Tiểu luận CÔNG TRÌNH THU nước mặt

Khi rửa như vậy, các ống còn lại sẽ phải làm việc tăng cường nên cũng được sơ rửa.Mặt khác, có thể kết hợp rửa được luôn cả song chắn rác Phương pháp này có nhược điểm là lượng nước rửa

CÔNG TRÌNH THU NƯỚC MẶT

A: SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

- Công suất thiết kế m3/ng: 35000

- Cao trình mặt đất: 13.5 (m)

- Mực nước cao nhất trên sông: 11.5 (m)

- Mực nước thấp nhất trên sông: 7.5 (m)

- Chiều dài ống dây: 2500 (m)

- Số đám cháy xảy ra đồng thời: 2×30 l/s

- Số giờ làm việc trong ngày 24h

- Địa chất công trình: ổn định

- Dạng bờ sông: bờ thoải

- Chiều rộng sông: không giới hạn, sông không có hoạt động nào khác

- Hàm lượng cặn mg/l: 952

- Độ lớn thủy lực hạt cặn: 0.6 m/s

B: THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THU NƯỚC

Địa chất công trình: ổn định→ loại bơm kết hợp

Dạng bờ sông: bờ thoải → công trình thu nước xa bờ dùng ống tự chảy

Q = 35000 m3/ng = 1458.33 m3/h → chọn 3 bơm và 1 bơm dự trữ

→ lưu lượng mỗi bơm = Q3 = 486.11 (m3/h)

 Lưới chắn rác ( lưới chắn rác phẳng)

Diện tích công tác của lưới: ω = Q

NVK1K2K3

Q = 35000 m3/ng = 0.4051 m3/s

N: số lượng cửa đặt lưới n = 2

V: vận tốc nước chảy qua lưới, lấy v = 0.2÷0.4 m/s

K1: hệ số co hẹp K1 = (a+d )

2

a2 (1+p) A: kích thước mắt lưới: a= 3

D: đường kính dây đan lưới, lấy d = 1÷1.5 mm = 1.5mm

K = 1.5, K3 = 1.3

P: tỉ số giữa phần diện tích bị khung và các kết cấu khác chiếm so với diện tích công tác của lưới p = 0.1

→ k1 = (3+1.5)

2

32 ×(1 + 0.1) = 2.475

→ ω = 0.40512× 0.3 × 2.475× 1.5 × 1.3 = 3.26 (m2)

 Ngăn thu, ngăn hút:

- Ngăn thu: chiều dài Al = 1.6 ÷ 3 m → Al = 1.6 (m)

Chiều rộng Bl = Al ω = 3.261.6 = 2.04 (m)

- Kích thước mặt bằng ngăn hút:

+) chiều rộng: B2 ≥ 3Dr

Dr: đường kính phễu hút, lấy Dr = (1.3 ÷ 1.5)Dh

Dh: đường kính ống hút, Dh = 450 mm = 0.45 m → Dr= 1.4Dh =1.4×0.45 =0.63 m

→B2 ≥ 3Dr ↔ B2 ≥ 3× 0.63 ↔ B2 ≥ 1.89 m

Nếu trong ngăn hút bố trí nhiều ống hút thì cần đảm bảo:

+) Khoảng cách giữa 2 phễu hút kề nhau tối thiểu phải bằng (1.5÷2)Dr =1.8×0.63= 1.134

+) Khoảng cách từ phễu hút đến tường tối thiểu bằng (0.5÷1)Dr = 0.8Dr = 0.504 m

- Chiều dài ngăn hút: Az = 1.5÷3 m

- Kích thước mặt đứng công trình:

+) Khoảng cách từ mép dưới cửa thu nước đến đáy sông: h1= 0.7÷1 m, chọn h1 =0.8 +) Khoảng cách từ mép dưới cửa đặt lưới chắn đến đáy công trình thu: h2=0.5÷1m chọn

h2 = 0.7

+) Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến mép trên cửa: h3≥ 0.5 m, chọn h3 = 0.6m +) Khoảng cách từ dãy ngăn hút đến miệng vào phễu hút: h6≥ 1.5Dr→ h6≥ 0.945

Và h6≥ 0.5 m, chọn h6 = 1m

+) Khoảng cách từ mực nước cao nhất đến sàn công tác: h4 ≥ 0.5m, chọn h4 = 0.5m +) Khoảng cách từ đáy ngăn hút đến miệng vào phễu hút: h5 ≥ 0.5m và h5≥ 0.8Dr, chọ

h5 = 0.6m

 ống tự chảy: V t li u làm ng: gang, h i d c ra phía ngoài (ti n cho vi c r a ệu làm ống: gang, hơi dốc ra phía ngoài (tiện cho việc rửa ống: gang, hơi dốc ra phía ngoài (tiện cho việc rửa ơi dốc ra phía ngoài (tiện cho việc rửa ống: gang, hơi dốc ra phía ngoài (tiện cho việc rửa ệu làm ống: gang, hơi dốc ra phía ngoài (tiện cho việc rửa ệu làm ống: gang, hơi dốc ra phía ngoài (tiện cho việc rửa ửa

ngược)c)

Chi u dài : 500mều dài : 500m

Đường kính ống: D = √ 4 Q

πVV

Q = 35000 m3/ng = 0.4051 m3/s

D = √ 4 ×0.4051

πV × 0.8 = 0.8 m

Nên ch n: D = 0,45mọn: D = 0,45m

V = 1,27m/s

 Kh năng t làm s ch: ả năng tự làm sạch: ự làm sạch: ạch: C0 < ρ

C0: hàm lược)ng căn c a sông: Của sông: C 0 = 952 mg/l = 952×10−6 kg/l = 0.952 kg/m3

ρ = 0,11¿

ρ = 0,11¿

Trong đó :

= 0,59m/s (đ l n th y l c h t c n)

σ = 0,59m/s (độ lớn thủy lực hạt cặn) ộ lớn thủy lực hạt cặn) ớn thủy lực hạt cặn) ủa sông: C ực hạt cặn) ạt cặn) ặn)

U = V g

C v = 0.985

V = 1,4m/s

g = 9,81

D = 0,45m

C = R

1

6

n = = 0,225

1 6

0,04 = 19,5 ( √m/s) ( n h s nhám ph thu c vào v t li u làm ng)ệu làm ống: gang, hơi dốc ra phía ngoài (tiện cho việc rửa ống: gang, hơi dốc ra phía ngoài (tiện cho việc rửa ụ thuộc vào vật liệu làm ống) ộ lớn thủy lực hạt cặn) ệu làm ống: gang, hơi dốc ra phía ngoài (tiện cho việc rửa ống: gang, hơi dốc ra phía ngoài (tiện cho việc rửa

→ ρ= 2.28×10−3 ( kg/m3)

Có ρ < C0 → phương pháp rửa ống là rửa ngược :

Dòng nước rửa chảy trong đường ống theo chiều từ công trình thu ra sông Trường hợp này ống được đặt dốc ra sông Nước rửa lấy từ ngăn thu ở bờ hoặc từ ống đẩy của bơm cấp 1

Rửa theo phương pháp này có ưu điểm là chủ động tạo ra được vận tốc rửa cần thiết nên thời gian rửa ngắn Khi rửa như vậy, các ống còn lại sẽ phải làm việc tăng cường nên cũng được sơ rửa.Mặt khác, có thể kết hợp rửa được luôn cả song chắn rác

Phương pháp này có nhược điểm là lượng nước rửa tương đối lớn làm tang chi phí quản lí

 T n th t th y l c trong ng t ch y ổn thất thủy lực trong ống tự chảy ất thủy lực trong ống tự chảy ủy lực trong ống tự chảy ự làm sạch: ống tự chảy ự làm sạch: ả năng tự làm sạch:

h = iL + ∑ξξ V2

2 g

i = 0,33 m

100 m (tra b ng sevelep)ảng sevelep)

L = 500m

1 khóa = 1ξ

1 ph u = 0,15ễu ξ = 0,15 ξ

 h = 500 0,33

100 + 1,15 1,272

2.9,81 = 1,74m

 Họng thu: số lượng 2

Chọn họng thu hình tròn:

Có v =0.2 ÷ 0.6 (m/s) chọn v = 0.5 (m/s)

Di n tích công tác h ng thu:ệu làm ống: gang, hơi dốc ra phía ngoài (tiện cho việc rửa ọn: D = 0,45m

S = Q v = 0,20250,5 = 0,405 m2

Trong đó: Q = 0,2025 m3/s

Mà: S = πV D2

4 → D = √4 S πV = 0,72m (lấy hs = 0,8m vì cộng thêm cả diện tích các thanh chắn rác ở song chắn rác – lấy tương đối)

Ta có : h2: chiều cao bảo vệ h2= 0.1÷0.3m , chọn h2 = 0.2 m

H3:khoảng cách từ đáy sông đến mép duiws miệng thu nước, h3= 0.5÷1m, chọn h3= 0.6m

Chọn h4= 0.5 m

Mực nước thấp nhất trên sông là 7.5m

→ h1 = MNTN – h2 –h3 - h4 =6.2 m

 ống đẩy, ống hút:

- ống đẩy:

Đường kính (m) : 400mm

Vận tốc nước trong ống (m/s) : V = 4 Q

πVD2 = 1,61m/s (Q = 0,2025m3/s) Chiều dài (m) : 3000

- Ống hút.ng hút

Đường kính (m) : 450mm

Vận tốc nước trong ống (m/s) : V = 1,27m/s

Chiều dài (m) : 8

 Trạm bơm cấp 1

- L u lư ược)ng c a tr m b m.ủa sông: C ạt cặn) ơi dốc ra phía ngoài (tiện cho việc rửa

Q = bc Q max ng

T = 44520m3/ngđ

Trong đó: b = 1,2, c = 1,06

Q max ng = 35000m3/ngđ

T = 1 ngày

 C t ápộ lớn thủy lực hạt cặn)

H = Hđh + hh + hđ

Trong đó : h dh chiều cao bơm nước đia hình = ∇MNCN - ∇MNTN ở ngăn hút

H dh = 11.5 – 1.6 = 9.9 m

h h tổng tổn thất thủy lực trên đường ống hút kể từ phễu hút đến máy bơm

chứa

h = hđ + hh

h = iL + ∑ξ ξ V2

2 g

Trong đó :

Ống hút.ng đ yẩy : i = 0,625 m 100 m , L = 3000m , V = 1,61m/s

Theo mặt bằng và mặt cắt gian máy có: vẽm hình nếu c vẽ được nhé

 4 cút 90 0 ξ = 4*0,5 = 2

3van 1 chiều ξ = 3*1,7 = 5,1

→ hđ = 3000 0,625100 + 13.85 1,612

2.9,81 = 20.57m

ng hút Ống hút : i = 0,4 m

100 m , L = 8m , V = 1,27m/s Theo m t b ng và m t c t gian máy có:ặn) ằng và mặt cắt gian máy có: ặn) ắt gian máy có:

2 ng ch T = 2*1,5 = 3ống: gang, hơi dốc ra phía ngoài (tiện cho việc rửa ữ T ξ = 2*1,5 = 3 ξ

4 cút 900 = 4*0,5 = 2ξ

3 côn thu = 3*0,1 = 0,3ξ

5 khóa = 4*1 = 4ξ

2 ph u hút = 2*0,15 = 0,3ễu ξ = 0,15 ξ

→hh = 8 0,41100 + 9.6 1,272

2.9,81 = 0.82 m

Chọn bơm: có lưu lượng Qb = 486.11 (m3/h), cột áp H = 31.29 (m)

Nên chọn bơm Eta R 200-330 có : n = 1450 v/ph

+) lưu lượng của bơm là Q= 486.11 (m3/h)

+) độ dự trữ chống xâm thực: NPSH= 3.7 m

+) hiệu suất ɳ = 80%

+) công suất P= 42.1 KW

Tính toán ph c h i nụ thuộc vào vật liệu làm ống) ồi nước chữa cháy ướn thủy lực hạt cặn)c ch a cháy.ữ T ξ = 2*1,5 = 3

S đám cháy đ ng th iống: gang, hơi dốc ra phía ngoài (tiện cho việc rửa ồi nước chữa cháy ời : 2x30l/s

L u lư ược)ng cháy là : 60l/s

Lược)ng nướn thủy lực hạt cặn) ần phục hồi : c c n ph c h i : ụ thuộc vào vật liệu làm ống) ồi nước chữa cháy

Q b cc=∑Q max+3Q cc+3Q

35000

24 +

60 3.3600 24.1000 = 1486 (m3/h)

Chọn bơm: có Qb= 14863 = 495.33 (m3/h), H = 31.64→bơm Eta R 200-330

CÔNG TRÌNH THU NƯỚC NGẦM

PHẦN A : SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

Công suất thiết kế m3/ng: 35000

Cao trình mặt đất (m): 13.5

Mặt cắt địa hình Chiều dày lớp:

+) Đất thổ nhưỡng: 5.2m

+) Cát thô: 13m

+) Á sét lẫn xác thực vật: 10m

+) Á cát pha sét: 10m

+) Sỏi nhỏ: 10m

+) Cát thô pha cuội sỏi: 11m

+) Sét: 10m

+) Cát thô: 13m

+) Sét

Cao trình mặt nước tĩnh: 7.1m

Mực nước cao nhất trên trạm xử lí: 21m

Chiều dài ống đẩy: 2500m

Số đám cháy xảy ra đồng thời: 2*30 l/s

Số giờ làm việc trong ngày: 24h

PHẦN B: THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THU NƯỚC

Lựa chọn tầng chứa nước:

Dựa vào mặt cắt địa chất, tầng có khả năng thu được nước là tầng cát thô vì: +) Chất lượng nước tốt

+) Đây là tầng chứa nước có áp

+) Chiều dày m, hệ số thấm K, bán kính ảnh hưởng R của tầng này lớn

Có hệ số thấm K= 25÷75 m/ng, chọn K= 50 m/ng

Bán kính ảnh hưởng R= 200÷300 m, chọn R= 250m

Chọn giếng khoan hoàn chỉnh thu nước ngầm có áp dùng ống lọc quấn dây có cốt ống là ống khoan lỗ đường kính lỗ là Ø5

Công suất thiết kế của trạm bơm là 35000 m3/ng, để thỏa mãn điều kiện giếng khoan làm việc ổn định nên ta chọn sơ đồ giếng khoan là 14 giếng và 2 giếng dự trữ

Lưu lượng của mỗi giếng: Qg= 3500014 = 2500 (m3/ng) = 28.9 l/s

Tra bảng 2.1 trang 16:

Đường kính ngoài của bơm: 200 mm

Đường kính tối ưu của ống vách: 300 mm (N)

Đường kính tối thiểu của ống vách: 250 mm (T)

Sơ đồ bố trí giếng: Khoảng cách giữa các giếng là 150m

Ta bố trí giếng thành 2 dãy song song, mỗi dãy bố trí 7 giếng

Khoảng cách 2 giếng liền kề được xác định dựa vào bán kính ảnh hưởng R và cũng

phải chú ý tới các yếu tố sau:

+ Khoảng cách giữa các giếng phải được lựa chọn sao cho khi các giếng làm việc đồng thời thì

độ hạ mực nước trong mỗi giếng không ảnh hưởng tới lưu lượng tại mỗi giếng là :

Qgiếng = 2500 m3/ng Như vậy ta nhận thấy rằng:

+) Nếu khoảng cách 2 giếng liền kề quá gần thì do khi làm việc song song thì các giếng sẽ gây ảnh hưởng lẫn nhau làm cho nhóm giếng làm việc không ổn định dẫn tới độ hạ mực nước quá giới hạn cho phép

Ngược lại, nếu khoảng cách các giếng quá xa sẽ dẫn tới chi phí quản lý và chi phí xây dựng tăng Mặt khác, tổn thất khi các giếng đặt xa nhau sẽ rất lớn

Để giảm bớt chi phí xây dựng và quản lý thì khoảng cách giữa các giếng phải được đặt

gần lại nhưng phải đảm bảo độ hạ mực nước các giếng khi làm việc không vượt quá độ

hạ mực nước giới hạn cho phép Nếu các điều kiện trên được thoả mãn thì giếng sẽ ổn

định trong thời gian khai thác

Như vậy, chọn sơ bộ khoảng cách giữa 2 giếng liền kề là 150 m

1 2 3 4 5 6 7 8

150

9 10 11 12 13 14 15 16

Tính toán ống lọc, ống vách

 Tính ống lọc

Kiểu đã chọn ống lọc quấn dây, a= 15÷20 chọn a= 16

Chiều dài công tác ống lọc: L= (0.7÷0.9) m = 0.8*13=10.4m

Vận tốc nước chảy qua ống lọc: V= 603

√K = 603

√50 = 221.04 (m/ng) Đường kính ống lọc D=πVLV Q =πV 10.4∗221,042500 = 0.35 (m)

Bán kính ống lọc: r =D2 =0.352 =0.175 (m) = 175 mm

Diện tích xung quanh: ω = πVDL = 3.14*0.35*10.4 = 11.43 (m2)

 Chèn sỏi ống lọc:

Sau khi lắp đặt ống lọc chèn sỏi lọc ở xung quanh ống lọc Chiều dày của lớp sỏi chèn tối thiểu là 75mm Cỡ hạt của lớp sỏi chèn được xác định dựa vào cấu tạo của tầng chứa nước Mục đích của việc chèn sỏi là ngăn chặn cát từ tầng chứa nước lọt vào trong giếng sau khi bơm phát triển Yêu cầu đối với lớp sỏi chèn:

- Có hệ số thấm lớn

- Vận tốc nước chảy vào giếng nhỏ

- Dùng sỏi thạch anh sạch, có độ tròn cao

Khi chọn sỏi chèn cần theo các bước sau:

- Xác định cỡ hạt của tầng chứa nước, chọn 70% cỡ hạt giữ lại trên sàng Lấy

cỡ hạt trên sang nhỏ nhất nhân với :

4 nếu tầng chứa nước mịn và đồng nhất

5 nếu tầng chứa thô và không đồng nhất

6 nếu tầng chứa thô và không đồng nhất nhiều

- Vẽ đường cong phân bố cỡ hạt của lớp sỏi chèn với hệ số không đồng nhất nhỏ hơn 2.5 cho 70% cỡ hạt

- Chọn ống lọc có khe trống giữ được 90% sỏi chèn

 Tính ống vách:

- Vật liệu làm ống vách là thép, ống nhiều đoạn nối với nhau bằng hàm

- Chức năng: + Ngăn nước chất lượng xấu từ các tầng phía trên chảy vào giếng + Gia cố, bảo vệ tránh sạt lở giếng, chống sập giếng

- Kích thước ống vách là 6m, chiều dày là 8-12 m, các đoạn ống có cùng 1 cỡ đường ống

- Theo tính chất: đường kính ống vách > đường kính ống lọc 80÷100 mm để đủ khoảng cách đặt sỏi chèn

Đường kính tối ưu của ống vách 300 mm (N)

Đường kính tối thiểu của ống vách 250 mm (T)

 Tính giếng khoan làm việc riêng lẻ:

- Tính độ hạ mực nước trong giếng:

S= 0.37Km Q logR

r = 0.37

2500 50∗13log

250 0.175 = 4.49 (m)

- Tính độ hạ mực nước giới hạn: Sgh Giếng khai thác nước ngầm có áp: Sgh= H-(0.3÷0.5)m-ΔS-ΔHbS-ΔS-ΔHbHb ΔS-ΔHbHb = 2÷5 m => ΔS-ΔHbHb = 3m

H= (5.2 +13+10+10+10+11+10+13)-(13.5-7.1) = 75.8 (m) ΔS-ΔHbS: tổn thất mực nước qua ống lọc

ΔS-ΔHbS= a√ QS

Kω =16 √

2500∗4.49 50∗11.43 = 71 (cm)

→ Sgh=¿75.8-0.4*13- 0.17 - 3 = 66.89 (m)

S<Sgh→ độ hạ mực nước trong giếng thỏa mãn điều kiện kiểm tra

 Tính giếng khoan khi nhóm giếng làm việc đồng thời:

1 2 3 4 5 6 7 8

150

9 10 11 12 13 14 15 16

X1, x2, x3, x4, x5, x6, x7: khoảng cách giếng 4 tới các giếng 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15

Ta thấy các giếng (1, 7, 9, 15) (2, 6, 10, 14) (3, 5, 11, 13) (4, 12) có độ hạ mực nước tương tự nhau Nhóm giếng (4,12) có độ hạ mực nước lớn nhất

Giếng 8, 16 là 2 giếng dự trữ

Tính cho giếng bất lợi nhất (4, 12)

Xét giếng 4:

S4 = 0.37

Km (Q4¿log

R

ro+ Q1×log

R

r 41+ Q2×log

R

r 42+ Q3×log

R

r 43 + Q5×log

R

r 45 + Q6×log

R

r 46 +

Q7×logr 4 R

7 + Q9×log R

x 1 +……+ Q15×log

R

x 7 )

S4: độ hạ mực nước trong giếng 4 khi nhóm giếng làm việc đồng thời (m)

R: bán kính ảnh hưởng R= 250m

K: hệ số thấm K= 50m/ng

M: chiều dày tầng chứa nước, m= 13 (m)

Q4: lưu lượng giếng khảo sát (m3/ng)

Q9, Q10,…., Q15: lưu lượng giếng 9, 10,… , 15

Ro: bán kính ống lọc của giếng khảo sát

R4-1, r4-2,……, r4-7 : khoảng cách từ giếng 4 tới các giếng 1, 2, … , 7

X1= X7 = 474.34 m

X2 = X6 = 300.25 m

X3 = X5 = 212.13 m

X4 = 150 m

Thay vào ta được: S4= 0.37 ×2500

50 ×13 ( log

250 0.175 + 2log

250

450 + 2log

250

300 + 2log

250

150 + 2 log

250 474.34 + 2log 250

300.25 + 2log

250 212.13) = 3.35 (m) < Sgh Cao trình mặt nước tĩnh là 7.1 m

Độ hạ mực nước tĩnh khi các giếng làm việc đồng thời là S’= S4 = 3.35 m

Vậy các giếng làm việc ổn định khi làm việc đồng thời

 Xác định cao trình mực nước động tại giếng số 4

- Xác định cao trình mực nước động tại giếng số 4:

∇MNĐ = ∇MNT – S4 - ∆S4

∆S4: tổn thất mực nước qua ống lọc của giếng số 4 khi nhóm giếng làm việc

đồng thời

∆S4 = a√ QS 4

Kω = 16√

2500 ×3.34

50 × 11.34 = 61.16 (cm)

∇MNĐ = 7.1 – 3.35 – 0.6116 = 3.1384 (m)

 Xác định lưu lượng, cột áp của bơm:

- Lưu lượng của bơm bằng lưu lượng của giếng vì các bơm làm việc

Qb = Qg = 2500 (m3/ng ) = 28.9 (l/s)

- Xác định cột áp của bơm:

H = Hhh + Σh + ( 1÷2 ) (m)h + ( 1÷2 ) (m) ( 1÷2 ) m: là áp lực cần thiết để khi lên giàn mưa nước mưa phun mạnh thành tia, chọn bằng 2 (m)

Hhh: khoảng cách theo chiều thẳng đứng kể từ mực nước động dẫn đến mực nước cao nhất trên trạm xử lí

Xét trường hợp mực nước động bất lợi nhất tại giếng số 4:

Hhh = 21 – 3.1384 = 17.8616 (m)

Σh + ( 1÷2 ) (m)h: tổn thất trên đường ống đẩy ở trong và ngoài giếng (m): Σh + ( 1÷2 ) (m)h = hd + hcb

Tổn thất dọc đường: hd = Σh + ( 1÷2 ) (m)il (m)

I: tổn thất đơn vị theo đơn vị dài

L: chiều dài ống

21 m

MNCN

A

7.1 m

-∇ -MNT

3.1384 m

-∇

3 m

Hc = Σh + ( 1÷2 ) (m)ε v2

2 g

 Xét đoạn ống đẩy thừ bơm tới điểm A:

Từ lưu lượng Q = 28.9 (l/s) = 0.03(m3/s) chọn D = 150mm

S = πVD

2

4 =

πV × 0.15

4 = 0.12→ v =

Q

S = 0.25 (m/s)→ i= 0.0008

Chiều dài đoạn ống đẩy từ bơm tới điểm A:

l A = ∆ H b + ( ∇MĐ - ∇ MNĐ ) = 3 + ( 13.5 – 3.1384 ) = 13.3616 (m)

+) Tổn thất dọc đường của đoạn MA:

M