Đồ án cấp nước, ( bản thuyết minh)

PHẦN THỨ NHẤT TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT TRẠM XỬ LÝ I. Mô tả những điều kiện tự nhiên, địa hình trong phạm vi thiết kế. Dựa vào bản đồ quy hoạch thành phố tỷ lệ 110.000 và các tài liệu điều tra thu thập được ta thấy thành phố có hai khu dân cư và hai khu công nghiệp. Địa hình dốc lên theo hướng Đông Bắc – Tây Nam. Sông chảy theo hướng Tây – Nam thành phố. Về quy hoạch thành phố: Bao quanh thành phố là một vành đai cây xanh rộng chừng 200 m làm khu đất dự trữ, khu dân cư được phân làm 2 khu vực, khu vực 1 phía Bắc, khu vực 2 ở phía Nam, cả hai khu điều có điều kiện cơ sở vật chất khá tốt. Có 2 xí nghiệp công nghiệp được xây dựng trong thành phố nằm ở vành đai ngoài thành phố về 2 phía Đông – Bắc và Tây Nam. Phía Bắc thành phố có một công viên khá lớn với một hồ nước ở giữa. Những đặc điểm về xây dựng: Đối với khu dân cư: Khu dân cư số 1: Dân số: = 120+512=180 ngườiha Số tầng nhà: 3  4 tầng Mức độ trang bị các thiết bị vệ sinh: Có thiết bị vệ sinh trong nhà, chậu tăm và hệ thống thoát nước bên trong Khu dân cư số 2: Dân số: =170+512=230 ngườiha Số tầng nhà: 3  4 tầng Mức độ trang bị các thiết bị vệ sinh: Có thiết bị vệ sinh trong nhà, chậu tắm, tắm nước nóng cục bộ và hệ thống thoát nước bên trong Đối với các xí nghiệp công nghiệp: Xí nghiệp 1: Làm việc 3 ca Số công nhân: (2000+10012) = 3200 công nhân. Trong đó: 45% công nhân làm việc ở phân xưởng nóng 55% công nhân làm việc ở phân xưởng lạnh. Nước sản xuất 21(ls)

PHẦN THỨ NHẤT

TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT TRẠM XỬ LÝ

I Mô tả những điều kiện tự nhiên, địa hình trong phạm vi thiết kế.

Dựa vào bản đồ quy hoạch thành phố tỷ lệ 1/10.000 và các tài liệu điềutra thu thập được ta thấy thành phố có hai khu dân cư và hai khu công nghiệp.Địa hình dốc lên theo hướng Đông Bắc – Tây Nam Sông chảy theo hướngTây – Nam thành phố

Về quy hoạch thành phố:

Bao quanh thành phố là một vành đai cây xanh rộng chừng 200 m làmkhu đất dự trữ, khu dân cư được phân làm 2 khu vực, khu vực 1 phía Bắc, khuvực 2 ở phía Nam, cả hai khu điều có điều kiện cơ sở vật chất khá tốt Có 2 xínghiệp công nghiệp được xây dựng trong thành phố nằm ở vành đai ngoàithành phố về 2 phía Đông – Bắc và Tây - Nam Phía Bắc thành phố có mộtcông viên khá lớn với một hồ nước ở giữa

Những đặc điểm về xây dựng:

Đối với khu dân cư:

* Khu dân cư số 1:

Đối với các xí nghiệp công nghiệp:

* Xí nghiệp 1:

- Làm việc 3 ca

- Số công nhân: (2000+100*12) = 3200 công nhân

- Trong đó: 45% công nhân làm việc ở phân xưởng nóng

55% công nhân làm việc ở phân xưởng lạnh

- Nước sản xuất 21(l/s)

* Xí nghiệp 2:

- Làm việc 2 ca

- Số công nhân: (1500+100*12) = 2700 công nhân

- Trong đó 50% công nhân trong phân xưởng nóng

50% làm việc ở phân xưởng lạnh

- Nước sản xuất 17(l/s)

* Diện tích cây xanh cần tưới chiếm 12% diện tích thành phố

* Diện tích đường và quảng trường chiếm 18% diện tích thành phố

II Phân tích nhiệm vụ thiết kế:

Qua các tài liệu và số liệu thu thập được đã cho ta thấy đây là thành phố có quy mô trung bình, điều kiện sinh hoạt cũng như trang thiết bị của mỗikhu dân cư khác nhau Với yêu cầu cấp nước cho các khu dân cư và các xí nghiệp công nghiệp ở mức độ tiện nghi tương đối cao, số tầng nhà trong khu dân cư từ 34 tầng.Vì vậy nhiệm vụ thiết kế của chúng ta là thiết kế hệ thốngcấp nước cho đô thị với các mức độ dùng nước khác nhau sao cho phù hợp với nhu cầu dùng nước của từng khu vực Phải đảm bảo sao cho vừa có thể cung cấp nước đầy đủ, ổn định và đảm bảo chất lượng đến những điểm bất lợinhất trong thành phố vừa phải đảm bảo hệ thống cấp nước phù hợp với quy

mô thành phố tránh lãng phí và tránh tình trạng thiếu nước

III Xác định quy mô dùng nước và công suất của trạm bơm nước:

3.1 Tính diện tích các khu vực xây, đường phố, quảng trường, công viên cây xanh.

Với mặt bằng quy hoạch đã cho tỷ lệ 1 : 10.000, bằng phương pháp tínhdiện tích bằng máy ta tính được tổng diện tích của thành phố

Diện tích chung của các khu vực như sau:

Tổng diện tích của thành phố là S = 1040,5ha

- Mật độ dân số: P1 = 180 người /ha

- Dân số của khu vực 1 là N1 = 380,29 180 = 68.453 người

Khu vực 2:

- Mật độ dân số P2 = 230 người /ha

- Dân số của khu vực 2 là N2 = 280,97 230 = 64.624 người

 Tổng dân trong thành phố là: 133077 người, theo Nghị Định Chính Phủ

Số: 72/2001/NĐ-CP về việc phân loại đô thị và cấp quản lý đô thị thì thành

phố đang xét thuộc đô thị loại III

3.3 Tính lưu lượng nước cho nhu cầu sinh hoạt của các khu dân cư.

Khu vực 1:

- Với đô thị loại III, tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt cho khu vực nội đô Dựa

vào tiêu chuẩn 33/2006 ta chọn tiêu chuẩn dùng nước ngày trung bình

- Dân số của khu vực 1 là N1 = 68.453 (người)

- Hệ số dùng nước không điều hoà ngày đêm: kngđ = 1,2  1,4 (theo tiêu

* 68453

* 150

 13.350 (m3/ngđ)

- Hệ số dùng nước không điều hòa giờ: kgiờ max = maxmax

max: Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của ngôi nhà, chế độ làm việc của các xínghiệp công nghiệp và các điều kiện địa phương khác max= 1,41,5

 Với mức độ trang thiết bị vệ sinh loại 3 ta chọn max=1,425

max: Hệ số kể đến số dân trong khu dân cư, với dân số khu vực 1 là 68.453người, tra bảng III-2 ta có max= 1,1315

kgiờ max = maxmax = 1,425.1,1315 = 1,6124 (ta chọn kgiờ max =1,7 để dẩmbảo về tính an toàn cho công trình, mặc dù chi phí hơi cao)

Khu vực 2:

- Với đô thị loại III, tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt cho khu vực nội đô Dựa

vào Bảng 3.1 tiêu chuẩn 33/2006 ta chọn tiêu chuẩn dùng nước ngày trung

bình q1=150 (l/người.ngđ)

- Dân số của khu vực 2 là N2 = 64.624 (người)

- Hệ số dùng nước không điều hoà ngày đêm: kngđ = 1,2  1,4 (theo tiêu

* 64624

* 150

 12.600 (m3/ngđ)

- Hệ số dùng nước không điều hòa giờ: kgiờ max = maxmax

max: Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của ngôi nhà, chế độ làm việc của các xínghiệp công nghiệp và các điều kiện địa phương khác max= 1,41,5

 Với mức độ trang thiết bị vệ sinh loại 4 ta chọn max=1,4

max: Hệ số kể đến số dân trong khu dân cư, tra bảng III-2 ta có max= 1,1354

kgiờ max = maxmax = 1,4*1,1354 = 1,59 (ta chọn kgiờ max =1,5)

Vậy lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt của thành phố là:

Qmax

tp = 17.798 + 21.003 = 38.801 (m3/ngđ)

3.4 Lưu lượng tưới cây, tưới đường.

Dựa vào điều kiện khí hậu:

+ Nhiệt độ trong năm

+ Hướng gió chính

+ Lượng mưa trung bình năm

Dựa vào bảng 3.3 trong tiêu chuẩn 33/2006 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 rửa)

a Nước tưới cây:

Khu vực I:

Lưu lượng nước tưới cây tính theo công thức:

Q t =

1000

* 1 1

CX

t S q

CX

t S q

3.5 Lưu lượng nước dùng cho các xí nghiệp công nghiệp

Bảng 1: Phân tích số công nhân làm việc trong các xí nghiệp công nghiệp.Tên

Xí

nghiệp

Tổng số

CNtrong xí

Xí nghiệp I làm việc 3 ca trong một ngày đêm

Nước cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân:

Qsh

ca =

1000

2 25 1

(m3/ngđ)

Trong đó: 45, 25 – tiêu chuẩn cấp nước cho nhu cầu sinh hoạt của

công nhân trong phân xưởng nóng và phân xưởng lạnh; tính bằng(l/người.ca)

N1: Số công nhân làm việc ở phân xưởng nóng

N2: Số công nhân làm việc ở phân xưởng nguội

1000

1760

* 25 1440

* 45

(m3/ngđ)

Trong đó:

* 60;40 là tiêu chuẩn nước tắm cho công nhân ở phân xưởng nóng

* 60

Nước cho nhu cầu sản xuất:

Xem nước cấp cho sản xuất là 21 (l/s)

Qcasx 1 = 604 , 8

1000

21

* 8

* 3600

b Xí nghiệp II:

Xí nghiệp II làm việc 2 ca trong một ngày đêm

Nước cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân:

QIIsh = 60 , 75 33 , 75 94 , 5

1000

1350

* 25 1350

* 45

* 60

Qtắm = 129,76+108 = 237,76 (m3/ngđ)

Nước cho nhu cầu sản xuất:

Xem nước cấp cho sản xuất là 17(l/s)

Qcasx2 = 489 , 6

1000

17

* 8

* 3600

do rò rỉ trong qúa trình vận hành hệ thống cấp nước chọn Với hệ thốngcấp nước mới kết hợp với loại vật liệu làm ống là ống gang lượng nướchao hụt do rò rỉ của thành phố vừa phải, ta lấy b=1,2

c: Hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân trạm bơm cấp nước, c =1,05

II sx

I tăă

I sh

I sx

II ngđ

I

={1.1*(13350+12600) + 2052,96 + 1181,7 + 4995 + 1873}*1,2

=46.377,192

b Công suất trạm bơm

- Nước rửa đường và quảng trường bằng cơ giới từ 8 đến 18 giờ với lưulượng phân bố đều

- Nước tưới cây xanh tưới thủ công vào các giờ 5,6,7 và 20, 21, 22giờ trong ngày với lưu lượng phân bố đều

- Nước tắm cho công nhân được tiêu thụ vào 45 phút kéo dài sau khitan ca Xí nghiệp I là các giờ thứ 7, 15 và 23, ở xí nghiệp 2 là các gờ thứ 15

và 23

- Nước sản xuất, ta giả định là phân bố điều hoà theo các giờ trong ca

- Nước sinh hoạt trong thành phố được tính theo hệ số sử dụng nướckhông điều hoà giờ Với kmax

h của khu vực I là 1,7, khu vực II là 1,5

- Nước sinh hoạt trong xí nghiệp được phân phối theo ca và tùy theođặc điểm, điều kiện làm việc của từng phân xưởng được tính theo bảng sau:Bảng 3: Phân bố giờ dùng nước cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân trong

thời gian làm việc ở xí nghiệp

caPX

 Bảng thống kê tổng hợp lưu lượng trong thành phố theo từng giờ trongngày đêm:

Bảng 4: Thống kê lưu lượng cho thành phố theo từng giờ trong ngày đêm

PX.Nóng PX Nguội 130 1814 PX.Nóng PX Nguội Nư

ớc tắm

m 3

Nước Sx

m 3

Chưa dự

phòng m 3

Có kể đến dự phòng

m 3

%Qng

đ m 3

Kể cả ptcnđp

18-19 6.5 867.75 954.525 5.00 630 693 156.1 10 2.16 15 2.2 75.6 10 3.04 15 2.531 61.2 1950.337 2340.4045 5.046 19-20 5.0 667.5 734.25 4.50 567 623.7 832.5 10 2.16 6 0.88 75.6 10 3.04 6 1.013 61.2 2334.34 2801.208 6.040 20-21 4.5 600.75 660.825 4.80 604.8 665.28 832.5 12 2.592 12 1.76 75.6 12 3.65 12 2.025 61.2 2305.427 2766.5124 5.965 21-22 3.0 400.5 440.55 3.00 378 415.8 832.5 16 3.456 19 2.787 75.6 16 4.86 19 3.206 61.2 1839.959 2207.9507 4.761 22-23 2.0 267 293.7 2.00 252 277.2 15 3.24 11 1.613 43.3 75.6 9 2.73 11 1.856 54 753.1933 903.832 1.949

TỔNG 100 13350 14685 100 12600 13860 4995 1873 300 64.8 300 44 130 1814 200 60.75 200 33.75 108 979 38647.66 46377.192 100.000

3.8 Tính toán lưu lượng để dập tắt các đám cháy.

Hệ thống cấp nước phải tính đến trường hợp có cháy nên khi tính toánmạng lưới đường ống phân phối có tính đến khả năng làm việc của mạng lướikhi có cháy xảy ra trong giờ dùng nước lớn nhất Lượng nước dùng để dập tắtcác đám cháy không đưa vào mạng lưới thường xuyên mà chỉ đưa vào khi cócháy xảy ra Số đám cháy có thể xảy ra đồng thời trong cùng một thời điểm

có thể xác định như sau:

Đối với khu vực I: Khu dân cư và xí nghiệp của khu vực này có chung một

hệ thống cấp nước

* Khu công nghiệp: Trong các khu công nghiệp, lưu lượng chữa cháy bên

ngoài lấy từ trụ nước chữa cháy, tính với nhà cần lượng nước chữa cháy nhiềunhất và tính cho một đám cháy được quy định trong bảng I, II, phụ lục II

- Xí nghiệp 1 có S = 40,41 ha < 150 ha nên coi xí nghiệp có 1 đámcháy đồng thời

- Coi xí nghiệp có bậc chịu lửa III, hạng sản xuất D, E; khối tích là

3200 m3 Ta có lưu lượng dập tắt đám cháy là: qccxn= 10 (l/s)

* Khu dân cư: Dân cư khu vực I là: N1 = 68.453 (người)

- Nhà xây dựng từ 3  4 tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa, tra bảng

ta thấy có 2 đám cháy đồng thời với lưu lượng của mỗi đám: qccdc= 29 (l/s)

- Do khu dân cư và khu công nghiệp có chung hệ thống cấp nước nên

ta chọn số đám cháy đồng thời trong thành phố là 2 đám cháy với lưu lượngcủa mỗi đám cháy là:

qcc = 10/2 + 29 = 34 (l/s)

Tổng lượng nước chữa cháy khu vực I Là : 34*2 = 68 (l/s)

Đối với khu vực II: Khu dân cư và xí nghiệp của khu vực này có chung một

hệ thống cấp nước

*Khu công nghiệp:

- Xí nghiệp 2 có S = 26,68 ha < 150 ha nên coi xí nghiệp có 1 đámcháy đồng thời

- Coi xí nghiệp 2 có hạng sản xuất D, E và có bậc chịu lửa III và khốitích nhà là 3200 m3 Tra bảng ta có lưu lượng dập tắt đám cháy là: qccxn=10 (l/s)

* Khu dân cư: Dân cư khu vực II là: N2= 64.624 (người)

- Nhà xây dựng từ 3  4 tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa tra bảng tathấy có 2 đám cháy đồng thời với lưu lượng của mỗi đám: qccdc = 28 (l/s)

- Do khu dân cư và khu công nghiệp có chung hệ thống cấp nước nên tachọn số đám cháy đồng thời trong thành phố là 2 đám với lưu lượng của mỗiđám cháy là:

qcc=10/2+28 = 33 (l/s)Tổng lượng nước chữa cháy khu vực II là: 33*2 = 66 (l/s)

Như vậy tổng lượng nước chữa cháy cho toàn thành phố là: 134 (l/s)

IV Chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II, thể tích bể chứa, đài nước

4.1 Xác định 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 như dưới đây:

Trạm bơm cấp I có nhiệm vụ cung cấp nước cho trạm xử lý Trạm xử

lý nước được thiết kế với công suất nhất định và làm việc ổn định trong từngthời kỳ Vì trạm bơm cấp I làm việc với lưu lượng không đổi xấp xỉ:

Qua biểu đồ dùng nước ta thấy chế độ tiêu thụ nước của thành phố ta chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II theo hai cấp

+Bậc I: Thời gian hoạt động là từ 0h – 4h và 22h - 24h.

+Bậc II: Thời gian hoạt động là từ 4h – 22h

Theo biểu đồ tiêu thụ nước của thành phố ta có:

- Trong thời gian từ 0h – 4h và 22h - 24h, lưu lượng nước dùng trungbình của thành phố là: 1,13 %Qngđ

- Trong thời gian 4h – 22h, lưu lượng nước dùng trung bình của thànhphố là: 5,18%Qngđ

Với chế độ dùng nước của trạm bơm như trên ta sơ bộ chọn chế độ hoạtđộng của trạm bơm cấp 2 như sau:

- Cấp 1: Ta chọn 1 bơm hoạt động

- Cấp 2: Ta chọn 5 bơm hoạt động

Hệ số giảm lưu lượng  khi các máy bơm làm việc đồng thời như sau:

Năm máy bơm làm việc song song:  = 0,82Gọi x là lưu lượng bơm của một máy bơm khi làm việc đơn lẻ(m3/h)(%Qngđ) Ta có phương trình:

x*6 + (5*x*0,82).18 = 100 (%Qngđ)

x = 1,2531 (%Qngđ)

Vậy công suất làm việc của trạm bơm cấp II như sau:

Bậc I, có 1 bơm hoạt động với công suất

4.2 Tính toán dung tích của đài nước và bể chứa.

Xác định dung tích của đài nước và bể chứa bằng phương pháp lập bảng dựa vào chế độ bơm cấp I, II, và chế độ dùng nước của thành phố trong các giờ

Bảng 5: Xác định thể tích điều hòa của đài nước (tính theo %Qngđ)

%Qng.đ

Lượng nướcvào Đài

*Thể tích thiết kế của đài nước.

- Thể tích điều hoà của đài nước là:

* 10

%Qng.đ

Tích luỹthêm vàobể

%Qng.đ

Nước ra khỏi

bể bổ sung choMạng lưới

%Qng.đ

Lượng nướccòn lại trong

*Thể tích thiết kế bể chứa:

- Thể tích thiết kế của bể chứa Wtb = Wđhb + Wcc + Wbt

- Thể tích điều hoà của bể chứa Wđhb = 17,477(%Qngđ)

* 3

có thể điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện vẫn thoả mãn chứa đủ dung tíchyêu cầu

Thể tích hai bể chứa là V = 14700 (m3)

PHẦN THỨ HAI TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

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

Các 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.

Mạng lưới cấp nước là một tập hợp các loại đường ống với các cỡđường kính khác nhau, các thiết bị phụ tùng và các công trình trên mạng làmnhiệm vụ vận chuyển và phân phối nước tới mọi đối tượng dùng nước trongkhu vực thiết kế

Do đây là tính toán thiết kế hệ thống cấp nước cho một thành phố nênphải đảm bảo cấp nước được an toàn, tránh xảy ra các sự cố hỏng hóc đườngống gây mất nước trong thành phố Vì vậy chúng ta không sử dụng mạng lướicụt mà sử dụng mạng lưới vòng để cấp nước cho các khu dân cư và các điểmdùng nước tập trung như các xí nghiệp Còn hệ thống dẫn nước từ mạng lướitới các tiểu khu, công trình nhỏ thì sử dụng mạng lưới cụt

Ta thấy mặt bằng địa hình thành phố tương đối bằng phẳng, sông chảy

ở phía Tây - Nam thành phố Do không có số liệu cụ thể nên ta giả định dòngsông có trữ lượng và chất lượng tốt đủ cung cấp nước cho thành Bởi vậy tachọn phương án khai thác nước mặt để cung cấp cho thành phố và chọnphương án bố trí trạm bơm cấp II và đặt đài nước ở đầu mạng lưới

II Xác định các trường hợp tính toán cần thiết cho mạng lưới cấp nước

Vì chọn đài ở đầu mạng lưới nên ta phải tính toán mạng lưới cấp nướcthành phố trong hai trường hợp:

- 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 kiểm tra mạng lưới trong trường hợp có

cháy xảy ra trong giờ dùng nước lớn nhất

III Xác định chiều dài tính toán cấp nước, lưu lượng dọc đường của các đoạn ống Lập sơ đồ tính toán mạng lưới.

3.1 Xác định chiều dài tính toán của các đoạn ống.

Mỗi đoạn ống làm nhiệm vụ phân phối nước theo yêu cầu của cácđối tượng dùng nước khác nhau, đòi hỏi khả năng phục vụ khác nhau

Để kể đến khả năng phục vụ của các đoạn ống với các khu vực dùngnước có tiêu chuẩn dùng nước khác nhau, ta đi tính chiều dài tính toáncủa các đoạn ống: ltt

( )

tt thuc

l l m m Trong đó:

m: Hệ số kể đến mức độ phục vụ của đoạn ống đối với từng khu vực cótiêu chuẩn dùng nước khác nhau, tuỳ theo các điều kiện cụ thể mà m  1

lthuc: Chiều dài thực của đoạn ống tính toán

Một số đoạn ống có thể có chiều dài tính toán cho cả hai hoặc nhiều khu vực.Với các đoạn ống cấp nước về hai phía của thành phố thì m = 1, cấp nước về

1 phía thì m = 0,5; với đoạn ống chỉ có nhiệm vụ vận chuyển thì m = 0

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

3.2 Lập sơ đồ tính toán với trường hợp có đài ở đầu mạng lưới cho giờ dùng nước max

Qua bảng phân phối lưu lượng sử dụng ta thấy giờ dùng nước lớnnhất là 17-18 h với lưu lượng 6,15% Qngđ.