Hệ thống cấp nước (tái bản) phần 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI PGS TS HOÀNG VĂN HUỆ MẠNG Lươl CẤP NƯỚC (Tái bản) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NỘI -2010 LỜI NÓI ĐẦU Với mục đích phục uụ cho cơng tác nâng cao chất lượng đào tạo chuyên ngành cấp thoát nước trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, biên soạn tài liệu "Mang lưới c ấ p nước" với hai phần sau: Phần I: Khái niệm chung hệ thống cấp nước, bao gồm chương: Nhu cầu, tiêu chuẩn dùng nước công suất trạm cấp nước Nguồn nước sử dụng cho mục đích cấp nước cho sinh hoạt công nghiệp Hệ thống cấp nước chế độ làm việc hệ thống Phần II: Mạng lưới cấp nước, bao gồm chương: Thiết kê'qui hoạch mạng lưới Tính tốn mạng lưới Cơng trình dẫn nước từ nguồn đến mạng lưới Cấu tạo mạng lưới Quản lý kỹ thuật mạng lưới hệ thống dẫn nước Trong tài liệu không đưa vào phần kinh tế mạng lưới có tài liệu riêng kinh tế nước Chúng chân thành cảm ơn bạn đồng nghiệp cho nhiều ý kiến quí báu thảo cảm ơn Nhà xuất Xây dựng giúp đỡ để cuôh sách hồn thành kịp thời đáp ứng cho cơng tác giảng dạy học tập trường Đại học Kiến trúc Hà nội Cuốn sách tránh khỏi thiếu sót, chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp, phê bình bạn đọc Ý kiêh xin gửi theo địa chỉ: Bộ môn cấp nước - Khoa KTHT & MTĐT - Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, Km đường Nguyễn Trãi Hà Nội - Hà Đơng T ác giả MỞ ĐẦU I VAI TRỊ CỦA NƯỚC ĐỐI VỚI ĐÒI SỐNG CON NGƯỜI VÀ NỂN k in h t ế Qư ố c DÂN Nước thiếu sống người nước đóng vai trị quan trọng trình hình thành sống trái đất Nước tham gia tích cực vào phản ứng lý, hố học, hình thành tích ỉuỹ chất hữu cơ, ỉà dung mơi nhiều chất đóng vai trò dẫn đường cho muối vào thể người Trong khu đô thị nông thôn, nước dùng để phục vụ cho dân sinh Trong công nghiệp, nông nghiệp nước dùng để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhằm tạo sản phẩm phát triển kinh tế, nâng cao đời sống vật chất tinh thần người dân II Sơ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NGÀNH KỸ THUẬT CẤP THOÁT NƯỚC TRÊN THÊ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 4000 trước Công nguyên, xuất vùng tập trung đông dân cư thung lũng sông Nila, Chigara, An Độ, La Mã Trung Quốc người biết khai thác sử dụng nước vào mục đích dân sinh, ban đầu khơi mương, đào giếng lấy nước thủ công, dần sau lấy nước nhân tạo Vào thời kỳ 300 năm trước công nguyên người Ai Cập biết khai thác nguồn nước ngầm cách đào giếng biết làm công cụ đơn giản để chứa nước từ giếng lên Người Babilon có phương pháp nâng nước lên độ cao lớn phương tiện khác ròng rọc, guồng nước Hệ thống cấp nước đô thị xuất sớm La Mã vào nãm 800 trước cồng ngun Điển hình cơng trình dần nước kênh tự chảy đến bể tập trung thị, từ theo đường ống đến lâu đài nhà quyền quí đến bể chứa công cộng khu dân nghèo Hệ thống cấp nước tập trung châu Âu: Pháp, Anh, Nga Gruza xây dựng vào kỷ XIII Thế kỷ XIII - XV, nhiều đô thị Nga trang bị hệ thống cấp nước cho khu dân cư khu vực Cremlin sau Pectecbua xây dựng hệ thống cấp nước tự chảy vào kỷ XV Cùng với q trình thị hố, kỹ thuật cấp nước ngày phát triển để đáp ứng nhu cầu người dân đô thị Cách nhiều kỷ, thị châu Âu có hệ thống cấp nước Tuy nhiên, thời kỳ chưa có loại hoá chất phục vụ cho việc keo tụ để xử lý nước mặt, người ta phải xây dựng bể lắng có kích thước lớn áp dụng phương pháp lắng tĩnh lắng hạt cặn nhỏ nước, cơng trình xử lý cơng kềnh, chiếm nhiều diện tích kinh phí xây dựng lớn Việc dùng hố chất keo tụ bắt đầu vào năm 1600 Trung Quốc nhà truyền giáo Tây Ban Nha phổ biến Vào năm 1800, đô thị châu Âu, châu Mỹ có hệ thống cấp nước đầy đủ thành phần cơng trình thu, trạm xử lý, trạm bơm, mạng lưới Năm 1810, hệ thống lọc nước cho đô thị xây dựng Paisey- Scotland Sau phát dùng hoá chất để xử lý nước, cơng nghệ cấp nước có bước tiến mới, hệ thống cấp nước thị ngày hồn thiện đặc biệt cơng trình xử lý nước Các hạng mục cơng trình, thiết bị xử lý nước thiết bị điện tử tự động áp dụng đa dạng phong phú Có thể nói kỹ thuật cấp nước giới đạt đến trình độ cao công nghệ xử lý thiết bị giới, tư động vận hành quản lý Ở Việt Nam, hệ thống cấp nước đô thị việc khoan giếng mạch nông Hà Nội TP Hồ Chí Minh (Sài gịn cũ) vào năm 1894 Trong thời kỳ này, nhiều thị khác Hải Phịng, Đà Nẵng bắt đầu xuất hệ thống cấp nước Sau khoan giếng vào năm 1894 khu đất thuộc làng Yên Định nằm phía Bắc Thành Hà Nội nhà máy nước Yên Phụ xây dựng Kể từ Hà Nội bắt đầu dùng nước máy qua mạng đường ống trực tiếp bơm từ giếng khoan lên Năm 1896 hệ thống xử lý nước Hà Nội thức đưa vào vận hành Trong suốt thời gian 60 năm sau đó, hệ thống cấp nước Hà nội có nhà máy nước: Yên Phụ (1896), Đồn Thuỷ (1931), Bạch Mai (1936), Ngọc Hà (1939) Ngô Sĩ Liên (1958) với tổng công suất vào năm 1954 khoảng 31 500 m3/ngđ, chủ yếu phục vụ cho máy cai trị, quan lại quân đội viễn chinh Pháp vịi nước cơng cộng khu bn bán Sau ngày hồ bình lập lại, Đảng Nhà nước, quyền Thành phố trọng đến việc cấp nước dân sinh Chỉ từ năm 1955 đến 1965 hàng loạt nhà máy nước cũ cải tạo, nâng cấp xây dựng nhiều nhà máy mới: Lương Yên (1956), Ngọc Hà (1957), Ngô Sĩ Liên (1958), Tương mai (1963m3), Hạ Định (1964) nâng công suất cấp nước cho Hà nội lên 128 000 m3/ngđ Từ năm 1975 đến nay, hệ thống cấp nước Hà nội cải tạo xây dựng với trang thiết bị đại, nâng công suất lên 390 000 m3/ngđ Mạng lưới đường ống truyền dẫn phân phối có tổng chiều dài 600 km đường ống dịch vụ có chiều dài tới hàng ngàn km Đối với hệ thống cấp nước đô thị khác nước ta, đặc biệt từ năm 1990 đến năm 2000, cải tạo phát triển xây dựng Nhiều trạm xử lý nước áp dụng công nghệ tiên tiến nước phát triển Pháp, Phần Lan, Autralia Các loại cơng trình xử lý bể lắng ngang tầng mỏng, bể lắng kiểu pulsator áp dụng số địa phương Hồ Bình, Lào Cai, Sơn La, Nam Định, Huế III MỤC TIÊU CỦA ĐỊNH HƯỚNG CÂP NƯỚC ĐÊN NĂM 2020 Trong nhiều năm qua, Đảng Nhà nước quan tâm đến công tác cấp nước đô thị Nhiều dự án ưu tiên thực nguồn vốn ngồi nước Chính phủ phê duyệt “Định hướng cấp nước đô thị đến năm 2020 (Quyết định số 63/1998/QĐ-TTg ngày 18 tháng năm 1998 Thủ tướng Chính phủ)”, xác định mục tiêu chủ yếu cải thiện cách tình hình cấp nước thị xây dựng tảng cho phát lâu dài bền vững ngành cấp thoát nước Mục tiêu trước mát - Mở rộng phạm vi nâng cao chất lượng dịch vụ cấp nước đô thị - Đảm bảo cấp nước cho nhu cầu công nghiệp nhu cầu văn hố xã hội thị - Cải tạo nâng cấp cơng trình cấp nước có - Giảm tỉ lệ thất nước - Từng bước xố bỏ bao cấp cơng ty nước - Lập lại kỷ cương ngành cấp nước thị tất khâu từ qui trình cơng nghệ sản xuất, kinh doanh, tài chính, dịch vụ đến quản lý nhà nước Mục tiêu lâu dài: - Điều tra khảo sát, khai thác đôi với bảo vệ tài nguyên nước quốc gia - Nâng cao chất lượng phục vụ cấp nước cho sản xuất dân sinh đô thị, tạo điều kiện giúp đỡ công ty cấp nước tự chủ tài đồng thời thực nghĩa vụ cơng ích sách xã hội - Đào tạo cán đổi công tác quản lý phù họp với đường lối cơng nghiệp hố, đại hố Đảng Nhà nước, tăng cường lực công ty tư vấn để đảm nhiệm công tác lập dự án, thiết kế hệ thống cấp nước - Phát triển khoa học kỹ thuật, tăng cường ứng dụng công nghệ thông qua chuyển giao công nghệ bước đại hoá hệ thống cấp nước đô thị - Đẩy mạnh đầu tư cho sản xuất thiết bị, vật tư, phụ tùng nước với chất lượng cao để thị trường nước quốc tế chấp nhận - Áp dụng tiêu chuẩn, qui trình, qui phạm tiên tiến, đưa ngành cấp nước Việt Nam hội nhập với nước khu vực, phù họp với sách mở cửa mở rộng hợp tác quốc tế Đảng Chính phủ Phẩn I KHÁI NIỆM CHUNG VÊ HỆ THỐNG CẤP Nlrôc Chương NHU CẦU, TIÊU CHUẨN DÙNG NƯỚC VÀ CÔNG SUẤT CỦA TRẠM CẤP NƯỚC 1.1 CÁC LOẠI NHU CẦU DÙNG NƯỚC Nước dùng cho mục đích khác sinh hoạt, sản xuất mục đích khác Có thể chia thành bốn loại nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt, cho sản xuất, cho chữa cháy cho mục đích khác 1.1.1 Nước dùng cho sinh hoạt Nước dùng cho sinh hoạt loại nước dùng để uống, tắm rửa, giặt, chuẩn bị thức ăn, xả rửa thiết bị vệ sinh, vệ sinh nhà cửa, tưới đường, tưới cây, cung cấp nước cho bể bơi Chất lượng loại nước phải' đảm bảo tiêu hoá lý vi sinh theo yêu cầu qui phạm, không làm ảnh hưởng tới sức khoẻ người sử dụng trực tiếp 1.1.2 Nước dùng cho sản xuất Nước dùng cho sản xuất loại nước dùng sản xuất công nghiệp Lưu lượng chất lượng đa dạng khác phụ thuộc vào lĩnh vực công nghiệp, dây chuyền công nghệ sản xuất, sản phẩm sản xuất Ví dụ, có cơng nghiệp u cầu chất lượng nước sản xuất không cao, lưu lượng nước lớn, ngược lại có cơng nghiệp u cầu lưu lượng nước sản xuất không lớn, chất lượng nước lại cao 1.1.3 Nước dùng cho chữa cháy Nước dùng cho chữa cháy loại nước dự trữ bể chứa nước khu đô thị khu công nghiệp, dùng để dập tắt đám cháy xẩy Lượng nước chữa cháy nhiều hay tuỳ thuộc vào qui mô dân số đô thị, đặc điểm xây dựng tính chất cơng trình sử dụng 1.1.4 Nước dùng cho mục đích khác Ngồi ba loại nước kể trên, cịn cẩn tính đến nước dùng để bổ sung rò rỉ mạng lưới, sục rửa mạng lưới cần thiết, nước dùng cho thân trạm xử lý, nước cấp cho công nghiệp địa phương tiểu thủ công nghiệp 1.2 TIÊU CHUẨN DÙNG NƯỚC Tiêu chuẩn dùng nước có nhiều loại: Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt; tiêu chuẩn dùng nước sản xuất; tiêu chuẩn dùng nước chữa cháy, tiêu chuẩn dùng nước để tưới 1.2.1 Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt phụ thuộc vào nhiều yếu tố: mức độ trang thiết bị vệ sinh bên cơng trình, điều kiện khí hậu, điều kiện kinh tế - xã hội, phong tục tập quán, tính chất nguồn cấp nước, điều kiện địa phương Những thành phố lớn, thành phố du lịch, nghỉ mát, khu công nghiệp lớn thường lấy tiêu chuẩn dùng nước cao đô thị khu công nghiệp khác Vùng nóng thường dùng nhiều nước, vùng ơn hồ thường dùng nước Miền xi có thói quen dùng nhiều nước miền núi Những nơi nguồn nước dồi dào, thuận tiện thiết kế lấy tiêu chuẩn dùng nước cao nơi nguồn nước khan khó khăn Theo TCXDVN 33-2006 - Cấp nước - mạng lưới bên ngồi cơng trình - tiêu chuẩn thiết kế, tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt nhu cầu khác theo đầu người cho khu dân cư thị tham khảo theo bảng 1.1 Bảng 1.1 Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt hệ sơ khơng điều hồ cho khu dân cư đô thị TT I Đối tượng dùng nước thành phần cấp nước Giai đoạn 2010 2020 165 200 120 150 65 99 80 95 b) Nước phục vụ cơng cộng (tưới cây, rửa đường, cứu hoả ); Tính theo % (a) 10 10 c) Nước cho công nghiệp dịch vụ thị; Tính theo % (a) 10 10 d) Nước khu công nghiệp (lấy theo điều 2.4 - Mục TCXDVN 33-2006), mVha.ngày; 22-45 22-45 e) Nước thất thốt; Tính theo phần trăm (a+b+c+d) 33 25 7-10 5-8 Đô thị loại đặc biệt, đô thị loại I, khu du lịch nghỉ mát a) Nước sinh hoạt: - Tiêu chuẩn cấp nước (//người.ngày): + Nội + Ngoại vi - Tỉ lệ dân số cấp nước (%): + Nội + Ngoại vi f) Nước cho yêu cầu riêng nhà máy xử lý nước; Tính theo % (a+b+c+d+e) II Đô thị loại II đô thị loại III a) Nước sinh hoạt: - Tiêu chuẩn cấp nước (//người.ngày): + Nội 120 150 + Ngoại vi 80 100 + Nội 85 99 + Ngoại vi 75 90 b) Nước phục vụ công công (tưới cây, rửa đường, cứu hoả ); Tính theo% (a) 10 10 c) Nước cho cơng nghiệp dịch vụ thị; Tính theo % (a) 10 10 d) Nước khu công nghiệp (lấy theo điều 2.4- Mục TCXDVN 33-2006), mVhá.ngày; 22-45 22-45 e) Nước thất thốt; Tính theo phần trăm (a+b+c+đ) 30 25 8-10 7-8 - Tiêu chuẩn cấp nước (//người.ngày): 80 100 - Tỉ lệ dân cấp nước (%): 75 90 b) Nước dịch vụ; Tính theo % (a) 10 10 c) Nước thất thốt; Tính theo % (a+b) 25 20 d) Nước cho yêu cầu riêng nhà máy xử lý nước; Tính theo % (a+b+c) 10 10 - Tỉ lệ dân số cấp nước (%): f) Nước cho yêu cầu riêng nhà máy xử lý nước; Tính theo % (a+b+c+d+e) III Đô thị loại IV, đô thị loại V; điểm dân cư nông thôn a) Nước sinh hoạt: 1.2.2 Tiêu chuẩn dùng nước xí nghiệp cơng nghiệp Tiêu chuẩn dùng nước xí nghiệp cơng nghiệp xác định sở dây chuyền công nghệ sản xuất xí nghiệp cơng nghiệp quan thiết kế quản lý cung cấp lấy theo tiêu chuẩn dùng nước dây chuyền xí nghiệp công nghiệp tương tự Tiêu chuẩn dùng nước xí nghiệp cơng nghiệp gồm: tiêu chuẩn dùng nước sản xuất, tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt (ăn uống sinh hoạt cho công nhân làm việc nước tắm cho công nhân sau ca làm việc) Tiêu chuẩn dùng nước sản xuất xí nghiệp cơng nghiệp tham khảo bảng 1.2 Nước cấp cho cơng nghiệp địa phương: trường hợp bố trí phân tán khơng tính cụ thể được, lấy -1 % lượng nước ăn uống sinh hoạt ngày dùng nước tối đa đô thị 10 Bảng 1.2 Tiêu chuẩn dùng nước sản xuất số lĩnh vực công nghiệp Đơn vi đo Tiêu chuẩn, m3/đv đo Chú thích 1000 KW/h 100 KW/h 100 - 400 3-5 Trị số nhỏ dùng cho công suất nhiệt điện Nước làm nguội động đốt ngựa/h 0,015-0,04 Nước khai thác than than 0,2 - 0,5 Nước làm giàu than than 0,3 - 0,7 Nước vận chuyển than theo máng than 1,5-3 Nước làm nguội lò luyện gang gang 24-42 Nước làm nguội lò mác thép 13-43 Nước cho xưởng cán ống 9-25 Nước cho xưởng đúc thép 6-20 Nước để xây loại gạch 1000 viên 0,09-0,21 Nước rửa sỏi để đổ bê tông m3 -1,5 Nước rửa cát để đổ bê tông m3 1,2- 1,5 Nước phục vụ để đổ bê tông m3 2,2 - 3,0 Nước để sản xuất loại gạch 1000 viên 0,2- 1,0 Nước để sản xuất ngói 100 viên 0,87-1,2 Nước sản xuất Nước làm lạnh nhà máy nhiệt điện Nước cấp nồi nhà máy nhiệt điện Bổ sung cho hệ thống tuần hoàn Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu ăn uống, sinh hoạt cơng nhân làm việc xí nghiệp cơng nghiệp lấy theo bảng 1.3 Bảng 1.3 Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt công nhân làm việc xí nghiệp cơng nghiệp hệ số khơng điều hồ Tiêu chuẩn., (//ng.ca) Hệ số khơng điều hồ (kh) Phân xưởng nóng tỏa nhiệt lớn 20 kcalo.m3/h 45 2,5 Phân xưởng khác 25 3,0 Loại phân xưởng Lượng nước tắm công nhân sau làm việc tính đồng 300 //h cho nhóm tắm hoa sen, thời gian tắm kéo dài 45 phút Số vòi tắm hoa sen tính theo số cơng nhân ca lớn theo đặc diểm vệ sinh trình sản xuất, lấy theo bảng 1.4 11 Bảng 3.8 Bảng xác định dung tích điều hồ đài nước Lưu lượng nước tiêu thụ(%Qnđ) Lưu lượng bơm cấp II Lượng nước vào đài Lượng nước đài Lượng nước lại đài (% Q n g d ) (% Q „g d ) (% Q n g d ) (% Q n g d ) (1) (2) (3) (4) (5) (6) 0-1 0.87 1.1 0.23 1.37 1-2 0.87 1.1 0.23 1.60 2-3 0.87 1.1 0.23 1.83 3-4 0.87 1.1 0.23 2.07 4-5 1.73 2.1 0.37 2.44 5-6 2.60 2.1 6-7 4.96 7-8 6.26 0.26 2.71 8-9 6.87 0.87 1.84 9-10 6.01 0.01 1.82 10-11 5.15 11-12 6.02 0.02 2.65 12-13 7.32 1.32 1.33 13-14 7.31 1.31 0.02 14-15 6.02 0.02 0.00 15-16 5.16 0.84 0.84 16-17 5.15 0.85 1.69 17-18 6.26 0.26 1.43 18-19 6.26 0.26 1.16 19-20 4.33 20-21 3.90 2.1 1.80 1.03 21-22 2.60 2.1 0.50 0.53 22-23 1.73 2.1 0.37 0.90 23-24 0.87 1.1 0.23 1.13 Tổng 100 100 Giờ ngày 60 0.50 1.94 2.97 1.04 0.85 2.67 2.83 1.67 Bảng 3.9- Bảng xác định dung tích điều hồ bể chứa nước Giờ ngày Lưu lượng nước bơm cấp II Lưu lượng bơm cấp I Lưu lượng vào bể chứa ( % Q n Sd) ( % Q „gd) (1) (2) 0-1 Lượng nước lại bể (% Q n g đ ) Lượng nước bể chứa (%Qngd) (3) (4) (5) (6) 1.1 4.16 3.06 12.3 1-2 1.1 4.16 3.06 15.36 2-3 1.1 4.16 3.06 18.42 3-4 1.1 4.16 3.06 21.48 4-5 2.1 4.17 2.07 23.55 5-6 2.1 4.17 2.07 25.62 6-7 4.17 1.83 23.79 7-8 4.17 1.83 21.96 8-9 4.17 1.83 20.13 9-10 4.17 1.83 18.3 10-11 4.17 1.83 16.47 11-12 4.17 1.83 14.64 12-13 4.17 1.83 12.81 13-14 4.17 1.83 10.98 14-15 4.17 1.83 9.15 15-16 4.17 1.83 7.32 16-17 4.17 1.83 5.49 17-18 4.17 1.83 3.66 18-19 4.17 1.83 1.83 19-20 4.17 1.83 20-21 2.1 4.16 2.06 2.06 21-22 2.1 4.16 2.06 4.12 22-23 2.1 4.16 2.06 6.18 23-24 1.1 4.16 3.06 9.24 Tổng 100 (100) (% Q „g d ) 61 %Q 1 Hình 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 (h) B iể u đ tiê u th ụ n c t h e o c c g i tr o n g n g y CÂU HỎI ƠN TẬP: Sơ đồ hệ thống cấp nưóc đô thị chức nhiệm vụ phận hệ thống Cho biết việc phân loại hệ thống cấp nước Xác lập chế đô tiêu thụ nước đô thị Xác lập chế độ bơm nước cấp II Trình bày mối quan hệ cơng trình cấp nước phương diện lưu lượng Cho biết cơng trình điều hồ lưu lượng Phương pháp xác định dung tích điều hồ bể chứa nước Mối quan hệ phương diện áp lực mạng lưới có đài nước đặt đầu Mối quan hệ phương diện áp lực mạng lưới có đài nước đặt Mối quan hệ phương diện áp lực mạng lưới có đài nước đặt cuối 10 Cho biết hệ thống cấp nước có nhiều nguồn cấp nước hệ thống cấp nước phân khu 62 Phần II MẠNG Lưứl CẤP Nlíttc Chương THIẾT KÊ QUI HOẠCH MẠNG LƯỚI CÂP NƯỚC 4.1 MẠNG LƯỚI VÀ NHỮNG YÊU CẦU c BẢN Đ ố i VỚI MẠNG LƯỚI Mạng lưới cấp nước đô thị hệ thống đường ống làm nhiệm vụ vận chuyển phân phối nước tới điểm tiêu dùng nước phạm vi đô thị Mạng lưới cấp nước thành phân hệ thống cấp nước, liên quan trực tiếp tới ống dẫn, trạm bơm cấp II, cơng trình điều hồ, dự trữ (bể chứa nước sạch, đài nước) Giá thành xây dựng mạng lưới chiếm khoảng 50 -í- 80% giá thành xây dựng toàn hệ thống cấp nước Mạng lưới đường ống đặt ngầm đất, dọc theo đường phố Do cơng tác thi cơng, lắp đặt, quản lý, sửa chữa trình vận hành gặp nhiều khó khăn phức tạp Chính thiết kế mạng lưới hợp lý đem lại hiệu kinh tế cao xây dựng vận hành quản lý hệ thống cấp nước Khi thiết kế mạng lưới, phải đảm bảo yêu cầu lưu lượng, áp lực, thời gian, chi phí xây dựng quản lý Cụ thể sau: - Phải đảm bảo cung cấp nước đủ lưu lượng tới đối tượng tiêu dùng nước áp lực yêu cầu chất lượng tốt - Phải đảm bảo cung cấp nước liên tục chắn tới đối tượng tiêu dùng nước - Phải đảm bảo cho chi phí xây dựng quản lý thân cơng trình liên quan rẻ Để thực yêu cầu trên, trước tiên phải lựa chọn hình dáng sơ đồ mạng lưới, vật liệu làm ống hợp lý, sau phải xác định đường kính ống kinh tế 4.2 PHÂN LOẠI Sơ Đ ổ MẠNG LƯỚI CÂP NƯỚC Sơ đồ mạng lưới cấp nước phân biệt thành loại sau: 63 - Sơ đồ mạng lưới cụt (hình 4.1) - sơ đồ mạng lưới đường ống mà điểm nước cấp tới từ hướng Theo nguyên tắc sơ đồ mạng lưới phân nhánh sơ đồ mạng lưới cụt - Sơ đồ mạng lưới vịng (hình 4.2) - sơ đồ mạng lưới đường ống khép kín mà điểm nước cấp tới từ hai hướng - Sơ đồ mạng lưới hỗn hợp - sơ đồ kết bợp sơ đồ mạng lưới vòng mạng lưới cụt □ □ □ □ □ □ □ ► ĐN Khu cơng nghiệp Hình 4.1 S đ m n g lư i c ụ t o o, o Hình 4.2 S đ Khu xanh m n g lư i v ò n g Nguyên tắc làm việc mạng lưới cụt cho nước chảy đến điểm theo chiều định kết thúc đầu mút tụyến ống Vì vậy, chỗ mạng lưới bị hư hỏng tồn khu vực phía sau (theo hướng nước chảy) bị nước Rõ ràng mức độ an toàn cấp nước thấp, song mạng lưới cụt lại có ưu điểm tổng chiều dài đường ống ngắn, công việc thiết kế, xây dựng, quản lý đơn giản kinh tế Sơ đồ mạng lưới cụt thường áp dụng cho thị trấn, thị tứ, khu dân cư, đối tượng dùng nước tạm thời (cơng trường xây dựng ), nói chung đối tượng cho phép ngừng nước thời gian định đủ để sửa chữa hư hỏng mạng lưới Nguyên tắc làm việc mạng lưới vòng cho nước cấp tới điểm mạng lưới từ hai hướng khác Các tuyên ống mạng lưới vòng liên hệ với tạo thành vịng khép kín liên tục, đảm bảo cấp nước an tồn Chính lẽ mà tổng chiều dài đường ống thường lớn hơn, giá thành xây dựng quản lý đắt so với mạng lưới cụt Trong mạng lưới vịng có cố xẩy hay cần ngắt đoạn ống để sửa chữa nước chảy theo đường ống khác để cấp nước cho đối tượng dùng nước phía sau Ngồi ra, mạng lưới vịng cịn có ưu điểm giảm bớt đáng kể tượng nước va Sơ đồ mạng lưói vịng áp dụng rộng rãi cấp nước thành phố, khu công nghiệp đối tượng yêu cầu cấp nước liên tục an toàn 64 Lựa chọn sơ đồ mạng lưới cụt hay sơ đồ mạng lưới vòng vào qui mô đô thị, mức độ yêu cầu cấp nước có liên tục hay khơng mà định Trên thực tế, mạng lưới cấp nước đô thị thường sơ đồ mạng lưới kết hợp mạng lưới vòng mạng lưới cụt Các đường ống truyền dẫn, đường ống ống nối tạo thành vịng khép kín, cịn ống phân phối đặc biệt ống dịch vụ tạo thành nhánh đưa nước vào tiểu khu cơng trình Như vậy, tuyến ống cấu thành mạng lưới tuỳ thuộc vào qui mô mạng lưới (qui mơ thị) cỡ ống (kích thước ống) thường chia thành hai cấp với qui mô nhỏ ba cấp với qui mô lớn - Tuyến ống cấp I thường có đường kính D > 300 mm, làm nhiệm vụ truyền dẫn điều hoà áp lực Nước từ tuyến ống cấp I điều tiết lưu lượng áp lực van cho tuyến ống cấp II điểm định theo khu vực - Tuyến ống cấp II thường có đường kính 150 - 250mm, làm nhiệm vụ dẫn phân phối nước cho khu vực, đấu nối với tuyến cấp III tê chờ - Tuyến ống cấp III gọi tuyến ống dịch vụ, mạng lưới cụt dạng nhánh cây, gồm tuyến ống có đường kính nhỏ 150mm, dẫn nước vào khu nhà ở, đối tượng hộ dùng nước Các nhánh lấy nước phép đấu trực tiếp vào tuyến ống cấp III Theo TCXDVN 33-2006 mạng lưói cụt phép áp dụng trường hợp: - Cấp nước sản xuất phép dùng để sửa chữa; - Cấp nước sinh hoạt đường kính khơng lón 100 mm; - Cấp nước cho điểm dân cư số dân 5.000 người với tiêu chuẩn cấp nước chữa cháy 10 //s với chiều dài không 300 m Trong trường hợp cần phép quan phịng chống cháy, đồng thời phải có dung tích trữ nước cho chữa cháy; - Cấp nước chữa cháy chiều dài không 300 m - Phân đợt xây dựng trước hồn chỉnh mạng lưới vịng theo qui hoạch 4.3 NGUYÊN TẮC QUI HOẠCH MẠNG LƯỚI CÂP NƯỚC Để qui hoạch mạng lưới cấp nước đô thị phải tiến hành thu thập đầy đủ số liệu trạng cấp nước tài liệu qui hoạch kiến trúc, phân chia khu vực quản lý hành thị cho giai đoạn thiết kế Sau cần xác định qui mơ dùng nước cho giai đoạn thiết kế, xác định cách xác chế độ tiêu thụ nước thị, chế độ làm việc trạm bơm cấp II, dung tích bể chứa đài nước Căn vào số liệu nguồn nước, điều kiện địa chất thuỷ văn, cốt địa hình khu vực thiết kế tìm hiểu kỹ đồ qui hoạch kiến trúc cho giai đoạn thiết kế để xác định tính 65 chất cấp nước đối tượng dùng nước, đồng thời xác định vị trí lấy nước, trạm xử lý, đài nước tuyến đường có cốt địa hình cao Sau làm xong công việc kể trên, ta tiến hành qui hoạch mạng lưới (vạch tuyến mạng lưới), tức xác định vị trí tuyến ống, hình dáng định mạng lưới mặt qui hoạch kiến trúc đô thị Sự phân bố tuyến ống cấp nước phụ thuộc vào yếu tố sau: Đặc điểm qui hoạch cấp nước khu vực, phân bố đối tượng dùng nước riêng lẻ, bố trí tuyến đường, hình thù kích thước khu nhà ở, khu cơng nghiệp, cơng viên, xanh Sự có mặt chướng ngại vật thiên nhiên nhân tạo đặt ống như: sông hồ, mương máng, đường sắt, Địa hình khu vực (bằng phẳng, cao thấp, độ dốc lớn hay thoải ) so với nguồn cung cấp nước Vị trí nguồn, cơng trình điều hồ dự trữ nước (bể chứa đài nước) Đặc điểm khu vực, quản lý hành chế thị trường Khi vạch tuyến mạng lưới cần thấy hết ảnh hưởng yếu tố nói trên, phải cân nhắc kỹ lưỡng, triệt để lợi dụng địa hình thị để bố trí tuyến ống cách hợp lý Thông thường thiết kế mạng lưới cấp nước thị, người ta tính tốn mạng lưới ống ống nối Nhiệm vụ chủ yếu mạng lưới vận chuyển nước tới khu vực thị, vạch tuyến cần tuân theo nguyên tắc sau đây: Mạng lưới cấp nước phải bao trùm tới tất điểm dùng nước thị Các tuyến ống đặt theo đường phố lớn, có hướng từ nguồn nước chạy dọc đô thị theo hướng chuyển nước chủ yếu Nếu tuyến ống nên đặt theo tuyến đường có cốt địa hình cao để tạo áp lực tự cần thiết cho điểm thấp mà áp lực tuyến ống khơng cao tạo điều kiện cho tuyến làm việc tốt Dọc theo hướng tới điểm dùng nước lớn hay đài nước phải đặt tuyến song song Số đường ống hay nhiều tuỳ thuộc vào qui mơ đô thị, phân bố điểm dùng nước lớn vị trí đài nước Khoảng cách hai đường ống theo TCXD 33-85 300 -ỉ- 600m đường kính chúng chọn tương đương để thay trường hợp xẩy cố (xem hình 4.3) Các tuyến ống phải liên hệ với thành vịng khép kín ống nối Các vịng nên có hình dạng kéo dài theo hướng vận chuyển mạng lưới Khoảng cách ống nối lấy 400 -ỉ- 800m tối đa lOOOm Các đường ống phải bố trí quanh co, gấp khúc cho chiều dài đường ống ngắn nước chảy thuận chiều 66 Các đường ống phải cắt ngang qua: chướng ngại vật đê, sông , hồ, đường sắt, nút giao thông quan trọng; địa hình xấu bãi lầy, đồi núi, bãi rác, nghiã địa, nơi xả nước bẩn đô thị Khi vạch tuyến mạng lưới cấp nước cần nghiên cứu việc bố trí ống mặt cắt ngang đường phố phù hợp với TCXD, phải có liên hệ chặt chẽ với việc bố trí xây dựng cơng trình kỹ thuật ngầm khác thị ( cống nước, cáp điện, cáp điện thoại, đường dẫn đ ố t ) để có phối họp tốt nhất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng, quản lý sau Khi ống có đường kính lớn có nhiều điểm lấy nước, bố trí thêm ống kép song song với ống để cung cấp nước cho ống phân phối bố trí họng chữa cháy Ngoài nguyên tắc nêu trên, qui hoạch mạng lưới cấp nước cần lưu ý: - Qui hoạch mạng lưới cấp nước phải quan tâm đến khả phát triển đô thị mạng lưới tương lai - Khi qui hoạch cải tạo mạng lưới cần nghiên cứu sơ đồ mạng lưới trạng mặt: vật liệu, đường kính ống, sức bền ống, tình hình thu hẹp đường kính lịng dẫn để tính tốn, so sánh lựa chọn phương án phù họp - Có thể qui hoạch theo nhiều phương án sơ đổ mạng lưới khác mà thoả mãn nguyên tắc vạch tuyến, Tuy nhiên cần lựa chọn phương án hợp lý tối ưu sở so sánh tiêu kinh tế kỹ thuật - Hiệu hệ thống cấp nước phụ thuộc nhiều vào chế tổ chức quản lý Trong chế thị trường, việc phân cấp quản lý theo khu vực hành chứng minh mang lại nhiều hiệu kinh tế xã hội Do qui hoạch sơ đồ mạng lưới cấp nước cần ý tói tính chất riêng biệt Có thể phân biệt phương án sơ đồ qui hoạch mạng lưới cấp nước tối ưu xây dựng hiệu xây dựng 67 Trong sơ đồ tối ưu xây dựng qui hoạch cần cố gắng bám sát nguyên tắc vạch tuyển nêu Còn sơ đồ hiệu kinh tế, lấy phường xã, tiểu khu (khu vực quản lý hành chính) làm đối tượng để thực nguyên tắc vạch tuyến Thường khu vực bố trí thiết bị đo đếm nước riêng (ví dụ đồng hồ đo nước) phù hợp với chế tổ chức quản lý lựa chọn Hình 4.4 Giới thiệu sơ đồ qui hoạch mạng lưới cho đô thị (đô thị A) 4.4 Đ ộ SÂU ĐẶT ỐNG VÀ CÁCH B ố TRÍ ỐNG TRÊN ĐƯỜNG PHỐ 4.4.1 Độ sâu đặt ống Độ sâu đặt ống (độ sâu chơn ống) tính theo khoảng cách từ mặt đất thiết đỉnh ống (xem hình 4.5) Độ sâu chôn ống phụ thuộc vào tải trọng, nhiệt độ bên điều kiện địa phương khác như: mực nước ngầm, vị trí ống đường phố, thiết bị van, khoá 77777777777)77777777777 h O - ố n g cấp nước Hình 4.5 Độ sâu đặt ống khơng nên nhỏ dễ bị phá hoại tải trọng động phương tiện giao thông nhiệt độ nước ống dễ bị ảnh hưởng nhiệt độ bên Nhưng 68 độ sâu chôn ống không nên lớn làm tăng khối lượng đào đắp đất, chi phí tốn kém, thi cơng khó khăn, ống dễ bị xâm thực Trường hợp bình thường lấy độ sâu đặt ống sau: Với ống có đường kính D < 300 mm, độ sâu đặt ống h > 0,8 m Với Ống có đường kính D > 300 mm, độ sâu đặt ống h > 1,0 m Khi ống cấp nước nơi xe cộ lại (hay vỉa hè) độ sâu đặt ống giảm đi, khơng nhỏ 0,5 m 4.4.2 Nền đặt ống Trong điều kiện thơng thưịng, ống cấp nước đặt trực tiếp đất tự nhiên Tại nơi đất rắn khó làm phẳng làm đệm cát hình 4.6a Tại nơi đất yếu như: bãi lầy, hồ ao, đất dễ lún sụt, có tượng trượt hay cát chảy cần phải gia cố nhân tạo để đặt ống (xem hình 4.6b) Nền nhân tạo cát, bê tơng gạch vỡ, bê tông đá dăm Nhiều trường hợp đất yếu cần phải gia cố nhân tạo cọc tre cọc bê tông cốt thép Như vậy, tuỳ theo tình hình địa chất cụ thể nơi yêu cầu kỹ thuật mà định loại cho ống Đối với ống bê tông cốt thép, trọng lượng lớn dễ bị tổn thương tác động bên ngồi nên thường phải có nhân tạo bê tông dọc theo chiều dài ống, đảm bảo cho ống lún H ì n h N ề n đ ặ t ố n g c ấ p n c a ) Ố n g đ ặ t tr ê n n ề n c t h o ặ c đ d ă m ; b ) Ố n g đ ặ t tr ê n n ề n b ê tô n g ; Cát hay đá dăm; Lỗ tiêu nước; Bêtơng mác 50 4.4.3 Bố trí ống đường phơ Bố trí ống cấp nước đường phố phải tuân theo điều kiện sau: Không đặt nông để tránh tải trọng động phương tiện giao thông (xe cộ lại làm ống) tránh ảnh hưởng thời tiết 69 Không đặt sâu để tránh đào đắp nhiều Trong điều kiện bình thường ta lấy độ sâu chôn ống khoảng 0,8 -ỉ- l,0m Thường đặt song song vói cốt mặt đất thiết kế, đặt mép đường, phần vỉa hè phải bố trí cho dốc đoạn ống cần thiết xả khơng khí bị tích tụ mạng lưới để tránh tượng giảm lưu lượng dịng chảy nước va Muốn dọc theo chiều dài ống cấp nước phải thiết kế theo đường gẫy khúc, đặt van xả khí điểm cao đặt van xả bùn cặn điểm thấp (xem hình 4.7a) Có thể bố trí đối xứng không đối xứng theo mặt cắt ngang đường phố (xem hình 4.7b, c) Khoảng cách mặt ngồi ống tới cơng trình đường ống, đường dây kỹ thuật khác phải tuân theo qui đinh TCXD 33-85 Ví dụ: Khi đường ống cấp nước đật song song với cống nước bẩn có độ sâu, khoảng cách hai thành ống tính theo mặt phải > l,5m với ống có D < 200mm > 3,Om với ống có D > 200mm Nếu ống cấp nước đặt cống thoát nước bẩn khoảng cách phải tăng thêm, đồng thời điều kiện thơng thường phải có ống bọc ngồi với chiều dài > 3,Om phía tính từ chỗ giao Khoảng cách theo chiều đứng ống cấp nước nằm phía cơng nước bẩn phải không nhỏ hon 0,4m Nếu ống cấp nước giao với cáp điện khoảng cách tối thiểu theo chiều đứng > 0,5m v.v Cách bơ' trí ống cấp nước kết hợp với đường ống khác đường phố giới thiệu hình 4.7 b, c Trong xí nghiệp cơng nghiệp thành phố lớn, đường phố thường có nhiều loại đường ống khác (cấp, thoát nước, đốt, điện, điện thoại, ) bố trí chúng chung hầm ngầm kỹ thuật bê tông cốt thép (tuy nen kỹ thuật) Bố trí tạo gọn gàng, diện tích chốn chỗ ít, dễ dàng thăm nom sửa chữa, bị nước ngầm xâm thực Tuy nhiên vốn đầu tư lớn, có điều kiện áp dụng phải cân nhắc kỹ lưỡng kinh tế kỹ thuật định Hình 4.8 giới thiệu cách bố trí ống cấp nước chung với đường ống, đường dây kỹ thuật khác hầm ngầm kỹ thuật - Khi ống qua sông hồ hay đầm lầy, đặt ống trực tiếp gối lên hai bờ (nếu sông, hồ hẹp) làm cầu cạn để đặt ống Nếu sông hồ rộng, người ta cho ống chui đáy dạng diu ke Nếu trường hợp có cầu giao thơng qua lại gắn ống cầu dạng kết cấu treo Trong trường hợp người ta thường dùng ống thép để vận chuyển nước Thông thường diu ke xây hai tuyến song song để đề phòng có cố Hai đầu điuke có giếng thăm, bố trí đầy đủ khố van, van xả khí đầu cao, van xả cặn đầu thấp, Chiều sâu đặt ống điuke tính từ đáy sơng hổ đến đỉnh ống không nhỏ 0,5m, khoảng cách hai tuyến > l,5m 70 Van xả khí a) * Hình Van xả cặn S đ b ố t r í ố n g c ấ p n c tr ê n m ặ t b ằ n g v m ặ t c ắ t n g a n g đ n g p h ố G h i ch c h o b y dây điện; dây điện thoại; dây điện cho xe điện; dây điện; bó vỉa; ong cấp nước khu vực; ống cấp chính; cống nước thải; 10 ống cấp nhiệt; 11 ống cấp G h i ch c h o c ) l dây điện hạ thế; dây điện cao thế; dây điện thoại; ống cấp nhiệt; ông cấp đốt; ống cấp nước; cống thoát nước bẩn; cống thoát nước mưa; dự trữ 71 H ì n h : B ' t r í ố n g t r o n g h ầ m n g ầ m k ỹ th u ậ t a ) H ầ m n g â m h ìn h t r ị n b ố t r í c h u n g ; b ) H ầ m n g ầ m h ìn h c h ữ n h ậ t Hình 4.9 giói thiệu sơ đồ bố trí ống cấp nước qua sông dạng điuke - Khi ống di qua đường sắt, đường ô tô cao tốc, khơng đặt ống trực tiếp đất mà phải đặt đường hầm đặc biệt (tuynen) hay ống bọc thép để tránh tác động tải trọng động mặt đường làm bể vỡ ống Ở hai đầu đoạn ống qua đường phải bố trí giếng thăm, bố trí đầy đủ khố, van (van xả khí đầu cao, van xả cặn đầu thấp) để tiện cho việc sửa chữa thau rửa đường ống cần thiết, ống qua đường sắt, đường ôtô làm sắt phải có biện pháp chống ăn mịn 113.00 H ìn h Đ iu k e q u a s ô n g Ống thép hàn; Kề đá; G ia cố bờ sông; H ố tiêu năng; ố n g xả 72 4.5 CHI TIẾT HỐ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC Mục đích việc thiết kế chi tiết hoá mạng lưới thể biện pháp nối ống, phụ tùng thiết bị dùng để lắp đặt, khai thác quản lý mạng lưới, thể chi tiết nút mạng lưới Tất chi tiết thể ký hiệu thiết kế qui định Hình 4.10 giới thiệu sơ đồ ống qua đường sắt, đường ô tô cao tốc H ì n h S đ b ố t r í ố n g q u a đ n g s ắ t, đ n g ô tô a ) K h i đ n g r a y h o ặ c đ n g ô tô p h ả i tô n c a o ; b ) K h i d n g r a y h o ặ c đ n g ô tô p h ả i h th ấ p : Ống công tác- ống bao kim loại; Các giếng thăm; Van xả khí; Van xả cặn; Vịng đệm kín (để tranh cho nưốc khơng chảy đầu cao có cố xẩy ra); Lp.m- chiều dàiđoạn ống để sửa chữa, L > lOnv H,- khoảng cach từ bệ đường ray đến đỉnh ống bao (lị, >2,Om; h - chiểu sâu đặt ống) Bản vẽ chi tiết hoá mạng lưới vẽ dùng để thi cơng Dựa vào nó, ta lập bảng thống kê tiên lượng số lượng vật liệu đường ống thiết bị, phụ tùng mạng lưới phục vụ cho việc tính dự tốn chuẩn bị mặt cho việc thi công mạng lưới 73 Khi lắp đặt thiết bị, phụ tùng nút toàn mạng lưới, phải đảm bảo theo nguyên tắc: tách đoạn mạng lưới để sửa chữa với mức độ ảnh hưởng đến việc cung cấp nước cho toàn mạng lưối Để chi tiết hố mạng lưới, tiến hành từ van họng cứu hoả, nút xác định kích thước hố van thiết kế hố van Đối với ống gang ống bê tông cốt thép phải thiết kế thật chi tiết, ống thép đơn giản cắt hàn chỗ Hình 4.11 giói thiệu chi tiết hố vịng kín mạng lưới cấp nước Hình 4.11 S đ c h i t i ế t k o m ộ t v ò n g k ín m n g lư i c ấ p n c CÂU HỞI ÔN TẬP: Phân loại sơ đồ mạng lưới cấp nưóe đô thị Nêu nguyên tắc qui hoạch (vạch tuyến) mạng lưới cấp nước Độ sâu chôn ống cách bố trí ống mặt cắt ngang mặt cắt dọc đường phố Thẹ chi tiết hóa vịng mạng lưới 74 ... 1- 2 0,2 ,1 4,5 2-3 ,2 ,1 3,8 3-4 ,2 ,1 3,6 4-5 0,3 ,1 ,6 5-6 0,5 ,2 3,7 6-7 0,3 12 7-8 23,5 3 8-9 ,8 ,2 15 -1 10 ,6 ,9 ,2 5,5 18 10 -11 3,6 ,6 6,2 ,4 11 -12 10 6,2 ,4 12 -13 10 ,25 15 13 -14 6 ,2... 5,0 3,5 -2 3 ,1 2,5 3,0 ,2 3,6 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 1, 0 2 -2 3 ,1 ,5 2,5 3,7 2,8 ,0 ,0 ,0 ,0 ,0 ,6 -2 3 ,1 ,0 ,2 : 2,7 2 ,1 1,5 1, 0 1, 0 1, 0 ,75 ,6 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 G h i c... 8 ,1 2,8 14 -15 ,1 ,8 6,2 5,6 2,9 15 -16 8,5 6,25 4 16 -17 5,5 4,5 6,2 4 17 -18 3,6 ,2 15 18 -19 3,3 ,; ,25 3 19 -20 5 ,2 6,25 20- 21 2 ,6 4 ,1 ,2 -2 ,7 18 ,6 3,5 ,25 10 2 -2 3 1, 6 4,3 ,25 -2 0,5 4 ,1 ,25