CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ
4.1 Tính tốn trạm bơm cấp 1
4.1.1 Sơ lược giếng khoan
Giếng khoan là một cơng trình thu nước ngầm mạch sâu. Độ sâu khoan giếng phụ thuộc vào độ sâu tầng chứa nước, thường nằm trong khoảng từ 20 – 300 m, đơi khi cĩ thể lớn hơn. Đường kính giếng 150 – 600 mm.
Giếng khoan được sử dụng rộng rãi cho mọi loại trạm cấp nước.
Cấu tạo giếng khoan gồm cĩ 4 bộ phận chính:
+ Cửa giếng hay cịn gọi là miệng giếng: Miệng giếng đặt cao hơn sàn nhà tốt nhất là 0,3 m. Phần cổ giếng bên ngồi thường được chèn xi măng để tránh nước từ phía trên thấm theo cổ giếng xuống. Miệng giếng được đậy kín khi khai thác.
+ Ống chống: Dùng để gia cố, bảo vệ giếng, tránh sạt lỡ thành giếng trong quá trình khai thác và ngăn khơng cho nước chất lượng xấu từ phía trên chảy vào trong giếng. Phần ống chống cũng là nơi để lắp đặt máy bơm. Ống chống thường dùng vật liệu thép đen. Ống gồm nhiều đoạn ống nối với nhau. Chiều dày thành ống từ 7 – 12 mm. Ống cĩ thể cĩ một hoặc nhiều cỡ đường kính khác nhau. Khi chiều sâu khoan dưới 100 m, ống chống cĩ thể dùng một cỡ đường kính. Chiều sâu khoan lớn, càng xuống phía dưới đường kính ống chống càng thu nhỏ lại. Lúc đĩ ống chống cĩ thể cĩ 2 – 3 cỡ đường kính. Ứng với một cỡ đường kính như vậy thường cĩ chiều dài 25 – 50 m. Đường kính cuối cùng của ống chống được chọn phụ thuộc vào đường kính của ống lọc. Ở chỗ nối với ống lọc, đường kính trong của ống chống phải lớn hơn đường kính ngồi của ống lọc tối thiểu 50 mm, nếu là loại ống lọc bọc sỏi thì phải lớn hơn tối thiểu là 100 m. Các cỡ đường kính ống chống và đường kính ống lọc cần được lựu chọn phù hợp với kết cấu giếng và phương pháp khoan giếng. Ở phần cĩ đặt bơm, đường kính ống chống cần lớn hơn đường kính ngồi của khối bơm ít nhất 50 mm.
+ Ống lọc: của tầng chứa nước để thu nước từ tầng chứa nước vào trong giếng, đãm bảo cho nước chảy vào giếng với trở lực nhỏ và khơng mang theo các phần tử đất cát của tầng chứa nước.
+ Ống lắng: Nằm kế tiếp ống lọc, cĩ đường kính bằng đường kính ống lọc. Cấu tạo của nĩ là một đoạn ống thép trơn, đầu dưới được bịt kín. Chiều dài ống lắng 2 – 10 m. Giếng càng sâu chiều dài ống lắng càng chọn dài hơn. Ống lắng là bộ
phận cuối cùng giếng để giữ lại cặn, cát trơi lọt theo nước vào trong giếng. (Chiều dài ống lắng thường chọn từ 5 đến 7% chiều sâu giếng)
Trong 4 bộ phận chính của giếng khoan đã được nêu ở trên thì ống lọc là bộ phận quan trọng nhất của giếng khoan. Kết cấu ống cĩ ảnh hưởng quyết định đến chất lượng làm việc của giếng.
Các yêu cầu đối với ống lọc: + Cĩ tỉ lệ diện tích lọc lớn.
+ Ngăn khơng cho cát từ tầng chứa nước và sỏi chèn trơi lọt vào trong giếng. Tổn thát áp lực của dịng chảy vào giếng nhỏ.
+ Đủ yêu cầu về cơ học.
+ Đủ trống để làm cơng tác bảo dưởng địng kỳ. + Chống lại sự ăn mịn và bám cặn…
Phân loại ống lọc:
Gồm cĩ các loại ống lọc: ống khoan lỗ, ống cắt khe, ống lọc quấn dây, ống bọc lưới, ống khung xương, ống lọc bọc sỏi.
4.1.2 Thiết kế giếng khoan
4.1.2.1 Chi u sâu gi ng khoanề ế
Qua phân tích và tìm hiểu ở trên tơi chọn tầng chứa nước pleistocen (qp) làm tầng chứa nước khai thác do tại thị trấn Thứa nước trong các tầng chứa nước khác đã bị lợ với độ tổng khống hĩa lớn duy chỉ cĩ tầng chứa nước pleistocen (qp) là triển vọng nhất để cấp nước sinh hoạt cho khu vực.
Ta cĩ chiều sâu giếng khoan phụ thuộc vào chiều sâu phân bố tầng chứa nước, lấy bằng chiều sâu phần đáy của tầng chứa nước pleistocen (qp) ở đây là bằng 45m.
Bảng 4.1: Bảng tổng hợp chiều dày tầng chứa nước qp huyện Lương Tài tỉnh Bắc Ninh
STT SHLK Lớp trên Lớp cách 2 Lớp dưới Tổng
Từ Đến Được Từ Đến Được Từ Đến Được
47 LK58-11
49 LK58-6 13 45 32,0
50 LK-TX1 23 38 15 38 40 2 2
Nguồn: BCTM quy hoạch khai thác, sử dụng tài nguyên nước huyện Lương Tài 2013
4.1.2.2 Đường kính gi ng khoanế
Với cơng suất 800 m3/ngày tơi sẽ lựa chọn lỗ khoan với đường kính 250 mm đến chiều sâu khoảng 30 đến 40m (tuỳ thuộc vào lớp cách nước của tầng qh hoặc qp phía trên tầng chứa nước và mực nước tĩnh của tầng qp) ở đây tơi chọn khoan đến độ sâu 32m.
Sau đĩ khoan 190mm đến hết chiều sâu giếng khoan dự kiến.
4.1.2.3 K t c u gi ng khoanế ấ ế
1. Ống chống
Cách mặt đất 0,5m (trên mặt đất) đến chiều sâu là 32m , chống ống thép chiều dày là 12mm đường kính 168mm.
2. Ống lọc
Từ độ sâu 32m đến 41m đặt đoạn ống lọc đường kính 146mm. Ống lọc làm bằng thép dày 12mm vậy tổng chiều dài của ống lọc là 9m.
3. Ống lắng
Từ tiếp giáp ống lọc đến kết thúc là ống lắng bằng thép đường kính bằng đường kính ống lọc. Chiều dài ống lắng lấy bảng 5-7% chiều sâu giếng khoan ở đây lấy bằng 4m, ống lắng làm bằng thép dày 12mm.
4. Máy bơm
Cống suất của trạm xử lý là 800 m3/ng.đêm = 40 m3/h = 0,01 m3/s (Hoạt động 20h/ngày)
Chọn số máy bơm trong trạm bơm cấp 1 là 2 máy, trong đĩ 1 máy hoạt động và 1 máy dự phịng.
Cơng suất của mỗi bơm được tính như sau : Nb = = = 5,3 (kw)
F : Khối lượng riêng của nước, f = 1000 kg/m3 G : Gia tốc trọng trường , g = 9,81 m/s2
Hb : Cột áp bơm
Cột áp bơm được tính theo cơng thức : Hbơm = Hmưa + Hđộng + (Hvan + Hống) Trong đĩ:
- Hmưa : Chiều cao giàn mưa (8,43m)
- (Hvan + Hống) : Tổn thất áp lực qua van và ống ( chọn 2,5m ) - Hđộng : Độ cao mực nước tĩnh so với mặt đất (32m )
Vậy Hbơm = 8,43 + 32 + 2,5 = 43 m
Vậy chọn máy cĩ cơng suất 5,3 kw với cột áp bằng 43m. Chọn máy bơm saer NS 95 – F/18 của Ý.
5. Tính tốn đường kính ống hút
Đường kính ống hút và các phụ tùng kèm theo phải căn cứ vào vận tốc nước chảy trong ống theo TCVN 33-2006.
Bảng 4.2: Vận tốc nước chảy trong ống theo TCXDVN 33-2006.