tớnh toỏn qtt (l/s) Đường kớnh d, (mm) Tốc độ v (m/s) 1000i (m/s) Chiều dài đoạn ống l(m) Tổn thất ỏp lực trờn đoạn ống h=i.l (m) 1-2 2-3 ... a. Vớ dụ:
Cho mạng lưới cấp nước như hỡnh vẽ, bỡnh đồ và kớch thước đó ghi trờn hỡnh vẽ. Từ trạm bơm II cung cấp một lưu lượng nước là 40 l/s. Đài nước đặt ở đầu mạng, cung cấp một lưu lượng là 10 l/s. Tại nỳt 4 lấy ra lưu lượng tập trung là 5 l/s. Mạng cấp cho nhà 4 tầng, được thiết kế bằng ống gang nước sạch. Tổng tổn thất ỏp lực từ trạm bơm đến đài là 4m.
Giải:
+ Tổng chiều dài của mạng là:
= 200 + 150 + 200 + 250 + 200 + 300 + 300 = 1600m. + Xỏc định lưu lượng đơn vị:
qđv = = = 0,028 (l/s.m)
+ Xỏc định lưu lượng dọc đường: qdd = qđv.L, (l/s). Lập bảng:
1 - 2 300 8,4 2 - 3 150 4,2 3 - 4 200 5,6 2 - 5 200 5,6 2 - 6 200 5,6 3 - 7 250 7,0 3 - 8 300 8,4
+ Xỏc định lưu lượng nỳt: qn = 0,5 . Lập bảng sau: Nỳt Những đoạn ống
liờn quan tới nỳt (l/s)
qn (l/s) 1 1 - 2 8,4 4,2 2 1 - 2, 2 - 3, 2 - 5, 2 - 6 23,9 12,0 3 2 - 3, 3 - 4, 3 - 7, 3 - 8 25,3 12,7 4 3 - 4 5,6 2,8 5 2 - 5 5,6 2,8 6 2 - 6 và qtt 5,6 2,8 7 3 - 7 7,0 3,5 8 3 - 8 8,4 4,2
+ Xỏc định lưu lượng tớnh toỏn từng đoạn ống: qtt = qct + qdd + qttr Đoạn qct (l/s) qdd (l/s) qttr (l/s) qtt (l/s) 1 - 2 0 4,2 0 4,2 2 - 3 (21,25,26) 19,6 2,1 5 26,7 3 - 4(2-3,32,37,38) 39,2 2,8 5 47 2 - 5 0 2,8 0 2,8 2 - 6 0 2,8 5 7,8 3 - 7 0 3,5 0 3,5 3 - 8 0 4,2 0 4,2
5. TÍNH TOÁN THỦY LỰC MẠNG LƯỚI VềNG Tớnh toỏn mạng lưới vũng rất phức tạp vỡ:
+ Rất khú xỏc định phương chuyển động của nước tại một điểm nào đú của mạng một cỏch chớnh xỏc. Từ 1 4 nước cú thể chuyển động theo hai hay nhiều
tuyến khỏc nhau: 1-2-3-4 hoặc 1-9-5-4, 1-8-7-6-4... tựy theo ỏp lực từng nhỏnh ống.
+ Lưu lượng q và tổn thất ỏp lực từng nhỏnh là 2 đại lượng khụng xỏc định, nú phụ thuộc vào đường kớnh d và chiều dài cỏc đoạn ống, nếu lưu lượng q thay đổi thỡ đường kớnh d cũng thay đổi.
Như vậy mỗi đoạn ống cú 2 ẩn số q và d. Nếu mạng cú p đoạn ống thỡ sẽ cú 2p ẩn số.
Hỡnh 4.2: Cấp nước mạng lưới vũng
Trong mạng lưới vũng nước cấp đến một điểm bất kỳ từ hai phớa theo hai hay nhiều tuyến khỏc nhau. Mạng lưới vũng cú nhiều ưu điểm nhưng cũng vỡ thế mà tớnh toỏn phức tạp hơn mạng lưới cụt.
Để tớnh toỏn thủy lực mạng lưới vũng người ta thường đưa về việc giải gần đỳng cỏc phương trỡnh bậc hai dựa vào cỏc định luật cơ bản sau
* Định luật 1: tổng đại số tổn thất ỏp lực của mỗi vũng sẽ bằng 0, nếu ta qui ước chiều chảy theo kim đồng hồ là dương và ngược lại là õm tức là
Trong thực tế điều này rất khú đạt được nờn người ta qui ước rằng hay 0,5m đối với một vũng, < 1,5m đối với vũng bao lớn là được
* Định luật 2: tổng đại số lưu lượng tại mỗi nỳt phải bằng khụng nếu qui ước lưu lượng đến nỳt đú là dương và đi ra khỏi nỳt đú là õm tức là = 0
Như vậy nếu mạng cú n vũng thỡ cú n phương trỡnh dạng = 0, m nỳt thỡ cú m-1 phương trỡnh dạng = 0 và số đoạn ống của mạng p = n + m - 1
III. CẤU TẠO MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC
* Trong mạng lưới cấp nước được dựng cỏc loại ống khỏc nhau và bằng cỏc vật liệu khỏc nhau. Núi chung chỳng phải thỏa món cỏc nhu cầu sau:
- Phải bền chắc, cú khả năng chống lại được cỏc tỏc động cơ học cả ở bờn trong và ngoài thành ống.
- Thành trong của ống phải nhẵn, tổn thất ỏp lực do ma sỏt khi nước chuyển động là nhỏ nhất.
- Cú thời gian sử dụng lõu dài, chống được xõm thực cả bờn trong lẫn bờn ngoài khi vận chuyển nước.
* Hiện nay người ta dựng ống bằng cỏc vật liệu phổ biến sau: bờ tụng cốt thộp, xi măng amiăng, ống nhựa, ống gang, ống thộp...
- Ống bờ tụng cốt thộp: cú 2 loại ống bờ tụng cốt thộp và bờ tụng cốt thộp ứng suất trước. Chỳng cú ưu điểm là bền, tốn ớt thộp, độ nhỏm khụng tăng lờn trong quản lý, khả năng chống xõm thực tốt, giỏ thành rẻ, chịu được ỏp lực cao.
Nhược điểm là trọng lượng lớn, dễ vỡ trong khi vận chuyển.
Cỏc ống bờ tụng cốt thộp cú thể nối với nhau bằng cỏc ống lồng và vũng cao su, xảm đay và xi măng amiăng. Đối với ống bờ tụng cốt thộp ứng suất trước m i ệ n g l o e đ
ược nối với nhau bằng vũng cao su và vữa xi măng.
- Ống xi măng amiăng bền, cú khả năng chống xõm thực tốt, ớt tổn thất thủy lực và khụng tăng lờn trong quỏ trỡnh sử dụng, dễ cắt gọt, ớt truyền nhiệt và điện, giỏ thành rẻ.
Nhược điểm chống va đập kộm, trở ngại khi vận chuyển, mối nối bằng vũng cao su, chịu ỏp lực hạn chế.
- Ống nhựa cú nhiều ưu điểm nờn ngày càng được dựng rộng rói. Chống xõm thực tốt, nhẹ, mối nối đơn giản, tổn thất ỏp lực ớt do thành ống trơn nhẵn, khả năng thoỏt nước tốt, giỏ thành rẻ, cú khả năng giảm õm khi cú hiện tượng va thủy lực nờn ngày càng được dựng rộng rói.
Nhược điểm là dễ lóo húa do tỏc dụng nhiệt, độ dón nở theo chiều dài lớn, sức chống va đập yếu.
- Ống gang là loại ống dựng phổ biến, cú ưu điểm bền, chịu ỏp lực cao Nhược điểm là trọng lượng lớn, tốn kim loại, giũn nờn chịu tải trọng động kộm
Ống gang cú một đầu loe và một đầu trơn. Khi nối ống đầu trơn của ống này sẽ được đưa vào ống loe của ống kia chừa một khoảng hở 3 - 5mm. Dõy đay tẩm dầu hoặc nhựa đường được bện thành những sợi cú đường kớnh lớn nhột vào khe hở và xảm chặt bằng đục xảm và bỳa tay sau đú dựng vữa xi măng amiăng đắp đầy. Cỏch nối này được dựng phổ biến, cú độ dẻo nhất định. Ngoài ra cú thể dựng doăng cao su.
- Ống thộp là ống được dựng phổ biến, bền, trọng lượng nhẹ hơn ống gang và ống bờ tụng cốt thộp, ống thộp dẻo chịu tải trọng động tốt, mối nối đơn giản
Nhược điểm là dễ bị xõm thực nờn nờn tổn thất thủy lực tăng nhanh trong quản lý, thời gian phục vụ ngắn hơn cỏc loại ống khỏc.
Ống thộp cú thể trỏng kẽm hoặc khụng. Ống thộp trỏng kẽm thường cú đường kớnh nhỏ từ 10 - 150mm dài từ 4 - 12,5m và thường được sử dụng cho hệ thống cấp nước trong nhà.
* Do cỏc đặc điểm trờn nờn khi chọn nờn ưu tiờn dựng ống bờ tụng cốt thộp cho cỏc tuyến dẫn lớn và vừa, ống xi măng amiăng cho cỏc tuyến dẫn vừa, mạng lưới trong thành phố phổ biến dựng ống gang, ống nhựa. Ống thộp chỉ nờn dựng khi ỏp suất rất cao, đặt qua cỏc đầm lầy, chướng ngại cú nền múng khụng ổn định.
2. NGUYấN TẮC BỐ TRÍ ĐƯỜNG ỐNG CẤP NƯỚC
Ống nước đặt ngoài thành phố phải đảm bảo cỏc điều kiện sau:
- Khụng nụng quỏ để trỏnh tỏc dụng động lực (xe cộ đi lại làm vỡ ống) và trỏnh ảnh hưởng của thời tiết.
- Khụng sõu quỏ để trỏnh đào đắp đất nhiều, thi cụng khú khăn. Chiều sõu tối thiểu đặt ống cấp nước thường lấy bằng 0,8 - 1m kể từ mặt đất đến đỉnh ống.
Tựy theo tỡnh hỡnh địa chất và kớch thước của ống, cú thể đặt ống trờn nền đất tự nhiờn hoặc trờn bệ bằng cỏt, đỏ dăm hoặc bờ tụng cốt thộp, đặt trờn cọc bờ tụng khi di qua đầm lầy, hồ...
Ống cấp nước thường được đặt song song với cốt mặt đất thiết kế, trong vỉa hố hoặc mộp đường, cỏch múng nhà và cõy xanh tối thiểu 3 - 5m. Ống cấp nước phải đặt trờn ống thoỏt nước, khoảng cỏch giữa nú với đường ống theo chiều đứng tối thiểu 0,1m và chiều ngang tối thiểu 1,5 - 3m
Trong cỏc xớ nghiệp hoặc thành phố lớn, nếu cú nhiều loại ống khỏc nhau (ống cấp nước, thoỏt nước, cấp nước núng, sưởi ấm, hơi đốt...) người ta thường bố trớ chung trong một đường bằng bờ tụng cốt thộp. Như vậy sẽ rất gọn, chiếm ớt diện tớch, dễ dàng thăm nom, sửa chữa, khụng bị nước ngầm xõm thực nhưng vốn đầu tư ban đầu lớn.
Hỡnh 4.3: Điuke
Khi ống đi qua sụng và vựng đầm lầy... cú thể cho ống đi trờn cầu, cầu cạn hoặc cho ống đi dưới lũng sụng, vựng lầy gọi là điuke. Điuke thường làm tối thiểu hai đường song song đề phũng sự cố, hai đầu cú bố trớ giếng thăm, trong đú cú khúa đúng mở được.
Khi ống đi qua đường ụtụ, xe lửa, đờ điều phải đặt ống trong vỏ bọc bằng kim loại hoặc trong cỏc tuy nen để trỏnh tỏc động cơ học và sửa chữa dễ dàng. Hai đầu cũng bố trớ giếng thăm cú van khúa như Điuke.
Cần phải trỏnh đặt ống cấp nước đi qua cỏc bói đổ rỏc, nghĩa trang. Nếu phải đi qua phải di chuyển mồ mả đồng thời tiến hành khử độc tại chỗ, dựng đất mới đắp vào hoặc phải đặt ống nổi trờn mặt đất
Để phục vụ cho quản lý và đảm bảo sự làm việc bỡnh thường của mạng lưới cấp nước, trờn mạng lưới cấp nước thường phải bố trớ cỏc thiết bị và cụng trỡnh sau:
* Khúa: dựng để đúng mở nước trong từng đoạn ống để sửa chữa, thau rửa, đổi chiều dũng nước, điều chỉnh lượng nước phõn phối...Khúa thường đặt ở cỏc nỳt (chỗ ống gặp nhau, đổi dũng) của mạng lưới.
* Van một chiều: cú tỏc dụng chỉ cho nước chảy theo một chiều nhất định, thường đặt trước mỏy bơm, trờn cỏc nhỏnh lấy nước, nước lờn bể chứa.
Hỡnh 4.4: Van một chiều
* Van xả khớ: đặt ở những vị trớ cao của mạng lưới để tự động xả khớ tớch tụ trong ống ra ngoài, trỏnh cho ống khỏi bị phỏ hoại.
* Họng lấy nước chữa chỏy: đặt dọc theo đường phố, cỏch 100 - 150m một cỏi để lấy nước chữa chỏy từ mạng lưới cấp nước. Cú hai loại họng
lấy nước chữa chỏy: loại đặt nổi và loại đặt ngầm dưới mặt đất.
* Vũi lấy nước cụng cộng: đặt ở ngó ba, ngó tư đường phố và dọc theo cỏc phố khụng xõy dựng hệ thống cấp
nước trong nhà với khoảng cỏch 200m một vũi.
Hỡnh 4.5: Vũi nước cụng cộng
* Gối tựa: dựng để khắc phục lực xung kớch gõy ra khi nước
đổi chiều chuyển động, thường đặt ở những chỗ uốn cong, chỗ ngoặt, ống cụt... và được xõy dựng bằng gạch hoặc bằng bờ tụng cốt thộp.
* Giếng thăm: để thăm nom, sửa chữa và quản lý mạng lưới cấp nước. Trong giếng thăm cú bố trớ cỏc van, khúa cần thiết phục vụ cụng tỏc quản lý, thường được xõy dựng bằng gạch hoặc bằng bờ tụng.
Khi thiết kế kỹ thuật và thi cụng mạng lưới cấp nước người ta thường vẽ chi tiết húa mạng lưới cấp nước, tức là dựng cỏc ký hiệu về phụ tựng, đường ống, thiết bị... để thể hiện chi tiết lắp rỏp nú trờn mặt bằng.
IV. TRẠM BƠM, BỂ CHỨA, ĐÀI NƯỚC 1. MÁY BƠM
Dựng để đưa nước từ giếng thu nước lờn cụng trỡnh làm sạch, hoặc đưa nước từ bể chứa nước lờn đài nước hoặc tạo ỏp để vận chuyển nước trong cỏc đường ống đến cỏc nơi tiờu dựng.
Trong kỹ thuật cấp nước người ta thường sử dụng rộng rói và tiện lợi nhất là mỏy bơm ly tõm chạy bằng động cơ điện. Hỡnh 4.7 : Mỏy bơm ly tõm 1. Rọ chắn rỏc 2. Lưỡi gà 3. Ống hỳt 4. Bỏnh xe cụng tỏc 5. Lỗ mồi nước 6. Ống đẩy 2. TRẠM BƠM
a. Trạm bơm là nơi bố trớ cỏc mỏy bơm, động cơ điện, đường ống, van khúa, thiết bị điều khiển, kiểm tra, đo lường, cỏc bảng điện, phũng sửa chữa, lắp rỏp cũng như cỏc phũng làm việc, phũng vệ sinh, thay quần ỏo cho cụng nhõn...
Khi thiết kế trạm bơm cần lưu ý đến cỏc yờu cầu như: đảm bảo cung cấp nước liờn tục, thuận tiện và an toàn trong quản lý, vận hành, khoảng cỏch giữa ống đẩy và ống hỳt cũng như chiều dài của chỳng phải ngắn nhất, cỏc đoạn nối phải đơn giản, cú khả năng tăng cụng suất của trạm này bằng cỏch thay thế cỏc mỏy bơm cú cụng suất lớn hơn hoặc trang bị thờm cỏc mỏy bơm bổ sung.
Trạm bơm cấp nước chia ra cỏc loại: trạm bơm cấp I, trạm bơm cấp II, trạm bơm trung chuyển, trạm bơm tuần hoàn...
Trạm bơm cấp I đưa nước từ cụng trỡnh thu lờn cụng trỡnh xử lý. Trạm bơm cấp II bơm nước đó xử lý từ bể chứa để cung cấp cho cỏc nơi tiờu dựng. Khi vận chuyển nước đi quỏ xa hoặc lờn cao người ta thường dựng cỏc trạm bơm trung chuyển để chuyển tiếp nước, trỏnh cho ỏp lực trờn đường ống nước quỏ cao làm vỡ ống hoặc phải dựng đường ống ỏp lực cao khụng kinh tế. Trạm bơm tuần hoàn thường dựng trong cỏc hệ thống cấp nước cụng nghiệp, dựng để bơm nước đó làm nguội vào thiết bị, mỏy múc sản xuất.
Cỏc trạm bơm cấp I lấy nước mặt thường đặt sõu dưới đất để giảm chiều cao hỳt của bơm. Số lượng bơm cụng tỏc trong trạm bơm cấp I khụng nhỏ hơn hai, mỗi bơm nờn cú một ống hỳt riờng. Cỏc trạm bơm cấp II thường đặt trờn mặt đất, cú dạng hỡnh chữ nhật vỡ cú nhiều mỏy bơm, cỏc đường ống hỳt cú thể nối thụng với nhau qua cỏc khúa.
3. BỂ CHỨA NƯỚC
Làm nhiệm vụ điều hũa lượng nước khỏc nhau giữa trạm bơm cấp I và cấp II (trạm bơm cấp I đưa nước lờn cụng trỡnh xử lý điều hũa trong ngày đờm, trạm bơm cấp II đưa nước từ bể chứa vào mạng lưới làm việc) đồng thời dự trữ nước chữa chỏy và nước rửa bể lắng, bể lọc cho bản thõn nhà mỏy nước.
Bể chứa nước cú thể làm bằng bờ tụng cốt thộp, bờ tụng đỏ hộc, đụi khi bằng thộp. Hỡnh dỏng bể cú thể là chữ nhật, hỡnh trũn. Bể thường đặt sõu dưới đất từ 2 - 5m, cú thể đặt nổi hoặc chỡm trờn mặt đất hoặc nửa nổi, nửa chỡm.
Bể chứa nước ngầm thường được trang bị cỏc thiết bị dụng cụ:
- Ống dẫn nước vào bể cú khúa phao hỡnh cầu tự động đúng nước khi bể đầy.
- Ống tràn, ống xả bựn nối với hệ thống thoỏt nước. - Ống hỳt của mỏy bơm đặt ở hố thu nước
- Ống thụng hơi
Hỡnh 4.8: Sơ đồ cấu tạo bể chứa nước ngầm
4. ĐÀI NƯỚC
Làm nhiệm vụ điều hũa nước (khi bơm thừa nước lờn đài, thiếu nước từ đài chảy xuống) và tạo ỏp để vận chuyển nước chảy
trong đường ống đến cỏc nơi tiờu dựng. Đài nước thường đặt ở vị trớ cao để giảm chiều cao đài và giảm giỏ thành xõy dựng. Đài nước cú thể đặt ở đầu, giữa hoặc cuối mạng lưới.
Đài nước thường làm bằng bờ tụng cốt thộp (thụng dụng), thộp, gạch, gỗ (tạm thời) cú chiều cao từ 15 - 40m dung tớch từ 10 - 800m3. Cỏc bộ phận chớnh của đài là:
- Thựng chứa nước trờn cao cú dạng trũn, đỏy phẳng hoặc lừm.
- Kết cấu đỡ khung gồm tường, múng, cột - Cầu thang sắt lờn xuống để thăm nom, sửa chữa.
- Ống dẫn nước vào và ra ngoài thựng chứa, trờn đú cú bố trớ cỏc van khúa 2 chiều và một chiều
- Ống tràn nối với hệ thống thoỏt nước
- Ống thỏo cặn, thỏo bựn ở đỏy thựng nối với ống tràn. - Cỏc thiết bị bỏo hiệu mực nước, chống sột, ỏnh sỏng...
I. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TRONG NHÀ
Hệ thống cấp nước bờn trong nhà dựng để đưa nước từ mạng lưới bờn ngoài