Nghiên cứu phương án cấp nước trên tuyến ống cấp i cho tp HCM giai đoạn 2025

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN THÁI DƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP NƯỚC TRÊN TUYẾN ỐNG CẤP I CHO TP.HCM GIAI ĐOẠN 2025 Chun ngành: XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Mã số: 09200347 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2012 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS.NGUYỄN THỐNG Cán chấm nhận xét : TS.LÊ ĐÌNH HỒNG Cán chấm nhận xét : TS.TRƯƠNG CHÍ HIỀN Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 25 tháng 02 năm 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: MSHV: Ngày, tháng, năm sinh: Nơi sinh: Chuyên ngành: Mã số : I TÊN ĐỀ TÀI: II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : (Ghi theo QĐ giao đề tài) IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo QĐ giao đề tài) V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN LỜI CẢM ƠN Qua thời gian 12 tháng tìm hiểu, nghiên cứu giúp đỡ tận tình thầy PGS.TS.Nguyễn Thống, em hoàn thành luận văn với đề tài: “Nghiên Cứu Các Phương Án Cấp Nước Trên Tuyến Ống Cấp I Cho TP.HCM Giai Đoạn 2025” thời gian khối lượng công việc giao Qua thời gian làm luận văn, em nhận thấy chuyên môn nâng lên, biết tổng hợp kiến thức môn học nhà trường vào công trình thực tế, sở để tạo điều kiện cho công tác chuyên môn sau Tuy luận văn tránh khỏi thiếu sót kiến thức kinh nghiệm thực tế nhiều hạn chế, em mong có giúp đỡ bảo chân tình thầy cô để em hiểu biết sâu lónh vực Xây Dựng Công Trình Thủy Nhân dịp này, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy PGS.TS.Nguyễn Thống, Tổng Công Cấp Nước Sài Gòn SAWACO, tất quý thầy cô nhà trường nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập trình làm luận văn tốt nghiệp Cuối em xin dâng tặng thành để tỏ lòng biết ơn đến ba mẹ, tất người thân gia đình, người quan tâm lo lắng, dạy dỗ, tạo điều kiện em có ngày hôm Tp HCM , Ngày 12/12/2010 Học viên Trần Thái Dương TĨM TẮT LUẬN VĂN Tên đề tài:” Nghiên cứu phương án cấp nước tuyến ống cấp I cho TP.HCM giai đoạn 2025 ” Thành phố Hồ Chí Minh thành phố lớn Việt nam, trung tâm công nghiệp, thương mại quan trọng Dân số 7,9 triệu người tăng trưởng khoản 2,1% năm, đến năm 2020, dân số đạt 13,5 triệu người Trong kinh tế Việt Nam tăng trưởng 8% năm, kinh tế TP.HCM cịn tăng trưởng nhanh hơn, khoản 12% năm Tốc độ tăng trường đặt thách thức nghiêm trọng cho sở hạ tầng vốn không phù hợp thành phố, đặc biệt hệ thống cấp nước thành phố Vì việc quy hoạch tổng thể cho hệ thống cấp nước thành phố tới năm 2025 đáp ứng cho gia tăng mức độ phủ lưới cấp nước đô thị (từ 76% dân số thành phố cấp nước lên 100%), tương ứng với gia tăng công suất sản xuất nước từ 1,2 triệu m3 ngày lên 3,5 triệu m3 ngày Đó vấn đề Ủy ban Nhân dân TP HCM thị tổng công ty cấp nước Sawaco thực quy hoạch Quy hoạch nhằm cải thiện, đại hóa dịch vụ cung cấp nước uống liên tục cho người dân thành phố (nghĩa đạt 100%) vào năm 2025 cung cấp nước ổn định liên tục cho thành phố Vì mục đích luận văn ứng dụng phần mềm thuỷ lực Epanet Watercad để mô phương án quy hoạch mạng lưới cấp nước năm 2025 cho việc cung cấp nước ổn định, liên tục, đảm bảo áp lực tối thiểu 20m tuyến ống truyền tải cấp I chi phí đầu tư hợp lý cho phương án quy hoạch Nội dung luận văn gồm phần sau: -Phần đầu luận văn giới thiệu trạng cấp nước TP.HCM, dự án quy hoạch mạng lưới tương lai, nhu cầu dùng nước cho tương lai năm 2025 -Phần trình bày phương án quy hoạch việc mô phương án quy hoạch phần mềm thuỷ lực -Phần cuối truy xuất kết mơ hình thuỷ lực phương án, tính khái tốn chi phí đầu tư vận hành phương án quy hoạch vòng 50 năm lập bảng so sánh phương án để đưa đề xuất THESIS ABSTRACT Title of thesis :” Study of water supply plans on the pipeline grade I for Ho Chi Minh city in 2025 ” Ho Chi Minh City is Vietnam's largest city and industrial center, the most important trade Population is 7.9 million, growing at 2.1% per year account, and by 2020, the population may reach 13.5 million While Vietnam's economy is growing at over 8% a year, economy of Ho Chi Minh City grow faster, account for 12% per year This growth rate has posed serious challenges to the infrastructure which had not fit this city, and especially for the city water supply system So the master plan for the city water supply system in 2025 to meet the increase in the level of urban water supply (76% of the population from city water supply at present to 100%), relative with an increase in water production capacity from 1.2 million m3 to 3.5 million m3 That is the problem, Ho Chi Minh City People's Committee instructed the total per capita water supply companies planning implementation This master plan to improve and modernize services and continuous supply of drinking water for all city residents (ie 100%) in 2025 and stable water supply for the city continuously So the purpose of this thesis is the application software hydraulic (Epanet, Watercad) to simulate the planning of water supply network in 2025 so that the water supply is steady, continuous, pressure to ensure minimum least 20 meters on the pipeline grade I and investment costs for reasonable planning alternatives Thesis contents include: The first part of the thesis will present the water supply current of the Ho Chi Minh City, these projects network in the future, the water demand current and for the future in 2025 The next section will present the planning and simulate the option were planned by the hydraulic software The last part is accessing the results of hydraulic model of the plans, the estimate investment costs and operating of the planning for the next 50 years then tabulated the comparation of these plans for offering idea LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn “Nghiên cứu phương án cấp nước tuyến ống I cho TP.HCM giai đoạn 2025 ” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm tạp chí theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Tác giả luận văn Trần Thái Dương MỤC LỤC CHƯƠNG : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU PHẦN : MỞ ĐẦU 1.1.1.BỐI CẢNH CHUNG VỀ CẤP NƯỚC TP HỒ CHÍ MINH 1.1.2.TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.1.3.NỘI DUNG, MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU PHẦN : ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, XÃ HỘI VÀ CƠ SỞ HẠ TẦNG 1.2.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.2.2 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ, XÃ HỘI 1.2.3 HIỆN TRẠNG CƠ SỞ HẠ TẦNG KỸ THUẬT PHẦN : HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC 12 1.3.1 HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TP HỒ CHÍ MINH 12 1.3.2 CÁC CƠNG TRÌNH KHÁC 14 1.3.3 HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN VÀ PHÂN PHỐI NƯỚC 15 CHƯƠNG : CÁC NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC TP HỒ CHÍ MINH 2.1 BÁO CÁO WILSON -MONTGOMERY 1973 20 2.l.l Mục tiêu báo cáo 20 2.l.2 Các kết luận khuyến nghị 20 2.2 BÁO CÁO CỦA CÔNG TY THIẾT KẾ CẤP THOÁT NƯỚC (VIWASE) - BỘ XÂY DỰNG 1990 22 2.2.1 Các mục tiêu việc nghiên cứu 22 2.2.2 Các kết luận khuyến nghị 22 2.3 BÁO CÁO CỦA SAFEGE NĂM 1994 23 2.3.l Các mục đích nghiên cứu 23 2.3.2 Các kết luận khuyến nghị 23 2.3.3 Các công tác thực 24 CHƯƠNG : SỰ PHÂN BỐ DÂN CƯ TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 3.1 TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG CỦA THÀNH PHỐ THEO ĐIỀU CHỈNH QUY HOẠCH CHUNG 25 3.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN KHÔNG GIAN ĐÔ THỊ CỦA THÀNH PHỐ 25 3.3 PHÂN VÙNG CHỨC NĂNG 26 3.3.1 Phân bổ dân cư 26 3.3.2 Các khu công nghiệp, khu chế xuất 28 3.3.3 Các trung tâm đô thị 29 3.4 QUY HOẠCH XÂY DỰNG CƠ SỞ HẠ TẦNG KỸ THUẬT 30 3.4.1 Quy hoạch giao thông 30 3.4.2 Định hướng quy hoạch phát triển hệ thống cấp nước Thành phố 31 3.5 NHẬN XÉT VỀ PHẦN CẤP NƯỚC TRONG ĐIỀU CHỈNH QUY HOẠCH CHUNG XÂY DỰNG ĐẾN NĂM 2025 32 CHƯƠNG : CÁC DỰ ÁN QUY HOẠCH TỔNG THỂ CẤP NƯỚC TP HỒ CHÍ MINH ĐẾN NĂM 2025 4.1 DỰ ÁN NHÀ MÁY NƯỚC THỦ ĐỨC II (BOO) CS: 300.000 M3/NG 33 4.2 DỰ ÁN XÂY DỰNG TUYẾN ỐNG CẤP NƯỚC NHÀ BÈ - CẦN GIỜ 33 4.3 DỰ ÁN HỆ THỐNG NƯỚC NGẦM BÌNH HƯNG 34 4.4 DỰ ÁN HỆ THỐNG CẤP NƯỚC SƠNG SÀI GỊN GIAI ĐOẠN II 34 4.5 DỰ ÁN TUYẾN ỐNG CHUYỂN TẢI NƯỚC SẠCH THỨ HAI THỦ ĐỨC - TP HỒ CHÍ MINH 35 4.6 CÁC DỰ ÁN PHÁT TRIỂN MẠNG CẤP 1, TIẾP NHẬN NƯỚC NHÀ MÁY NƯỚC THỦ ĐỨC BOO, 300.000 M3/NGÀY ĐÊM 36 4.7 CÁC DỰ ÁN PHÁT TRIỂN MẠNG CẤP 1, TIẾP NHẬN NƯỚC NHÀ MÁY NƯỚC KÊNH ĐÔNG VÀ DỰ ÁN HTCN SƠNG SÀI GỊN GIAI ĐOẠN 36 4.8 QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 42 4.9 CÁC TUYẾN ỐNG CHUYỂN TẢI 44 CHƯƠNG : QUY HOẠCH TỔNG THỂ CẤP NƯỚC TP HỒ CHÍ MINH ĐẾN NĂM 2025 5.1 GIỚI HẠN QUY HOẠCH 47 5.2 NHU CẦU NƯỚC 47 5.2.1 Nhu cầu nước sinh hoạt 47 5.2.2 Nhu cầu nước công nghiệp 49 5.2.3 Nhu cầu nước phục vụ công cộng 49 5.2.4 Nhu cầu nước Công nghiệp dịch vụ 49 5.2.5 Nhu cầu nước dân cư vãng lai 50 5.3 NƯỚC THẤT THOÁT THEO SỐ LIỆU CỦA SAWACO 50 5.4 ÁP LỰC NƯỚC TRONG MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG ỐNG 58 5.5 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH 58 5.6 MỘT VÀI SỐ LIỆU VỀ TÌNH HÌNH TIÊU THỤ NƯỚC HIỆN NAY 59 CHƯƠNG : MƠ HÌNH THỦY LỰC QUY HOẠCH TỔNG THỂ CẤP NƯỚC TP HỒ CHÍ MINH ĐẾN NĂM 2025 PHẦN : MƠ HÌNH THỦY LỰC 62 6.1.1 CƠ SỞ NGHIÊN CỨU 62 6.1.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 62 6.1.3 CẬP NHẬT MƠ HÌNH VÀ HIỆU CHỈNH MƠ HÌNH 62 6.1.4 CÁC GIỚI HẠN CỦA MƠ HÌNH 62 6.1.5 CÁC KỊCH BẢN VỀ SỰ THIẾU HỤT NƯỚC TRONG MẠNG LƯỚI CÁC NĂM 2010, 2015, 2025 63 6.1.5.1 Đánh giá mạng truyền dẫn 63 6.1.6 CẢI THIỆN MẠNG LƯỚI ĐỀ XUẤT LỘ TRÌNH CẤP NƯỚC NĂM 2025 64 6.1.7 QUÁ TRÌNH CẢI THIỆN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC NĂM 2025 CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN 67 PHẦN : ĐÁNH GIÁ TÍNH HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN 79 6.2.1 CHỈ TIÊU TÀI CHÍNH CỦA SAWACO 82 6.2.2 ĐÁNH GIÁ CHI PHÍ VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA PHƯƠNG ÁN 83 6.2.3 ĐÁNH GIÁ CHI PHÍ VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA PHƯƠNG ÁN 88 6.2.4 ĐÁNH GIÁ CHI PHÍ VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA PHƯƠNG ÁN 92 6.2.5 TÓM TẮT SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN 96 6.2.6 KẾT LUẬN 99 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình H.3-1 Định hướng phát triển khơng gian thị trình bày Hình 6.1 Biểu đồ vùng áp lực với tuyến ống hữu TP.HCM 2010 cao điểm Hình 6.2 Biểu đồ vùng áp lực với tuyến ống TP.HCM 2015 cao điểm Hình 6.3 Biểu đồ vùng áp lực với tuyến ống TP.HCM 2025 cao điểm Hình 6.4 Các tuyến ống truyền dẫn theo đề xuất Quy hoạch tổng thể TP.HCM 2025 Hình 6.5 Đề xuất cải tạo mạng truyền tải theo Quy hoạch tổng thể TP.HCM 2025 Hình 6.6 Các phương án Quy hoạch tổng thể TP.HCM 2025 Hình 6.7 Mạng lưới cấp nước TP.HCM 2010 Hình 6.8: Mạng lưới cấp nước TP.HCM 2010 bổ sung tuyến D2400 Hình 6.9: Mạng lưới cấp nước TP.HCM 2010 bổ sung tuyến vành đai Hình 6.10: Mạng lưới cấp nước TP.HCM 2010 bổ sung tuyến nội thành Hình 6.11: Mạng lưới cấp nước TP.HCM bổ sung tuyến ống D1800 khu vực vành đai Hình 6.12:Vị trí trạm bơm tăng áp cấp II mạng lưới cấp nước TP.HCM Hình 6.13: Các khu vực áp lực chưa đạt đến 20m cao điểm mô mơ hình cấp nước TP.HCM 2025 chưa đưa thêm giải pháp bơm tăng áp Hình 6.14: Tình trạng áp lực khu vực trung tâm cải thiện cao điểm lắp đặt trạm bơm tăng áp khu vực trung tâm Hình 6.15: Tình trạng áp lực khu vực vành đai cải thiện cao điểm lắp đặt trạm bơm tăng áp chưa đạt tuyến ống D1800 cung cấp lưu lượng chưa đủ cho trạm bơm tăng áp Hình 6.16: Tình trạng áp lực mạng lưới cấp nước cải thiện hoàn toàn theo quy hoạch 20m cao điểm lắp đặt trạm bơm tăng áp chưa đạt tuyến ống D1600 cung cấp lưu lượng chưa đủ cho trạm bơm tăng áp Hình 6.17:Vị trí van giảm áp mạng lưới cấp nước TP.HCM theo phương án Hình 6.18:Áp lực mạng lưới cấp nước TP.HCM theo phương án chưa lắp đặt van giảm áp Hình 6.19:Tình trạng áp lực mạng lưới cấp nước TP.HCM theo phương án lắp đặt van giảm áp Hình 6.20:Mạng lưới cấp nước TP.HCM theo phương án với tuyến ống truyền dẫn chuyên biệt theo vùng Hình 6.21: Mạng lưới cấp nước TP.HCM phân chia thành vùng thủy lực Hình 6.22: Tuyến ống D1500 từ NMN Thủ Đức- ngã Bình Thái lắp đặt để cấp nước chuyên biệt cho vùng Phụ lục : Cello 3/2-CMT8 PT1001 15 14 13 12 11 10 6 10 12 14 16 18 20 22 24 18 20 22 24 Cello 3/2-Minh Phụng PT2007 23.0 22.0 21.0 20.0 19.0 18.0 17.0 16.0 15.0 14.0 13.0 12.0 11.0 10.0 9.0 8.0 10 12 14 16 26 Phụ lục : Vị trí điểm hiệu chỉnh mơ hình Kết hiệu chỉnh mơ hình Nhập liệu vào mơ hình Các nút xuất kết hiệu chỉnh 27 Phụ lục : 28 Phụ lục : Biểu đồ so sánh giá trị trung bình áp lực nút hiệu chỉnh: Biểu đồ áp lực thực tế cello GD1025 Biểu đồ áp lực mơ hình nút GD1025 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 10 12 14 16 18 20 22 24 29 Phụ lục : Biểu đồ áp lực thực tế cello TA1003 Biểu đồ áp lực thực tế nút TA1003 23.0 22.0 21.0 20.0 19.0 18.0 17.0 16.0 15.0 14.0 13.0 12.0 11.0 10.0 9.0 8.0 10 12 14 16 18 20 22 24 Biểu đồ áp lực thực tế cello P1001 Biểu đồ áp lực thực tế nút PT1001 15 14 13 12 11 10 6 10 12 14 16 18 20 22 24 Biểu đồ áp lực thực tế cello P2007 Biểu đồ áp lực thực tế nút PT2007 23.0 22.0 21.0 20.0 19.0 18.0 17.0 16.0 15.0 14.0 13.0 12.0 11.0 10.0 9.0 8.0 10 12 14 16 18 20 22 24 30 Phụ lục : PHẦM MỀM QUẢN LÝ SỐ LIỆU ÁP LỰC PRIME WARE 31 Phụ lục : PHỤ LỤC : LÝ THUYẾT TÍNH TỐN THUỶ LỰC CỦA MƠ HÌNH THUỶ LỰC WaterCAD thiết kế, phát triển lập trình đội ngũ nhân viên Haestad kỹ sư phần mềm kỹ sư xây dựng Chương trình thiết kế để đại diện cho công nghệ trongWindows dựa phân tích phân phối nước thiết kế WaterCAD tính tốn dựa nghiên cứu Cơ quan Bảo vệ mơi trường Mỹ (EPA) Phịng Nghiên cứu nước uống, Giảm thiểu rủi ro kỹ thuật phịng thí nghiệm, nhân viên chuyên gia tư vấn Kết là, WaterCAD tạo kết phù hợp với chương trình máy tính EPA EPANET Phương pháp sử dụng EPANET để giải phương trình dịng chảy liên tục tổn thất cột áp, mà tiêu biểu cho trạng thái thủy lực mạng lưới đường ống điểm định sẳn theo thời gian, gọi phương pháp hybrid node-loop Todini Pilati (1987) sau Salgado et al (1988) gọi “Phương pháp Gradient” Các tiếp cận tương tự mô tả Hamam Brameller (1971) (the “Hybrid Method”) Osiadacz (1987) (the “Newton Loop-Node Method”) Sự khác biệt phương pháp cách mà lưu lượng đường dẩn cập nhật sau vòng giải lặp cột áp nút tính Do cách tiếp cận Todini đơn giản hơn, chọn để sử dụng EPANET Giả sử có mạng lưới đường ống với N nút nối NF nút có độ dốc thủy lực cố định – fixed grade (các đài bể chứa) Quan hệ lưu lượng-tổn thất cột áp ống nằm nút i j cho bởi: H i  H j  hij  rQijn  mQij2 D1 Trong H = cột áp nút, h = tổn thất cột áp, r = hệ số kháng, Q = lưu lượng, n = số mũ lưu lượng, m = hệ số tổn thất cục Gía trị hệ số kháng tùy thuộc vào công thức tổn thất cột áp ma sát sử dụng (xem bên dưới) Đối với bơm, tổn thất cột áp (âm với cột áp tăng) tiêu biểu luật lủy thừa có dạng: h0 = - 2 (h0 – r (Qy / ) n ) h0 cột áp ngắt bơm này,  trị gán tốc độ tương đối, r n hệ số đường cong bơn Tập hợp phương trình thứ hai phải thỏa tính liên tục dòng chảy vòng quanh tất nút:  Qy – Di = với i = 1, N D.2 Di nhu cầu lưu lượng nút i theo quy ước, lưu lượng chảy vào nút số dương Với tập hợp cột áp biết nút có độ dốc thủy lực cố định, tìm lời giải cho tất cột áp Hi lưu lượng Qy mà thỏa phương trình (D1) (D2) Phương pháp lời giải Gradient bắt đầu với ước tính lưu lượng ban đầu ống mà khơng cần thiết thỏa mãn liên tục dòng chảy Tại lần lặp lặp lại phương pháp này, cột áp nút tìm cách giải phương trình ma trận: AH = F D.3 Trong A = ma trận Jacobian (NxN), H = vectơ (Nx1) cột áp chưa biết nút, F = vectơ (Nx1) số hạng phía bên tay phải Các phần tử đường chéo ma trận Jacobian là: Aii =  pij 32 Phụ lục : Trong số hạng ngồi-đường chéo, khơng-zero là: Aij = - pij Trong pij đạo hàm nghịch tổn thất áp lực đường nối nút i j liên quan đến lưu lượng Đối với ống, pij  nr Qij n 1  2m Qij Trong bơm pij  n 1 n r Qij /   Mỗi số hạng bên tay phải bao gồm lưu lượng thực chưa cân nút cộng với hệ số hiệu chỉnh lưu lượng:   Fi    Qij  Di    yij   pif H f f  j  j Trong số hạng cuối áp dụng cho đường nối nối nút i với nút có grade cố định f hệ hiệu chỉnh lưu lượng yij là:  n yij  pij r Qij  m Qij sgn Q  ij Đối với ống  yij   pij h0  r (Qij /  ) n  bơm, sgn(x) x > –1 trường hợp khác (Qij luôn dương bơm.) Sau cột áp tính tốn cách giải phương trình (D3), lượng tìm từ: Qij = Qij – (yij – pij (Hi – Hj )) D.4 Nếu tổng lưu lượng tuyệt đối thay đổi liên quan đến tổng lưu lượng tất đường nối lớn sai số cho phép (ví dụ 0.001), lúc phương trình (D3) (D4) giải lần Công thức cập nhật lưu lượng (D4) ln ln báo kết dịng chảy liên tục quanh nút sau lặp lặp lại EPANET thực phương pháp cách dùng bước sau: Hệ phương trình tuyến tính D.3 giải cách dùng phương pháp ma trận rời rạc dựa tái xếp thứ tự nút (George Liu, 1981) Sau tái xếp nút để giảm đến mức tối thiểu số lượng đưa vào ma trận A, phân tích thành giai thừa biểu trưng thực có phần tử phi-zero A cần giử lại hoạt động nhớ Đối với mô chu kỳ mở 33 Phụ lục : rộng việc tái xếp phân tích thành giai thừa thực thi lần vào lúc bắt đầu phân tích Đối với lần lập lại nhất, lưu lượng ống chọn lưu lượng tương đương với vận tốc ft/giây, lúc lưu lượng qua bơm lưu lượng thiết kế quy định cho bơm (Tất tính tốn thực với cột áp theo ft lưu lượng theo cfs) Hệ số kháng ống (r) tính tốn mơ tả Bảng 3.1 Đối với phương trình tổn thất áp lực Darcy-Weisbach, hệ số ma sát f tính tốn phương trình khác tùy theo Số Reynolds (Re) cuả dịng chảy: Cơng thức Hagen – Poiseuille Re < 2.000 (Bhave, 1991): f  64 Re Phương trình Swamee Jain tương đương với Colebrook – White Re > 4.000 (Bhave, 1991): f  0.25    5.74   Ln 3.7d  Re 0.9     Nội suy Bậc Ba từ Đồ hình Moody với 2.000 < Re < 4.000 (Dunlop, 1991): f   X  R X  R X  X 4 R Re 2000 X  FA  FB X  0.128  17 FA  2.5FB X  0.128  13FA  2FB X  R0.032  3FA  0.5FB  FA  Y 3 2  0.00514215   FB  FA  Y 2Y 3   Y2   3.7d  5.74 Re 0.9 5.74    Y  0.86859Ln  0.9   3.7d 4000  Trong  = độ nhám ống, d = đường kính ống 34 Phụ lục : Hệ số tổn thất cột áp cục dựa cột áp vận tốc (K) chuyển sang hệ số dựa lưu lượng (m) với quan hệ sau: m 0.02517 K d4 Các thiết bị phun mối nối mơ ống tưởng tượng mối nối bể chứa tưởng tượng Các thông số tổn thất áp lực ống n = (1/), r = (1/C)n, m = 0, C hệ số phun thiết bị phun  số mũ áp suất Cột áp bể chứa tưởng tượng cao trình mối nối Lưu lượng tính tốn qua ống tưởng tượng trở thành lưu lượng kết hợp với thiết bị phun Các van mở gán gía trị r cách giả định van mở hoạt động ống trơn (f = 0.02) mà chiều dài gấp hai lần đường kính van Các đường nối đóng giả định để tuân thủ quan hệ tổn thất cột áp tuyến tính với hệ số kháng lớn, ví dụ: h = 108 Q, p = 10-8 y = Q Đối với đường nối mà (r+m) Q < 10-7, p = 107 y = Q/n Sự kiểm soát trạng thái với bơm, van chiều (CVs), van kiểm soát lưu lượng, đường ống nối tiếp với đài trống/đầy thực sau lần lặp lại, lên lần lặp thứ 10 Sau lần này, kiểm soát trạng thái thực sau đạt độ hội tụ Sự kiểm soát trạng thái van kiểm soát áp suất (PRVs PSVs) thực sau lần tính lập Trong suốt lúc kiểm sốt trạng thái, bơm đóng lại cột áp thu lớn cột áp ngắt bơm (để ngăn ngừa chảy ngược) Tương tự, van chiều đóng lại tổn thất áp lực qua chúng số âm (xem bên dưới) Khi điều kiện không diện, đường nối mở trở lại Một kiểm sốt tình trạng tương tự thực đường ống nối vào đài đầy/trống Các đường nối đóng lại khác biệt cột áp ngang qua đường nối làm cho xả nước từ đài nước trống hay châm nước vào đài đầy nước Chúng mở lần kiểm soát trạng thái điều kiện khơng cịn Kiểm tra đơn giản h < để xác định có phải van chiều phát đóng hay mở để tạo xoay vòng hai trạng thái vài mạng lưới giới hạn độ xác số Quy trình sau đưa để cung cấp thử nghiệm khắt khe trạng thái van chiều (CV): if h > Htol then if h < -Htol then status = CLOSED if Q < -Qtol then status = CLOSED esle status = OPEN esle if Q < -Qtol then status = CLOSED esle status = unchanged Htol = 0.0005 ft Qtol = 0.001 cfs 35 Phụ lục : 10 Nếu kiểm sốt trạng thái đóng lại van, ống, hay CV mở, lưu lượng đặt theo 10-6 cfs Nếu bơm mở trở lại, lưu lượng tính tốn cách áp dụng độ tăng cột áp hành theo đường cong biểu diễn đặc tính Nếu ống hay van CV mở lại, lưu lượng xác định cách giải phương trình (D.1) cho Q theo tổn thất cột áp hành h, bỏ qua hết tổn thất cục 11 Các hệ số Ma trận cho van ngắt áp (pressure breaker valves – PBVs) đặt sau: p = 108 y = 108Hset, Hset số gán độ tụt áp van (theo feet) Các van điều khiển dạng cổ họng (Throttle control valves – TCVs) xử lý ống với r mô tả mục bên m lấy giá trị chuyển đổi cuả trị số gán van này(xem mục trên) 12 Các hệ số Ma trận cho van giảm áp, giữ áp, kiểm sốt lưu lượng (PRVs, PSVs, FCVs) tính tốn sau tất đường nối khác phân tích Các kiểm sốt trạng thái van PRVs PSVs thực mô tả mục Các van mở hồn tồn, đóng hồn tồn, hoạt động mức áp suất hay giá trị gán chúng 13 Lý luận dùng để thử nghiệm trạng thái van PRV sau: if current status = ACTIVE then if Q < -Qtol then new status = CLOSED if Hi < Hset + Hml – Htol then new status = OPEN else new status = ACTIVE if current status = OPEN then if Q < -Qtol then new status = CLOSED if Hi > Hset + Hml + Htol then new status = ACTIVE else new status = OPEN if current status = CLOSED then if Hi > Hj + Htol and Hi < Hset - Htol then new status = OPEN if Hi > Hj + Htol and Hj < Hset - Htol then new status = ACTIVE else new status = CLOSED Q lưu lượng hành qua van này, Hi cột áp phiá thượng lưu nó, Hj cột áp phiá hạ lưu nó, Hset số gán áp suất chuyển thành cột áp, Hml tổn thất cục van mở (= mQ2), Htol Qtol giá trị giống dùng cho van chiều mục nêu Một tập hợp tương tự thử nghiệm sử dụng cho van PSVs, ngoại trừ thử nghiệm dựa vào Hset, chử i j chuyển đổi toán tử > < 14 Lưu lượng qua van PRV hoạt động trì để ép buột liên tục nút phía hạ lưu lúc lưu lượng qua van PSV thực giống nút thượng lưu Đối với van PRV hoạt động từ nút i đến nút j: 36 Phụ lục : pij = Fj = Fj + 108Hset Ajj = Ajj + 108 Các cưỡng lực cột áp nút hạ lưu mức giá trị gán Hset van Các hệ số nhiệm vụ tương đương thực cho van hoạt động PSV số cho F A nút thượng lưu i Các hệ số cho van PRVs PSVs mở/đóng xử lý cách với đường ống 15 Đối với van hoạt động FCV từ nút i đến nút j với số gán lưu lượng Qset, Qset cộng vào lưu lượng rời khỏi nút i nhập vào nút j, trừ khỏi Fi, cộng vào Fj Nếu cột áp nút i nhỏ nút j, lúc van khơng thể phân phối lưu lượng đối xử đường ống mở 16 Sau đạt độ hội tụ ban đầu (sự hội tụ lưu lượng với trạng thái không thay đổi van PRVs PSVs), việc kiểm soát trạng thái khác thực bơm, van CVs, FCVs, đường nối đến đài nước Tương tự, trạng thái đường nối điều khiển chuyển đổi áp suất (ví dụ: bơm điều khiển áp suất nút mối nối) kiểm soát Nếu có thay đổi trạng thái xảy ra, việc tính lặp phải tiếp tục thêm hai vịng (ví dụ: kiểm sốt độ hội tụ nhảy sang vòng lặp kế tiếp) Ngược lại, đạt lời giải cúối 17 Với mô chu kỳ (thời đoạn) kéo dài (EPS), quy trình sau thực hiện: a Sau lời giải tìm cho thời đoạn hành, bước thời gian cho lần giải mức tối thiểu của: Thời gian đến chu kỳ nhu cầu bắt đầu, Thời gian ngắn cho đài để làm đầy hay xả cạn, Thời gian ngắn mức nước đài đạt đến điểm mà phát động thay đổi trạng thái vài đường nối (ví dụ: mở hay đóng bơm) quy định kiểm soát đơn giản, Thời gian kiểm soát định dơn giản đường nối bắt đầu, Thời gian mà kiểm soát dựa quy luật gây thay đổi trạng thái nơi mạng lưới Trong tính tốn thời gian dựa mức nước đài, phần nói sau giả định thay đổi theo dạng tuyến tính dựa lời giải lưu lượng hành Thời gian hoạt động kiểm sốt dựa quy luật tính tốn sau: Khởi đầu thời điểm hành, quy luật đánh giá bước thời gian theo quy luật Giá trị mặc định 1/10 37 Phụ lục : bước thời gian thủy lực thông thường (ví dụ: thuỷ lực cập nhật giờ, quy luật đánh giá phút) Theo bước thời gian quy luật này, đồng hồ cập nhật, mức nước đài chứa (dựa tập hợp lưu lượng ống tính tốn nhất) Nếu điều kiện quy luật thỏa, lúc hành động bổ sung vào danh sách Nếu hành động xung đột với hành động khác đường nối có danh sách lúc hành động từ quy luật mà có ưu tiên cao cịn lại danh sách bị loại bỏ Nếu thứ tự ưu tiên ngang lúc hành động nguyên thủy lại danh sách Sau tất quy luật đánh giá, danh sách khơng cịn trống hành động giữ lại Nếu điều làm cho trạng thái hay nhiều đường nối thay đổi lời giải thủy lực tính tốn tiến trình lại bắt dầu lần Nếu không thay đổi trạng thái bị đòi hỏi, danh sách hành động xóa bước thời gian theo quy luật giữ bước thời gian thủy lực thông thường trôi qua b Thời gian tiến triển theo bước thời gian tính tốn, nhu cầu tìm ra, mức nước đài điều chỉnh dựa lời giải lưu lượng hành, quy luật kiểm soát đường nối kiểm tra để xác định đường nối thay đổi trạng thái c Một tập hợp vòng lặp với phương trình (D.3) (D.4) bắt đầu tập hợp lưu lượng hành 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI TIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thống.(2008) Bài Giảng Mạng Lưới Cấp Thoát Nước Bộ môn Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước [2] Nguyễn Thống.(2008) Lập Và Thẩm Định Dự Án Đầu Tư Xây Dựng Trường ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh [3] Vitens-Evides International.(2009) Special Report No.15 Corperate CommunicationsStrategy and Organisation of a Communications Department in SAWACO Utility Support Program for SAWACO [4] Utility Support Program.(USP) Special Study No.3 Some Observation Tertiary Distribution [5] MWH.(2009) Dự án cấp nước TPHCM: dự thảo báo cáo khả thi Soạn thảo cho ADB/SAWACO [6] Viwase.(2007) Báo cáo quy hoạch tổng thể cấp nước TPHCM đến năm 2025: dự thảo báo cáo khả thi [7] Báo cáo Nghiên cứu khả thi Dự án cấp nước sông Sài Gòn giai đoạn II [8] Dự thảo Nghiên cứu khả thi tuyến ống nước D2400 từ Bình Thái trung tâm Thành phố Viwase lập (2008) [9] Dự thảo quy hoạch cấp nước TPHCM Bình Thái trung tâm đến năm 2025 [10] Viawase.(2007) Quy hoạch tổng thể cấp nước TPHCM đến năm 2025 [11] Jaakko Poyry Infra (2005).Dự án giảm NKDT TPHCM [12] Tổng cục dân số kế hoạch hóa dân số gia đình.(2009) Dân số phân bổ theo giới đơn vị hành chính/nông thôn, đô thị PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Trần Thái Dương Ngày, tháng, năm sinh: 26/07/1984 Nơi sinh: Vĩnh Long Địa liên lạc: 48/6 Nguyễn Thị Út, Phường 1, thành phố Vĩnh Long Email:thai_duong47@yahoo.com Điện thoại: 0903883582 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO - Từ tháng 09/2003 đến tháng 04/2008: sinh viên hệ quy ngành Thủy lợi – Thủy điện – Cấp thoát nước, khoa Kỹ thuật Xây Dựng, trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh - Từ tháng 09/2009 đến nay: học viên cao học ngành Xây dựng Cơng trình thủy, khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC - Từ tháng 02/2009 đến nay: chuyên viên Kỹ thuật Giảm thất thoát nước Phịng Kỹ thuật, Cơng ty Cổ phần Cấp nước Phú Hịa Tân thuộc Tổng Cơng ty Cấp nước Sài Gịn ... L? ?I CAM ĐOAN T? ?i xin cam đoan: Luận văn ? ?Nghiên cứu phương án cấp nước tuyến ống I cho TP. HCM giai đoạn 2025 ” cơng trình nghiên cứu riêng t? ?i N? ?i dung luận văn có tham khảo sử dụng t? ?i liệu,... m3/ngày cho hai giai đoạn (giai đoạn II+III) vị trí cạnh bể chứa xây dung giai đoạn II Trạm bơm m? ?i: Đường kính ống hút, ống đẩy DN=1000, v = 2,2m/s M? ?i máy bơm đặt thiết bị biến tần Tuyến ống nƣớc... t? ?i: ” Nghiên cứu phương án cấp nước tuyến ống cấp I cho TP. HCM giai đoạn 2025 ” Thành phố Hồ Chí Minh thành phố lớn Việt nam, trung tâm công nghiệp, thương m? ?i quan trọng Dân số 7,9 triệu người