QT tinh toan TK duong ong dan nuoc

QUY TRÌNH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC Hoàng Minh Thi - Hoàng Đình Việt Công ty Tư vấn 13 (HEC13) I ĐẶT VẤN ĐỀ Hệ thống tưới đa phần sử dụng hình thức dẫn nước kênh hở không áp Đây giải pháp truyền thống đảm bảo việc vận chuyển, phân phối dẫn nước ổn định với chi phí hợp lý, giá thành thấp chủ yếu tưới tự chảy Tuy nhiên với dạng địa hình phức tạp, cao hai đầu trũng hay phải đưa nước lên cao với cột nước áp lực lớn phương pháp tỏ không hiệu Đặc biệt gia tăng công trình hệ thống dẫn tới tăng chi phí, phức tạp quản lý vận hành Việc sử dụng đường ống có áp vào thay kênh dẫn không áp sử dụng số công trình, nhiên chưa có quy trình tính toán cụ thể cho hệ thống kênh dẫn đường ống có áp hoàn chỉnh II NỘI DUNG CỦA QUY TRÌNH TÍNH TOÁN Thiết kế đường ống cấp nước tưới cần xem xét đầy đủ tính toán kích thước đường kính ống, tính toán thủy lực đường ống, kiểm tra ổn định kết cấu đường ống, mố néo mố đỡ công trình tuyến ống Tính toán thủy lực cho đường ống bao gồm việc tính tổn thất thủy lực đường ống làm việc trạng thái ổn định tính toán áp lực nước tăng lên hay giảm xảy tượng nước va Qua xác định đường kính thích hợp để tải đủ lưu lượng tưới đảm bảo yêu cầu kinh tế, vận hành Để triệt tiêu cột nước áp lực cuối ống đảm bảo an toàn xói lở hạ lưu cần thiết kế hệ thống tiêu năng, hình thức kích thước công trình tiêu thông qua tính toán thủy lực tiêu cuối ống Việc tính toán ổn định kết cấu đường ống cần kể đến áp lực dòng chảy tác động bên ống Các tính toán ổn định kết cấu bao gồm tính toán đường ống, tính toán mố néo, trụ đỡ đường ống công trình tuyến ống nhà van, trạm bơm tăng áp, Trụ néo đặt chỗ ống uốn cong, kích thước xác định thông qua tính toán thiết kế phải có trọng lượng đủ lớn để giữ cho đường ống ổn định, áp lực lớn cần có biện pháp gia cố Kiểm tra kết cấu đường ống cần đặc biệt xem xét vị trí qua đường, có cột áp lớn địa chất yếu Với đường ống sử dụng vật liệu nhựa, ống composite cốt sợi thủy tinh ống thép dựa vào catalog nhà sản xuất để xem xét đánh giá khả chịu lực từ lựa chọn đường ống có cấp áp lực phù hợp để thiết kế Các tính toán ổn định kết cấu công trình tuyến đường ống nhà van, trạm bơm tăng áp tính toán theo tiêu chuẩn quy phạm hành ∗ Các tính toán thiết kế bao gồm: - Xác định đường kính kinh tế ống - Tính toán thủy lực: + Tính toán tổn thất xác định đường kính ống + Tính toán nước va + Tính toán tiêu cuối ống - Tính toán ổn định kết cấu: + Tính toán ổn định kết cấu đường ống + Tính toán ổn định kết cấu mố néo, mố đỡ + Tính toán ổn định kết cấu công trình tuyến ống Xác định đường kính kinh tế ống Sử dụng công thức : q = ω.v = π d v→d = 4q πv Xét mối quan hệ d v qua giá thành xây dựng Gxd giá thành quản lý Gql đồ thị: - Nếu v tăng d giảm: Gxd giảm ngược lại tổn thất áp lực theo chiều dài cục tăng lên Năng lượng bơm nước tăng lên Nếu v >2,5m/s xảy tượng sức va thủy lực ống mạnh hơn, mối nối dễ hỏng Gql tăng lên - Nếu giảm v d tăng: Gxd tăng tổn thất áp lực giảm, lượng bơm nước hơn, Gql giảm Nhưng giảm v xuống thấp cặn lắng đọng lại ống - Qua ta thấy cần phải xác định giá trị v kinh tế để tránh hai nhược điểm Đường kính ống giá trị D = Dkt hay V=Vkt có Nghĩa Gql+Gxd nhỏ tổng chi phí G = Gvh+Gxd thấp nhất Xác định dựa vào đồ thị sau: Tính toán thủy lực 2.1 Tính toán tổn thất, tính toán cột nước đo áp đường ống Tổn thất cột nước toàn (hw) xác định theo công thức: hw = ∑ hd + ∑ hc Trong đó: Σhd: Tổn thất cột nước dọc đường ống (m) Σhc: Tổn thất cột nước cục đường ống (m) 2.2 Tính toán nước va 1425 ε D (m/s) 1+ E.t Vận tốc truyền sóng va với ống kim loại: c= 2.L c (Giây) L.v σ = Các đặc trưng ống: g Ts H o a.v 2.g.H o Pha nước va: T= ϕ= Nước va pha giới hạn; trị số áp lực tương đối có nước va dương Z1 = ,trị số áp lực tương đối có nước va âm Y1 = 2.σ 2.σ −σ 2+σ Nước va pha đầu 2.σ 2.σ Y1 = Z1 = + ϕ τ d + σ + ϕ τ d − σ Trị số cột nước áp lực toàn phần có nước va dương; H+ = (∇bể -∇0) +Z1.H Trị số cột nước áp lực toàn phần có nước va âm; H- = (∇n -∇0) – Y1.H Các biện pháp đề phòng tượng nước va thủy lực đóng mở máy bơm đột ngột: - Đặt van thu khí đường ống - Đặt van chiều với việc đóng mở điều khiển ống đẩy - Đặt van bình khử nước va ống đẩy - Xả nước qua bơm theo chiều ngược lại bơm quay tự hay dừng lại hẳn - Bố trí bình khí nén hay tháp làm dịu trình nước va 2.3 Tính toán tiêu Biện pháp tiêu sau đường ống có áp dùng hình thức: Tiêu kiểu giếng, tiêu kiểu tường va đập, tiêu kiểu buồng tiêu Tiêu kiểu phóng xa Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể để chọn loại hình tiêu phù hợp Quá trình tính toán áp dụng tiêu chuẩn 14TCN 197:2006 Tính toán ổn định kết cấu 3.1 Tính toán ổn định, kết cấu đường ống Tính toán cho số vị trí ống qua đường điển hình, xác định độ sâu chôn ống nhỏ mà ống chịu giới hạn cho phép 3.2 Tính toán ổn định kết cấu mố néo - Áp lực nước ống - Trọng lượng thân ống theo phương đứng phân bố chiều dài ống - Lực dọc trục phía mố néo - Trọng lượng nước ống - Lực ma sát ống mố đỡ - Lực ma sát nước chảy với thành ống, tác dụng theo phương trục ống chiều với dòng chảy - Lực ma sát khớp nhiệt kiểu trượt phát sinh thành ống vòng lót ống co giãn nhiệt độ thay đổi - Lực ly tâm R' đoạn ống cong, phát sinh có dòng chảy - Lực nhiệt độ xảy ống co giãn 3.3 Tính toán ổn định kết cấu công trình tuyến đường ống 3.3.1 Tính toán kiểm tra ứng suất đáy móng 3.3.2 Kiểm tra ổn định lật 3.3.3 Kiểm tra ổn định trượt 3.3.4 Tính toán cốt thép - Cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn - Cấu kiện bê tông cốt thép chịu kéo tâm - Tính cấu kiện bê tông cốt thép theo hình thành khe nứt - Tính cấu kiện bê tông cốt thép theo mở rộng khe nứt III TÍNH ỨNG DỤNG CỦA QUY TRÌNH TÍNH TOÁN Quy trình tính toán áp dụng để thiết kế hoàn thiện hình thức dẫn nước tưới đường ống Các công trình cấp nước sinh hoạt, công nghiệp, đường ống dẫn nước trạm thủy điện Hec13 áp dụng quy trình tính toán để áp dụng cho số công trình sau: Công trình “Kênh &CTTK Thường Xuân tỉnh Thanh Hóa” Công trình cấp IV, có nhiệm vụ cấp nước cho 308ha lúa hoa màu Kênh có chiều dài 13,55km có 12,37km đường ống cốt sợi thuỷ tinh đường kính từ 0,7 ÷1,2m, lại 1,18km kênh hở Hệ thống kênh nhánh có tổng chiều dài 13,7km, có 7,3km hở truyển thống; 6,4km sử dụng đường ống HDPE đường kính từ 12,5 ÷ 65cm Hiện chủ đầu tư thi công xong Công trình “Đường ống cấp nước thô từ Yên Mỹ hồ Đồng Chùa” khu kinh tế Nghi Sơn huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hoá Công trình cấp III, có nhiệm vụ dẫn nước an toàn, liên tục từ hồ Yên Mỹ Hồ Đồng Chùa với công suất 30000m3/ngày-đêm Tổng chiều dài tuyến đường ống 21,936km, sử dụng vật liệu đường ống HDPE DN710, DN630 ống gang DN600 Hiện công trình thi công xong đưa vào hoạt động IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Việc sử dụng đường ống dẫn nước số trường hợp có ưu điểm so với kênh Đặc biệt áp dụng trường hợp kênh có địa hình phức tạp hay cần tận dụng cột nước kênh Tuy nhiên tuyến đường ống dài, cột nước cao qua nhiều dạng địa hình địa chất phức tạp, cộng với việc sử dụng đường ống vật liệu vào thiết kế Thì trình tính toán, thiết kế cần có xem xét đánh giá cụ thể độ nhám, kết cấu v.v để đảm bảo an toàn cho đường ống Với trường hợp đường ống vận chuyển cột nước cao lưu lượng lớn địa hình địa chất phức tạp việc tính toán ổn định kết cấu đường ống quan trọng cần có giải pháp công trình cụ thể để đảm bảo an toàn cho tuyến ống Tính toán kết cấu đường ống phải chịu tác động từ ngoại lực bên đất đắp, xe cộ hay đất yếu, đặc biệt vị trí đoạn ống qua đường cần có tính toán cụ thể chịu tác động tổ hợp lực Đối với hệ thống kênh tưới đường ống chưa có tiêu chuẩn để xác định hệ số lợi dụng kênh η Do tính toán thiết kế đường ống phải xem xét cách thận trọng  ... Công trình “Kênh &CTTK Thường Xuân tỉnh Thanh Hóa” Công trình cấp IV, có nhiệm vụ cấp nước cho 308ha lúa hoa màu Kênh có chiều dài 13,55km có 12,37km đường ống cốt sợi thuỷ tinh đường kính từ... kiểu trượt phát sinh thành ống vòng lót ống co giãn nhiệt độ thay đổi - Lực ly tâm R' đoạn ống cong, phát sinh có dòng chảy - Lực nhiệt độ xảy ống co giãn 3.3 Tính toán ổn định kết cấu công trình... cột nước đo áp đường ống Tổn thất cột nước toàn (hw) xác định theo công thức: hw = ∑ hd + ∑ hc Trong đó: Σhd: Tổn thất cột nước dọc đường ống (m) Σhc: Tổn thất cột nước cục đường ống (m) 2.2 Tính