Chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II. Tính thể tích bể chứa và đài nước

3.2 THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

3.2.2. Chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II. Tính thể tích bể chứa và đài nước

Chế độ tiêu thụ nước thay đổi theo từng giờ trong ngày ứng với hệ số dùng nước không điều hòa giờ tính bằng % lưu lượng ngày đêm.

Để đặc trưng cho chế độ tiêu thụ nước ăn uống sinh hoạt trong các đô thị,người ta đưa ra hệ số không điều hòa giờ và thiết lập biểu đồ tiêu thụ nước cho từng giờ trong ngày đêm.

Hệ số không điều hòa giờ lớn nhất là tỉ số giữa lưu lượng nước sử dụng trong giờ dùng nước lớn nhất với giờ dùng nước trung bình trong ngày dùng nước lớn nhất.

Kgiờ,max = = 1.4 × 1.135 = 1.59

Dựa vào bảng Hệ số phân bố lượng nước sinh hoạt theo giờ (Cấp thoát nước – Nguyễn Thống) hoặc Phụ lục 5 trong tài liệu này.

Dựa vào biểu đồ có bậc thang đã đƣợc lập ,chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II dựa trên nguyên tắc: đường làm việc của trạm bơm cấp II bám sát đường tiêu thụ nước và theo chế độ ít bậc nhất.

Khi có nhiều máy bơm cùng làm việc thì các hệ số hoạt động đồng thời của các máy bơm nhƣ sau: (Mục I.2.2 /19/ [8])

2 bơm làm việc đồng thời n = 2  k = 0.9 ( k – Hệ số làm việc của bơm) 3 bơm làm việc đồng thời n = 3  k = 0.88 ( k – Hệ số làm việc của bơm) 4 bơm làm việc đồng thời n = 4  k = 0.85 ( k – Hệ số làm việc của bơm)

Ta có trạm bơm cấp I làm việc theo chế độ 1 bậc điều hòa suốt ngày đêm là 4.17%

Căn cứ vào biểu đồ tiêu thụ nước có thể chọn chế độ bơm trong trạm bơm cấp II gồm 3 cấp

- Ở chế độ cấp I ta chọn 1 máy bơm làm việc ,bơm vào các giờ từ 0-5 và 22-24.

- Ở chế độ cấp II ta chọn 3 máy bơm làm việc song song,bơm vào các giờ thứ 20,21 và từ 10-16.

- Ở chế độ cấp III ta chọn 4 máy bơm làm việc song song ,bơm vào các giờ thứ 6,7,8,9 và 17,18,19.

b. Xác định dung tích của đài nước theo chế độ bơm

Chế độ tiêu thụ nước trên mạng lưới rất phức tạp và thay đổi theo từng giờ .Trong khi trạm bơm cấp II làm nhiệm vụ cấp nước cho mạng làm việc theo 3 bậc . Khi bơm như vậy ,sẽ có giờ thừa nước và thiếu nước so với chế độ tiêu thụ của mạng lưới.

SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 33 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương

Vì vậy,muốn cấp nước đầy đủ và liên tục cho mọi đối tượng dùng nước thì trên mạng cần xây dựng đài nước.

Khi trạm bơm cấp II vượt quá lượng nước cần tiêu thụ sẽ dẫn đến thừa nước ,lượng nước thừa sẽ đi lên đài và được chứa tại đó.Ngược lại khi trạm bơm cấp II bơm không đủ cho nước tiêu thụ ,khi đó nước từ trên đài chảy xuống bổ sung lượng nước thiếu.

Ngoài lượng nước điều hòa lên xuống ,đài còn dự trữ một lượng nước chữa cháy trong 10 phút ban đầu.

Thời điểm đài cạn hết nước thường xảy ra sau một giai đoạn nước ở đài ra liên tục nhiều nhất.

Dung tích đài nước bao gồm dung tích nước điều hòa giữa trạm bơm cấp II và mạng lưới và dung tích nước dự trữ chữa cháy trong 10 phút đầu.

Dung tích của đài nước được tính theo công thức:

Wđài = + (Mục I.2.2.1/21/[8] ) Trong đó:

– Dung tích điều hòa của đài nước (m3)

– Dung tích nước phục vụ chữa cháy trong 10 phút trước khi máy bơm chữa cháy đặt ở trạm bơm II làm việc (m3) với qcc trong [5] (l/s) và n là số đám cháy xảy ra cũng 1 thời điểm.

Chọn lúc đài cạn nước là lúc sau giai đoạn nước ra khỏi đài liên tục ,lớn nhất là lúc 17- 18h. Khi đó lượng nước còn lại lớn nhất trong đài là 5.68 .Khi đó:

= 5.68% × Qngd = 5.68% ×27262.3 = 1548.5 (m3)

= qcc × n × 0.6 = 28 × 2× 0.6 = 33.6 (m3)

 Wđài = + = 1548.5 + 33.6 ≈ 1582.1 (m3) Với :

N : số đám cháy xảy ra đồng thời , n=2

qcc : tiêu chuẩn lượng nước chữa cháy trong vòng 1 giây Đường kính đài nước và chiều cao phần chứa nước

13.85 m

SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 34 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương

Bảng 3.2.2.1 Bảng xác định dung tích điều hòa của đài nước Giờ

trong ngày

Lưu lượng nước tiêu thụ(% Qngđ)

Lưu lượng bơm cấp 2(% Qngđ)

Lượng nước vào đài (%

Qngđ)

Lưu lượng nước ra đài

(% Qngđ)

Lưu lượng nước còn lại trong đài (%

Qngđ)

0–1 1.07 1.80 0.74 2.98

1–2 1.07 1.80 0.74 3.71

2–3 1.07 1.80 0.74 4.45

3–4 1.07 1.80 0.74 5.18

4–5 1.90 1.80 0.10 5.09

5–6 5.53 6.12 0.59 5.68

6–7 6.72 6.12 0.60 5.08

7–8 7.74 6.12 1.62 3.46

8–9 5.29 6.12 0.83 4.29

9–10 4.92 4.75 0.17 4.12

10–11 4.54 4.75 0.21 4.32

11–12 4.92 4.75 0.17 4.15

12–13 4.91 4.75 0.16 3.99

13–14 4.91 4.75 0.16 3.83

14–15 4.58 4.75 0.17 4.01

15–16 4.43 4.75 0.32 4.33

16–17 7.41 6.12 1.29 3.03

17–18 7.76 6.12 1.64 1.40

18–19 7.52 6.12 1.40 0.00

19–20 3.93 4.76 0.83 0.83

20–21 3.51 4.75 1.24 2.07

21–22 2.50 1.80 0.70 1.37

22–23 1.67 1.80 0.14 1.51

23–24 1.07 1.80 0.74 2.24

Tổng 100.00 100

c. Lựa chọn phương án xây dựng đài

Căn cứ địa hình thực tế của khu dân cƣ trên bản đồ tổng thể ,căn cứ vào biểu đồ dùng nước từng giờ trong ngày .Ta chọn phương án tối ưu nhất để có thể cấp nước đầy đủ và liên tục đảm bảo áp lực vận chuyển nước đến điểm cao xa nhất trong khu vực ,vừa đảm bảo kinh tế xây dựng công trình ,vừa đảm bảo kế hoạch phát triển và quy hoạch đô thị trong tương lại.

SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 35 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương

Ta có thể đưa ra 3 phương án

Phương án 1 mạng lưới cấp nước có đài đặt ở đầu mạng lưới . Phương án 2 mạng lưới cấp nước có đài đặt ở cuối mạng lưới . Phương án 3 mạng lưới cấp nước có đài đặt ở giữa mạng lưới . Những ưu và nhược điểm của từng phương án :

Phương án 1 :

Ưu điểm : trong giờ dùng nước lớn nhất thì nước từ trạm bơm cấp II và đài cùng cấp nước vào mạng đến điểm bất lợi nhất.Chế độ của trạm bơm cấp II tính toán đơn giản ,kỹ thuật không phức tạp.

Khi hộ tiêu thụ dùng nước ít thì lượng nước thừa được vận chuyển lên đài ,chiều dài ống vận chuyển ngắn nên giảm đƣợc tổn thất áp lực và giảm rò rỉ.

Xây dựng và quản lý dễ dàng

Nhược điểm :để cấp nước đầy đủ cho mạng thì phải vận chuyển lưu lượng lớn ,đòi hỏi đường kính ống lớn làm tăng chi phí xây dựng

Phương án 2 :

Mạng lưới cấp nước có đài đặt cuối mạng: cần tính toán cho 3 trường hợp - Tính toán mạng lưới cho giờ dùng nước lớn nhất

- Tính toán cho giờ vận chuyển nước nhiều nhất vào đài

- Tính toán kiểm tra mạng lưới khi đảm bảo cấp nước dập tắt các đám cháy trong giờ dùng nước lớn nhất.

Ưu điểm :trong giờ dùng nước lớn nhất thì đài cấp nước đầy đủ cho khu vực cuối mạng lưới và điểm bất lợi nhất nằm gần đài. Lúc này dòng chảy theo hai hướng khác nhau tạo biên giới cấp nước.

Như vậy chọn phương án 2 để thiết kế và xây dựng mạng lưới cấp nước đô thị với nhiều ưu điểm nhất thỏa nhu cầu dùng nước người dân theo mặt bằng tổng thể xây dựng.

Nhược điểm :trong giờ dùng nước nhỏ nhất ,lượng nước cấp dư sẽ được vận chuyển lên đài.Lúc này nước vận chuyển trên đoạn đường dài với đường kính nhỏ gây ra tổn thất áp lực lớn ,làm trạm bơm tốn nhiều điện năng.

Phương án 3 :

Mạng lưới cấp nước có đài đặt giữa mạng: cần tính toán cho 2 trường hợp cụ thể - Tính toán mạng lưới cho giờ dùng nước lớn nhất

- Tính toán mạng lưới khi có cháy xảy ra trong giờ dùng nước lớn nhất

SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 36 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương

Trong giờ dùng nước lớn nhất ,trạm bơm cấp II và đài nước cùng làm việc trên mạng lưới để đảm bảo lượng nước yêu cầu .Việc lập sơ đồ tính toán và khi có cháy xảy ra cũng giống như ta đặt đài đầu mạng lưới theo những nguyên tắc và quy định cân bằng lưu lượng tại nút của mạng lưới .

Trong trường hợp có cháy xảy ra cũng như trong trường hợp đài đặt ở đầu mạng lưới.

d. Xác định dung tích bể chứa

Bể chứa nước sạch có nhiệm vụ điều hoà lưu lượng nước giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II, đồng thời dự trữ một lượng nước chữa cháy trong 3 giờ liền và một lượng nước cần thiết cho bản thân nhà máy nước.

Chế độ làm việc của bể chứa: 1 chế độ

Nhƣ chúng ta đã biết, trạm bơm cấp I làm việc theo chế độ 1 bậc điều hoà suốt ngày đêm 4.17% Qngđ. Trong khi đó, trạm bơm cấp II làm việc theo 3 bậc. Do chế độ làm việc khác nhau giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II, nên cần phải xây dựng trong trạm bể chứa nước để dự trữ một lượng nước do trạm bơm cấp I bơm đến khi trạm bơm cấp II bơm không hết và bổ sung lượng nước thiếu khi trạm bơm cấp II bơm nhiều hơn so với trạm bơm cấp I. Do trạm bơm cấp II dùng bơm nên đường làm việc của trạm bơm cấp II bám sát với chế độ tiêu thụ nước của mạng lưới.

Wbể = + Trong đó:

– Dung tích điều hòa của bể (m3)

– Dung tích dự trữ cho chữa cháy với qcc trong TCVN 2622 – 1995 (l/s) và n là số đám cháy xảy ra cũng 1 thời điểm.

= 18.89% × Qngd = 27262.3 × 18.89% = 5150 (m3)

= qcc × 3 × 3.6 × n = 28 × 3× 3.6 × 2 = 604.8 (m3)

 Wbể = + = 5150 + 604.8 = 5754.8 (m3) Chọn Wbể = 5800 (m3)

SVTH : Nguyễn Thái Thị Hà 37 CBHD :Th.S Nguyễn Huy Cương

Bảng 3.2.2.2 Bảng xác định dung tích điều hòa của bể chứa Giờ

trong ngày

Lưu lượng bơm cấp II

(% Qngd)

Lưu lượng cấp I (% Qngd)

Lƣợng

nước vào bể (% Qngd)

Lƣợng nước ra bể

(% Qngd)

Lượng nước còn lại ở trong

bể (% Qngd)

0–1 1.8 4.16 2.36 9.44

1–2 1.8 4.16 2.36 11.80

2–3 1.8 4.16 2.36 14.16

3–4 1.8 4.16 2.36 16.52

4–5 1.8 4.17 2.37 18.89

5–6 6.12 4.17 1.95 16.94

6–7 6.12 4.17 1.95 14.99

7–8 6.12 4.17 1.95 13.04

8–9 6.12 4.17 1.95 11.09

9–10 4.75 4.17 0.58 10.51

10–11 4.75 4.17 0.58 9.93

11–12 4.75 4.17 0.58 9.35

12–13 4.75 4.17 0.58 8.77

13–14 4.75 4.17 0.58 8.19

14–15 4.75 4.17 0.58 7.61

15–16 4.75 4.17 0.58 7.03

16–17 6.12 4.17 1.95 5.08

17–18 6.12 4.17 1.95 3.13

18–19 6.12 4.17 1.95 1.18

19–20 4.76 4.17 0.59 0.59

20–21 4.75 4.16 0.59 0.00

21–22 1.8 4.16 2.36 2.36

22–23 1.8 4.16 2.36 4.72

23–24 1.8 4.16 2.36 7.08

Tổng 100 100