Đồ án môn học cấp nước - nguyenvan60CTN-đã chuyển đổi-đã gộp

Đồ án mơn học cấp nước GVHD: PGS TS Đồn Thu Hà CHƯƠNG I TÌNH HÌNH CHUNG KHU VỰC I- Mô tả điều kiện tự nhiên, địa hình phạm vi thiết kế: Thành phố nằm điều kiện khí hậu có: + Hướng gió chính: Đông Nam Thành phố có xí nghiệp nằm ở phía Đông Bắc Tây Nam của thành phố Thành phố có quy mô vừa nhỏ, được xây dựng thành khu vực: + Khu vực I: - Mật độ dân số: 200 người/ha - Số tầng nhà: 3-4 tầng - Tiêu chuẩn cấp nước theo tiêu chuẩn chung + Khu vực II: - Mật độ dân số: 250 người/ha - Số tầng nhà: 3-4 tầng - Tiêu chuẩn cấp nước bằng 80% so với khu vực I Với tỷ lệ đường quảng trường chiếm 18% diện tích thành phố Với tỷ lệ xanh chiếm 12% diện tích thành phố II- Phân tích nhiệm vụ thiết kế: + So sánh giữa khu vực I khu vực II, ta nhận thấy khu vực I khu vực II có mật độ chênh tương đối nhiều, số tầng nhà nhau, mặt khác khu vực II lớn khu vực I lên lượng nước cung cấp cho khu vực II sẽ nhiều + Ngoài lượng nước cấp cho sinh hoạt, ta cũng cần tính lượng nước cho công cộng, dịch vụ, hay các nhu cầu tiêu thụ nước khác của thành phố + Trong thực tế thiết kế, ta cần tính đến cả khu dùng nước cho tưới đường, quảng trường và xanh Tuy nhiên lưu lượng nước cấp lại tùy thuộc vào từng giờ quy định + Một phần cũng quan trọng thiết kế mạng lưới cấp nước, đó phần nước cho chữa cháy => Vì vậy nhiệm vụ thiết kế của thiết kế hệ thống cấp nước cho đô thị với mức độ dùng nước khác cho phù hợp với nhu cầu dùng nước của từng khu vực Phải đảm bảo cấp nước đầy đủ, ổn đỉnh, đảm bảo chất lượng cũng yêu cầu sử dụng nước của thành phố Thiết kế phù hợp với tài chính cũng ngân sách của dự án, tránh lãng phí, thất thoát, đặc biệt tránh tình trạng thiếu nước CHƯƠNG II TÍNH TỐN QUY MƠ CƠNG SUẤT CỦA TRẠM XỬ LÝ I- Xác định các loại nhu cầu dùng nước: 1) Tính diện tích các khu vực xây dựng, đường phố, quảng trường, công viên xanh: + Dựa vào mặt bằng đã cho, ta đo được diện tích các khu vực sau: - Diện tích khu vực I: S1 = 819,532 (ha) - Diện tích khu vực II: S2 = 921,058 (ha) Tổng diện tích thành phố là: S = S1 + S2 =819,532 + 921,058 =1740,59 (ha) - Diện tích công nghiệp II là: S2CN = 73,956 (ha) - Diện tích công nghiệp I là: S1CN = 54,9051 (ha) - Diện tích đường quảng trường chiếm 18% diện tích thành phố: Sđ = 18% *1740,59 = 313,306 (ha) - Diện tích xanh chiếm 12% diện tích thành phố: SCX = 12% * 1740,59 = 208,87 (ha) - Diện tích dân cư khu vực I là: S1DC= S1 - (12+18)% * S1 – S1CN =819,532 -30%*819,532-73,956 = 499,72 (ha) - Diện tích dân cư khu vực II là: S2DC= S2-(12+18)% * S2 – S2CN =921,058 - 30%*921,058-54,9051 =589,84 (ha) 2) Xác định lưu lượng nước sinh hoạt cho các khu dân cư: a Xác định dân số tính toán: + Khu vực I: Mật độ dân số: P1 = 200 (ng/ha) Diện tích dân cư: S1DC = 499,72 (ha) => Dân số tính toán: N1 = P1 * S1DC = 200* 499,72 = 99944(người) + Khu vực II: Mật độ dân số: P2 = 250 (ng/ha) Diện tích dân cư: S2DC = 589,84 (ha) => Dân số tính toán: N2 = P2 * S2DC = 250 * 589,84= 147460 (người) Khi đó dân số của cả thành phố là: N = N1 + N2 = 99944+ 147460 = 247404 (người) => Nhận xét: Quy mô thành phố vừa nhỏ với dân số 200 nghìn người, mật độ dân số trung bình 225 người/ha nên đô thị loại II b Xác đinh lưu lượng: Theo TCVN 33-2006 tính đến năm 2025 với tỷ lệ cấp nước 99% + Khu vực I: Tổng lưu lượng nước dùng cho khu vực I ngày đêm: q1 * N1 * f1 Q shngtb = (m3/ngđ) 1000 Trong đó: ngtb Q sh1 q1 N1 f1 : Tổng lưu lượng nước dùng cho khu vực I ngày đêm : Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt mỗi người ngày đêm : Số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước q1 : Tỷ lệ được cấp nước ngtb Qsh = (200*99944*0.99)/1000 = 19788,912 (m3/ngđ) + Khu vực II: Tổng lưu lượng nước dùng cho khu vực I ngày đêm: q2 * N * f Q shngtb = 1000 (m3/ngđ) Trongngtbđó: Q sh : Tổng lưu lượng nước dùng cho khu vực II ngày đêm q2 : Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt mỗi người ngày đêm Tiêu chuẩn cấp nước khu vực II= 80% so với khu vực I N2 : Số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước q2 f2 : Tỷ lệ được cấp nước Q shngtb = (80%*200*147460*0,99)/1000 = 23357,664(m3/ngđ) => Vậy lượng nước dùng cho nhu cầu sinh hoạt của thành phố là: TB Qsh = q * N i i i =1 1000 * fi = 19788,912+23357,664=43146,576(m3/ngđ) 3) Lưu lượng nước tưới đường, quảng trường xanh: Theo Bảng 3.3 TCVN 33-2006: - Tính lưu lượng tưới đường: Diện tích đường, quảng trường: Sđ = 313,306 (ha) Đường quảng trường được tưới bằng giới qđ = 0,51 l/m2 Tổng lưu lượng nước tưới đường quảng trường: Qtđ = 10 * Stđ * qđ = 10 * 313,306 * 0,51 = 1566.53(m3/ngđ) - Tính lưu lượng tưới xanh: Diện tích xanh: Scx = 208,87 (ha) Cây xanh được tưới bằng thủ công: qcx = (l/m2) cho một lần tưới Tổng lưu lượng nước tưới xanh: Qtcx = 10 * Stcx * qcx = 10 * 208,87 * = 6266,1 (m3/ngđ) => Tổng lưu lượng tưới đường, quảng trường xanh: Qt = Qtđ + Qtcx = 1566.53+ 6266,1 = 7832.63(m3/ngđ) 4) Nhu cầu dùng nước cho các khu công nghiệp: Tên Diện tích Số ca làm công khu việc(ca) nghiệp cn(ha) I II 54,905 73,956 + Công nghiệp I: Số ca làm việc ngày: C1 = 1ca= tiếng sh Q => cn1 = 45*54,905*1=2470,7(m3/ngđ) + Công nghiệp II: Số ca làm việc ngày: C2 = ca= 16 tiếng sh Q cn => =22*73,956*2=3254,06(m3/ngđ) Vậy nước cấp cho cả công nghiệp là: sh sh sh + Qcn Q Qcn cn = = 2470,7+3254,06=5724,8 (m3/ngđ) 5) Nước dùng cho dịch vụ : Theo TCVN 33-2006 tính đến năm 2020 thì: Nước dùng choTBdịch vụ là: 10% => Qdv, = 10% * Qsh = 10% * 43146,576=4314,6(m3/ngđ) 6) Nước thất thoát: TB + Qtt = 10% *( Qsh Qdv + Qcn (43146,576+4314,6+5724,8+7832.63) + Qt )=15%* => Qtt = 6101.8(m3/ngđ) Trong đó: 15% số % tra theo Bảng 3.1 TCXDVN 33-2006, 15% thuộc khoảng giá trị từ (15% - 20%) vì ta thiết kế mạng lưới đường ống cho thành phố, hệ thống cấp nước khá thuận lợi từ cao trình cao về cao trình thấp đó lượng nước tổn thất cũng sẽ nhỏ so với mạng lưới đường ống 7) Xác địnhlượng nước cho yêu cầu riêng của trạm xử lý nước: TB + Q sh Qtxl =X% * ( Qdv + Qcn + Qt + Qtt) Trong đó: X% số % tra theo Bảng 3.1 TCXDVN 33-2006, X% thuộc khoảng giá trị từ (5% - 8%), vì công suất cấp nước vào mạng lưới lớn nên ta chọn X% nhỏ Vì vậy ta chọn X = 5.1% Khi đó lượng nước cho yêu cầu riêng của trạm xử lý nước: TB + Q sh Qtxl = 5.1% * ( Qdv + Qcn + Qt + Qtt) = 0,051 * (43146,576+4314,6+5724,8+7832,63+9152,8) = 3578.74(m3/ngđ) II Xác định quy mô công suất trạm cấp nước: 1) Lưu lượng ngày tính toán trung bình năm của hệ thống cấp nước: Lưu lượng ngày tính toán trung bình năm của hệ thống cấp nước: tb = Qsh + D Qngày Trong đó: Qsh: Là lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt của khu dân cư (m3/ngđ) D: Lượng nước tưới cây, rửa đường, dịch vụ đô thị, khu công nghiệp, thất thoát, nước cho bản thân nhà máy xử lý nước được tính theo bảng 3.1 TCXDVN 332006 lượng nước dự phịng Lượng nước dự phịng cho phát triển cơng nghiệp, dân cư các lượng nước khác chưa tính được cho phép lấy thêm 5-10% tổng lưu lượng nước cho ăn uống sinh hoạt của điểm dân cư Khi có lý xác đáng được phép lấy thêm khơng quá 15% Ta có: D = Qt + Qcn+ Qdv + Qtt + Qtxl = 4314,6+5724,8+7832,63+6101.8+3578.74 =27549.54 (m 3/ngđ) tb Vậy: Qngày = Qsh + D =43146,576+27549.54 = 70696.116 (m 3/ngđ) 2) Lưu lượng nước tính toán ngày dùng nước lớn nhỏ max max tb Qngày = K ngày * (Qngày − Qcn ) + Qcn min tb Qngày = K ngày * (Qngày − Qcn ) + Qcn Trong đó: K , K ngày hệ sớ dùng nước khơng điều hịa ngày đêm Chọn K max ngày =1,25 bằng cách nội suy theo TCXDVN 33-2006 với đô thị loại II K ngày =0,75 bằng cách nội suy theo TCXDVN 33-2006 với đô thị loại II max max tb Vậy: Qngày = K ngày * (Qngày − Qcn ) + Qcn = 1,25 *(70696.116 -5724.8) + 5724,8 = 86938.945(m 3/ngđ) max ngày min tb Qngày = K ngày * (Qngày − Qcn ) + Qcn =0,75*(70696.116 -5724,8) + 5724,8 = 54453.287(m 3/ngđ) Làm tròn: Q max ngày = 87000 (m /ngđ) 3) Lưu lượng tính toán công trình thu nước, trạm bơm cấp I trạm xử lý,tuyến dẫn thô Thông thường công trình thu nước, trạm bơm cấp I , bơm nước vào tuyến dẫn nước thô trạm xử lý làm việc điều hòa ngày, lưu lượng giờ tính toán được xác định theo công thức: h.tb ngày max Q max Qngày max K (Qsh + Qt + Qdv + Qtt + Qtxl ) Q2 QCN + CN T 24 16 1,25 * (43146,57 + 4314,6 + 7832,63 + 6101.8 + 3578.74) = 24 = = + +2470,7/8+3254,06/16 =3896.3( m /ngđ) h tb ngày Q Qngày K (Qsh + Qt + Qdv + Qtt + Qtxl ) QCN QCN + + T 24 16 0,75 * (43146,57 + 4314,6 + 7832,63 + 6101.8 + 3578.74) = 24 = = +2470,7/8+3254,06/16 =2542.7 ( m /ngđ) +) Lưu lượng tính toán mạng lưới: - Để tính toán mạng lưới, chế độ làm việc của trạm bơm II, dung tích của đài h nước bể chứa ta cần tính theo lưu lượng giờ Qmax ngày dùng nước lớn - Lưu lượng nước tiêu thụ mạng lưới khác giữa các giờ ngày, giờ dùng nhiều, giờ dùng ít, ban ngày dùng nhiều ban đêm Vào giờ cao điểm lượng nước tiêu thụ nhiều so với các giờ khác ngày Lưu lượng giờ dùng nước lớn được xác định theo công thức: Lưu lượng giờ dùng nước lớn nhất: max h Q = K =K max max h (Q tb ngày ) max − QTXL K ngày 24 * (Qsh + Qt + Qdv + Qtt ) * K hmax 24 QCn Q2 + CN 16 + =4502.9 ( m /h) Lưu lượng giờ dùng nước nhỏ nhất: Q = h K =K h (Q tb ngày ) − QTXL K ngày 24 * (Qsh + Qt + Qdv + Qtt ) * K hmin 24 + QCn Q2 + CN 16 =1244.8( m /h) Trong đó: Hệ sớ dùng nước khơng điều hịa giờ: Khmax = max.max + max, min: Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của nhà max= 1,21,5; min= 0,40,6, dựa với mức độ trang thiết bị vệ sinh Nội suy ta chọn max= 1.2, min= 0.41 + bmax, bmin: Hệ số kể đến số dân khu dân cư.Với dân số thành phố 247404 người, (TCXDVN33-2006 bảng 3.2) ta có bmax= 1,04; bmin=0,88 Vậy hệ sớ dùng nước khơng điều hịa giờ: Khmax = max.bmax = 1,2*1,04= 1.248 Khmin = min.bmin = 0,41 * 0,88 = 0.3608 4) Xác định lưu lượng tính toán cho các công trình hệ thống cấp nước: a Lưu lượng để dập tắt đám cháy: Hệ thống cấp nước phải tính đến trường hợp có cháy nên tính tốn mạng lưới đường ống phân phối có tính đến khả làm việc của mạng lưới có cháy xảy giờ dùng nước lớn Lượng nước dùng để dập tắt các đám cháy không đưa vào mạng lưới thường xuyên mà đưa vào có cháy xảy Theo TCVN 2622-1995,số đám cháy có thể xảy đồng thời cùng một thời điểm có thể xác định sau: + Khu dân cư công nghiệp của khu vực có chung một hệ thống cấp nước - Khu công nghiệp: Trong các khu công nghiệp, lưu lượng chữa cháy bên lấy từ trụ nước chữa cháy, tính với nhà cần lượng nước chữa cháy nhiều tính cho một đám cháy được quy định TCVN 2622-1995 SCN=S1CN+S2CN= 73,956+54,9051=128,86 (ha)< 150 (ha) nên coi xí nghiệp có đám cháy đồng thời Coi xí nghiệp có bậc chịu lửa III, hạng sản xuất D, E; khối tích 3200 m3 Ta có lưu lượng dập tắt đám cháy là: qccxn= 10 (l/s) - Khu dân cư: Dân cư thành phố: N=247404(người) Nhà xây dựng 3, tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa, với lưu lượng của mỗi đám: qccdc=30 (l/s) có đám cháy đồng thời (theo TCVN 2622- 1995) Khu công nghiệp có diện tích 25000 người nên thành phố sẽ có đám cháy đồng thời với lưu lượng 𝑞𝑐𝑐 Lưu lượng chữa cháy qcc= 30 (l/s) Tổng lượng nước chữa cháy thành phốlà:30 ∗ = 90 (l/s) max cc => Qh = Qhmax + qcc = 4502.9 *10^3 + 90 =1340.8(l/s) 3600 b Chế độ làm việc các cơng trình hệ thớng cấp nước: + Xác định tổng dung tích của bể chứa: Wtổng = Wdự trữ +Wđiều hoà + Wchữa cháy + W trạm xử lý Trong đó Wdự trữ: được chọn tùy theo mức độ tin cậy yêu cầu đối với hệ thống, khả của nguồn độ tin cậy của hệ thống dẫn nước thô Ở Việt Nam hiện chưa có tiêu chuẩn hướng dẫn chọn dung tích dự trữ cho hệ thống dẫn phân phối nước sạch Wdự trữ =0 Wđiều hoà: tổng dung tích cần có bể chứa đài nước dùng để chứa lượng nước điều hòa giữa trạm xử lý có lưu lượng làm việc không đổi mạng lưới có lưu lượng làm việc thay đổi liên tục ngày: Wđiều hoà = kw Q max ngày h k w = (k max − 1) * h k max h k max −1 h k max Ta có: khmax =1,248 => kw = % =>Wđiều hoà = 8% * 87000=6960 (m3) Wchữa cháy: lưu lượng để dập tắt các đám cháy: Wchữa cháy = 3,6 * T * n * qcc (m³) Trong đó : Số đám cháy đồng thời n=2 Lưu lượng chữa cháy qcc= 30 (l/s) Thời gian chữa cháy T =3h =>Wchữa cháy = 3,6 * *2 * 30 = 972(m³) W trạm xử lý: lượng nước dùng trạm xử lý để rửa bể lọc, cọ rửa các công trình xử lý nước cấp, sinh hoạt nội bộ trạm : max W trạm xử lý = (5÷10) % * Qngày max Wtrạm xử lý = 7% * Qngay x =>W trạm xử lý = 0,07 * 87000= 6090 (m³) Như vậy, tổng dung tích của bể chứa : Wtổng = + 6960+972+6090= 14022(m³) Để thuận lợi cho việc làm vệ sinh bể chứa quá trình sử dụng ta thiết kế hai bể chứa với kích thước mỗi bể chứa là: a x a x h = 45*45*4.3 (m) =>Thể tích hai bể chứa V = 17415 (m3) Ta chọn bể chứa nửa chìm nửa vì: + Đảm bảo công tác khử trùng đạt hiểu quả + Cân bằng khối lượng đào đắp dẫn đến tối ưu về kinh tế CHƯƠNG III LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC VÀ VỊ TRÍ TRẠM XỬ LÝ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN SƠ ĐỒ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC I- Lựa chọn nguồn nước: Khi thiết kế một hệ thống cấp nước cho một đô thị, việc đầu tiên quan trọng đó lựa chọn nguồn cung cấp nước Để lựa chọn nguồn cung cấp nước ta phải đảm bảo các yêu cầu trữ lượng với đợ an tồn cao, giá thành xử lý thấp, gần nơi sử dụng, địa hình trạm sử lý thuận lợi để giảm giá thành Nhìn vào sơ đồ thành phố F ta có thể thấy nguồn nước chính của thành phố F nước sông, với lợi thế dịng sơng chảy sát thành phớ với lưu lượng khá dồi ổn định Nhìn chung nước sông có hàm lượng cặn độ đục cao về mùa mưa Ngồi thành phớ cịn có nguồn nước ngầm, nước mưa, nhiên trữ lượng nhỏ không ổn định Do nhu cầu dùng nước của thành phố lớn nên ta chọn nguồn nước cung cấp chính cho thành phố nguồn nước sông II- Vị trí trạm xử lý: Trạm xử lý nước ta đặt ở phía Đông -Nam của thành phố với các điều kiện thuận lợi về địa hình nguồn nước phong phú Vị trí đặt trạm xử lý có lợi thế về địa hình, nằm về hướng cao địa hình tương đối bằng phẳng của thành phố nên với trường hợp địa hình thì ta không cần xây dựng đài nước để tiết kiệm chi phí Trạm xử lý được xây dựng giữa thành phố nguồn nước, đảm bảo cấp nước nhanh chóng đầy đủ, giảm thất thoát vận hành hệ thống đạt hiệu suất cao III- Phân tích lựa chọn sơ đồ hệ thống cấp nước: Trạm bơm II cung cấp nước trực tiếp tới mạng lưới với lưu lượng áp lực yêu cầu được lựa chọn thiết kế theo phương án sử dụng máy bơm có lắp thiết bị biến tần, có khả thay đổi lưu lượng áp lực bơm Mạng lưới được cung cấp lượng nước từ trạm bơm II trực tiếp vào mạng lưới Máy bơm có sử dụng thiết bị biến tần có khả thay đổi công suất bơm, thỏa mãn sự thay đổi của chế độ tiêu thụ nước Khi thiết kế các hệ thống cấp nước cần phải lựa chọn sơ đồ hệ thống cấp nước hợp lý dựa sở phân tích, tính toán kỹ lưỡng các yếu tố liên quan về điều kiện tự nhiên, yêu cầu của đối tượng dùng nước điều kiện kinh tế kỹ thuật Thành phố F có khu công nghiệp nằm đô thị nên hệ thống cấp nước chung được lựa chọn thiết kế đồng thời cấp nước cho khu dân cư, chữa cháy, tưới vườn hoacây cảnh, rửa đường…Đồng thời cấp nước cho các nhà máy xí nghiệp Lượng nước cung cấp cho cả khu công nghiệp đô thị không lớn nên có thể lấy nước từ hệ thống cấp nước đô thị tiến hành xử lý bổ sung cần thiết, đảm bảo chất lượng nước yêu cầu tùy thuộc vào loại hình dây chuyền công nghệ sản xuất Bảng 5.2: Kết quả tính toán Epanet giờ dùng nước lớn nhất các đoạn ống Link ID Pipe P1 Pipe P2 Pipe P3 Pipe P4 Pipe P5 Pipe P6 Pipe P7 Pipe P8 Pipe P9 Pipe P10 Pipe P13 Pipe P14 Pipe P15 Diameter Roughness Flow Unit Velocity Headloss mm m/s LPS m/km 750 140 636.7 1.44 1.99 650 140 403.02 1.21 1.71 500 140 252.45 1.29 2.59 360 140 113.29 1.11 2.9 100 140 2.09 0.27 0.91 450 140 210.1 1.32 3.07 450 140 170.39 1.07 2.09 450 140 127.95 0.8 1.23 400 140 98.58 0.78 1.34 350 140 43.64 0.45 0.57 500 140 201.47 1.03 1.7 400 140 163.43 1.3 3.43 400 140 113.12 0.9 1.73 ... Junc J-3 Junc J-4 Junc J-5 Junc J-6 Junc J-7 Junc J-8 Junc J-9 Junc J-10 Junc J-11 Junc J-12 Junc J-13 Junc J-14 Junc J-15 Junc J-16 Junc J-17 Junc J-18 Junc J-19 Junc J-21 Junc J-22 Junc J-23... Kiểm tra áp lực vịng bao ta có: ∆ℎ