Phần 2 cuốn sách Mạng lưới cấp nước cung cấp cho người đọc các kiến thức: Tính toán thiết kế mạng lưới cấp nước, công trình dẫn nước từ nguồn đến mạng lưới, đường ống, phụ tùng và thiết bị trên mạng lưới cấp nước,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Chương TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CÂP NƯỚC 5.1 ĐẶC ĐIỂM HÌNH HỌC CỦA MẠNG LƯỚI s DỤNG TRONG TÍNH TỐN Nghiên cứu đặc điểm hình học mạng lưới cho phép ta thiết lập mối quan hệ cần thiết thành phần để tính tốn đánh giá tiêu quan trọng mạng lưới Có thể nêu lên đặc điểm sau: - Mạng lưới mơ hình liên tục hữu hạn, gồm nút đoạn ống nối nút với Trong đó, nút nối với nút khác nhiều đoạn ống khác - Có đoạn ống nối nút mà bỏ làm tính liên tục mơ hình gọi đoạn ống liên kết, ví dụ đoạn 7.13 hình 5.1 - Các nút bỏ dẫn đến phá huỷ tính chất liên tục mơ hình gọi khớp động (ví dụ nút hình 5.1) - Đa số mạng lưới cấp nước mặt phẳng, tức đoạn ống gặp nút Mơ hình mạng lưới cụt mạng lưới vòng 15, 14 ĩ 13 12 11 10 Hình 5.1 mạng lưới cụt, hai nút liên kết với đoạn ống xác định Tất đoạn ống đoạn liên kết Tất nút trừ nút cuối khớp động 75 Ở mạng lưới vòng, hai nút nối với hai hay nhiều đoạn ống khác tạo thành vòng kín (ví dụ nút hình 5.1 liên hệ với đoạn ống - , - - 1, -2) Một vòng khơng bị cắt cạnh gọi vòng (vòng đơn), ví dụ vòng 2-3-Ĩ-5 (hình 5.1) Nếu gọi p số đoạn ống, n số nút, m số vòng mạng lưới, mạng lưới phảng cụt vòng thoả mãn phương trình: p = m + n - hay n = p - m + (5.1) -Trên thực tế người ta gặp mạng lưới khơng gian, nghĩa mạng lưới khơng có vị trí mặt phẳng Ví dụ, số tuyến ống cấp nước bố trí theo cầu vượt phố, phía lại có đường ống khác Đối với mạng lưới không gian mối quan hệ số đoạn ống p số nút m biểu thị phương trình: p - m + 1= V Trong đó: V (5.2) - số vòng mạng lưới khơng gian (v < n) 5.2 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG NƯỚC TÍNH TỐN Tính tốn mạng lưới giới hạn việc xác định kích thước đoạn ống tuyến ống nối nhằm đảm bảo vận chuyển nước an toàn tới khu vực đô thị Tuy nhiên để triển khai tính tốn phải biết lưu lượng nước chảy đoạn ống Lưu lượng phụ thuộc nhiều vào việc trích (lấy) nước vào tuyến ống phân phối dịch vụ Trên thực tế việc lấy nước từ mạng lưới đường ống ống nối vào tuyến ống phân phối dịch vụ phức tạp Trên đoạn ống số lượng điểm, vị trí lưu lượng lấy nước khác Xét đoạn ống A B hình 5.2, có nhiều vị trí nối ống nhánh vào nhà với lưu lượng khác (qlf q2, q3 ) Cảnh tượng lấy nước tương tự xẩy tất đoạn ống khác mạng lưới phân phối Ngoài việc cung cấp nước cho ống nhánh vào nhà, có số ống phân phối đấu vào đoạn ống (đường nét đứt) Như vậy, đoạn ống có hai lưu lượng tập trung: Lưu lượng đoạn ống dẫn nước vào nhà (qj, q2, q3 ) điểm a lưu lượng với số lượng nước lớn (Q) điểm b nối vói ống phân phối Khi thiết kế mạng lưới cấp nước, ta khơng thể tính tốn với sơ đồ cấp nước phức tạp thế, mà sử dụng sơ đồ tính tốn gần đơn giản xây dựng hai giả thiết sau: - Các điểm lấy nước với lưu lượng tương đối lớn coi điểm lấy nước tập trung với lưu lượng tập trung Các điểm lấy nước với lưu lượng nhỏ coi điểm lấy nước dọc đường phân bố với lưu lượng dọc đường đoạn ống 76 - Trong trình làm việc mạng lưới, lưu lượng nước lấy từ điểm dọc đường thay đổi theo tỉ lệ biểu đồ dùng nước khác thời điểm tính tốn riêng biệt qa 'k * ds ị i Ịh i a a ịb Ị Ii ' rq2 ỉ t a a a I *q8 ’ a a ib 1i : i rqs Ị Q Hình 5.2 Từ hai giả thiết trên, xác định lưu lượng nước lấy đơn vị chiều dài (lm) đoạn ống gọi lưu lượng đơn vị dọc đường: q d v = SL (//S‘m) (53) Trong đó: qđv- lưu lượng dọc đường đơn vị (//s.m); (Ghi chú: qđv tính chung cho thị tính riêng cho khu vực mật độ dân số tiêu chuẩn dùng nước khác nhau) £L - tổng chiều dài tính tốn đoạn ống mạng lưới cấp nước (m) Các đoạn ống cấp nước cho phía chiều dài tính tốn lấy nửa chiều dài thực tế (Ghi chú: tổng chiều dài loại trừ đoạn ống làm nhiệm vụ vận chuyển đoạn ống qua khu đất trống, công viên, cầu, quảng trường, ) Qdd - tổng lượng nước dọc đường toàn mạng lưới, Qdd = Qvào - Qttr m (5.4) (Ở đây: Qvào- tổng lưu lượng tiêu thụ mạng lưới (//s); Qttr - tổng lượng nước lấy từ điểm lấy nước tập trung mạng lưới (//s)) Trong thực tế, người ta tính qđv theo diện tích cần cấp nước theo công thức: Ws-m2) (5-5) Lưu lượng dọc đường tính tốn đoạn ống xác định sau: (ldđi=(lđv lj(//s.) (5.6) 77 qddi (//s.) qđvFi (5.7) Trong đó: /j - chiều dài đoạn ống tính tốn (m); Fj - diện tích đoạn ống phục vụ (m2) Từ giả thiết 2, xác định lưu lượng nước dọc đường đơn vị thời điểm theo lưu lượng đơn vị dọc đường thời điểm tính tốn đặc trưng biết Ví dụ dùng nước lớn nhất, lưu lượng tiêu thụ mạng lưới Qvào(i)» lưu lượng nước lấy điểm lấy nước tập trung £Qttr(1); vận chuyển nước lớn nhất, lưu lượng tiêu thụ mạng lưới Qvào (2), lưu lượng lấy điểm lấy nước tập trung £ Q ttr( 2)- Khi lưu lượng đơn vị dọc đường trường hợp vận chuyển nước lớn tính theo lưu lượng đơn vị dọc đường trường hợp dùng nước lớn theo công thức: qđvdd(2) f-qdvdd(l) (//s.m) (5.8) Trong đó: qdv.dd(l)- lưu lượng đơn vị dọc đường trường hợp dùng nước lớn (1/s.m); qdv dd(2) - lưu lượng dơn vị dọc đường trường hợp vận chuyển nước lớn (//s.m); f - Hệ số xác định theo cồng thức: f —Q và°(2) ^ Q ttr(2 ) Q v o (l) ^ Q ttr (l) (5.9) Dựa vào cách làm tương tự, xác định lưu lượng dọc đường lưu lượng đoạn ống mạng lưới cho trường hợp tính tốn đặc trưng - Trường hợp có lưu lượng tập trung cuối, đoạn ống có lưu lượng khơng đổi lưu lượng tính tốn qtt lưu lượng tập trung - Trường họp đoạn ống có lấy nước dọc dường, lưu lượng chảy thay đổi dần từ đầu đến cuối Tại điểm đầu đoạn ống lưu lượng chảy vào toàn lưu lượng gồm lưu taạng chuyển qua đoạn ống tới đoạn ống phía sau lưu lượng dọc đường phân bố đề» theo chiều dài Vì lưu lượng dọc đường lấy đặn theo chiều dài, nên ạpểi đoạn ống lưu lượng lưu lượng chuyển qua Từ xác định lưu lượng tỉHMÊIấn đoạn ống theo cơng thúc sau: qtt= qcq + aqdd (//s) iểđéỉ - hỊR4»Ợftg dọc đường đoạn ống (//s); chuyển qua đoạn ống (//s); à&ti&phân bố lưu lượng dọc đường 78- (5.10) Hệ số phân phối lưu lượng a phụ thuộc vào tỉ sô' q C(|/ q dd sô' điểm lấy nước dọc đường Tỉ sơ' qtq/qdd nhỏ hệ sơ' a nhỏ Hệ sơ' a giao động khoảng 0,5 -í- 0,58 (những đoạn phần đầu mạng lưới hộ sô' oc nhỏ, đoạn phần cuối mạng lưới hệ sô' a lớn) Trong thực tế, để đơn giản tính tốn, người ta lấy a - 0,5 chia lưu lượng phân phối dọc đường đoạn ống hai nút đầu cuối đoạn ống Lưu lượng nút nửa tổng sô' lưu lượng dọc đường đoạn ống đấu vào nút đó: n ^nút —T *1dil ’ i=l (5.11) Từ cơng thức 5.11, ta có lưu lượng tính tốn đoạn ống, ví dụ đoạn A - B tổng ba đại lượng (xem hình 5.3): - Lưu lượng đoạn ống đấu vào nút cuối(qcq(A.B)); - Lưu lượng tập trung lấy nút cuối (qttr(B)); - Lưu lượng nút nút cuối (qn(B)) Nghĩa là: Hình 5.3 q» (A-B) = qcq(A-B)+ q«r(B)+ 4n(B) (5.12) Như vậy, nút tập trung sô' lưu lượng cơ' định, có sơ đồ lấy nước mà tất lưu lượng lấy nút Người ta cho sơ đồ tính toán lấy nước từ mạng lưới, tất loại lấy nước tương tự không phụ thuộc vào thay đổi áp lực mạng lưới tất áp lực nút coi cô' định trường họp tính tốn Tuy nhiên sơ đồ tính tốn mạng lưới có sơ' điểm lấy nước không cô' định với lưu lượng tương đối lớn phụ thuộc vào áp lực đài nước bể chứa nước áp lực 5.3 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC ỐNG Từ cơng thức lưu lượng khơng đổi: q = cov cơng thức xác định diện tích tiết diện ống tròn: d2 co = 7t— Trong đó: q - lưu lượng tính tốn ống (m3/s); 79 ) - diện tích mặt cắt ướt ống (m2); V - vận tốc nước chảy ống (m/s); d - đường kính ống (m) Ta xác định đường kính ống theo công thức: d= (5.15) Từ công thức (5.15) ta thấy, đường kính ống phụ thuộc vào lưu lượng vận tốc nước chảy ống Như vậy, để xác định đường kính ống ngồi lưu lượng tính tốn (thường xác định) cần biết thêm vận tốc nước chảy Rõ ràng, lưu lượng xác định đường kính ống xác định biết giá ưị vận tốc Tuy nhiên, vận tốc chọn tuỳ ý, thay đổi vận tốc ảnh hưởng trực tiếp tói tiêu kinh tế hệ thống Nếu tăng vận tốc nước chảy ống, giảm đường kính ống giảm giá thành xây dựng Nhưng với trường hợp ngược lại, tổn thất áp lực ống tăng lên, dẫn đến tăng chi phí điện để bơm nước tăng thất nước Mối quan hệ cơng suất máy bơm áp lực bơm xác định theo cơng thức (5.16) N = QH/102r| (KW) (5.16) Trong đó: Q - lưu lượng nước bơm (m3/s); H - áp lực bơm (m); T) - hiệu suất máy bơm Từ cơng thức (5.16), H tăng N tăng Vì vậy, phải chọn vận tốc cho tổng chi phí xây dựng quản lý nhỏ nhất, vận tốc gọi vận tốc kinh tế (Vkt) Hàng năm chi phí điện cho trạm bơm chiếm tỉ lệ lớn tổng số giá thành quản lý mạng lưới Gọi Gxd giá thành xây dựng mạng lưới, Gqi giá thành quản lý mạng lưới theo thời gian tính tốn khai thác Khi đó, tổng chi phí vốn đầu tư thời hạn tính tốn t là: G = Gxd + t.Gql (5.17) Lập biểu đồ quan hệ G V để biểu diễn giá trị Gxd t.GqI theo vận tốc nước chảy ống Sau cộng biểu đồ, ta kết tổng chi phí G (xem hình 5.4) Đồ thị tổng hợp G đạt cực tiểu giá trị Gmin v kt, giá trị vận tốc kinh tế cho tổng giá thành chi đầu tư nhỏ Trong mạng lưới, việc xác định vận tốc kinh tế khó khăn phức tạp Bởi vận tốc kinh tế đoạn ống không phụ thuộc vào lưu lượng tính tốn thân mà phụ thuộc vào lưu lượng, hình thù mạng lưới vị trí đoạn ống mạng 80 lưới Cho nên thực kế thiết kế, để đơn giản hoá người ta thường lấy theo giá trị vận tốc trung bình, giá trị dao dộng chung quanh vận tốc kinh tế lấy theo tài liệu đúc kết từ kinh nghiệm thực tế (xem bảng 5.1) H ì n h B iể u đ q u a n h ệ g iữ a G v V Bảng 5.1 Vận tốc kinh tê trung bình Đường kính ống Vận tốc kinh tế trung Đường kính ống Vận tốc kinh tế D (m m ) bình (m /s) D(m m ) trung bình (m /s) 100 ,1 - ,8 350 ,4 - ,5 150 ,2 - ,1 400 ,5 - ,7 00 ,3 -1 ,1 450 , - 1,94 250 ,3 - ,4 500 ,7 - ,1 00 0,41 - 1,52 >600 0,9 - 2,6 Đường kính ống chọn theo vận tốc kinh tế đường kính kinh tế nhất, xác định theo cơng thức gần sau: Dkt = Ex.q3x (mm) (5.18) Trong đó: q - lưu lượng tính tốn đoạn ống (//s); E - nhân tố kinh tế phụ thuộc vào G Trong điều kiện bình thường = 0,5 -M; X - số mũ Trong điều kiện ống làm việc bình thường X = 0,14 Từ công thức 5.18, để dễ dàng thành lập Dkl, ta thành lập biểu đồ xác định Dkt theo lưu lượng tính tốn đoạn ống nhân tố kinh tế (xem hình 5.5) 81 10 12 14 1618 20 25 30 35 45 5060 70 80 100 110 200 250 350 500 700 1000 H ì n h B iể u đ x c đ ịn h D kt th e o q Khi chọn Dkt theo biểu đồ thường gặp phải giá trị Dkt khơng theo kích thước qui chuẩn hành ghi bảng 5.1, cần làm tròn đến đường kính qui chuẩn gần với Đường kính kinh tế xác định theo “Bảng lưu lượng giới hạn” GS Mosnin thiết lập Nguyên tắc thành lập “Bảng lưu lượng giới hạn” thành lập mối quan hệ giâ thành chung (G) với lưu lượng (q) đường kính ống qui định, ứng với cỡ đường kính hàm số G = f(q) có dạng hình 5.6 H ì n h B iể u đ q u a n h ệ g iữ a G v q Từ biểu đồ trên, ta thấy giá trị q tương ứng với điểm an, an+i , an+2 lưu lượng kinh tế (qktnh) cỡ đường kính Dn , Dn+1 , Dn+2 tương ứng Còn 82 giá trị lưu lượng (qgh) tương ứng với điểm b c lưu lượng giới hạn hai cỡ đường kính Dn - Dn+1 Dn+r Dn+2 Tức là, lưu lượng tính tốn nhỏ giá trị lưu lượng giới hạn, ta chọn cỡ đường kính nhỏ Trong trường hợp ví dụ, lưu lượng tính tốn đoạn ơng nhỏ qgh (b) đường kính lựa chọn Dn, lưu lượng tính tốn nhỏ lưu lượng qgh(c) đường kính lựa chọn Dn+2 Lưu lượng giới hạn hai cỡ đường kính Dn Dn+1 xác định theo cơng thức Mosnin sau đây: (5.19) Trong đó: E - nhân tố kinh tế; a - hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm ống; m - hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm ống vận tốc nước chảy ôhg; qgh tính theo công thức 5.19 lưu lượng giới hạn (qmax) cỡ đường kính Dn lưu lượng (qmin) cỡ đường kính Dn+1 (tức qghJ) Tương tự, xác định giá trị lưu lượng giới hạn qghI1 hai cỡ đường kính qui chuẩn kề Dn+1 Dn+2 Như vậy, qghl qghI1 giá trị lưu lượng giới hạn lưu lượng giới hạn cỡ đường kính Dn+1 Tức giá trị lưu lượng nằm khoảng từ qghI đến qghII có lợi cỡ đường kính Dn+1 Để tiện cho việc tính tốn ngưới ta lập bảng tính tốn sẵn để xác định qgh đối ống thép ống gang ứng với nhân tố kinh tế tổn cỡ đường kính ống tương ứng Cần lưu ý xác định đường ống kinh tế theo lưu lượng tính tốn trường hợp tính tốn đặc trưng (đối với sơ đồ mạng lưới có dài đặt đâu mạng lưới: dùng nước lớn nhất; đối sơ đồ mạng lưới có đài đặt cuối mạng lưới: dùng nước lớn vận chuyển nước lớn nhất) Còn trường hợp có cháy xẩy cho phép đường ống làm việc với lưu lượng lớn tình trạng khơng kinh tế, thời gian xẩy đám cháy không lâu Tuy nhiên, vận tốc nước chảy ống phải nhỏ vận tốc giới hạn (v < 2,5 3,0m/s) để đảm bảo độ bền ống 5.4 XÁC ĐỊNH T ổN THẤT THUỶ Lực TRONG ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC Trong đường ống dẫn nước xẩy hai loại tổn thất áp lực: theo chiều dài (hay gọi dọc đường) ma sát thành ống gây nên cục chỗ dòng nước thay đổi hình dạng (cút, tê, thập, van khoá v.v ) Tổn thất cục chiếm tỉ lệ nhỏ so với tổn thất theo chiều dài, ví dụ: 83 - Đối với trường hợp dùng nước lớn nhất, tổn thất cục chiếm 10 đến 15% tổn thất theo chiều dài - Đối với trường hợp dùng nước lớn có cháy xẩy ra, tổn thất cục chiếm đến 10% tổn thất theo chiều dài - Đối với trường hợp vận chuyển nước lớn nhất, tuỳ thuộc vào vị trí đài mạng lưới mà có tính tốn cụ thể Trong tính tốn thường người ta bỏ qua tổn thất áp lực cục Tổn thất áp lực dọc đường tỉ lệ với chiều dài, đường kính ống, lưu lượng, vận tốc nước chảy độ nhám mặt thành ống, xác định theo cơng thức: hay Hoặc: h = X - — = - ^ ^ j l = il, d 2g 7ĩ2gd5 m (5.20) h = k ^ ị / = s.q2, d5 m (5.21) (5.22) h = sy.q1= £ q Trong đó: / - chiều dài ống dẫn (m); d - đường kính ống dẫn (m); V - vận tốc nước chảy ống dẫn (m/s); q - lưu lượng nước chảy ống dẫn (m3/s); m - số mũ thường xác định thực nghiệm, phụ thuộc vào vật liệu làm ống vận tốc nước chảy ống Đối với ống kim loại m = 5,3; g - gia tốc trọng tường, g = 9,81 m/s2; X k - hệ số sức kháng thuỷ lực phụ thuộc vào chế độ thuỷ lực dòng chảy đựơc xác định theo công thức thực nghiệm Các hệ sơ' loại ống khác khác nhau; So - sức kháng đơn vị ống, So = k/dm Hệ số sức kháng thuỷ lực X cơng thức (5.20) suy từ cơng thức (5.23): ■ \fx -21g 2,51 Rfì.j x k 3,71 d Trong đó: Ro - số Reynolds, Ro=— ; V (ở đây: p - độ nhớt động học nước nhiệt độ nghiên cứu, m2/s.) 84 (5.23) 8.3.2 Sửa chữa mạng lưới Sửa chữa mạng lưới bao gồm: sửa chữa nhỏ, sửa chữa lớn, sửa chữa đột xuất sửa chữa theo định kỳ (theo kế hoạch định trước) Sửa chữa nhỏ tiến hành theo bảng liệt kê công việc xác lập kiểm tra mạng lưới theo định kỳ Sửa chữa lớn bao gồm sửa chữa thay thế, phục hồi đoạn ống phụ tùng, thiết bị, thau rửa bảo vệ ống khỏi bị ăn mòn, sửa chữa xi phơng, đường hầm công việc nặng nề khác Nội dung chu kỳ sửa chữa giới thiệu bảng 8.3 8.4 Bảng 8.3 Các loại công việc sửa chữa nhỏ lớn mạng lưới cấp nước STT Tên công việc Thành phần công việc Thực Van Chèn chặt ti van Tháo van, lau sạch, bôi dầu mỡ thay Xiết chặt êcu Thay phận hỏng, gọt van Thay gioăng, thay van hỏng bulơng đệm lót Sơn vỏ van Họng chữa cháy Sửa chữa giá đỡ, thay Sửa chữa phần hư hỏng, thay họng không bướm đệm lót Sơn thuận tiện Lắp họng vỏ Vòi cơng cộng Sửa chữa, thay chi tiết bị hư hỏng Sửa chữa Sửa chữa lại phận hư hỏng Sơn láng xi măng nhựa đường rãnh máng Thay vỏ hoàn toàn trụ vòi hư hỏng, lắp đặt bảng chi tiết Van xả khí Thay bướm đệm lót Sửa chữa thay chi tiết hỏng Thay van van an Điều chỉnh làm việc chúng Sơn lại toàn Sửa chữa chỗ hư Đặt lại đoạn ống bị hỏng, làm ống phương pháp thuỷ lực, hoá học hay học để hỏng cục khôi phục khả chuyển tải nước Ống dẫn nước vào nhà Nối nhà riêng lẻ với mạng lưới Thay đồng hồ nước, lắp dặt thiết bị điều chỉnh áp lực đường ống vào hộ tiêu thụ Sửa chữa hố đồng hồ tháo gỡ hồ xưởng Thay vòng kẹp đế đỡ bị mòn hỏng 181 Sửa chữa hư hỏng Đào hố kiểm tra chỗ đường ống có điện Bảo vệ đường ống cục Làm chênh dương lớn so với mặt đất để xác định tính ăn mòn Lắp thiết bị bảo vệ đường ống khỏi han dỉ lệch điện dòng đường ống đất vùng cực anốt hố điện ăn mòn Thay cục đoạn ống rỏ rỉ Thay đoạn ống, trường hợp cần thiết dùng ống vật liệu khác, độ dài đoạn ống khơng vượt q 200m km Khảo sát rò rỉ đoạn ống mạng lưới, sau sửa chữa lớn, dùng dụng cụ chuyên môn thử đoạn ống nước tìm cách ngăn chặn chỗ hư hỏng khám phá Rửa gió + nước hoá học học đoạn ống Các đường ống dẫn vào mạng lưới Thay hoàn toàn lớp bảo vệ đường ống Thay ống bọc Thay mối nối chống han gỉ, ăn mòn đường ống Bịt chỗ rò nứt nẻ Sửa chữa móc bật thang Sửa chữa Giếng thăm thành đáy chỗ bị bong rộp lớp trát giếng thăm Ống ngầm qua sông (xi phông) miệng xả nước Thau rửa xi phông Sửa chữa giếng thăm xây gạch đá, tháo dỡ thay nắp Tháo rời thay phụ tùng bị mòn phần bên ngồi Sửa chữa phần xây trát giếng thăm Thay sửa lát giếng thăm hai đầu Xây lại cổ miệng giếng, thay móc làm thang Xây lại đầu nối xi phông miệng xả xây lớp bọc chống han gỉ phận khác xi phơng Trong điều kiện có thể, nên tiến hành công tác thử áp lực ống, xác định lượng roir đoạn ống tiến hành sửa chữa Ngắt nước để sửa chữa đoạn ống phải vào sơ đồ bố trí van, đóng theo thứ tự từ van nhỏ đến van lớn Để đẩy hết khơng khí ống, phải mở van từ từ điểm thấp Xả khơng khí ống qua van xả khí vòi phun đặt trước họng chữa cháy (thưòng đặt cách 500m) 182 Bảng 8.4: Chu kỳ công tác sửa chữa lớn thiết bị, cơng trình mạng lưới STT Tên cơng trình Tính chất sửa chữa Mạng lưới đường ống Thay đoạn ống bị hỏng Chu kỳ, năm Tuỳ mức độ cần thiết Thay van 20 Sửa chữa lớn van Thay họng chữa cháy 20 Sửa chữa lớn họng chữa cháy Thay vòi cơng cơng 10 Sửa chữa lớn vòi cơng cộng Sửa chữa lớn giếng thăm (không thay nắp đậy) Thay nắp đậy giếng thăm kim loại 20 Rửa gió + nước sát trùng Bằng bê tông cốt thép Sửa chữa kết cấu 10 Xây gạch, nắp bêtông Sửa chữa kết cấu Bằng kim loại Sửa chữa kết cấu vàd sơn chống gỉ Đài nước gạch bê tông Sửa chữa bầu đài, đường ống phụ tùng bên đài 5 Đài nước kim loại Sửa chữa lâu bền sơn chống gỉ Sửa chữa kết cấu đỡ đài, chân đài, đường ống phụ tùng đài sơn chống gỉ Ống ngầm qua sông Các bể chứa nước 8.3.3 Tẩy rửa khử trùng đường ống cấp nước 8.33.1 Tẩy rửa đường ống cấp nước Thường ba tháng lần, người ta tháo đoạn ống kiểm chứng đặt đường ống phát vào mạng lưói, xem xét ống có bị bào mòn hay đóng cặn không để điều chỉnh chất lượng nước phát vào mạng lưới Khi ống bị đóng cặn cần tiến hành tẩy rửa đường ống biện pháp sau: a)Tẩỵ rửa dòng chảy áp lực: Để tẩy rửa, tăng tốc độ nước chảy ống cách đóng, mở van chặn đường ống cần tẩy rửa Tuy nhiên biện pháp dùng để tẩy rửa cặn mềm cặn vi sinh 183 b ) T ẩ y rử a b ằ n g nư ớc k ế t h ợ p v i k h í nén ịx em hình ) Sử dụng dòng nước áp lực làm việc, thổi khí nén vào để tạo tốc độ hỗn hợp nước khí ống cần tẩy rửa - m/s (khi cần tẩy rửa cặn mềm) đến 10 m/s (khi cần tẩy rửa cặn cứng) với thời gian 15-30 phút Hình 8.7 Tẩy rửa đường ống nước kết hợp với khí nén K l, K2: Giếng thăm đặt van; ố n g cấp khí nén; Van cấp khí nén; Lớp cận ống; Ống thoát nước rửa c)Tẩy rửa thuỷ lực kết hợp với khí: Dùng cầu kim loại nối với dây cáp cho vào ống đoạn bị đóng cặn, tốc độ dòng chảy tăng lên nước lách qua cầu làm xói lở cặn làm ống Hình 8.8 giới thiệu sơ đồ giải pháp tẩy rửa đường ống thuỷ lực kết hợp khí Hình 8.8 Tẩy rửa đường ống thuỷ lực kết hợp khí Cặn đường ống; Tê lắp bích; Quả cầu kim loại; Dây cáp; Tay quay; Van 184 d ) T ẩ y rử a b ằ n g h o ch ất: Dùng axit HC1 nồng độ - 10% ngâm đường ống vói thời gian - Cặn CaCO, hoà tan xả với nước 8.3.3.2 Khử tràng đường ống cấp nước Sau tẩy rửa đường ống cần khử trùng trước cấp nước trở lại, khử trùng dùng clo với dung dịch 40- 50 mg// ngâm dường ống với thời gian - Sau xả rửa lại nước đạt hàm lượng clo nước rửa 0,4 - 0,5 mg/ỉ 8.3.4 Quản lý bể chứa đài nước Công tác quản lý bể chứa đài nước bao gồm: - Kiểm tra chất lượng nước hàng ngày; - Thường xuyên theo dõi mực nưóc; - Kiểm tra khố nắp, van ống tràn, ống thông hoi giếng thăm; Một số qui định thau rửa, sửa chữa bể chứa đài nước: Mỗi năm lần, xả để thau rửa khử trùng Khi thau rửa phải ghi biên bản: Thời gian mở khoá, tháo cặp chì; Thời gian kết thúc phương pháp khử trùng; Nhân xét tình trạng vệ sinh trước sau rửa Sau rửa sửa chữa bể chứa đài nước phải ngâm dung dịch clo nồng độ 25mg// vòng 24 để khử trùng Sau xả kiệt dung dịch clo, cho nước vào dày bể chứa đài nước tiến hành kiểm tra chất lượng nước phát vào mạng lưới Công nhân vào bể chứa đài nước để tiến hành thau rửa sửa chữa phải mặc quần áo bảo hộ lao động sát trùng dụng cụ làm việc phải ngâm nước clo với nồng độ 1% 8.4 QUẢN LÝ ĐỔNG H ổ ĐO NƯỚC VÀ TÍNH TỐN LƯU LƯỢNG 8.4.1 Điều kiện kỹ thuật, chọn đặt đồng hồ Đồng hồ chọn sở lưu lượng tính tốn đường ống (lưu lượng tối đa lưu lượng tối thiểu) Đồng hồ trục đứng phải đặt nằm ngang, đồng hồ trục ngang đặt nằm ngang thẳng đứng Nếu dùng đồng hồ trục ngang hướng nước chảy phải từ lên Trước sau đồng hồ có đoạn ống thẳng tối thiểu: đồng hồ trục đứng: 0,2m; đồng hồ trục ngang trước l,0m, sau 0,5 -1,0 m 185 8.4.2 Quản lý đồng hồ trạm bơm kiểm tra lưu lượng phát Tất đồng hồ đặt trạm bơm ống dẫn phải kiểm tra cặp chì với có mặt phân kế toán nước Hàng tháng 1-2 lần phận kế toán nước với trạm trưởng ghi lại số đồng hồ, để hàng tháng, hàng quí tháng tính tốn lượng nước phát Nếu có nghi ngờ độ xác đồng hồ, trạm trưởng phải mời phận kế toán nước đến làm biên tìm phương pháp giải Hàng ngày trạm phải ghi số đồng hổ biểu đồ tự ghi để làm tài liệu gửi cho phận kế toán nước Hàng nám, trạm phải tổ chức tổng kiểm tra thiết bị tự ghi đồng hổ thiết bị tính tốn nước với có mặt quan quản lý cấp Ở ống nhánh vào nhà khơng có đồng hồ, hàng quí lần phải đặt đồng hồ kiểm tra liên tục vài ngày để xác định lượng nước sử dụng thực tế đối tượng tiêu thụ Chỉ số đồng hồ kiểm tra sở để hiệu chỉnh hợp đồng 8.5 THẤT THOÁT NƯỚC VÀ BIỆN PHÁP QUẢN LÝ GIẢM THẤT THOÁT NƯỚC 8.5.1 Thất thoát học * Thất thoát trạm xử lý: Lượng nước thất thoát sử dụng cho thân trạm xử lý thường vào khoảng 6% đến 10% cơng suất cấp nước Những trạm cấp nước có thiết bị không đồng bô, vận hành tay chất lượng thiết bị van khố khơng cao tỉ lệ thất nước tính với trị số lớn Lượng nước thất thoát bao gồm: Nước xả cặn bể lắng; rửa dàn mưa; rửa bể lọc; nước rò rỉ thất thoát liên quan tới yếu tố kỹ thuật quản lý * Thất thoát mạng lưới đường ống Rò rỉ mạng lưới phụ thuộc vào vật liệu làm ống, thiết bị phụ tùng, phương pháp xây dựng quản lý mạng lưới đường ống 8.5.2 Thất thoát quản lý - Do cấu tạo mạng lưới khơng hồn chỉnh khơng đồng - Do đồng hồ đo nước lắp đặt không đầy đủ - Do dùng hợp khoán - tồn thời bao cấp khó khống chế lượng nước tiêu thụ 186 - Do áp lực mạng lưới tăng giảm thất thường từ nguyên nhân cấu tạo mạng lưới khơng có đầy đủ van khố khống chế 8.5.3 Các biện pháp quản lý giảm thất thoát nước * Kiểm soát thất thoát: + Cần đảm bảo số liệu thống kê chuẩn xác + Các phương tiện thiết bị đo lượng nước phải đảm bảo độ tin cậy + Thực việc theo dõi thường xuyên liên tục lượng nước không đo đếm * Phát rò rì: + Tăng cường trang thiết bị đại thiết bị cần thiết phục vụ cho cơng tác phát rò rỉ + Nâng cao dân trí quan hệ với khách hàng để thu thập thơng tin rò rỉ * Sửa chữa rò rì: + Xe kho vật tư đầy đủ để tiến hành nhanh việc khắc phục rò rỉ phát + Q trình sửa chữa cần thường xuyên cải tiến để tương thích với điều kiện rò rỉ để đạt hiệu cao * Sử dụng hệ thống ghi thu hoá đơn: Sử dụng hệ thống ghi thu hoá đơn hàng ngày thiết bị đại (máy vi tính) * Đồng hổ đo nước: + Lắp đặt đồng hồ đầy đủ khu vực phân phối vị trí đo kiểm sốt lượng nước tiêu thụ + Các đồng hồ sử dụng phải phù họp với người tiêu thụ đảm bảo xác có độ tin cậy cao * Kiểm tra chế độ làm việc ống dịch vụ: Bộ phận kế tốn nước phụ trách cơng tác kiểm tra sử dụng nước nơi tiêu thụ: kiểm tra tình trạng đường ống nhà, dụng cụ thiết bị vệ sinh tiêu chuẩn sử dụng nước Nếu phát việc rò rỉ, yêu cầu ngừng sử dụng tiến hành cho sửa chữa theo điều khoản ghi hợp đồng * Chính sách giá nước: Chính sách giá nước với hệ thống ghi thu hỗ trợ cơng tác giảm lượng nước thất thốt, đặc biệt giảm lãng phí nước 187 Việc ghi thu hộ khơng có đồng hồ phải dựa cách ghi “thê nước” mà không dựa mức tiêu thụ * Xác định thành phần thất thoát: Các thành phần thất cần xác định xác để đánh giá hiệu hệ thống - Thất thoát thật sự: tính theo % tổng cơng suất cấp nước Thất thực rò rỉ hệ thống: Trên mạng lưới (xác định số đo đồng hồ đo nước đặt trạm xử lý, đường ống dẫn vào mạng lưới, mạng lưới khu vực hộ gia định ) - Thất khơng thực sự: phản ánh mức thu sử dụng lãng phí, sử dụng mức khoán qui định, sử dụng nước trái phép, tiêu cực công tác ghi thu * Chương trình đào tạo cán quản lý: Cần có chương trình đào tạo thích hợp lĩnh vực phát hiện, sửa chữa rò rỉ, thiết kế, thi công ghi số đồng hồ đo nước * Xây dựng mơ hình quản lý khách hàng: Cần có tham gia quyền cơng an địa phương * Nâng cao dán tr í tăng cường hiệu pháp luật: Giáo dục thói quen sử dụng nước hợp lý nâng cao dân trí giảm lượng nước lãng phí, loại bỏ đầu máy trái phép với trợ giúp việc ký hợp đồng tiêu thụ hạn chế sử dụng máy cơng cộng NỘI DUNG ƠN TẬP Các nguyên tắc thử nghiệm áp lực đường ống Các bước tiến hành thử nghiệm áp lực đường ống Nhiệm vụ chung công tác quản lý mạng lưới Nội dung công việc bảo quản mạng lưới Các phương pháp tẩy rửa, khử trùng đường ống cấp nước Thất thoát nước biện pháp khắc phục 188 TÀI LIỆU THAM KHẢO Qui chuẩn xây dựng tập I ban hành kèm theo Quyết định số 682/BXD-CSXD ngày 14 tháng 12 năm 1997 Tiêu chuẩn thiết kế cấp nước TCXDVN 33-06 Tiêu chuẩn ngành cấp nước - Mạng lưới bên cơng trình - Tiêu chuẩn thiết kế 20 TCN- 33 -85 Định hướng phát triển cấp nước đô thị đến năm 2020 Các bảng tính tốn thuỷ lực ống cấp nước thép, gang, nhựa tổng hợp thuỷ tính NXBXD, Hà Nội 2001 Nguyễn Ngọc Dung - Cấp nước đô thị, NXBXD, Hà Nội 2003 Nguyễn Văn Tín- Cấp nước - Tập I - Mạng lưới cấp nước, NXB KHKT Hà Nội 2001 Trịnh Xn Lai Tính tốn cơng trình cấp nước NXB KHKT, Hà Nội 2000 Hoàng Văn Huệ - Giáo trình Cấp nước - NXBXD, Hà Nội 1003 10 N.N Abramov Vodoxnabgieniia, moxkva, Xtroizdat, 1975 11 Emest'W.S Water Supply and Sewerage Foueth edition, International Stydent Edition Me Graw Hill Book Campany, ING, 1960 12 Me Graw “Melcalf & Eddy Inc Water Supply and Sewerage, 6lh Edition, McGraw- Hill International Editions, Civil Engineering Series, 1991 13 Rashieet vodopravodnirx xechei, Moxkva 1976 189 MỤC LỤC Trang Lời nói đáu Mở đầu ^ I Vai trò nước đời sống người kinh tế quốc dân II Sơ lược lịch sử phát triển ngành kỹ thuật cấp thoát nước giới Việt Nam III Mục tiêu Định hướng cấp nước đến năm 2020 Phần I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC Chương Nhu cầu, tiêu chuẩn dùng nước công suất trạm cấp nước 1.1 Các loại nhu cầu dùng nước 1.1.1 Nước dùng cho sinh hoạt 1.1.2 Nước dùng cho sản xuất 1.1.3 Nước dùng cho chữa cháy 1.1.4 Nước dùng cho mục đích khác 1.2 Tiêu chuẩn dùng nước 1.2.1 Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt 8 9 1.2.2 Tiêu chuẩn dùng nước xí nghiệp công nghiệp 10 1.2.3 Tiêu chuẩn dùng nước chữa cháy 12 1.2.4 Các tiêu chuẩn dùng nước khác 13 1.3 Lưu lượng nước tính tốn 15 1.3.1 Lưu lượng sinh hoạt cho khu dân cư 15 1.3.2 Lưu lượng nước tưới đường, tưới 15 1.3.3 Lưu lượng nước xí nghiệp cơng nghiệp 15 1.4 Cơng suất cấp nước Chương Nguồn nước sử dụng vào mục đích cấp nước cho sinh hoạt công nghiệp 2.1 Hệ tuần hoàn nước thiên nhiên 16 20 20 2.2 Các đặc tính nguồn nước Việt Nam việc sử dụng loại nguồn 21 cung cấp nước 190 2.2.1 Trữ lượng chất lượng nước nguồn nước Việt Nam 2.2.2 Lựa chọn nguồn cấp nước 2.3 Khai thác sử dụng bảo vệ nguồn nước 22 25 26 2.3.1 Khai thác 26 2.3.2 Bảo vệ vùng bảo vệ vệ sinh nguồn nước 26 2.4 Quản lý, giám sát chất lượng nguồn nước 27 2.4.1 Hệ thống quản lý Nhà nước sử dụng bảo vệ nguồn nước 27 2.4.2 Giám sát chất lượng nguồn nước 28 Chương Hệ thống cấp nước chê độ làm việc hệ thống 30 3.1 Khái niệm hệ thống cấp nước 30 3.2 Chức năng, nhiệm vụ cơng trình hệ thống cấp nước 30 3.2.1 Cơng trình thu 30 3.2.2 Các cơng trình vận chuyển 31 3.2.3 Các cơng trình xử lý 31 3.2.4 Các cơng trình điều hồ 31 3.2.5 Mạng lưới đường ống 32 3.3 Phân loại hệ thống cấp nước 32 3.3.1 Theo đối tượng phục vụ 32 3.3.2 Theo phưong pháp sử dụng 33 3.3.3 Theo nguồn nước 34 3.3.4 Theo phương pháp vận chuyển nước 34 3.3.5 Theo phương pháp chữa cháy 34 3.4 Chế độ làm việc hệ thống cấp nước 35 3.4.1 Chế độ tiêu thụ nước đô thị cách xác lập chế độ bơm nước vào 35 mạng lưới cấp nước đô thị 3.4.2 Sự liên hệ công trình hệ thống lưu lượng 39 3.4.3 Các cơng trình điều hồ dự trữ nước 41 3.4.4 Sự liên hệ cơng trình hệ thống áp lực 46 3.4.5 Mối liên hệ áp lực có đài nước đặt đầu mạng lưới 48 3.4.6 Mối quan hệ áp lực có đài nước đặt cuối mạng lưới 52 3.4.7 Mối quan hệ áp lực mạng lưới có đài nước đặt 54 3.4.8 Một số trường hợp đặc biệt khác 55 191 Phần II MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC Chương Thiết kế qui hoạch mạng lưới cấp nước 63 4.1 Mạng lưới yêu cầu mạng lưới 63 4.2 Phân loại sơ đồ mạng lưới cấp nước 63 4.3 Qui tắc qui hoạch mạng lưới cấp nước 65 4.4 Độ sâu đặt ống cách bố trí ống đường phố 68 4.4.1 Độ sâu đặt ống 68 4.4.2 Nền đật ống 69 4.4.3 Bố trí ống đường phố 69 4.5 Chi tiết hoá mạng lưới cấp nước 73 Chương Tính tốn thiết kê mạng lưới cấp nước 75 5.1 Đặc điểm hình học mạng lưới sử dụng tính tốn 75 5.2 Xác định lun lượng nước tính tốn 76 5.3 Xác định kích thước ống 79 5.4 Xác định tổn thất thuỷ lực đường ống dẫn nước 83 5.5 Thu thập tài liệu nội dung thiết kế mạng lưới 91 5.6 Tính tốn mạng lưới vòng 92 5.6.1 Cơ sỏ tính tốn 92 5.6.2 Phân bố lưu lượng 93 5.6.3 Trình tự tính tốn thuỷ lực 93 5.6.4 Cơ sở lý thuyết điều chỉnh mạng lưới 94 5.6.5 Lý thuyết tính tốn điều chỉnh bên mạng lưới 95 5.6.6 Các phương pháp điều chỉnh bên mạng lưới 97 5.6.7 Lý thuyết tính tốn kiểm tra điều chỉnh bên mạng lưới 103 5.6.8 Điều chỉnh mạng lưới chương trình máy tính điện tử 107 5.7 Tính tốn mạng lưới cụt 113 5.7.1 Cơ sở tính tốn 113 5.7.2 Các trường hợp tính tốn 114 5.7.3 Tính tốn kiểm tra điều chỉnh bên mạng lưới 116 5.8 Xác lập biểu đồ áp lực vòng bao 119 5.9 Thiết kế cải tạo mạng lưới cấp nước đô thị 120 192 Chương Cơng trình dẫn nước từ nguồn đến mạng lưới 136 6.1 Phương pháp vận chuyển nước cơng trình vận chuyển nước 136 6.2 Kênh dẫn tự chảy 137 6.2.1 Kênh hở dẫn nước tự chảy 137 6.2.2 Kênh kín dẫn nước tự chảy 140 6.3 Đường ống dẫn áp lực 6.4 Tính tốn đường ống vận chuyển áp lực đảm bảo an toàn cấp nước 141 142 Chương Đường ống, phụ tùng thiết bị mạng lưới cấp nước 146 7.1 Các loại ống phụ tùng nối ống dùng kỹ thuật cấp nước 146 7.1.1 Yêu cầu ống phụ tùng nối ống 146 7.1.2 Ông kim loại phụ tùng nối ống 147 7.1.3 Các loại ống khác 152 7.2 Bảo vệ ống khỏi bị ăn mòn 154 7.3 Các thiết bị cơng trình mạng lưới cấp nước 156 7.3.1 Thiết bị phân phối điều tiết dòng chảy 156 7.3.2 Thiết bị lấy nước 159 7.3.3 Thiết bị an toàn điều chỉnh áp lực 161 7.3.4 Thiết bị đo lưu lượng 164 7.3.5 Giếng thăm gối tựa ống 168 7.3.6 Phòng ngừa tượng nước va 171 Chương Quản lý kỹ thuật mạng lưới hệ thống dẫn nước 172 8.1 Tiếp nhận đường ống vào quản lý 172 8.1.1 Thử nghiệm áp lực đường ống 172 8.1.2 Xúc xả, sát trùng đường ống 177 8.1.3 Kiểm tra áp lực 177 8.1.4 Biên bàn giao đưa mạng lưới vào sử dụng 177 8.2 Quản lý kỹ thụât mạng lưới 177 8.2.1 Nhiệm vụ chung 177 8.2.2 Tổ chức quản lý kỹ thuật mạng lưới 178 8.3 Nội dung việc quản lý kỹ thuật mạng lưới 179 193 8.3.1 Bảo quản mạng lưới 179 8.3.2 Sửa chữa mạng lưới 181 8.3.3 Tẩy rửa khử trùng đường ống cấp nước 183 8.3.4 Quản lý bể chứa đài nước 185 8.4 Quản lý đồng hồ đo nước tính tốn lưu lượng 8.4.1 Điều kiện kỹ thuật, chọn đặt đồng hồ 185 8.4.2 Quản lý đồng hồ trạm bơm kiểm tra lưu lượng phát 186 8.5 Thất thoát nước biện pháp quản lý giảm thất thoát nước 186 8.5.1 Thất thoát học 186 8.5.2 Thất thoát quản lý 186 8.5.3 Các biện pháp quản lý giảm thất thoát nước 187 Tài liệu tham khảo 194 185 189 MẠNG Ltlứl CẤP N llởc (Tái bản) Chịu trách nhiệm xuất : TRỊNH XUÂN SƠN Biên tập : TỐNG VÃN CƯỜNG Chế : ĐINH THỊ PHƯỢNG Sửa in : TỐNG VÃN CƯỜNG Trình bày bìa : NGUYỄN HỮU TÙNG VŨ BÌNH MINH ... Aq )2 + s 2_ ,(q“_k - Aq )2 -S ,_4(q»_k - Aq )2 - S 4_,(q".k + Aq )2 = Khai triển phương trình để tìm Aq: Sj _2 (