

6 *1* x + 12*(2*0,9*x) + 6 * (3*0,88*x) =100% Qngđ → x = 2,3%Qngđ

Vậy :

Cấp 1 : 1 bơm làm việc , công suất : Q1h = 2,3 %Qngđ

Cấp 2 : 2 bơm làm việc , công suất : Q2h = 4,14 %Qngđ

Cấp 3 : 3 bơm làm việc , công suất : Q3h = 6,072 %Qngđ

2) Thể tích đài nước và bể chứa

Ta xác định dung tích đài nước và bể chứa bằng phương pháp lập bảng dựa vào chế độ làm việc của trạm bơm cấpI, II và chế độ dùng nước của thành phố trong các giờ

a Thể tích đài nước theo phần trăm Qngđ được tính ở bảng dưới đây:

Xác định thể tích điều hòa đài nước ( tính theo % Qngđ )

Giờ trong

ngày

Lưu lược nước tiêu thụ

%Qngđ

Lưu lượng nước ra đài

%Qngđ

Lưu lượng nước còn lại trong đài

Từ bảng tính ở trên ta thấy : Thể tích điều hòa đài nước : Wdhđ= 10,98 % Qngđ

Thể tích thiết kế đài nước : Wtđ= Wđhđ + Wcc10’ (m3)

b Thể tích của bể chứa nước, ta có bảng tổng hợp sau:

Xác định dung tích điều hòa bể chứa

Giờ trong

ngày

Lưu lược nước bơm cấp I

%Qngđ

Lưu lược nước bơm cấp II

%Qngđ

Lưu lượng nước vào bể

%Qngđ

Lưu lượng nước ra bể

%Qngđ

Lưu lượng nước còn lại trong bể

%Qngđ

 Qcc Tổng lượng nước cấp để dập tắt đám cháy của phạm vi thiết kế trong 1 giờ

+Q max 11,34 9, 47 9, 42  30,32%Q ngd 0,3032 106078 32067(m3 )

 Qt lưu lượng giờ của trạm bơm cấp I Q t 4,17%Q tr 0,0417 116686 4866(m3)

3 ax

Wcc 3Q cc Q m 3Q I 3 360 32067 3 4866 18549(m )

Vậy thể tích thiết kế bể chứa nước : Wt b 14151 18549 5834,3  38534,3(m3)

PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 2.1 Vạch tuyến mạng lưới cấp nước

Mạng lưới 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 trong khu vực thiết kế

Các công trình của hệ thống cấp nước gồm : Công trình thu nước, trạm bơm cấp I, trạm xử lý, bể chứa nước sạch, trạm bơm cấp II, đài nước, mạng lưới đường ống cấp nước

Có thể dùng sơ đồ mạng lưới cụt hoặc sơ đồ mạng lưới vòng Yêu cầu chung của vạch tuyến :

1 Mạng lưới cấp nước phải đưa nước đến mọi đối tượng dùng nước trong phạm vi thiết

kế

2 Tổng chiều dài đường ống của toàn mạng phải nhỏ nhất và đảm bảo cấp nước liên tục

và an toàn

2.2 Xác định trường hợp tính toán cần thiết cho mạng lưới

Ta bố trí đài nước ở đầu mạng lưới do vậy có 2 trường hợp tính toán:

- Trường hợp thứ nhất : Tính toán mạng lưới cho giờ dùng nước nhiều nhất Đây là trường hợp tính toán cơ bản

- Trường hợp thứ hai : Tính toán kiển tra mạng lưới trong các trường hợp có cháy xảy ra trong giờ dùng nước nhiều nhất

2.3 Xác định chiều dài tính toán, lưu lượng dọc đường của các đoạn ống, lập sơ đồ tính toán mạng lưới cho các trường hợp:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI VÒNG

1) Xác định chiều dài tính toán cho mạng lưới:

- Để kể đến khả năng phục vụ cho các đoạn ống của khu vực có các tiêu chuẩn dùng nước khác nhau, ta tính chiều dài tính toán của các đoạn ống (ltt) : ltt = lthực × m

+ m : Hệ số kể đến mức độ phục vụ của đoạn ống đối với từng khu vực có tiêu chuẩn dùng nước khác nhau m ≤ 1

+ lthực : Chiều dài thực của đoạn ống tính toán

Chiều dài tính toán của các đoạn ống trong thành phố được tổng kết trong bảng sau:

Bảng xác định chiều dài tính toán cho các đoạn ống (m)

5 J5-J6 1,125 1.0 1,125 27 J15-J16 1,085 0.5 543

6 J6-J7 740 0.5 370

7 J7-J8 357 0.5 178

8 J8-J9 274 0.5 137

9 J9-J10 1,379 1.0 1,379

10 J10-J11 918 1.0 918

11 J11-J12 305 0.5 152

12 J12-J13 384 0.5 192

13 J13-J14 956 0.5 478

14 J14-J15 1,408 0.5 704

15 J16-J17 984 0.5 492

16 J20-J2 1,194 0.5 597

17 J14-J21 329 0.5 164

19 J12-J22 404 0.5 202

20 J22-J23 367 0.5 184

21 J20-J7 1,178 0.5 589

22 J19-24 808 0.5 404

23 J24-J10 411 0.5 206

24 J24-14 1,140 0.5 570

25 J1-ĐN 100 1 100

2) Lập sơ đồ tính toán mạng lưới

a) Lập sơ đồ tính toán mạng lưới cho giờ dùng nước lớn nhất

- Qua bảng phân phối lưu lượng dùng nước của thành phố ta thấy trong giờ 18h ÷ 19h thành phố dùng nhiều nước nhất với lưu lượng 8,37% Qngđ , nghĩa là:

Qmaxh = 8,37% Qngđ= 8880,13 m3/h =2467 (l/s)

Trong đó:

- Trạm bơm cấp II cung cấp lưu lượng = 6.087% Qngđ = 6457 m3/h = 1793,6 (l/s)

- Nước do đài cung cấp với lưu lượng = 2,283% Qngđ =2423 m3/h =673 (l/s)

+ Tính lưu lượng dọc đường cho các khu vực:

+ qdvI, qdvII : lưu lượng đơn vị dọc đường của khu vực I và khu vực II ( l/s.m)

+ QshImax , QshIImax : Lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt ( có kể đến hệ số a) của khu vực

SH m

+ qdvC Lưu lượng đơn vị dọc đường phân phối đều cho cả 2 khu vực

+ ∑ Qt : Tổng lượng nước tưới cây, tưới đường, phân phối đều cho cả 2 khu vực

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

Với : ltt(i-k) là lưu lượng dọc đường của đoạn ống (i-k)

- Lưu lượng tập trung trong giờ dùng nước max:

Lưu lượng tập trung gồm : Công nghiệp ; Bệnh viện ; Trường Học

Bảng tính toán lưu lượng dọc đường mạng vòng giờ max

Sau khi tính lưu lượng dọc đường cho các đoạn ống ta đi tính lưu lượng nút cho tất cả các nút trên mạng lưới bằng cách phân phối lưu lượng dọc đường về hai đầu mút của đoạn ống, và cộng tất cả các trị số lưu lượng được phân như vậy tại các nút (Bảng số 4 )

Kiểm tra kết quả tính toán ta có:

∑Qvào = Qbơm + Qđài = 8,37% Qngđ = 106078 8,37 8880,1( 3 / ) 2467( / )

Vậy điều cân bằng nút được đảm bảo

b) Lập sơ đồ tính toán mạng lưới khi có cháy trong giờ dùng nước max :

- Bố trí đám cháy ở các vị trí bất lợi nhất 12,13 Số đám cháy đồng thời trong thành phố là 2 với lưu lượng chữa cháy 80 (l/s)

+ Xí nghiệp I : có cháy ở nút 15; 18 với lưu lượng chữa cháy : 10 (l/s)

+ Xí nghiệp II có cháy ở nút 4 với lưu lượng chữa cháy : 10 (l/s)

- Coi các trị số lưu lượng này như là lưu lượng lấy ra tập trung Trên sơ đồ tính toán của trường hợp dùng nước nhiều nhất , ta đặt thêm các lưu lượng tập chung mới ( lưu lượng để dập tắt các đám cháy) vào

- Lưu lượng đẩy vào mạng lưới trong trường hợp có cháy là:

3 Tính toán thủy lực cho mạng lưới

 Phân phối lưu lượng sơ bộ trong mạng lưới

Kết quả chạy epanet - Vòng giờ max

STT Node ID Base Demand Elevation

J24-14 570 450 262.46 1.65 5.32 3.0

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CỤT

1 Xác định chiều dài tính toán cho mạng lưới:

- Để kể đến khả năng phục vụ cho các đoạn ống của khu vực có các tiêu chuẩn dùng nước khác nhau, ta tính chiều dài tính toán của các đoạn ống (ltt) : ltt = lthực × m

+ m : Hệ số kể đến mức độ phục vụ của đoạn ống đối với từng khu vực có tiêu chuẩn dùng nước khác nhau m ≤ 1

+ lthực : Chiều dài thực của đoạn ống tính toán

Chiều dài tính toán của các đoạn ống trong thành phố được tổng kết trong bảng sau: Bảng xác định chiều dài tính toán cho các đoạn ống (m)

2 Lập sơ đồ tính toán mạng lưới

Lập sơ đồ tính toán mạng lưới cho giờ dùng nước lớn nhất

- Qua bảng phân phối lưu lượng dùng nước của thành phố ta thấy trong giờ 18h ÷ 19h thành phố dùng nhiều nước nhất với lưu lượng 8,37% Qngđ , nghĩa là:

Qmaxh = 8,37% Qngđ= 8880,13 m3/h =2467 (l/s)

- Lưu lượng tập trung trong giờ dùng nước max:

Lưu lượng tập trung gồm : Công nghiệp ; Bệnh viện ; Trường Học

- Tính Modun lưu lượng :

Bảng tính toán lưu lượng dọc đường cho các đoạn ống mạng lưới cụt

Sơ đồ tính toán mạng lưới vòng :

Sơ đồ tính toán mạng lưới cụt:

PHẦN III : QUY HOẠCH HỆ THỐNG MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC MƯA

3.1 Nguyên tắc vạch tuyến thoát nước mưa

- Vạch tuyến thoát nước mưa được tiến hành dựa theo địa hình mặt đất (tự nhiên và san nền) để nước có thể tự chảy được Trong những trường hợp cần thiết mới xây dựng cống có áp và trạm bơm Trong khi vạch tuyến cố gắng làm sao để hướng cống đặt theo

độ dốc địa hình, có chiều dài ngắn nhất nhưng phục vụ được diện tích lớn nhất

- Nước mưa được xả vào nguồn (sông, hồ) gần nhất bằng cách tự chảy Trên các tuyến cống thoát nước mưa ta bố trí hố tách cát và song chắn rác

- Tận dụng các ao hồ sẵn có làm hồ điều hoà, giảm quy mô mạng lưới

- Tránh xây dựng các trạm bơm thoát nước mưa trong nội bộ mạng lưới

- Không xả vào các vùng không có khả năng tự thoát, vào các ao tù, nước đọng và các vùng dễ gây xói mòn

- Không làm ngập lụt, ảnh hưởng tới vệ sinh môi trường và quy trình sản xuất

- Tránh không cho cống thoát nước mưa gặp các công trình như đường giao thông, đường xe lửa, các đường ống và đường dây kỹ thuật… Nếu buộc phải giao cắt thì cống thoát nước phải đặt vuông góc với những công trình này

- Những chỗ ngoặt, gấp khúc thì phải giữ được hướng dòng chảy

3.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật khi thiết kế hệ thống thoát nước mưa

- Chiều sâu nước chảy lớn nhất trong kênh mương ( đối với vùng dân cư) lấy bằng 1m Phần thành máng cao hơn mực nước là 0,2- 0,4 m

3.3 Tính toán mạng lưới thoát nước mưa

 Khi vạch tuyến xong , công việc tính toán cụ thể như sau:

- Đối với khu vực chưa có công thức xác định cường độ mưa hoặc biểu đồ tính toán thì phải thành lập công thức và biểu diễn nó thành biểu đồ tính toán theo qua hệ q-t tương ứng với các chu kỳ tràn ống khác nhau ( P= 0,33 ; 0,5; 1,2; …)