thiết kế mạng lưới cấp nước

trinh bày thiết kế mạng lưới cấp nước

Trang 1

Chương 2 :

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

A Xác định lưu lượng thiết kế

2.1 Diện tích và dân số các tiểu khu

Dựa vào mặt bằng khu dân cư TL 1/5000 , ta đo được diện tích thựcvà tính được số dân cư của từng tiểu khu theo bảng sau :

Hình 2.1 : Mặt bằng khu quy hoạch Bảng 2.1 : Diện tích, dân số các tiểu khu

Trang 2

Stt Tiểu khu hiệuKý Diệntích

(ha)

Tỷlệ(%)

Mật độ(Người/

ha)

Dânsố(Người)

2.2.1 Tiêu chuẩn dùng nước

Tiêu chuẩn dùng nước là lượng nước trung bình tính cho một đơn vịtiêu thụ nước trong một đơn vị thời gian (ngày đêm) hay cho một đơn vị sản phẩm (lít/người, lít/đơn vị sản phẩm) Đây là thông số cơ bản khi thiết kế hệ thống cấp nước, dùng để xác định quy mô hay công suất cấp nước cho khu vực

Các tiêu chuẩn dùng nước để tính toán cấp nước trong khu dân

cư được tra theo TC 33-85 :

Trang 3

- Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu sinh hoạt của khu dân cư :Tiêuchuẩn dùng nước cho nhu cầu sinh hoạt của khu dân cư xác địnhtheo mức độ trang thiết bị vệ sinh cho các khu nhà.

 Khu nhà ở hỗn phố : có hệ thống cấp thoát nước, dụng cụ

vệ sinh và thiết bị tắm nước nóng cục bộ, chọn q np = 200 lít/người.ngàyđêm.

 Khu chung cư : có hệ thống cấp thoát nước, dụng cụ vệ sinh

và thiết bị tắm thông thường, chọn q cc = 180 lít/người.ngàyđêm.

 Khu biệt thự : có hệ thống cấp thoát nước, dụng cụ vệ sinh

và thiết bị tắm nước nóng cục bộ, chọn q bt = 250 lít/người.ngàyđêm.

- Tiêu chuẩn dùng nước cho bệnh viện : q bv = 250 lít/người.ngàyđêm.

- Tiêu chuẩn dùng nước cho trường học : q th = 20 lít/họcsinh.ngàyđêm.

- Tiêu chuẩn dùng nước cho trung tâm thương mại, q tm = 12 lít/m 2 ngàyđêm

- Tiêu chuẩn dùng nước cho khu hành chính văn phòng : q hc = 10 lít/m 2 ngàyđêm.

- Tiêu chuẩn nước tưới rửa đường : q td = 1 lít/m 2 lần tưới.

- Tiêu chuẩn nước tưới cây xanh, công viên : tiêu chuẩn này phụthuộc vào cách tưới, loại cây và các điều kiện địa phương khác:

q cv = 5 lít/m 2 lần tưới

- Tiêu chuẩn dùng nước cho chữa cháy : Tiêu chuẩn này phụthuộc vào quy mô dân số của khu vực, số tầng cao, bậc chịu lửavà mạng lưới đường ống chữa cháy Tiêu chuẩn dùng cho chữa

cháy để tính toán cho khu dự án : q cc = 20 lít/s và 2 đám cháy theo

TC 2622-1995 bảng 12 mục 10.3

2.2.2 Tính toán lượng nước tiêu thụ

Lượng nước tiêu thụ cho khu dân cư Phú Xuân bao gồm các lượngnước dùng cho nhu cầu sử dụng của các khu trung tâm hành chính,thương mại dịch vụ, trường học, nhà phố, chung cư, biệt thự, cây xanhcảnh quang, công viên và tưới đường giao thông

a Lưu lượng nước sinh hoạt cho khu dân cư

Lưu lượng sinh hoạt cho khu dân cư bao gồm lượng nước sử dụng chonhà phố, chung cư, biệt thự, được tính theo công thức sau :

(m 3 /ngđ)

Trong đó : - Qmax,ngd : lưu lượng sinh hoạt lớn nhất ngày đêm

- Kng : hệ số không điều hòa ngày đêm , chọn Kng =1.4

- N : dân số

- qsh : tiêu chuẩn dùng nước : q chungcư = 180l/ng.ngđ, q nhàphố = 200l/ng.ngđ q biệtthự = 250l/ng.ngđ

Trang 4

- Lượng nước dùng cho nhu cầu sinh hoạt được thay đổi theo từng giờtrong cả ngày đêm, được biểu thị bằng hệ số dùng nước khôngđiều hòa giờ Khmax .

Với : - : hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình ,chế độ làm việc của các cơ sở sản xuất và các điều kiện địaphương Chọn = 1.25

- : hệ số kể đến số dân trong khu dân cư được xácđịnh theo bảng 3.2 mục 3.3 TCXDVN 33 – 2006 với số dân : 32810 ta có :

= 1.2

Vậy :

Bảng 2.2 : Lượng nước cho nhu cầu sinh hoạt của khu dân cư

Tiểu khu hiệuKý Diện tích(ha) q(l/sh

ng.ngđ)

Dânsố(Người)

Q(m3/ngđ)

Q(m3/h) (l/s)Q

b Lưu lượng nước sinh hoạt cho khu trung tâm hành

chính, thương mại dịch vụ

Trang 5

- qt : tiêu chuẩn nước cho khu trung tâm hành chính , thươngmại dịch vụ

c Lưu lượng nước sinh hoạt cho trường học, bệnh viện

(m 3 /ngđ)

Với : - Qngd : lưu lượng nước sử dụng trong một ngày đêm

- qsh : tiêu chuẩn nước cho bệnh viện và trường học ,

q bv = 250lít/người.ngđ , q trườnghọc = 20lít/họcsinh.ngđ.

- N : số giường của bệnh viện hay số học sinh Theo quy hoạch, bệnh viện có 500 giường, trường học có2000hs

- Lượng nước sử dụng cho bệnh biện được phân bổ sử dụng theohệ số pattern bệnh viện

- Lượng nước sử dụng cho trường học được phân bổ sử dụng theohệ dố pattern trường học

Bảng 2.4: Lượng nước cho nhu cầu sử dụng của bệnh viện & trườnghọc

Tiểu khu Ký hiệu N ( l/q

m2,ngđ)

Q(m3/ngđ) (mQ3/h) (l/s)QTrường

Trang 6

Với : - Qngd : lưu lượng nước tưới đường và công viên trong mộtngày đêm.

- qt : tiêu chuẩn nước tưới đường và công viên , cây xanh

cảnh quang , q tđ =1 lít/m 2 ngđ , q cv = 5lít/m 2 ngđ.

- F : diện tích (ha)

- Lượng nước tuới đường được phân bổ đều trong 8h ( từ 8h – 16h )

- Lượng nước tuới công viên được phân bổ đều trong 6h ( từ 5h –8h, từ 16h – 19h)

Bảng 2.5: Lượng nước cho tưới công viên & tưới đường

Tiểu khu hiệuKý S (ha) (l/q

m2,ngđ)

Q(m3/ngđ) (mQ3/h) (l/s)QCây xanh cảnh

qcc : tiêu chuẩn nước cho chữa cháy, qcc = 10 lít/s

- Lưu lượng nước chữa cháy không tính vào lượng nước sử dụngtrong ngày đêm mà tính vào lượng nước dự trữ trong bể chứa và đàinước

2.2.3 Thống kê lưu lượng dùng nước cho toàn khu dự án

a Tổng lượng nước sử dụng

- Tổng lượng nước sử dụng trong 1 ngày đêm :

Qngđ = Qdâncư + Qthươngmại + Qhànhchính + Qbệnhviện + Qtrườnghọc + Qtưới

Trang 7

Bảng 2.6 : Hệ số sử dụng nước cho toàn khu

Giờ Nước sinh hoạt TTHC

(m3/h)

TMDV(m3/h)

Bệnh viện Trường học Nước tưới (m3/h) Qrr

(m3/h)

Qtc(m3/h) %Qngđ Pattern

Bảng 2.7: Hệ số pattern cho từng tiểu khu

Giờ Q(mSinh hoạt3/ Patter Q(m3TTHC/ Patter Q(m3TMDV/ Q(mBệnh viện3/ Patter Q(mTrường học3/ Patter Q(mCX, CV3/ Patter Q(mĐường GT3/ Patter

Trang 10

Hình 2.2 : Biểu đồ tiêu thụ nước của toàn khu Bảng 2.8 : Bảng thống kê lưu lượng nước sử dụng cho toàn khu

( m3/ngđ)

Sốgiờsửdụng

Thời gian sử dụng

Sinh hoạt 9045.53 24 0 – 24 h ( phụ thuộcKh)

Bệnh viện 125 24 0 – 24 h ( phụ thuộcKh)Trường học 50 24 0 – 24 h ( phụ thuộcKh)Công viên, cây xanh cảnh

Nước rò rỉ (10%Qsửdụng) 1178.24 24 0 – 24 h

Tổng Qcung cấp =12960.67 m3 /ngđ

Trang 11

2.3 Xác định sơ bộ chế độ bơm và thể tích đài nước

2.3.1 Chế độ bơm

Chế độ bơm của trạm bơm cấp II được lựa chọn sao cho có đườnglàm việc gần với đường tiêu thụ nước đồng thời thể tích đài nước vàbể chứa là nhỏ nhất

Xét các phương án bơm sau :

 Phương án 1 : bơm 1 cấp (bảng 3.1)

a Xác định thể tích đài nước theo chế độ bơm 1 cấp

Bảng 2.9 : Bảng tính thể tích đài nước theo chế độ bơm 1 cấp

Giờ Lưu lượng tiêu thụ Lưu lượng bơm cấp Lưu lượngvào đài Lưu lượngra đài

Trang 12

Vbđ = 7.4293% Qngđ = 7.4293%×12960.67 = 962.89 (m3)

b Xác định thể tích đài nước theo chế độ bơm 2 cấp

Bảng 2.10 : Bảng tính thể tích đài nước theo chế độ bơm

Vđh = 4.096% Qngđ = 4.096%×12960.67 = 530.87 (m3)

Trang 13

c Xác định thể tích đài nước theo chế độ bơm 3 cấp

Bảng 2.11 : Bảng tính thể tích đài nước theo chế độ bơm

Vđh = 1.4241% Qngđ = 1.4241%×12960.67 = 184.57 (m3)

Trang 14

Hình 2.3 : Biểu đồ lưu lượng tiêu thụ và lưu lượng bơm các phương án

Bảng tổng kết thể tích đài nước theo các phương án :

Phương án Số bơm Thể tích điều hòa (m3) Thể tích ban đầu (m3)

 Lựa chọn phương án :

- Phương án 1 có thể tích đài nước lớn hơn nhiều so vớiphương án 2 & 3 Tuy nhiên do chỉ có 1 máy bơm nên chế độvận hành và bảo trì đơn giản, quy mô trạm bơm nhỏ

- Phương án 3 có biểu đồ lưu lượng cấp bám tương đối sátbiểu đồ lưu lượng dùng và có thể tích đài nước nhỏ nhấttrong 3 phương án, nhưng phương án 3 có 3 máy bơm nên chếđộ vận hành cũng như bảo trì khó khăn hơn, diện tích vàquy mô trạm bơm sẽ lớn hơn so với các phương án khác

- Mặt khác, khu dự án có tổng lượng nước cung cấp trong

ngày đêm không lớn nên không nhất thiết phải sử dụng

trạm bơm quy mô lớn Vậy ta chọn phương án 2, trạm bơm cấp

II có 2 bơm cho khu dự án.

B Tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước

2.4 Xác định sơ bộ mạng lưới cấp nước

2.4.1 Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước

Do khu dự án có mật độ dân số đông, có nhiều đối tượng cóyêu cầu cấp nước liên tục và đủ áp lực Do đó ta bố trí sơ đồ mạng

Trang 15

lưới hỗn hợp cho khu dự án, để đảm bảo cấp nước liên tục cho khu dựán ngay cả khi có sự cố hoặc khi có sửa chữa đường ống.

Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước :

- Mạng lưới cấp nước phải bao trùm được các điểm tiêu thụnước

- Tuyến ống chính đặt theo hướng đi từ nguồn nước và chạytheo hướng nước chủ yếu

- Các tuyến ống phải bố trí có chiều dài ngắn nhất, nướcchảy thuận tiện nhất và lấy nước được từ 2 phía Phảitránh các ao hồ, đường tàu, bãi rác …

- Cần đặt ống ở những điểm cao để bản thân ống chịu áplực bé mà vẫn đảm bảo đường mực nước theo yêu cầu

- Vị trí đặt ống trên mặt cắt ngang đường phố do quy hoạchxác định, tốt nhất nên đặt trong vỉa hè Khoảng cách nhỏnhất trên mặt bằng tính từ thành ống đến các công trìnhphải đảm bảo theo các quy định

- Theo nguyên tắc trên, ta có các phương án vạch tuyến nhưsau :

Trang 16

2.4.2 Phương án 1

a Sơ đồ tuyến ống

Hình 2.4 : Phương án tuyến ống không đài nước 1

b Xác định chiều dài của các đoạn ống

Chiều dài các đoạn ống được xác định dựa vào bản đồ quy hoạch

Bảng 2.12 : Chiều dài các đoạn ống với phương án tuyến ống không đài nước 1

Trang 17

 Lưu lượng sinh hoạt : ( lưu lượng dùng cho Nhà phố, Biệt thự, Chung

cư )

Một cách gần đúng, lưu lượng sinh hoạt được phân về các núttheo nguyên tắc chia đều lưu lượng của các tiểu khu về các nút xungquanh các tiểu khu đó Chế độ dùng nước được biểu thị bằng hệ sốPattern “ SH “( sử dụng từ 0h – 24 h ) , và hệ số này phụ thuộc vào Khmax

 Lưu lượng cho khu trung tâm hành chính : lưu lượng cho trung tâmhành chính được phân đều cho các nút xung quanh, với hệ sốPattern “ TTHC”.(sử dụng từ 7h–17h )

 Lưu lượng cho khu thương mại, dịch vụ : lưu lượng cho khu thương mại,dịch vụ được phân đều cho các nút xung quanh, với hệ số Pattern

các nút xung quanh, với hệ số Pattern “ TH” ( sử dụng từ 0h – 24 h )

 Lưu lượng cho tưới Công viên , cây xanh cảnh quang : lưu lượng tướicho công viên , cây xanh cảnh quang được phân đều cho các nútxung quanh, với hệ số Pattern “ CV” (sử dụng từ 5h– 8h & 16h – 19h)

 Lưu lượng cho tưới đường : một cách gần đúng, lưu lượng cho tướiđường được

xem như chia đều cho tất cả các nút trong khu dự án, với hệ sốPattern “ D ”

( sử dụng từ 8h – 16 h)

Trang 18

Tướiđường Rò rỉ104.69

Trang 20

d Xác định cao trình các nút

Cao trình các nút được xác định dựa vào bình đồ Do khu dân cưPhú Xuân là khu dân cư mới và cao độ sau khi san lắp của toàn khubằng +2.5m

Cột áp yêu cầu : Đảm bảo cột áp cho nhà 3 tầng thì cột ápyêu cầu tối thiểu là :

e Bơm

- Sơ bộ ta sử dụng bơm với Q = 107 l/s , H = 25 m

- Đường cong đặc tính bơm

- Sử dụng 2 bơm(theo phương án bơm 2 cấp đã chọn ở trên)với hệsố sử dụng bơm như sau:

Hệ số sử dụng cho bơm 1 Hệ số sử dụngcho bơm 2

Trang 21

f Bể chứa

Được mô tả bằng Reservoir với thông số sau : Total head = 2.5m

g Kết quả tính toán

- Áp lực tại nút vào giờ cao điểm (17h) là :

- Vận tốc và tổn thất trong đường ống vào giờ cao điểm (17h) là :

Trang 23

2.4.3 Phương án 2

a Sơ đồ tuyến ống

Hình 2.5 : Phương án tuyến ống không đài nước 2

b Xác định chiều dài của các đoạn ống

Chiều dài các đoạn ống được xác định dựa vào bản đồ quyhoạch

Bảng 2.14 : Chiều dài các đoạn ống với phương án tuyến ống không đài nước 2

Trang 24

 Lưu lượng sinh hoạt : ( lưu lượng dùng cho Nhà phố, Biệt thự, Chung

cư )

Một cách gần đúng, lưu lượng sinh hoạt được phân về các núttheo nguyên tắc chia đều lưu lượng của các tiểu khu về các nút xungquanh các tiểu khu đó Chế độ dùng nước được biểu thị bằng hệ sốPattern “ SH “( sử dụng từ 0h – 24 h ) , và hệ số này phụ thuộc vào Khmax

 Lưu lượng cho khu trung tâm hành chính : lưu lượng cho trung tâmhành chính được phân đều cho các nút xung quanh, với hệ sốPattern “ TTHC”.(sử dụng từ 7h–17h )

 Lưu lượng cho khu thương mại, dịch vụ : lưu lượng cho khu thương mại,dịch vụ được phân đều cho các nút xung quanh, với hệ số Pattern

các nút xung quanh, với hệ số Pattern “ TH” ( sử dụng từ 0h – 24 h )

 Lưu lượng cho tưới Công viên , cây xanh cảnh quang : lưu lượng tướicho công viên , cây xanh cảnh quang được phân đều cho các nútxung quanh, với hệ số Pattern “ CV” (sử dụng từ 5h– 8h & 16h – 19h)

 Lưu lượng cho tưới đường : một cách gần đúng, lưu lượng cho tướiđường được

xem như chia đều cho tất cả các nút trong khu dự án, với hệ sốPattern “ D ”

( sử dụng từ 8h – 16 h)

( l/s)

Trang 25

 Lưu lượng rò rỉ : một cách gần đúng, lưu lượng rò rỉ được xemnhư chia đều

cho tất cả các nút trong khu dự án, với hệ số Pattern của toàn bộkhu dự án ( do sự rò rỉ phụ thuộc vào chế độ dùng nước )

Tướiđường

Ròrỉ104.69

Trang 26

d Xác định cao trình các nút

Cao trình các nút được xác định dựa vào bình đồ Do khu dân cưPhú Xuân là khu dân cư mới và cao độ sau khi san lắp của toàn khubằng +2.5m

Cột áp yêu cầu : Đảm bảo cột áp cho nhà 3 tầng thì cột ápyêu cầu tối thiểu là :

e Bơm

- Sơ bộ ta sử dụng bơm với Q = 101 (l/s) , H = 25 m

- Đường cong đặc tính bơm

- Sử dụng 2 bơm ( theo phương án bơm 2 cấp đã chọn ở trên ) vớihệ số sử dụng bơm như sau :

Hệ số sử dụng cho bơm 1 Hệ số sử dụngcho bơm 2

Trang 27

f Bể chứa

Được mô tả bằng Reservoir với thông số sau : Total head = 2.5m

g Kết quả tính toán

- Áp lực tại nút, vận tốc, tổn thất trong đường ống vào giờ caođiểm (17h) là :

Trang 29

2.4.4 Lựa chọn phương án

- Qua kết quả tính toán sơ bộ với 2 phương án vạch tuyến nêu trên,

ta rút ra nhận xét như sau :

- Phương án 1 : sơ đồ mạng lưới bố trí rất nhiều đường ống bao trùm tất cả các điểm lấy nước Kết quả áp lực tại các nút vào giờ cao điểm đều đạt yêu cầu Tuy nhiên tổn thất Unit

Headloss trong đường ống lớn, vượt giới hạn cho phép (ống 8 – 11.03m/km)

- Phương án 2 : sơ đồ mạng lưới đường ống ít hơn nhiều so với

phương án 1, điều này có lợi về mặt kinh tế hơn Dùng bơm có công suất thấp hơn nhưng vẫn đảm bảo về mặt áp lực, tổn thấttrong đường ống thấp hơn Do đó, ta chọn sơ đồ tuyến ống cấp nước theo phương án 2

Trang 30

2.5 Tính toán thủy lực mạng lưới với công trình điều hòa

2.5.1 Sơ đồ tuyến ống

a Phương án 1 : Đài đặt ở giữa mạng

Hình 2.6 : Phương án tuyến ống có đài đặt giữa mạng

Trang 31

b Phương án 2 : Đài đặt ở cuối mạng

Hình 2.7 : Phương án tuyến ống có đài đặt cuối mạng

Trang 32

- Vận tốc, tổn thất trong đường ống vào giờ cao điểm (17h) là :

Trang 33

- Áp lực nước trong đài :