CÔNG TRÌNH THU NƯỚC NGẦM

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN  ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………… Vĩnh Long, ngày 24 tháng 04 năm 2018 Chữ Ký Của Giáo Viên SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU Trang - - THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM LỜI CÁM ƠN  Trong suốt thời gian học tập Trƣờng Đại học Xây Dựng Miền Tây, nhờ dẫn, truyền đạt tận tình thầy trƣờng đặc biệt thầy cô khoa Kỹ thuật hạ tầng Đô Thị giúp chúng em hiểu rõ ngành học kiến thức xã hội bổ ích khác Những kiến thức vơ quý báu, hành trang giúp chúng em tƣơng lai sau Trong trình thiết kế đồ án chúng em nhận đƣợc giúp đỡ tận tình quý thầy khoa,Trƣờng Đại học Xây Dựng Miền Tây bạn học lớp, tận tình giúp đỡ bảo em suốt trình làm đồ án Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến quý Thầy, bạn giúp đỡ chúng em hồn thành đồ án mơn học Trong thời gian làm đồ án chúng em cố gắng nhƣng với kiến thức, kinh nghiệm nhiều hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đƣợc dẫn, góp ý q thầy Kính chúc thầy mạnh khỏe thành công Vĩnh Long, Ngày 24 Tháng 04 năm 2018 Sinh Viên Nguyễn Văn A SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU Trang - - THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM CẤP NƢỚC Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn A Lớp : Nhiệm vụ : Thiết kế Cơng trình thu – Trạm bơm nƣớc ngầm Giáo viên hƣớng dẫn : Ths Nguyễn Văn Chu Ngày giao nhiệm vụ : 10/03/2018 Ngày hoàn thành : 25/05/2018 TÀI LIỆU THIẾT KẾ - Công suất thiết kế : 5000 (m3/ngđ) - Cao trình mặt đất : Z0 = 63 (m) - Cao trình mực nƣớc tĩnh : Zt = 57 (m) - Mùc nƣớc cao trạm xử lý : ZXL = 66(m) - Chiều dài ống đẩy : L = 800 (m) - Số đám cháy xảy đồng thời :  30 (l/s) - Loại cơng trình : Cơng trình thu - Trạm bơm giếng khoan - Số làm việc ngày : 24h - Mặt cắt địa chất : + Thổ nhƣỡng : 5m + Á cát : 2,5m + Cát trung : 5m + Sét : 7m + Sỏi, cát thô : 8,5m + Tầng cách nƣớc SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU Trang - - THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM A PHẦN MỞ ĐẦU Nƣớc thiên nhiên tồn hai trạng thái chủ yếu:nằm lộ thiên mặt đất nằm ngầm dƣới đất Nguồn nƣớc nằm lộ thiên mặt đất gọi nguồn nƣớc mặt Nguồn nƣớc nằm ngầm dƣới mặt đất gọi nguồn nƣớc ngầm hay nƣớc dƣới đất Ngoài ra, có nƣớc mƣa, nguồn nƣớc bổ cập cho nƣớc mặt nƣớc ngầm I Nguồn nƣớc ngầm Nói nƣớc ngầm, cần có khía niệm tầng chứa nƣớc tầng cản nƣớc Tầng chứa nƣớc thƣờng đƣợc cấu tạo phần tử cát, cuội, sỏi, có cỡ hạt thành phần khoáng chất khác Chúng tạo nên lỗ hổng lòng đất Nƣớc ngầm đƣợc chứa lỗ hổng Tầng cản nƣớc hay gọi tầng cách nƣớc thƣờng đƣợc cấu tạo sét, cát kết, cuội kết, cuội kết, Nƣớc không di chuyển qua đƣợc tầng cách nƣớc Nguồn nƣớc bổ cập cho nƣớc ngầm nƣớc mƣa, nƣớc từ hồ, ao, sơng ngòi thấm qua lớp đất đƣợc giữ lại tầng chứa nƣớc Các trạng thái tồn nƣớc ngầm : Ở khí : Cùng với khơng khí nằm lỗ hổng cuả đất đá Ở thể bám chặt : Bao quanh hạt đất lớp mỏng, gắn chặt với đất lực dính, điều kiện bình thƣờng khơng thể tách đƣợc Ở thể màng mỏng : Nằm bao quanh phần tử đất cát lực phân tử, di chuyển lòng đất dƣới ảnh hƣởng lực phân tử nhunwg không truyền đƣợc áp suất Nước mao dẫn : Chứa đầy lỗ hổng nhỏ đất, chịu tác dụng sức căng mặt trọng lực Nƣớc mao dẫn di chuyển đất truyền đƣợc áp suất Vùng nƣớc mao dẫn nằm mực nƣớc trọng lực SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU Trang - - THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM Nƣớc trọng lực hay nƣớc thấm : Chứa đầy lỗ hổng đất, chuyển động dƣới tác dụng trọng lực truyền đƣợc áp suất Trong dạng tồn nƣớc ngầm nêu trên, có nƣớc thấm có trữ lƣợng đáng kể có khả nâng khai thác đƣợc Vì vậy, khái niệm đƣợc sử dụng để nghiên cứu áp dụng nƣớc thấm nƣớc ngầm đƣợc đề cập nƣớc ngầm tồn thể thấm II.Phân loại Phân loại theo vị trí tồn so với mặt đất Nƣớc ngầm mạch nông : Nằm tầng đất mặt Đây loại nƣớc ngầm không áp Lƣu lƣợng, nhiệt độ tính chất khác chịu ảnh hƣởng nhiểu mơi trƣờng bên ngồi Mực nƣớc nằm độ sâu so với mặt đất thay đổi phụ thuộc vào thay đổi thời tiết Độ giao động mực nƣớc, mùa lớn (khoảng – m) chịu ảnh hƣởng sông suối, bão lũ Loại nƣớc ngầm sử dụng vào mục đích cấp nƣớc Nƣớc ngầm độ sâu trung bình : Nằm độ sâu không lớn so với mặt đất, thƣờng nƣớc ngầm khơng áp, đơi có áp cục Tính chất loại nƣớc ngầm tƣơng tự nƣớc ngầm mạch nơng nhƣng chất lƣợng tốt Nó thƣờng đƣợc sử dụng để cấp nƣớc Nƣớc ngầm mạch sâu : Nằm tầng chứa nƣớc, tầng cản nƣớc Đây loại nƣớc ngầm có áp Ƣu điểm loại nƣớc ngầm so với hai loại lƣu lƣợng, nhiệt độ tính chất khác tƣơng đối ổn định Do nằm sâu đƣợc bảo vệ tầng cản nƣớc nên chịu ảnh hƣởng mơi trƣờng bên ngồi Nƣớc ngầm mạch sâu thƣờng có lƣu lƣợng lớn, ổn định, chất lƣợng tốt nên đƣợc sử dụng rộng rãi cấp nƣớc Phân loại theo áp lực SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU Trang - - THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM Nƣớc ngầm không áp : tồn tầng chứa nƣớc nằm tầng cản nƣớc Phía dòng thấm giới hạn mặt đất tự áp suất điểm mặt tự nhƣ Nƣớ ngầm không áp thƣờng nằm độ sâu không lớn nên chất lƣợng nƣớc khơng đƣợc tốt Nƣớc ngầm có áp : Nằm tầng chứa nƣớc kẹp hai tầng cản nƣớc tầng bán thấm Trƣờng hợp sau gọi tầng chứa nƣớc bán áp Nƣớc ngầm tầng chứa nƣớc bán áp có bổ cập từ tầng chứa nƣớc phía nên ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc ngầm tầng Tùy thuộc vào độ dốc thủy lực tầng chứa nƣớc mà áp lực nƣớc ngầm vụ trí khác khác Nƣớc ngầm có áp thƣờng nằm độ sâu tƣơng đối lớn nên đƣợc lọc sơ thấm qua lớp đất đá chịu ảnh hƣởng mơi trƣờng bên ngồi Do chất lƣợng nói chung tốt so với nƣớc ngầm không áp Phân loại theo nhiệt độ Nƣớc lạnh : Nhiệt độ nƣớc dƣới 20 0c Nƣớc ấm : Nhiệt độ nƣớc 20 0c - 40 0c Nƣớc nóng : Nhiệt độ nƣớc 40 0c Phân loại theo thành phần hóa học Nƣớc Nƣớc lợ Nƣớc mặn Đặc điểm Nƣớc ngầm nƣớc ta đƣợc phân bố gần nhƣ khắp nơi nằm độ sâu khơng lớn Ví dụ : Hải Dƣơng nƣớc ngầm dƣới đất từ 1,5- 3m, Hà Nội từ – 6m Tầng chứa nƣớc dày, trung bình 15 – 30m, có nhiều nơi tới 50 – 70m Do nƣớc ngầm nằm sâu lòng đất đƣợc bảo vệ tầng cản nƣớc nên nƣớc ngầm nƣớc ta có chất lƣợng tốt : Hàm lƣợng cặn nhỏ, SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU Trang - - THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM vi trùng, nhiệt độ ổn định, công nghệ xử lý nƣớc đơn giản nên giá thành sản xuất rẻ Tùy thuộc vào hóa địa tẩng chứa nƣớc chất lƣợng nguồn bổ cập mà nƣớc ngầm thƣờng có hàm lƣợng muối khoáng lớn, muối cứng, dùng để cấp nƣớc cho nồi hơi, thƣờng phải làm mềm Đặc điểm bật nƣớc ngầm có hàm lƣợng sắt tƣơng đối lớn, đặc biệt sắt hóa trị hai Ở số vùng, nƣớc ngầm chứa lƣợng mangan đáng kể Cơng nghệ cử lí nƣớc chủ yếu khử sắt kèm theo khử mangan, silic, Nƣớc ngầm vùng ven biển thƣờng bị nhiễm mặn, sử dụng để cấp nƣớc việc xử lý khó khăn, tốn Các vùng ven biển nƣớc ta nhƣ Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, nguồn gốc nƣớc ngầm dồi nhƣng lại bị nhiễm mặn nên cần phải sử dụng nƣớc mặt làm nguồn cung cấp nƣớc Do đặc điểm cấu tạo điều kiện thi công hệ thống cấp nƣớc sử dụng nƣớc ngầm buộc phải dùng nhiều giếng nhiều nhóm giếng Điều có ƣu điểm đảm bảo cho việc cấp nƣớc an toàn nhƣng có nhƣợc điểm chi phí xây dựng cơng trình thu trạm bơm cấp lớn SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU Trang - - THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM B PHẦN TÍNH TỐN I Tính tốn Cơng trình thu nƣớc ngầm Dng mt ct a cht Đất thổ NhƯỡng cát c¸t trung 5m 58.00 m 2,5 m m 63.00 m sÐt 7m 50.50 m c¸t to 8,5 m 43.50 m 35.00 m sÐt Hình Mặt cắt địa chất SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU Trang - - THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM Chọn tầng chứa nƣớc Dựa vào mặt cắt địa chất có tầng thu đƣợc nƣớc tầng Sỏi, cát thơ dày 8,5m Tra bảng 2-2 Trang 23 SGK Cơng trình thu nƣớc trạm bơm cấp thoát nƣớc Th.s Lê Dung ta đƣợc hệ số thấm bán kính ảnh hƣởng : K = 75150 (m/ng) R = 400600 (m) Ta chọn tầng Sỏi, cát thơ để thu nƣớc lý sau : + Chất lƣợng nƣớc tốt + Đây tầng chứa nƣớc có áp + Chiều dày m, hệ số thấm k, bán kính ảnh hƣởng R tầng lớn Chọn K = 100(m/ng), R = 500 (m) Chọn sơ loại giếng khoan sơ đồ bố trí sơ a Chọn ging khoan Chn giếng khoan hoàn chỉnh thu n-ớc ngầm có áp dùng ống lọc quấn dây có cốt ống ống khoan lỗ đ-ờng kính lỗ - Công suất thiết kế trạm 5000 m3/ngđ, để thỏa mãn điều kiện giếng khoan làm việc ổn định nên ta chọn sơ số giếng khoan giếng hoạt động giếng dự trữ - L-u l-ợng giếng : Qg = 5000 = 1250 (m3/ngđ) = 14,467 (l/s) Tra bảng 2-1 Trang 16-SGK Cơng trình thu nƣớc trạm bơm cấp nƣớc Th.s Lờ Dung Ta có : + Đ-ờng kính bơm : 150 (m m) + Đ-ờng kính tối -u cđa èng v¸ch (N) : 250 (m m) + §-êng kÝnh tèi thiĨu cđa èng v¸ch (T) : 200 (m m) SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU Trang - - a L m a THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRM BM Hình : Sơ đồ giếng b Chọn sơ đồ bố trí giếng 500 500 Hình : Sơ b trớ ging bm Chọn khoảng cách giếng ta phải xem xét đến độ hạ mực n-ớc giếng làm việc đồng thời cho l-u l-ợng lấy giếng đảm bảo Q=1250 (m3/ng®) SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU - Trang - 10 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM - ống vách : Gồm nhiều đoạn ống có cỡ đ-ờng kính, chiều dài đoạn mét nối cách hàn đ-ợc hạ c-ỡng xuống giếng trình khoan dập Giữa ống vách ống lọc đ-ợc nối với côn nối với góc nghiªng 15o - Ống lắng : Nằm ống lọc, có đƣờng kính đƣờng kính ống lọc Cấu tạo đoạn thép trơn , đầu dƣới đƣợc bịt kín Chiều dài ống lắng -10m Giếng sâu, chiều dài ống lắng nên chọn dài Ống lắng phận cuối giếng để giữ lại cặn , cát trôi lọt theo nc vo ging - Các phận khác đ-ợc gia cố nh- Sơ đồ cụ thể giếng Sơ đồ cụ thĨ giÕng Cỉ giÕng èng v¸ch Côn nối ống vách ống lọc ống läc SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU - Trang - 17 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM èng lắng Sỏi chèn với cỡ hạt có đ-ờng kính 80 Lớp sét chèn cỡ hạt Vữa xi măng II.Tớnh toỏn thit k trm bm cp I, thu nƣớc ngầm 3m 1,5 m 1,5 m 17,75 m 0,25 m 0,5 m Mực NƯớc động 3m 1m Hình : Sơ đồ bố trí sơ máy bơm giÕng Xác định lƣu lƣợng, áp lực SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU - Trang - 18 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM a Lƣu lƣợng bơm : Lƣu lƣợng cúa máy bơm kí hiệu Q Nó đƣợc xác định phụ thuộc vào lƣu lƣợng trạm bơm, số lƣợng máy bơm đặt trạm, kiểu loại, chức chế độ làm việc trạm bơm Sau xác định đƣợc lƣu lƣợng máy bơm,trạm bơm cần chọn số lƣợng ông hút, ông đẩy trạm bơm, chọn dƣờng kính ơng hút, ơng đẩy máy bơm trạm bơm Với trạm bơm cấp I, trạm bơm gồm ống đẩy bơm chìm.Đoạn ơng đẩy nối từ máy bơm qua trạm đến điểm nối với ống đẩy chung dãy đƣợc chia làm đoạn Tất ống đẩy khu vực ống thép Qb=Qg=1250 (m3/ng.đ) = 14,467 (l/s) b Cột áp bơm Hb = WTXL=WMNĐ + h+htd WTXL : Là mực n-ớc cao trạm xử lý WMNĐ : Là mực n-íc ®éng  h : Tỉng tỉn thÊt tõ giÕng xa đến trạm xử lý htd : áp lực tự cần thiết dàn phun m-a (do xử lý n-íc ngÇm) htd = 1,52 m, chän htd = 1,5 m c Tổn thất dọc đƣờng từ giếng xa nht n trm x lý Đoạn ống đẩy nối từ máy bơm qua nhà trạm đến điểm nối với ống đẩy chung dãy đ-ợc chia làm đoạn Tất ống đẩy khu vực lµ èng thÐp SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU - Trang - 19 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM g1 g2 500 m g5 500 m g3 g4 g6 800 m TXL Sơ đồ tổng quát giếng (ể tính tổn thất dọc đ-ờng đoạn ống đẩy chung từ điểm 1-giếng xa đến Trạm xử lý-điểm 4) l Q D v i 1000i (m) (m3/ng) (mm) (m/s) 1,25i (mm) G1-1 50 14,467 125 1,04 0,0205 16,4 1,025 1-2 500 14,467 125 1,04 0,0205 16,4 1,025 2-3 500 28,934 200 0,85 0,0077 6,16 3,85 3-4 700 43,401 200 1,28 0,0168 13,5 11,76 Đoạn h h = i.l (m) Tổng tổn thất dọc đ-ờng ống đẩy tính từ Máy bơm giếng đến trạm xử lý-điểm : hdd= hMBG1-1 +h1-2 + h2-3 +h3-4 =1,025 + 1,025 + 3,85 + 11,76 = 17,66(m) d Tính tổn thất cục từ giếng xa đến trạm xử lý Hệ số tổn thất cục đƣợc lấy theo bảng trang 12 Sổ tay máy bơm Nhà xuất xây dựng SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU - Trang - 20 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM Hcbi = v2i/2g v Đoạn Số côn, cút, tê [m] - g=9,81 m/s2 [m/s] cót 900 c90=0,5 van chiÒu MBG 1-1 1,04 van=1,7 (0,5+2  0,3+1,7+1)1.042 kho¸ /2  9,81 k =1 = 0,209 [m] cót 1350 135c=0,3 cót 900 1-2 1,04 c90=0,5 (0,5+0,25) 1,042/2  9,81 C«n më =0,041 [m] c«n=0,25 Tª 2-3 0,85 T =1,5 (1,5+0,25) 0,852/2  9,81 Côn mở =0,064 [m] côn=0,25 Tê 3-4 1,28 T =1,5 1,5  1,282/2  9,81 =0,125 [m] VËy  hcb = 0,209 + 0,041 + 0,064 + 0,125 = 0,439 m  h = hdd + hcb = 17,66 + 0,439 = 18,099 m SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU - Trang - 21 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM Hb = WTXL=WMN§ +  h + htd = 66 – 57 + 18,099 + 1,5 = 28,599m Chọn bơm Định nghĩa theo Th.s Lê Dung Bơm loại máy biến nhận đƣợc từ động thành lƣợng chuyển động dòng chảy chất lỏng Máy bơm giếng khoan kiểu chìm bơm li tâm nhiều cấp, trục đứng, bánh xe cơng tác kiểu dẫn nƣớc vào phía Bản thân máy bơm tổ máy Nó bao gốm phần bơm Phần động cơ, cáp điện, ống đẩy gối đỡ lắp miệng giếng Trục bơm đƣợc nối trực tiếp với trục động điện Phần bơm nằm trên, phản dộng điện nằm dƣới Giữa hai phần lƣới chán rác Phần bơm gồm nhiều cấp Mỗi cấp bơm gồm bánh xe công tác phận dẫn dòng kiểu cánh Sau van chiều Các cáp bơm dƣợc ghép với gu dơng Các ổ trục bơm ổ trƣợt, lót cao su gỗ ép bơi trơn bàng nƣớc bơm lên Phẩn động nằm phía dƣới phần bơm Đây động điện xoay chiều, ba pha không đồng rôto ngâm nƣớc ngâm dầu Tuy nhiên, loại dộng rơto ngâm nƣớc có cấu tạo, vận hành đơn giản nên hầu hết bơm giếng khoan điều sử dụng loại động kiểu Do có nhiêu ƣu điểm nên bơm giếng khoan động kiểu ƣớt dƣợc sử dụng rộng rãi Máy bơm giếng khoan kiểu chìm đƣợc chế tạo rộng rãi nhiều hãng bơm giới Nó dƣợc chế tạo dể sứ dụng phạm vi : Lƣu lƣợng từ 0,2 -ỉ- 1000 l/s Cột áp tƣ 20 - 300m SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU - Trang - 22 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH THU TRẠM BƠM Với Q = 14,467 (l/s) ; Hb =28,599m Chọn bơm K 86 – có hiệu xuất  = 78% P = 15,2 kw SVTH: GVHD:NGUYỄN VĂN CHU - Trang - 23 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CƠNG TRÌNH THU TRẠM BƠM Chọn động số hiệƣ đạc (inh Bơm v đông 380V Mã bơm 54111 54112 K86-1 + NU60-2/32 K86-2 + NU 60-2/50 K86-2 + U86-2/24 PN kw PM kw L mm A mm B 11,2 1165 945 1220 18 22 18 22 1465 1125 1520 1413 1073 1460 c mm maxi mm Bơm + E mm động ¡