THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THU NƯỚC NGẦM

I. Số liệu tính toán Công suất thiết kế : 40000 (m3ngđ). Cao trình mặt đất : 5, 2 (m). Cao trình mặt nước tĩnh : 0,7 (m). Mực nước cao nhất trên trạm xử lý : 15 (m). Chiều dài ống đẩy : 1500 (m). Số đám cháy xảy ra đồng thời : 2×30 (ls). Số giờ làm việc trong ngày : 24h. Mặt cắt địa hình: Đất thổ nhưỡng 4,4 m Cát thô 14 m Á sét lẫn xác thực vật 13 m Á cát pha sét 11 m Sỏi nhỏ 13 m Cát thô pha cuội sỏi 14 m Sét 13 m Cát thô pha cuội sỏi 14 m Sét

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CÔNG TRÌNH THU NƯỚC TRẠM BƠM CẤP THOÁT NƯỚC

ĐỂ TÀI: THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THU NƯỚC NGẦM

Giảng viên hướng dẫn : Phạm Đức Tiến

Sinh viên : Khương Đình Khiêm

Lớp : LĐH5CM

Mã sinh viên : 1561070032

Thiết kế công trình thu nước ngầm

Trạm bơm cấp 1

I Số liệu tính toán

Công suất thiết kế : 40000 (m3/ngđ) Cao trình mặt đất : 5, 2 (m)

Cao trình mặt nước tĩnh : -0,7 (m)

Mực nước cao nhất trên trạm xử lý : 15 (m)

Chiều dài ống đẩy : 1500 (m)

Số đám cháy xảy ra đồng thời : 230 (l/s)

Số giờ làm việc trong ngày : 24h

Mặt cắt địa hình:

Sét

II Tính toán công trình thu

1 Chọn tầng chứa nước:

Dựa vào mặt cắt địa chất:

Chọn tầng chứa nước : tầng cát thô pha cuội sỏi ( 14m ) vì :

+ Chất lượng nước tốt

+ Đây là tầng chứa nước có áp

Theo bảng 2-2 Hệ số thấm K và bán kính ảnh hưởng R trong các tầng chứa nước (SGK-23)

K = 50 ÷ 100 (m/ng)

R = 300 ÷ 500 (m) Chọn K = 100 (m/ng), R = 400 (m)

2 Chọn giếng khoan

Công suất thiết kế của trạm là 40000 m3/ ngđ, để thỏa mãn điều kiện giếng khoan làm việc ổn định nên ta chọn sơ bộ số giếng khoan là 10 giếng hoạt động và 2 giếng dự trữ 10 giếng hoạt động với lưu lượng mỗi giếng là :

- Lưu lượng mỗi giếng

Qg = = 4000 (m3/ngđ) = 46,3 (l/s)

- Sơ đồ bố trí giếng :

Khoảng cách giữa các giếng là 200 m

3 Tính toán sơ bộ

a, Tính toán ống lọc.

- Kiểu ống lọc : ống khoan lỗ quấn dây

- Là các ống gang, thép hoặc thép không gỉ được khoan lỗ

+ Đường kính lỗ từ 10-25mm

+ Ống thép, tỉ lệ diện tích lọc 35%, ống gang 25% Ống có thể gồm 1 đoạn hoặc nhiều đoạn nối với nhau

5 4

2

TRẠM XỬ LÍ

+ Dây quấn có tiết diện tròn d=1-2,5mm khoảng cách giữa các vòng dây từ 1-2,5mm Giữa lớp dây quấn và cốt ống có đặt các dây thép d=2-5mm dọc theo chiều dài ống, cách nhau 40-50mm

- Chiều dài công tác của ống lọc:

L = (0,7 ÷ 0,9).m với m là độ dày tầng chứa nước 14 (m) chọn hệ số = 0,9

 L = 0,9 × 14 = 12,6 (m)

Cách đỉnh và đáy tầng chứa nước là a = (0.5-1) (m)

- Vận tốc nước chảy qua ống lọc là:

V = 60 = 60 = 278,49 (m/ng) Trong đó: K là hệ số thấm của tầng chứa nước ( m/ng)

- Đường kính ống lọc:

= = 0,36 (m) Trong đó: Qg là lưu lượng mỗi giếng (m3/ngđ)

 Bán kính ống lọc:

r = D/2 = 0,18 (m) = 180 (mm)

- Diện tích xung quanh ống lọc:

= 2 × 3,14 ×0,18 × 12,6 = 14,24 m2

b, Tính toán ống vách :

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

Chức năng:

- Ngăn nước chất lượng xấu từ các tầng phía tên chảy vào giếng

- Gia cố, bảo vệ, tránh sạt lở giếng, chống sập giếng

- Theo tiêu chuẩn: đường kính của ống vách phải lớn hơn đường kính của ống lọc tối thiểu là 50 mm, nếu là loại ống lọc bọc sỏi thì phải lớn hơn, tối thiểu là 100 mm

- Ống vách cần đặt với các kích thước:

+ Đường kính : Dv = Dloc + 50 = 410 mm

Đường kính trong tối thiểu của ống vách : Dtrong = 410 mm

Đường kính ngoài tối ưu của ống vách : Dngoài = 460 mm

c Tính giếng khoan làm việc riêng lẻ

- Độ hạ mực nước S trong giếng (công thức 2-15/GT/28)

S = 0,37

= 0,37 = 3,5 (m) Trong đó: R - bán kính ảnh hưởng (m)

m - chiều dày tầng chứa nước (m)

r - bán kính ống lọc (m)

Qg - lưu lượng khai thác của một giếng (m3/ngđ)

- Tổn thất mực nước qua ống lọc: ( Giáo trình trang 24 )

Theo Abramop có:

S = a Trong đó :

S : tổn thất mực nước qua ông lọc (cm)

Q : Lưu lượng khai thác của giếng (m3/ngđ)

S : Độ hạ mực nước trong giếng khi bơm (m)

K : Hệ số thấm tầng chứa nước (m/ng)

a : Hệ số phụ thuộc vào kết cấu ống lọc

Với ống khoan lỗ: a = 6-8 Chọn a = 8

: Diện tích xung quanh của ống lọc ( m2)

 S = 8 = 25,08(cm) = 0,25 ( m)

Độ hạ mực nước giới hạn S gh (Công thức 2-46/GT/37)

Sgh = HHb

Độ sâu mực nước tĩnh tính đến đáy cách thủy khi chưa bơm:

H = = 5,2 + (4,4 + 14 + 13 +11 +13 +14 +13 +14) – (-0,7) = 102,3 (m)

Hb : Độ sâu đặt bơm dưới mức nước động:

Có thể lấy từ 2÷5 (m) Chọn Hb = 5 (m)

Sgh = 102,3 – 0,5 14 – 0,25 – 5 = 90,05 (m)

Nhận xét: độ hạ mực nước trong giếng thỏa mãn điều kiện:

S < Sgh (3,5 < 90,05)

4 Tính giếng khoan khi nhóm giếng làm việc đồng thời

Độ hạ mực nước tại từng giếng ( Công thức 2-80/GT/46 )

-Xét giếng 1 :

S1=

Thay số :

S1 = = 4,33 (m) < Sgh

-Xét giếng 2 :

S2=

Thay số :

S2= = 4,81 (m) < Sgh

-Xét giếng 3 :

S3=

Thay số :

S3= = 4,81 (m) < Sgh

Tương tự ta tính được :

S5 = S6 = S10 = 4,33 (m)

S4 = S7 = S8 = S9 = 4,81 (m)

Các giếng bị tổn thất nhiều là giếng 2, giếng 3, giếng 4, giếng 7, giếng 8, giếng 9 Tổn thất qua ống lọc tại các giếng 2,3,4,7,8,9

S’ = a = 8 = 29,41 cm = 0,29 m

Cao trình mực nước động tại giếng bị ảnh hưởng nhiều nhất :

WMNĐ = WMNT – S’ - ’

= -0,7 – 4,81 – 0,29

= -5,8 (m) Tổn thất qua ống lọc tại các giếng 1,5,6,10

S1’ = a = 8 = 27,9 cm = 0,28 m

Cao trình mực nước động tại giếng số 1,5,6,10

WMNĐ = WMNT – S1 - S1’

= -0,7 – 4,33 – 0,28

= -5,31 (m)

5 Xác định lưu lượng , áp lực của máy bơm

Do công suất thiết kế là 40000 m3/ngđ nên chọn 10 bơm hoạt động và 2 bơm dự trữ Tất cả các ống đẩy trong khu vực đều là ống thép

a) Lưu lượng của bơm Q

Qb = Qg = 4000 (m3/ngđ) = 46,3 (l/s)

b) Cột áp của bơm H

Hb = WTXL - WMNĐ - ∑h + htd

WTXL : là mức nước cao nhất trên trạm xử lý

WMNĐ :là cao trình mực nước động

∑h: Tổng tổn thất từ giếng xa nhất đến trạm xử lý

htd : áp lực tự do cần thiết tại dàn phưn mưa (do xử lý nước ngầm)

htd = 1,5 ÷ 2 m , chọn htd = 2m

- Tổn thất dọc đường

Đoạn L (m) Q (l/s) D(mm) V (m/s) i0 i = 0,8 i0 hdđ =iL

(m)

TRẠM XỬ LÍ

1-A 10 46,3 250 0,87 4,85.10-3 3,88.10-3 0,04 A-B 200 46,3 250 0,87 4,85.10-3 3,88.10-3 0,78 B-C 200 92,6 300 1,22 7,32.10-3 5,86.10-3 1,17 C-D 200 138,9 350 1,33 7,1.10-3 5,68.10-3 1,13 D-E 200 185,2 400 1,37 6,36.10-3 5,09.10-3 1,02 E-F 700 231,5 450 1,36 5,34.10-3 4,27.10-3 2,99

Tương tự với các giếng 6,7,8,9,10

Đoạn L (m) Q (l/s) D(mm) V (m/s) i0 i = 0,8 i0 hdđ =iL

(m) 10-A 10 46,3 250 0,87 4,85.10-3 3,88.10-3 0,04 A-B 200 46,3 250 0,87 4,85.10-3 3,88.10-3 0,78 B-C 200 92,6 300 1,22 7,32.10-3 5,86.10-3 1,17 C-D 200 138,9 350 1,33 7,1.10-3 5,68.10-3 1,13 D-E 200 185,2 400 1,37 6,36.10-3 5,09.10-3 1,02 E-F 700 231,5 450 1,36 5,34.10-3 4,27.10-3 2,99

Tổn thất dọc đường từ giếng xa nhất đến bể là :

hdđ = 0,04 + 0,78 + 1,17 + 1,13 + 1,02 + 2,99 = 7,13 (m)

-Tính tổn thất cục bộ từ giếng xa nhất đến giếng xa nhất đến trạm xử lí

Đoạn v ( m/s) Số côn , cút , tê hc.bộ = (m)g =

9,8 m/s2

1-A 0,87 1 cút 900 ( = 0,5)

1van 1 chiều ( = 1,7)

1 khóa ( = 1 )

0,12

A-B 0,87 1 cút 900 ( )

B-C 1,22 1 tê

1 côn mở

0,13

C-D 1,33 1 tê

1 côn mở

0,16

D-E 1,37 1 tê

E-F 1,36 1 tê

1 khóa ( = 1 )

3 cút 900 ( = 0,5)

0,38

Tổn thất cục bộ từ giếng xa nhất đến trạm xử lý:

hc,bộ = 0,12 + 0,03 + 0,13 + 0,16 + 0,17 + 0,38 = 0,99 ( m )

∑h = hdđ + hc,bộ = 7,13 + 0,99 = 8,12 (m)

Hb = WTXL - WMNĐ - ∑h + htd = 15 – (-5,31) – 8,12 + 2 = 14,19 (m) Cột áp của bơm là 14,19 m

6 Chọn bơm :

Với Q = 46,3 (l/s) , Hb = 14,19(m)

Chọn Bơm CM 125-250 , n = 1450 v/ph , = 71%

Trạm bơm cấp 2

Lượng

% Q

Lượng

% Q

Lượng

% Q

Lượng

% Q

Lượng

9 - 10

10 - 11

11 - 12

12 – 13

13 - 14

14 - 15

15 - 16

16 - 17

17 - 18

18 - 19

20 - 21

21 - 22

Vđài = |5,38| + |-1,52| = 6,9 %Qngđ = = 2760 m3

Cột áp của trạm bơm cấp 2:

Với trường hợp đài được đặt ở đầu mạng lưới

H = Hđn +hh +hđ

Trong đó:

Hđh là chiều cao bơm nước địa hình được xác định bằng hiệu cao trình mực nước cao nhất trên đài và mực nước thấp nhất trong bể chứa nước sạch

+Hđh = MNCNđài - MNTNbể chứa

MNCNđài là cao trình mực nước cao nhất trên đài = 15m

MNTNbể chứa là cao trình mực nước thấp nhất tại bể chứa nước sạch = 2m

Hđh = 15 – 2 = 13 m

hh là tổng tổn thất trên đường ống hút

hđ là tổng tổn thất trên đường ống đẩy tính từ máy bơm đến đài

+ Tính hh :

hh = ih.lh + Ʃ

Trạm sẽ dùng 4 ống hút, tại thời điểm dùng nước nhiều nhất thì lưu lượng mỗi ống sẽ

là :

Q1 ống = =10000 m3/ngđ = 115,74 ( l/s )

Ống hút được làm từ ống thép mới

hdđ =iL

hc.bộ =

v ( m/s) Số côn , cút , tê hc.bộ = (m)g =

9,8 m/s2

1,53 2 cút 900 ( = 0,5)

1van 1 chiều ( = 1,7)

0,26

hh = 0,1824 + 0,26 = 0,4424 m

+Tính hđ :

hđ = iđ.lđ + Ʃ

Ống đẩy được làm từ vật liệu thép mới

hdđ = iL

hc.bộ =

v ( m/s) Số côn , cút , tê hc.bộ = (m)g =

9,8 m/s2

2,18 1 tê ( = 1,5)

1van 1 chiều ( = 1,7)

1 khóa ( = 1 )

1,02

hđ = 0,71 + 1,02 = 1,73 m

Cột áp toàn phần H = 13 + 0,4424 + 1,73 = 15,1724 ( m )

Chọn bơm : Bơm ETA R 200-260 , n = 1450 v/ph , = 75%

Dựng đường đặc tính ống :

H ống = Hhh + SQ2

Trong đó :

L (m) Q (l/s) D(mm) V (m/s) i0 i = 0,8 i0 hdđ =iL

(m)

20 115,74 300 1,53 11,4.10-3 9,12.10-3 0,1824

L (m) Q (l/s) D(mm) V (m/s) i0 i = 0,8 i0 hdđ =iL

(m)

30 115,74 250 2,18 29,4.10-3 23,52.10-3 0,71

Hhh là chiều cao hình học = MNCNđài - MNTNbể nước sạch = 15 -2 = 13 ( m )

S là hệ số tổn thất toàn phần = = = 1,62.10-4

H ống = Hhh + SQ2 = 13 + 1,62.10-4 Q2

H

hh

+ S Q

2

1 0

4

0,00 4 1

0 4 1

1 0

4

0,01 6 2

1 6 2

1 0

4

0,03 6 5

3 6 5

1 0

4

0,06 4 8

6 4 8

1 0

4

1 3

0 1 3

1 0

4

0,14 5 8

4 5 8

Bố trí máy bơm trong trạm bơm

Theo tính toán: số bơm của trạm là 4 bơm hoạt động và 1 bơm dự trữ , 1 bơm chữa cháy Cả 6 bơm đều là bơm ly tâm nước sạch ETA R 200-260

Chọn sơ đồ bố trí một dãy song song với nhà trạm

TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Công trình thu nước trạm bơm cấp thoát nước – Ths.Lê Dung

Sổ tay máy bơm – Ths.Lê Dung

Bảng tính toán thủy lực – Nguyễn Thị Hồng