3.2 THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC
3.2.3. Thiết kế và tính toán mạng lưới cấp nước
Vạch tuyến MLCN là một bước quan trọng khi thiết kế MLCN. Nó ảnh hưởng đến khả năng làm việc của HTCN mà còn ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình xây dựng mạng
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 38 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
lưới bởi vì giá thành xây dựng chiếm tỷ trọng lớn trong giá thành xây dựng toàn bộ hệ thống cấp nước.
Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước:
Mạng lưới phải bao trùm được các điểm tiêu thụ nước.
Tổng chiều dài toàn mạng lưới mạng lưới là nhỏ nhất.
Các tuyến ống chính phải đặt theo đường phố lớn, hướng về phía cuối khoảng cách giữa các tuyến chính 300 - 600m phụ thuộc qui mô của thành phố.
Một mạng lưới phải có ít nhất 2 tuyến chính, có thể làm việc thay thế lẫn nhau khi có sự cố.
Các tuyến ống chính nối với nhau bằng các ống nhánh, khoảng cách 400-900m.
Các tuyến vạch theo đường ngắn nhất, tránh đặt quá cao chướng ngại như: ao hồ, đường tàu, nghĩa địa.
Có thể kết hợp được với các công trình khác và phát triển trong tương lai.
b. Lựa chọn phương án vạch tuyến mạng lưới Phương án 1:phương án so sánh
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 39 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
Hình 3.2.3.1 Vạch tuyến mạng lưới cấp nước phương án 1
Từ nhà máy nước Tân Hiệp ,ta đấu nối trực tiếp đường ống chính Lê Văn Khương vào ống cấp nước hiện hữu trên quốc lộ 1A ,tuyến ống 600.Từ tuyến ống chính đó,ta đấu nối 3 tuyến ống nhánh vào khu vực khu dân cư phường Hiệp Thành.
- Ưu điểm: hệ thống cấp nước bao gồm 1 tuyến cống chính có tổng chiều dài nhỏ hơn phương án chọn. Giá thành xây dựng nhỏ.
- Nhược điểm:. Khả năng phục vụ mạng lưới rất thấp không thể đáp ứng toàn bộ nhu cầu của người dùng nước.
Phương án 2:phương án chọn
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 40 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
Hình 3.2.3.2 Vạch tuyến mạng lưới cấp nước phương án 2
Từ nhà máy nước Tân Hiệp ,ta đấu nối trực tiếp đường ống chính Lê Văn Khương và Nguyễn Ảnh Thủ vào ống cấp nước hiện hữu trên quốc lộ 1A ,tuyến ống 600 đáp ứng yêu cầu theo tiêu chuẩn. Từ tuyến ống chính đó,ta đấu nối các tuyến ống nhánh vào khu vực khu dân cư phường Hiệp Thành.
Mạng lưới vòng :
Ưu điểm: Hệ thống cấp nước bao gồm 2 tuyến cống chính do đó mức độ phục vụ cao, nước được chuyển đến các khu vực dân cư đảm bảo áp lực và lưu lượng.
Nhƣợc điểm: Tổng chiều dài lớn
c. Xác định chiều dài tính cho mạng lưới cấp nước
Trường hợp giờ dùng nước lớn nhất không có cháy xảy ra Tổng chiều dài các đoạn ống: ∑
Căn cứ vào bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ trong giờ dùng nước lớn nhất, ta có:
đô thị dùng nước lớn nhất vào lúc 17-18 h, chiếm 7.76% Qngđ, tức là 2114.55 (m3/h)
=587.4 ( l/s)
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 41 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
- Qttr = Qcn = 33.36 ( l/s)
d. Tính toán thủy lực mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất Xác định lưu lượng dọc dường cho từng đoạn ống
Trong đó :
qtt : Lưu lượng nước tính toán cho toàn mạng lưới (l/s)
qttr : Lưu lượng nước tập trung (l/s), tương ứng với giờ dùng nước lớn nhất lựa chọn qtt
Ltt : chiều dài tính toán của đoạn ống (m).
Ltt = Lth . Kp
Lth – chiều dài thực tế của đoạn ống, đo tại hiện trường hoặc trên bản vẽ Kp – hệ số phục vụ, phụ thuộc vào đoạn nước lấy ra trực tiếp từ đoạn ống so sánh với lượng nước trung bình cho toàn mạng lưới. ví dụ như nếu lấy nước từ đoạn ống có nhiều chung cƣ, công sở,…thì hệ số phục vụ sẽ cao hơn các khu vực có nhà biệt thự, dân cƣ mật đọ tháp, công viên,…
Lưu lượng dọc đường: qđv = ∑
∑ =
= 0.051 (l/s.m) (Mục I.2.3.4 ,[8] )
Lưu lượng nước dọc đường: lấy ra trên mỗi đoạn ống
qdd (i-k) = qdv x Ltt(i-k)(Mục I.2.3.4 ,[8] ) Trong đó :
Ltt(i-k) – chiều dài tính toán của đoạn ống (i–k) (m) qdv – lưu lượng đơn vị dọc đường (l/s,m)
Bảng 3.2.3.1 Thống kê lưu lượng dọc đường cho các tuyến ống
STT Đoạn ống Chiều dài thực (m)
Hệ số phục vụ m
Chiều dài tính toán
Lưu lượng đơn vị (l/s.m)
Lưu lượng dọc đường (l/s)
(m)
1 P1 ( N1-N2 ) 1156 0.5 578 0.0514 29.71
2 P2 ( N2-N3 ) 1763 1 1763 0.0514 90.62
3 P3 ( N3–N4 ) 559 0.5 279.5 0.0514 14.37
4 P4 ( N4-N5 ) 1316 1 1316 0.0514 67.64
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 42 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
5 P5 ( N2-N5 ) 832 1 832 0.0514 42.76
6 P6 ( N5-N6 ) 1022 1 1022 0.0514 52.53
7 P7 ( N1-N6 ) 897 1 897 0.0514 46.11
8 P8 ( N6-N7 ) 1127 1 1127 0.0514 57.93
9 P9 ( N7-N8 ) 444 0.5 222 0.0514 11.41
10 P10 ( N8-N9 ) 809 0.5 404.5 0.0514 20.79
11 P11 ( N4-N9 ) 1717 0.5 858.5 0.0514 44.13
12 P12 ( N5-N8 ) 1469 1 1469 0.0514 75.51
Tổng 13111 10768.5 553.50
Xác định lưu lượng nút
Để thực hiện việc tính toán mạng vòng cho mạng lưới ,ta tiến hành tính toán lưu lượng mạng cụt rồi qui nó về dạng lưu lượng tập trung cho các nút.
Phân bố sơ bộ lưu lượng trong mạng lưới
Dựa vào sơ đồ tính toán vừa lập được ,ta tiến hành phân phối lưu lượng trên tất cả các đoạn ống trong mạng lưới.
Đây là một nhiệm vụ quan trọng của công tác thiết kế mạng lưới cấp nước .Phân phối sơ bộ lưu lượng phải dựa trên các cơ sở sau đây:
Phải dựa vào phương trình cân bằng lưu lượng tại tất cả các nút của mạng lưới .Tức là tổng số lượng cháy đến nút bằng tổng số các lưu lượng chảy ra khỏi nút.
Các tuyến ống chính sẽ mang lưu lượng lớn hơn các ống nối.
Đảm bảo đưa nước tới các đối tượng bằng con đường ngắn nhất.
Lưu lượng nút trên mạng lưới:
Qnút = ∑ (Mục I.2.3.4 ,[8] ) Trong đó:
Qnút :lưu lượng tại các nút
Qdđ : lưu lượng dọc đường của từng đoạn ống Qtt : lưu lượng tập trung
Lưu lượng tại nút 1:
Tương tự kết quả tính toán cho các nút còn lại được xác định bằng cách lập bảng thống kê lưu lượng tại các điểm nút như sau:
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 43 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
Bảng 3.2.3.2 Bảng thống kê lưu lượng trên các nút
Số
TT Đoạn ống qdd(l/s) Lưu lượng nút (l/s)
N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9
1 P1 ( N1-N2 ) 29.71 14.855 14.855
2 P2 ( N2-N3 ) 90.62 45.31 45.31
3 P3 ( N3–N4 ) 14.37 7.185 7.185
4 P4 ( N4-N5 ) 67.64 33.82 33.82
5 P5 ( N2-N5 ) 42.76 21.38 21.38
6 P6 ( N5-N6 ) 52.53 26.265 26.265
7 P7 ( N1-N6 ) 46.11 23.055 23.055
8 P8 ( N6-N7 ) 57.93 28.97 28.97
9 P9 ( N7-N8 ) 11.41 5.705 5.705
10 P10 ( N8-N9 ) 20.79 10.395 10.395
11 P11 ( N4-N9 ) 44.13 22.065 22.065
12 P12 ( N5-N8 ) 75.51 37.755 37.755
37.91 81.55 52.50 63.07 119.22 78.29 34.68 53.85 32.46
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 44 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
Xác định lưu lượng nước tính toán cho từng đoạn ống Lưu lượng tính toán cho từng đoạn ống:
- Đoạn ống 8-9: q8-9 = một phần của qn9 Q8-9 =
= 10.40 (l/s)
- Đoạn ống 4-9 : q4-9 = một phần của qn9 Q4-9 =
= 22.06 (l/s)
- Đoạn ống 4-3: q4-3 = một phần của qn4 Q4-3 =
= 25.38 (l/s)
- Đoạn ống 2-3: q2-3 = qn3 + một phần của qn4 Q2-3 = 52.50 + 25.38 = 77.88 (l/s) - Đoạn ống 5-4: q5-4 = một phần của qn4
Q5-4=
= 59.75 (l/s)
- Đoạn ống 5-8: q5-8 = một phần của qn8 Q5-8 =
= 49.34 (l/s) - Đoạn ống 7-8: q7-8 = một phần của qn8
Q7-8 =
= 14.91 (l/s)
- Đoạn ống 5-2: q5-2 = một phần của qn5 Q5-2 =
= 101.91 (l/s)
- Đoạn ống 6-7: q6-7 = qn7 + một phần qn8 Q6-7 = 34.68 + 14.91 = 49.59 (l/s)
- Đoạn ống 6-5: q6-5 = một phần của qn5 Q6-5 =
= 126.4 (l/s)
- Đoạn ống 1-2: q1-2 = qn2 ++ một phần qn3 + một phần qn5 Q1-2 = 81.55 +77.88 + 101.91 = 261.34(l/s)
- Đoạn ống 1-6: q1-6 = qn6 + một phần qn7 + một phần qn5 Q1-6 = 78.29 + 49.59 + 126.4 =254.28 (l/s)
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 45 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
Bảng 3.2.3.3 Bảng thống kê lưu lượng tại các nút tính toán cho mạng lưới vòng
STT Đoạn Ống Q tuyến ống (l/s)
1 8-9 10.4
2 4-9 22.06
3 4-3 25.38
4 2-3 77.88
5 5-4 59.75
6 5-8 49.34
7 7-8 14.91
8 5-2 101.91
9 6-7 49.59
10 6-5 126.40
11 1-6 254.28
12 1-2 261.34
Xác định đường kính ống
Chọn đường kính sơ bộ theo vận tốc kinh tế.
Bảng 3.2.3.4 Tham khảo các trị số vận tốc kinh tế của đường ống Đường kính
ống (mm)
Vận tốc kinh tế (m/s)
Đường kính ống (mm)
Vận tốc kinh tế (m/s)
100 0.15 ÷ 0.86 350 0.47 ÷ 1.58
150 0.28 ÷ 1.15 400 0.50 ÷ 1.78
200 0.38 ÷ 1.15 450 0.60 ÷ 1.91
250 0.38 ÷ 1.48 500 0.70 ÷ 2.10
300 0.41 ÷ 1.52 ≥ 600 0.95 ÷ 2.60
Sử dụng công thức cơ bản của thủy lực cấp nước
; ;do vậy:
√
(m) ; (Mục 2.7/9/ [8] )
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 46 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
Trong đó:
q : lưu lượng nước tính toán của đường ống ( v : vận tốc nước chảy trong ống (m/s)
Xác định tổn thất đơn vị
(Mục 2.8/9/ [8] ) Trong đó:
l : chiều dài đoạn ống tính toán
i : tổn thất đơn vị phụ thuộc vào loại ống và vận tốc nước chảy trong ống Thủy lực mạng lưới cấp nước bảng 3.2.3.5
Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng
Nhiệm vụ của tính toán điều chỉnh mạng lưới là xác định đúng cho các đoạn của mạng lưới khi đã biết đường kính của chúng, đồng thời xác định áp lực cần thiết điểm dùng nước, lưu lượng và cột áp công tác của tất cả các trạm cấp nước và dùng nước không cố định trong mạng lưới
Các đại lƣợng đã biết :
- Đường kính ( chọn theo lưu lượng sơ bộ ), chiều dài và sức kháng của đoạn ống trong mạng lưới.
Vị trí và trị số lưu lượng lấy ra tại các điểm dùng nước cố định ( tại các nút trong mạng lưới ).
- Cao trình mặt đất của tất cả các nút trong hệ thống.
- Các đại lƣợng chƣa biết khi tính toán :
- Lưu lượng và tổn thất áp lực trên tất cả các đoạn ống của mạng lưới.
- Cột áp tại tất cả các nút của mạng lưới.
Theo phương pháp của Andreisep M.M giá trị điều chỉnh Δq tính theo công thức :
± Δq = ∑
Trong đó :
qtb – lưu lượng trung bình của tất cả các đoạn ống trong vòng điều chỉnh (l/s) qtb = (∑qi / n ; ∑qi – tổng lưu lượng của tất cả các đoạn cống trong vòng (l/s) ; n – số đoạn ống trong vòng )
Δh : tổng đại số tổn thất áp lực của mõi vòng theo định lý 2 (m)
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 47 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
∑h : tổng giá trị tuyệt đối của tổn thất áp lực của các đoạn ống trong vòng (m) Theo phương pháp của B.G.Lobachep thì giá trị điều chỉnh lưu lượng theo vòng Δq xác định theo công thức :
± Δq =
∑( )
Bảng 3.2.3.5 Điều chỉnh lưu lượng Lưu lượng theo Δq theo
vòng
Dấu của Δq trên mỗi đoạn của vòng khi chiều nước chảy Theo chiều kim đồng hồ + Theo chiều kim đồng hồ - + Δq
-Δq
-Δq + Δq
+ Δq -Δq
Để tính toán thủy lực theo phương pháp của Andreisep hoặc Lobachep. Các giá trị thu đƣợc trong tính toán thủy lực đƣa vào bảng (9-1) với giả thiết là tổn thất áp lực là dấu dương (+) nếu hướng nước chảy theo chiều kim đồng hồ và ngược lại.
Nếu dung sai áp lƣc (Δh) trong các vòng sai biệt vƣợt quá (± 0.5m) thì ta bổ sung thêm lƣợng ± Δq. Dấu “+ ” của Δh cho biết các đoạn quá tải, còn dấu “- ” cho biết các đoạn thấp tải.
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 48 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
Bảng 3.2.3.6 Thủy lực mạng lưới cấp nước
Vòng Đoạn
L Lưu lượng điều
chỉnh lần 1(l/s) Q điều
chỉnh
V
(m/s) 1000i h=iL
Lưu lượng điều
chỉnh lần 2(l/s) Q điều
chỉnh V(m) 1000i h=iL
(m) Q D(m
)
V
(m/s) 1000i h=iL Bản thân
Kề
bên Tổng Bản
thân Kề
bên Tổng
1
5-8 1469 49.34 300 0.68 2.52 -3.70 -2.7 -0.36 -3.06 46.28 0.64 2.24 -3.29 2.32 0.35 2.67 48.95 0.67 2.45 -3.60 6-5 1022 126.4 400 1 3.6 -3.68 -2.7 1.55 -1.15 125.25 0.99 3.54 -3.62 2.32 0.04 2.36 127.61 1.01 3.66 -3.74 7-6 897 49.59 300 0.68 2.54 2.28 2.7 - 2.7 52.29 0.72 2.8 2.76 -2.32 - -2.32 49.97 0.69 2.57 2.68 7-8 444 14.91 150 0.82 8.73 3.88 2.7 - 2.7 17.61 0.97 11.85 5.26 -2.32 - -2.32 15.29 0.84 9.38 4.16
Σq = 240.24 Σh = 13.54
Δq = -2.7
Σq = 241.43 Σh =14.89
Δq =2.32
Σq = 241.82 Σh = 14.18
qtb = 60.06 Δh = -1.22 qtb = 60.36 Δh = 1.11 qtb = 60.46 Δh = -0.5
2
4-9 1717 22.06 200 0.68 4.35 -7.47 - - - -7.47
5-4 1316 59.75 300 0.82 3.58 -4.71 0.36 4.1 4.46 64.21 0.88 4.05 -5.33 -0.35 -1.65 -2 62.21 0.85 3.86 -5.08 5-8 1469 49.34 300 0.68 2.52 3.70 -0.36 -2.7 -3.06 46.28 0.64 2.27 3.33 0.35 2.32 2.67 48.95 0.67 2.45 3.60
8-9 809 10.4 125 0.82 11.1 8.98 - - - 10.04 - 11.1 - - - 8.98
Σq = 141.55 Σh = 24.86
Δq = 0.36
Σq = 142.95 Σh = 25.11
Δq= -0.35
Σq = 143.62 Σh = 25.13
qtb = 35.39 Δh = 0.5 qtb = 35.74 Δh = -0.49 qtb = 35.91 Δh = 0.03
3
1-2 1156 261.34 500 1.33 4.63 -5.35 - - - 4.63 - - - - 262.85 1.33 4.63 -5.35
1-6 897 254.28 500 1.29 4.38 3.93 - - - 4.38 - - - - 252.77 1.29 4.38 3.93
6-5 1022 126.4 400 1 3.6 3.68 1.55 -2.7 -1.15 125.25 0.98 3.46 3.54 0.04 2.32 2.36 127.61 1.01 3.66 3.74 2-5 832 101.91 400 0.81 2.42 -2.01 -1.55 4.1 2.55 104.46 0.84 2.6 -2.16 -0.04 -1.65 -1.69 102.77 0.81 2.45 -2.04
0.24 Σq = 743.93 Σh = 14.97
Δq= 1.55 Σq = 745.33 Σh = 14.98
Δq= -0.25 Σq = 746 Σh = 15.06
qtb = 185.98 Δh =0.25 qtb =186.33 Δh = -0.04 qtb = 186.5 Δh = 0.28
4
2-3 1763 77.88 350 0.75 2.42 -2.80 -4.1 - -4.1 73.78 0.76 2.55 -4.50 1.65 - 1.65 75.43 0.77 2.65 -4.67 2-5 832 101.91 400 0.81 2.42 2.17 4.1 -1.55 2.55 104.46 0.84 2.6 2.16 -1.65 -0.04 -1.69 102.77 0.81 2.45 2.04 5-4 1316 59.75 300 0.82 3.58 3.66 4.1 0.36 4.46 64.21 0.88 4.05 5.33 -1.65 -0.35 -2 62.21 0.85 3.86 5.08 3-4 559 25.38 200 0.79 5.62 -4.68 -4.1 - -4.1 21.28 0.66 4.07 -2.28 1.65 - 1.65 22.93 0.72 4.66 -2.6
Σq = 264.92 Σh = 13.31
Δq=-4.1
Σq = 263.73 Σh = 14.27
Δq= 1.65
Σq = 263.01 Σh = 14.39
qtb = 66.23 Δh = -1.65 qtb = 65.93 Δh = 0.71 qtb = 65.76 Δh =-0.16
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 49 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
Xác định chiều cao đài nước và áp lực công tác của máy bơm trong giờ dùng nước lớn nhất
Đô thị dùng nước nhiều nhất là lúc 17-18h,chiếm 7.76% Qngđ ,tức là 2114.55 m3/h = 587.38 l/s
Vào giờ này trạm bơm cấp II cung cấp vào mạng lưới 6.12% ×27262.3 = 1668.45 m3/h Đài nước cung cấp vào mạng lưới lúc 17-18h là 2114.55-1668.45 =446.1 m3/h
Tính tổn thất áp lực đến điểm 4 theo tuyến bất lợi nhất
Vậy tuyến 1-6-5-4 là tuyến bất lợi nhất
Cao trình mực nước thấp nhất trong đài
= 9.85 + 10 + 7.47 = 27.32 (m) Trong đó:
: cao độ đất tại điểm bất lợi A,m
: tổng tổn thất áp lực tính trên giờ dùng nước lớn nhất từ đài đến điểm bất lợi A,chọn =1 m
:áp lực tự do cần thiết của ngôi nhà bất lợi nhất , =10m Chiều cao đài đƣợc xác định:
= 27.32 – 2.5 = 24.82 (m) Trong đó:
: cao trình mặt đất tại điểm đặt đài,m
Áp lực của máy bơm cấp II trong giờ dùng nước ít nhất (giờ vận chuyển nước nhiều nhất vào đài)
Trong đó :
t ng t n thất áp lực trong gi c ít nhất từ trạ ấp II ế nước.(m)
cao độ mực nước thấp nhất trong bể chứa ,m,có thể chon thấp hơn mặt đất khu vực trạm bơm cấp II từ 2-4m .Ta chọn 2 m
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 50 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
Trong trường hợp tính toán cho chế độ chữa cháy thì áp lực đòi hỏi của bơm :
Trong đó :
cao độ mặt đất tại vị trí có cháy- thông thường chọn điểm bất lợi và có cháy(m).
cột áp tự do để chữa cháy ,thông thường lấy 10m
tổng tổn thất áp lực trong chế độ chữa cháy từ trạm bơm II đến vị trí cháy (điểm bất lợi )
Áp lực đẩy của máy bơm trong trường hợp dùng nước lớn nhất
Ta xây dựng trạm bơm cấp II nổi trên mặt đất. , =8.4 m đƣợc tính ở chương 2.
Trong đó :
cốt mặt đất của ngôi nhà bất lợi ,nơi đặt đài và mực nước thấp nhất trong bể chứa của trạm bơm (m).
tổng tổn thất áp lực từ đài đến điểm a,từ điểm đầu tiên của mạng đến điểm a(ngôi nhà bất lợi nhất) và trong ống dẫn từ trạm bơm II đến điểm đầu tiên của mạng.
e. Ứng dụng tính toán thủy lực và truy xuất kết quả trên phần mềm WaterGEMS.
Giới thiệu phần mềm Watergems
WaterGEMS (của hãng Bentley – Mỹ) là phần mềm ứng dụng mô hình hóa thủy lực, mô phỏng chất lượng nước trong hệ thống phân phối nước với khả năng tương tác tiên tiến, xây dựng mô hình không gian địa lý và tích hợp các công cụ quản lý.
WaterGEMS cung cấp một môi trường làm việc dễ dàng cho ph p người dùng có thể phân tích, thiết kế, tối ưu hóa hệ thống cấp nước. WaterGEMS có thể vận hành trên các phần mềm sau: Micro Station, AutoCAD, chế độ độc lập Stand Alone và đặc biệt là ArcGIS. Người dùng có thể sử dụng WaterGEMS để giải quyết những vấn đề sau:
+ Phân tích tính toán thủy lực theo thời gian của hệ thống phân phối nước với các đối tượng như Bơm, Bể chứa, Đường ống, Ống nối, Cống, Kênh hở, Van…
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 51 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
+ Thực hiện dự báo mô phỏng thời gian k o dài để phân tích khả năng phản ứng của hệ thống thủy lực với những nhu cầu cung và cấp nước khác nhau.
+ Phân tích lưu lượng chữa cháy trong điều kiện khắc nghiệt của hệ thống.
+ Ứng dụng chức năng quản lý Kịch Bản, so sánh các tình huống khác nhau trong hệ thống thủy lực.
+ Hiệu chỉnh mô hình bằng tay với công cụ Darwin Calibrator thông qua thuật toán di truyền.
Đặc biệt, chạy trên ứng dụng của các phần mềm khác nhƣ MicroStation, AutoCAD và ArcGIS cho ph p ứng dụng hệ thống thông tin địa lý giải quyết các vấn đề thủy lực mạng lưới đường ống cấp thoát nước.
Khả năng mô phỏng thủy lực của Watergems Cải tạo mạng lưới
Thuật toán Darwin Designer hỗ trợ người kỹ sư quyết định giải pháp, cải tạo mạng lưới cân đổi giữa ràng buộc yêu cầu và chi phí đầu tư.
Phát hiện rò rỉ
Với công cụ Darwin Calibrator, ứng dụng thuật toán di truyền sẽ giúp phát hiện vị trí rò rỉ trên đường ống, giúp giảm thời gian, nhân lực tìm kiếm trên mạng lưới.
Vận hành van
Tối ưu hóa cô lập vùng sự cố bằng van, phân tích ảnh hưởng áp suất, lưu lượng khi đóng van trên toàn mạng lưới, đánh giá giảm nhu cầu tiêu thụ trên mạng lưới khi đóng van. Giải pháp DMA cho mạng.
Quản lý súc xả đường ống
Xác định các đường ống cần súc xả theo định kỳ hoặc xảy ra sự cố. Phân tích các chỉ số yêu cầu (vận tốc, áp lực) trong quá trình súc xả.
Phân tích chất lượng nước
Phân tích chất lượng nước theo từng chỉ tiêu trên toàn mạng lưới thay đổi theo thời gian: Clo dƣ, pH, TDS, Age, Tracing, THMs…
Phát triển mạng lưới
Phân tích quy mô mạng lưới cần mở rộng, ảnh hưởng trên toàn mạng lưới, cân đối các ràng buộc về (áp suất, vận tốc, lưu lượng) với chi phí đầu tư.
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 52 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
Mô phỏng theo thời gian thực (Real time)
Lấy dữ liệu tự động từ SCADA server, và mô phỏng mạng lưới theo thời gian thực Phân vùng áp lực và quản lý vùng áp lực
Thiết lập vùng áp lực đảm bảo áp lực trên khu vực có chênh cao lớn trên mạng lưới.Thay đổi biên vùng áp lực, áp lực cài đặt qua van, để đạt được áp lực yêu cầu khi vùng áp lực không đạt áp suất, lưu lượng yêu cầu.
Các bước tính thủy lực bằng Watergems Bước 1: Vẽ sơ đồ tính toán thủy lực
Hình 3.2.3.3 Sơ đồ tính toán thủy lực
Bước 2: Nhập lưu lượng và cao độ tại nút
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 53 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
Hình 3.2.3.4 Lưu lượng và cao độ tại nút
Bước 3 : Nhập chiều dài và đường kính sơ bộ cho ống
Hình 3.2.3.5 Chiều dài và đường kính sơ bộ cho ống
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 54 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
Bước 4 : Chạy thủy lực Kết quả tính thủy lực
Kết quả thủy lực trong giờ dùng nước lớn nhất không có cháy xảy ra Bảng 3.2.3.7 Áp lực tự do các nút trong giờ dùng nước lớn nhất
Network Table - Nodes at 18:00 Hrs
Node ID Elevation Demand Head
m LPS m
Junc N1 6.19 36 38.37
Junc N2 8.49 77 35.07
Junc N3 6.46 49 32.16
Junc N4 9.85 59 30.52
Junc N5 9.2 112 33.80
Junc N6 5.5 30 35.98
Junc N7 2.01 33 35.54
Junc N8 1.63 51 33.29
Junc N9 2.98 31 30.34
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 55 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
Bảng 3.2.3.8 Chạy thủy lực trong giờ dùng nước lớn nhất Network Table - Links at 18:00 Hrs
Length Diameter Roughness Flow Velocity Unit
Headloss Link ID m mm LPS m/s m/km Pipe P1 1156 500 130 247 1.26 3.29
Pipe P2 1763 350 130 72 0.75 2.91 Pipe P3 559 200 130 23 0.72 1.65 Pipe P4 1316 300 130 60 0.85 3.28 Pipe P5 832 400 130 98 0.78 1.28 Pipe P6 1022 400 130 118 0.94 2.18 Pipe P7 897 500 130 238 1.21 2.39 Pipe P8 1127 400 130 47 0.37 0.44 Pipe P9 444 150 130 14 0.8 2.25 Pipe P10 809 125 130 7 0.6 2.95 Pipe P11 1717 200 130 23 0.6 2.18 PipeP12 1469 300 130 44 0.35 0.5 Pipe P13 10 550 130 130 0.55 0.01 Pipe P14 10 500 130 130 0.55 0.01 Pipe P15 10 550 130 130 0.55 0.01 Pipe P16 10 500 130 130 0.55 0.01 Pipe P17 10 550 130 130 0.66 0.01 Pipe P18 10 500 130 130 0.66 0.01 Pipe P19 10 550 130 130 0.66 0.01 Pipe P20 10 500 130 130 0.66 0.01
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 56 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
Kết quả thủy lực trong giờ dùng nước lớn nhất có cháy xảy ra
Giả sử có 2 đám cháy xảy ra, mỗi đám cháy có lưu lượng là 28 l/s ( tại nút số 5 ) Bảng 3.2.3.9 Áp lực tự do các nút trong giờ dùng nước lớn nhất và có cháy
Network Table - Nodes at 18:00 Hrs
Node ID Elevation Demand Head
m LPS m
Junc N1 6.19 36 34.62
Junc N2 8.49 77 30.64
Junc N3 6.46 49 27.57
Junc N4 9.85 59 25.63
Junc N5 9.2 164 28.71
Junc N6 5.5 74 31.75
Junc N7 2.01 33 31.27 Junc N8 1.63 51 28.26 Junc N9 2.98 31 25.44
SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 57 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương
Bảng 3.2.3.10 Chạy thủy lực trong giờ dùng nước lớn nhất và có cháy Network Table - Links at 18:00 Hrs
Length Diameter Roughness Flow Velocity Unit
Headloss Link ID m mm LPS m/s m/km Pipe P1 1156 500 130 274 1.39 3.98
Pipe P2 1763 350 130 74 0.77 3.07 Pipe P3 559 200 130 25 0.79 1.94 Pipe P4 1316 300 130 58 0.82 3.08 Pipe P5 832 400 130 123 0.98 1.93 Pipe P6 1022 400 130 141 1.12 3.04 Pipe P7 897 500 130 263 1.34 2.88 Pipe P8 1127 400 130 49 0.39 0.48 Pipe P9 444 150 130 17 0.94 3.01 Pipe P10 809 125 130 7 0.59 2.82 Pipe P11 1717 200 130 23 0.19 0.18 PipeP12 1469 300 130 143 0.71 1.78 Pipe P13 10 550 130 143 0.6 0.01 Pipe P14 10 500 130 143 0.6 0.01 Pipe P15 10 550 130 143 0.6 0.01 Pipe P16 10 500 130 143 0.6 0.01 Pipe P17 10 550 130 143 0.73 0.01 Pipe P18 10 500 130 143 0.73 0.01 Pipe P19 10 550 130 143 0.73 0.01 Pipe P20 10 500 130 143 0.73 0.01
f. So sánh kết quả tính toán thủy lực mạch vòng khi tính bằng phương pháp truyền thống và phần mềm Watergems