mạng lưới cấp nước thành phố hồ chí minh

Trong hệ thống cấp nước, bên cạnh việc thiết kế các nhà máy xử lý nước cấp đạtchuẩn thì việc phân phối nước vào mạng lưới cho người dân sử dụng cũng không kémphần quan trọng, đặc biệt hơ

KHOA CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

THUYẾT MINH

ĐỒ ÁN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

GVHD: TS.Nguyễn Trung Việt

ThS.Hồ Phùng Ngọc Thảo SVTT: Nguyễn Thị Thu Diễm

MSSV:M136343 Đặng Thanh Nhã MSSV: M139388Lớp: K19M02

Tp.HCM, Ngày 14 tháng 01 năm 2016

MỤC LỤC

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG

Cũng như không khí và ánh sáng , nước là một phần không thể thiếu trong cuộcsống của con người Trong quá trình hình thành sự sống trên trái đất thì nước đóng vai tròrất quan trọng Trong các khu dân cư, nước không chỉ phục vụ cho mục đích sinh hoạt

mà còn phục vụ cho hàng loạt các ngành công nghiệp khác nhau nhằm nâng cao đời sốngtinh thần cho người dân Một ngôi nhà hiện đại, quy mô lớn nhưng không có nước khácnào cơ thể không có máu Hiện nay ở thành thị lẫn nông thôn đang thiếu nước sạch đểphục vụ cho mục đích sinh hoạt và sản xuất là do các nguồn nước cấp tự nhiên đang bị ônhiễm nghiêm trọng Do vậy thiết kế một hệ thống cấp nước hoàn chỉnh cho một khu dân

cư là một điều hết sức cần thiết

Đối với cây trồng, nước là nhu cầu thiết yếu đồng thời còn có vai trò điều tiết cácchế độ nhiệt, ánh sáng, chất dinh dưỡng, vi sinh vật và độ thoáng khí trong đất, đó lànhững nhân tố quan trọng cho sự phát triển của thực vật

Trong hệ thống cấp nước, bên cạnh việc thiết kế các nhà máy xử lý nước cấp đạtchuẩn thì việc phân phối nước vào mạng lưới cho người dân sử dụng cũng không kémphần quan trọng, đặc biệt hơn khi phải đảm bảo nước cấp đủ đến tay người tiêu dùng

1.2 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

Nhiệm vụ đặt ra là thiết kế mạng lưới cấp n ư ớc cho huyện ABC với lưu lượng

50000 m3 đến năm 2020

1.3 MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG CỦA ĐỒ ÁN

Qua việc thiết kế đồ án mạng lưới cấp nước giúp ta hiểu được kỹ hơn phần lýthuyết đã học đồng thời biết kết hợp sáng tạo giữa lý thuyết và thực tế Đồ án môn họcgiúp ta làm quen với các tiêu chuẩn và quy định thiết kế của nhà nước Ngoài ra, ta cầnphải nghiên cứu kỹ phần lý thuyết , các bảng số liệu, sổ tay máy bơm có liên quan đếnmôn học Trên cơ sở vận dụng những kiến thức đã học được từ bài giảng ở trên lớp, ta cóthể thiết kế được hoàn chỉnh mạng lưới cấp nước cho một đô thị, khu dân cư hay một khucông nghiệp

- Giới thiệu chung

- Tổng quan khu vực thiết kế

- Tính toán lưu lượng thiết kế mạng lưới cấp nước

- Xác định dung tích đài và bể chứa

- Tính toán phân bố lưu lượng

- Tính toán thủy lực mạng lưới

- Tính toán áp lực tự do cho các nút trên mạng lưới

- Quản lý mạng lưới cấp nước

Chương 2 TỔNG QUAN KHU VỰC THIẾT KẾ

• Phía Bắc giáp huyện Củ Chi

• Phía Nam giáp Quận 12, thành phố Hồ Chí Minh

• Phía Đông giáp thị xã Thuận An của tỉnh Bình Dương, ranh giới là sông Sài Gòn

• Phía Tây giáp huyện Đức Hoà của tỉnh Long An, huyện Bình Chánh và quận BìnhTân

2.1.2 Địa hình

Địa hình của huyện ABC được xếp vào loại trung bình có độ cao 5-10m so với mặt nước biển và chia làm 3 vùng

-Vùng đất cao, độ cao từ 7 – 11 mét Diện tích 1.465 ha, chiếm 8,9%

- Vùng đất triền, độ cao từ 3 – 6 mét Diện tích 6.682 ha, chiếm 40,3%

- Vùng trũng, dưới 2 mét Diện tích 8.429 ha, chiếm 50,80%

2.1.3 Khí hậu

Huyện ABC nằm trong Thành Phố Hồ Chí Minh nên hầu như thời tiết của huyện cũng không khác thời tiết của cả Thành phố là mấy Vì nằm gần xích đạo nên nhiệt độ cao và khá ổn định trong năm Có hai mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Nhiệt độ trung bình năm 25ºC đến 28oC, không có mùa đông Huyện chịu ảnh hưởng của hai hướng gió chính là gió mùa Tây – Tây Nam và Bắc – Đông Bắc.Nói chung cả huyện ABC và cả thành phố Hồ Chí Minh thuộc vùng không

có gió bão

2.1.4 Địa chất và thủy văn

Theo tài liệu địa chất thủy văn khu vực ,trên diện tích khảo sát có 5 tầng chứa nước ,từ trên xuống là Pleistocen giữa trên (qp2-3 ) ,Pleistocen ( qp1 ), Pliocen trên

(n2 )Pliocen dưới (n2 ),Miocen trên ( n1), taang chứa nước trên cùng Pleistocen giữa trên (qp2-3 ) có ảnh hưởng trực tiếp đến nền móng công trình Đây là tầng chứa nước

áp lực yếu , từ trên mặt đến độ sâu 30:35m là lớp cách nước yếu với thành phần bột cát ,bột sét Bên dưới là lớp chứa nước có thành phần các hạt mịn đến thô chứa ít sỏi thạch anh Vào thời gian khảo sát (……….) mực nước quan sát trong hố khoan thay đổi từ 8,54 đến 9,05 mét

Về thổ nhưỡng gồm 3 loại đất chủ yếu:

- Đất xám: 5.887 ha, chiếm 35,5%

- Đất phèn: 7.262 ha, chiếm 43,8% trong đó đất phèn nặng mới khai phá gần 1.500 ha

- Đất vàng xám: 326 ha, chiếm 2% diện tích toàn huyện

2.2 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI

2.2.1 Dân số

Dân số của huyện ABC tính đến năm 2010 là 358,640 người và mật độ dân số là 3.285 người/km2

2.2.2 Điều kiện kinh tế

Huyện ABC là huyện nông nghiệp ngoại thành với nhiệm vụ là huyện vành đai thực phẩm, cung cấp rau, thịt, trứng, sữa mà đặc biệt là rau xanh cho thành phố Nhìn chung trong những năm qua sản xuất nông nghiệp của huyện đã không ngừng tăng lên, vùng rau chuyên canh đã được hình thành, cung cấp được một phần đáng kể cho thành phố.Ngành công nghiệp của của huyện cũng có những bước phát triển đáng kể

2.2.3 Điều kiện phát triển cơ sở hạ tầng

Nằm ở cửa ngõ của thành phố, ABC có hệ thống đường quốc lộ, đường vành đai, tỉnh lộ, hương lộ khá hoàn chỉnh Sông, kênh rạch cũng là thế mạnh về giao thông đường thủy, tất cả tạo cho huyện một vị trí thuận lợi để phát triển công nghiệp và đô thị hóa

2.2.4 Tính chất nguồn nước cấp

Bảng 2.1 Bảng tính chất nguồn nước cấp cho huyện ABC.

Lưu lượng tính toán

Q = Qngđ SH + Qngđ Trhoc + Qngđ Tưới + Qngđ BV + Qngđ TDTT + Qngđ nhà máy + Qngđ KCN

Trong đó:

Qng.đSH : Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt cho khu dân cư

Qng.đTrhoc: Lưu lượng nước cấp cho trường học

Qng.đTưới: Lưu lượng nước cấp cho tưới đường, tưới cây công viên

Qng.đBV: Lưu lượng nước cấp cho bệnh viện

QngđTDTT : Lưu lượng nước cấp cho trung tâm thể dục thể thao

Qngđnhà máy: Lưu lượng nước cấp cho nhà máy

QngđKCN : Lưu lượng nước cấp cho khu công nghiệp

Thành phố thuộc đô thị loại đặc biệt, theo tiêu chuẩn TCXDVN 33:2006, tiêu chuẩn cấpnước là 180l/ng/ngđ, hệ số không điều hòa k =1,5 Mật độ dân số 5940 người/ km2 vàdiện tích 2880 ha

N = n0 * F = 5940 * 1920 * 0,01= 114048 người

Trong đó: n0 là mật độ dân số, F là diện tích khu vực

Lượng nước cung cấp cho dân cư:

Qdân cư = = = 30 793 m 3 /ngđ

Trong đó:

qtc: Tiêu chuẩn dùng nước (l/ng/ngđ) của đô thị loại đặc biệt đến năm 2020 (Bảng 2.8 Tiêu chuẩn dung nước đối với từng loại đô thị, trang 23, sách cấp nước đô thị-Nguyễn Ngọc Dung).

N: Dân số của thành phố tính đến năm 2020 (người)

K: Hệ số không điều hòa

 Nước cung cấp cho bệnh viện

Trong thành phố có 1 bệnh viện, mỗi bệnh viện 500 giường/1 bệnh viện Diện tích

15ha/1 bệnh viện ( TCVN 4470:1995) Tiêu chuẩn dùng nước 300 - 400 l/giường/ ngày

đêm Chọn cấp nước cho bệnh viện với tiêu chuẩn dùng nước là 300 l/giường/ngày đêm

Lượng nước cung cấp cho bệnh viện:

 Qbệnh viện = q0 * N= 300 * 500 = 150 000 l/ngđ = 150 m 3 /ngđ

Trong đó: q0 là tiêu chuẩn dùng nước, N là số giường bệnh

 Nước cung cấp cho trường học

Thành phố có 1 trường THPT với diện tích 110ha/trường, số học sinh 1500

hs/trường (Theo thông tư 06/2010/QĐ-BGDĐT) Theo TCVN 4513-1988 tiêu chuẩn

dùng nước cho trường phổ thông 15 – 20 l/ng/ngđ Vì trường THPT này đạt chuẩn quốcgia nên chọn tiêu chuẩn dùng nước cho trường phổ thông là 20 l/ng/ngđ

Lượng nước cung cấp cho trường học:

 Qtrường học = q0 * N= 20 * 1500 = 30 000 l/ngđ = 30 m 3 /ngđ

Trong đó: q0 là tiêu chuẩn dùng nước, N là số học sinh

 Nước cung cấp cho khu công nghiệp

Thành phố có một khu công nghiệp có diện tích 451ha, có 500 công nhân chia làm 2 ca.Tiêu chuẩn dùng nước là 25 l/người/ca trong điều kiện làm việc bình thường

• Lưu lượng nước sinh hoạt cho công nhân:

 QKCN = Q sinh hoạt + Q tắm + Q sản xuất = 25 + 16 + 125 = 166 m 3 /ngđ

 Nước cho trung tâm thể thao

Thành phố có một trung tâm thể thao diện tích 95 ha sức chứa 3000 chỗ ngồi, 200

vận động viên, ( TCXDVN 287:2004) Tiêu chuẩn dùng nước cho khán giả: 15l/ghế/ngđ, tiêu chuẩn cấp nước cho vận động viên: 60-100 l/lần/ngđ (Dựa trên nhà thi đấu Phú Thọ)

10-• Lưu lượng cho vận động viên (200 vận động viên):

 QTTTT vận động viên = = = 16 m 3 /ngđ

Lưu lượng nước cấp cho khán giả (3000 chỗ):

 QTTTT khán giả = = = 45 m 3 /ngđ

Trong đó: qi là tiêu chuẩn dùng nước, N là số người

Vậy lượng nước cần cung cấp cho trung tâm thể thao là:

 QTTTT = QTTTT vận động viên+ QTTTT khán giả = 16 + 45 = 61 m 3 /ngđ

 Lưu lượng tưới đường, tưới cây

Diện tích các tuyến đường cần tưới là 4750000 m2

Lưu lượng tưới đường:

 Qtưới đường = q0 * F= 0,4 * 4750000= 1 900 m 3 /ngđ

Diện tích cây xanh cần tưới là 3640000 m2, trong đó:

Lưu lượng tưới cây:

 Qtưới cây = q0 * F= 3 * 3640000= 10 920 m 3 /ngđ

 Qtưới = Qtưới đường + Qtưới cây = 1900 + 10920 = 12 820 m 3 /ngđ

 Tổng lưu lượng nước cần cung cấp cho thành phố trong 1 ngày

Nước cấp cho bệnh viện

Nước cấp cho trường học

Nước cấp cho KCN Kgiờ = 3 Nước

SH

Nước tắm

Nước SX

và

dự phòng

Lưu lượng nước tổng cộng cấp cho

MLCN

Tưới cây đường Tưới

Dự kiến dùng 5 máy bơm công tác và 3 máy bơm dự phòng.

Lưu lượng 1 máy bơm:

Q1b = = 404 m3/h = 112 l/s

Khi cả 5 máy cùng làm việc song song thì hệ số giảm lưu lượng là K=0,82

Vậy lưu lượng thực tế của bơm là:

Q1b = = 430 m3/h = 120 l/s

Sử dụng ống thép, tra bảng thủy lực với Q = 148 l/s, ta có:

Ống đẩy: Dđẩy = 350 mm Vđẩy = 1,16 m/s 1000i = 5,41

Ống hút: Dhút = 400 mm Vhút = 0,89 m/s 1000i = 2,80

Thời gian máy nghỉ

Với 1 giờ làm việc 4,17% thì trong 24 giờ phải có 1 giờ bơm làm việc với lưu lượng là 4,09%Qngđ Do đó Qtrạm trong giờ này là:

Qtrạm = = 1980 m3/h

Vậy lưu lượng giảm là: 2019 – 1980 = 39 m3/h

Để thuận lợi ta chỉ giảm giờ làm việc của 1 máy bơm trong 5 máy bơm thì lưu lượng mà máy này hoạt động là: 430– 39 = 391 m3/h

Thời gian máy này hoạt động là:

T = = 54,56 phút

Vậy ta có thể tắt máy này trong 5,44 phút sau khi chạy được 54,56 phút Nhưng trong thực tế thì không cần tắt do nhu cầu dùng nước hiện nay cao

4.2 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TRẠM BƠM CẤP II

Hình 4.1 Biểu đồ chế độ làm việc của trạm bơm.

Lưu lượng trạm bơm

Trạm bơm cấp II làm việc theo chế độ bậc thang và theo 3 bậc

Lưu lượng 1 máy bơm:

Qtrạm = Q1 bơm * n * K

Với: n – số máy bơm, K – hệ số giảm lưu lượng

Bậc 1: Chạy 1 máy, bơm với lưu lượng 1,75%Qngđ

Qbậc 3 = = 3503 m3/h = 973 l/s

Tính toán các thông số trên đường ống hút, ống đẩy

Tất cả các đoạn ống đều là ống thép.Với lưu lượng Q1 bơm = 857 m3/h = 238 l/s

Theo bảng tra thủy lực:

Ống đẩy: Dđẩy = 500 mm Vđẩy = 1,17 m/s 1000i = 3,47

Ống hút: Dhút = 600 mm Vhút = 0,819 m/s 1000i = 1,42

Phễu: Dphễu = 1,3 1,4 Dhút = 1,3 * 600 = 780 mm

Tính toán các thông số trên ống góp chung, ống đẩy chung

Hình 4.2 Sơ đồ lắp đặt máy bơm.

Ống góp chung

Đoạn 1-2 và 7-8 chịu tải của 1 bơm hoạt động

Q1 bơm= 857 m3/h = 238 l/s

Theo bảng tra thuỷ lực

Lưu lượng nước trong bể

Với Wđh: thể tích điều hòa của bể ( m3)

Wcc3h :thể tích cần để chữa cháy trong 3 giờ cho 2 đám cháy với lưu lượng nước 30(l/s)

Wvs: lượng nước cần cho vệ sinh trạm (lấy 5% Qngđ)

để tránh hiện tượng tạo xoáy xung quanh ống và hút cả khí vào ống

Đường kính phễu hút: Dphễu = 1,3Dhút = 1,3 900 = 1170 mm

Khoảng cách từ miệng phễu tới đáy bể: Yêu cầu = 0,5 Dphễu

Khoảng cách giữa 2 phễu hút kề nhau tối thiểu là (1,5 2Dphễu) :

2Dphễu = 2 1170 = 2340 mm = 2,34 m

Chiều cao của mực nuớc thấp nhất : (1) + (2) = 0,59 + 1,81 = 2,4 (m)

Thiết kế bể có độ dốc 1%, đáy lớn 48m, đáy nhỏ 7m → Thể tích vùng dốc:

0,15 = 7,25(m)+ Tổn thất qua côn đều:

hcôn = ξ 3,7(m)

+ Tổn thất qua van 1 chiều: hv1c = 0,116 (m)

+ Tổn thất qua van 2 chiều: hv2c = 0,068 (m)

Tổn thất trên đường ống đẩy chung:

hđc = = 0,638 + 2,322 = 2,96 (m)

Tổn thất qua van hai chiều: hv2c = 0,083 (m)

Có tất cả 24 cái van hai chiều Nên tổng tổn thất qua van hai chiều là: 0,083 24 = 1,99 (m)

Tổn thất qua tê: 0,083 (m)

Có tất cả 4 cái tê Tổng tổn thất qua tê là: 40,083 = 0,332 (m)

Tổn thất theo chiều dài:

Dựa vào đường đặc tính ta tính được Ktt = = = 0,822

Vậy ta chọn đúng máy bơm

4.5 TÍNH TOÁN ĐÀI NƯỚC

Bảng 4.2 Xác định dung tích điều hòa của đài nước.

Trạm bơm cấp 2 (%Q ngđ )

Lưu lượng nước trong đài Vào đài Ra đài Còn lại

Wđh: thể tích điều hòa của đài

Wcc30’ : thể tích cần để chữa cháy trong 30 phút cho 2 đám cháy với lưu lượng 30 (l/s)

Wđh= 4,66% * 50000 = 2330(m3)

Wcc30’= 2*30*108000=108 (m3)

Vậy Wđài= Wđh + Wcc30’=2330+108=2438(m3)

Thiết kế đài nước:

Vì địa hình mạng lưới không thuận tiện nên phương án xây 2 đài ở cuối mạng lưới được chọn Kích thước thể tích của 2 đài là như nhau và được tính như sau:

 chiều cao bể chứa đài nước:

hđn= 5+0,5=5,5(m)

Chương 5 TÍNH TOÁN PHÂN BỐ LƯU LƯỢNG

5.1 THIẾT KẾ VỚI ĐÀI CUỐI MẠNG LƯỚI

Hình 5.1 Sơ đồ tính cao trình đài cuối mạng lưới.

hl+cb

hh dh

5.2 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN CHO CÁC ĐOẠN ỐNG

Bảng 5.1 Phân bố lưu lượng sơ bộ.

Chiều dài (m)

Q dọc đường (l/s) Qdd/2 (l/s)

Bảng 5.2 Phân phối lưu lượng các nút giờ dùng nước lớn nhất.

Hình 5.2 Sơ đồ vạch tuyến mạng lưới

5.2.2 Giờ vận chuyển nước lớn nhất

Căn cứ vào bảng thống kê lưu lượng và bảng thống kê đài nước ta xác định được giờ vận chuyển nước lớn nhất của mạng lưới là vào lúc 15_16h Vào giờ này lượng nước được vận chuyển lên đài là:

2.62% x 48422 =1268.6 m3/h =352.4 l/s

Lượng nước lên mỗi đài là: 176 l/s

Vào giờ này trạm bơm cấp II cung cấp vào mạng :

7.95% 48422 = 3849.5 (m3/h) = 1069 l/s

Qdđvc = 1847.58 + 475 +234.80 = 2557.38 m3/h =710.38 l/s

K = = 0.51

Bảng 5.3 Lưu lượng tại nút giờ vận chuyển (không có biên giới cấp nước)

5.2.3 Giờ dùng nước lớn nhất có cháy

Ta chọn 2 đám cháy xảy ra đồng thời với lưu lượng chữa cháy mỗi đám là 30 l/s Đô thị dùng nước nhiều nhất vào lúc 16_17h vào giờ này trạm bơm cấp II cấp lượng nước là

Q = Qb + Qđ + 60 = 1069 + 336 +60 = 1465 l/s

Ta chọn điểm xảy ra cháy là điểm 3 và 11(xa nhất và cao nhất)

Bảng 5.4 Lưu lượng tại nút trong giờ dùng nước lớn nhất có cháy

Chương 6 TÍNH TOÁN `THỦY LỰC MẠNG LƯỚI

Chiều cao của đài nước 1:(Điểm 12 là nơi bất lợi nhất trên biên giới cấp nước của đài 1)

6.1 ÁP LỰC ĐẨY CỦA BƠM TRONG GIỜ DÙNG NƯỚC LỚN NHẤT

+ ( Tổn thất áp lực từ đầu mạng lưới đến điểm bất lợi nhất) :

Bảng 6.1 Bảng điều chỉnh áp lực giờ dùng nước lớn nhất.

Vòng Đoạn ống dài (m) Chiều q (l/s) (m q 3 /s) v (m/s) 1000 i d (mm) So δ S=So*δ*l

Vòng I

1_2 2150 245 0.245 1.180 3.520 500 0.047 0.986 99.44 1_5 2600 255 0.255 1.215 3.730 500 0.047 0.983 119.97 5_4 2360 70 0.070 1.320 10.700 250 1.653 0.977 3811.24 2_4 1620 39 0.039 1.140 10.700 200 5.149 0.989 8246.52

Vòng

II

2_3 1940 56 0.056 0.740 2.860 300 0.662 1.031 1323.56 2_4 1620 39 0.039 1.140 10.700 200 5.149 0.989 8246.52 4_12 980 17 0.017 0.870 9.290 150 22.040 1.014 21891.52 3_12 1000 11 0.011 0.56 4.18 150 22.040 1.065 23466.71

Vòng

III

2_6 1645 58 0.058 1.090 7.470 250 1.653 0.992 2698.64 6_13 1546 22 0.022 0.97 10.4 175 15.090 1.003 23398.02 3_13 1234 17 0.017 0.87 9.29 175 15.090 1.014 18873.08 2_3 1940 56 0.056 0.740 2.860 300 0.662 1.031 1323.76

Vòng

IV

1_2 2150 245 0.245 1.180 3.520 500 0.047 0.986 99.44 2_6 1645 58 0.058 1.090 7.470 250 1.653 0.992 2698.64 6_7 2800 71 0.071 1.340 11.000 300 0.662 0.976 1808.55 1_7 2620 278 0.278 1.320 4.410 500 0.047 0.977 120.10

Vòng V

1_9 1550 44 0.044 1.280 13.500 200 5.149 0.979 7815.86 8_9 3010 22 0.022 0.970 10.400 175 15.090 1.003 45555.01 7_8 800 76 0.076 1.000 5.020 300 0.662 1.000 529.59 1_7 2620 278 0.278 1.320 4.410 500 0.047 0.977 120.10

Vòng

VI

1_9 1550 44 0.044 0.830 4.470 200 5.149 1.018 8127.43 9_10 2020 34 0.034 0.990 8.270 200 5.149 1.001 10411.93 10_11 530 69 0.069 1.3 10.4 250 1.653 0.978 856.93 11_14 1544 39 0.039 1.140 10.700 200 5.149 0.989 7859.65 5_14 3306 30 0.030 1.15 14.2 200 5.149 0.988 16816.59 1_5 2600 255 0.255 1.215 3.730 500 0.047 0.983 119.97