- Khi thiờt kế hệ thống cấp nước cần phải tuõn theo cỏc tiờu chuẩn cú liờn quan khỏc đó được nhà nước ban hành
- Tiờu chuẩn về cấp nước chữa chỏy lấy theo TCVN 2622 – 1995
- Khi thiết kế hệ thống cấp nước cho một đối tượng phải chọn được cụng nghệ thớch hợp về kỹ thuật, kinh tế, điều kiện vệ sinh của cỏc cụng trỡnh, khả năng sử dụng tiếp cỏc cụng trỡnh hiện cú, khả năng ỏp dụng cỏc thiết bị và kỹ thuật tiờn tiến.
- Hệ thống cấp nước phải đảm bảo cho mạng lưới và cỏc cụng trỡnh làm việc kinh tế trong thời kỳ dự tớnh cũng như trong những chế độ dựng nước đặc trưng
- Phải xột đến khả năng đưa vào sử dụng đường ống, mạng lưới và cụng trỡnh theo từng đợt xõy dựng. Đồng thời cần dự kiến khả năng mở rộng hệ thống và cỏc cụng trỡnh chủ yếu so với cụng suất tớnh toỏn.
- Khụng được phộp thiết kế cụng trỡnh dự phũng chỉ để làm việc khi cú sự cố. - Khi thiết kế hệ thống cấp nước sinh hoạt và hệ thống cấp nước sinh hoạt – sản xuất hỗn hợp, phải dự kiến vựng bảo vệ vệ sinh theo quy định.
- Chất lượng nước ăn uống sinh hoạt phải đảm bảo yờu cầu theo tiờu chuẩn, chất lượng do Nhà nước quy định, và Tiờu chuẩn ngành.
- Những phương ỏn và giải phỏp kỹ thuật chủ yếu ỏp dụng để thiết kế hệ thống cấp nước phải dựa trờn cơ sở so sỏnh cỏc chỉ tiờu kinh tế kỹ thuật (giỏ thành đầu tư xõy dựng, chi phớ quản lý hàng năm, chi phớ hàng năm…).
- Phương ỏn tối ưu phải cú giỏ trị quy đổi theo thời gian về giỏ trị hiện tại nhỏ nhất, cú xột đến chi phớ xõy dựng vựng bảo vệ vệ sinh.
2.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỂ THIẾT KẾ
MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC THỊ TRẤN CHỜ
→ Chọn phương phỏp so sỏnh trực tiếp (thử nghiệm độc lập) Cỏc bước tớnh toỏn như sau:
B1: Đề xuất cỏc phương ỏn thiết kế mạng lưới cấp nước khỏc nhau(về Dống) B2: Tớnh toỏn thủy lực, kiểm tra vận tốc và xỏc định cột nước bơm của TBII(ỏp dụng phần mềm epanet)
B3: Tớnh toỏn giỏ trị hàm mục tiờu của cỏc phương ỏn
Ctổng = CXD + CQL → Min
Trong đú:
CXD: Chi phớ đầu tư xõy dựng mạng lưới đường ống tương ứng với phương ỏn đường kớnh ống đẩy D.
CQL : Tổng chi phớ quản lý quy về năm đầu tương ứng với phương ỏn đường kớnh ống đẩy D. CQL =∑= = + n t t t bq i C 1 (1 )
i: Lói suất tớnh toỏn;
n: Thời gian hoạt động của dự ỏn (năm).
Cbq : Chi phớ quản lý mạng lướibỡnh quõn hàng năm tương ứng với phương ỏn đường kớnh ống đẩy D. Chi phớ này bao gồm: chi phớ điện, chi phớ bảo dưỡng, sửa chữa trạm bơm, chi phớ lương cụng nhõn và chi phớ khỏc. Ngoài chi phớ điện, cỏc chi phớ khỏc được coi như khụng đổi theo cỏc phương ỏn đường kớnh ống đẩy, vỡ vậy trong hàm mục tiờu chỉ xột đến thành phần chi phớ điện năng.
Do đú, hàm mục tiờu cú thể viết thành: Ctổng = CXD.ống + ∑= = + n t t t dien i C 1(1 ) → Min Trong đú:
CXD.ống: Chi phớ xõy dựng đường ống đẩy (đ);
Cđiện: Chi phớ điện năng tớnh bỡnh quõn hàng năm (đ/năm).
Ctổng = CXD.ống + ∑= = + n t t t dien i C 1 (1 ) 1 → Min Đặt β = ∑= = + n t t t i 1(1 ) 1
Suy ra Ctổng = CXD.ống + Cdien.β → Min
Chọn lói suất tớnh toỏn i = 12%, thời gian hoạt động của dự ỏn là n = 30 năm, tớnh được β = 8.06.
B4: So sỏnh hàm mục tiờu → chọn phương ỏn tối ưu Phương ỏn tối ưu(hợp lý)là phương ỏn cú Ctổngnhỏ nhất
CHƯƠNG III
THIẾT KẾ HỢP Lí MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN CHỜ
3.1. TÍNH TOÁN NHU CẦU NƯỚC VÀ LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC
3.1.1. Lưu lượng nước dựng cho sinh hoạt
Lưu lượng nước sinh hoạt trung bỡnh ngày đờm: Qshng tb = 1000 . .N f q (m3/ ng.đ). Trong đú: N: Dõn số Thị Trấn Chờ là :20.500 (người)
(Dõn số tớnh đến năm 2030) thuộc đụ thị loại III
q : Tiờu chuẩn cấp nước tớnh cho đầu người trong ngày (l/ng.ngđ)
Theo TCXD 33-2006 thỡ tiờu chuẩn cấp nước đến năm 2030 là 150 ( l/ng.ngđ ) f: Tỷ lệ dõn được cấp nước 100%.
Thay số và ta cú:
Lưu lượng nước sinh hoạt cho thị trấn là : Qsh ng tb= 1000 % 100 . 20500 . 150 = 3075 (m3/ ng.đ).
3.1.2. Lưu lượng nước cụng nghiệp
Lưu lượng nước cấp cho cụng nghiệp theo tổng diện tớch: QCN = qtc. F (m3/ngđ)
Trong đú :
qtc : Tiờu chuẩn dựng nước cụng nghiệp.
Theo TCXD 33-2006 đối với cụng nghiệp sản xuất rượu bia, sữa, đồ hộp, chế biến thực phẩm, giấy, dệt thỡ qtc = 45 (m3/ha/ngày). Đối với cỏc ngành cụng nghiệp khỏc qtc = 22 (m3/ha/ngày).
Cỏc xớ ghiệp cụng nghiệp nhỏ coi như những điểm lấy nước dọc đường vỡ thế khụng tớnh vào diện tớch chung của cỏc khu cụng nghiệp
+ Khu cụng nghiệp : 19,38(ha)
QCN = 19,38 ì 45 = 872 (m3 /ng.đ)
3.1.3. Lưu lượng nước cụng cộng
Lưu lượng nước tưới cõy, rửa đường tớnh theo tổng lưu lượng nước sinh hoạt Theo TCXD 33-2006thỡ đối với đụ thị loại III: Qc cộng = 10%.Qshng.đ
Qc cộng = 10% .Qsh= 10% .3075 = 307,5 (m3 / ng.đ). Trong đú:
Nước tưới cõy chiếm 40% Qtc = 40%.Qcc = 100 5 , 307 40ì = 123 (m3/ng.đ). Nước rửa đường chiếm 60%
Qrđ = 60%.Qcc = 100 5 , 307 60ì = 184,5 (m3/ng.đ).
3.1.4. Lưu lượng nước cho dịch vụ đụ thị
Lưu lượng nước cho dịch vụ đụ thị tớnh theo tổng lưu lượng nước sinh hoạt Theo TCXD 33-2006 thỡ đối với đụ thị loại III: Qc cộng = 10%.Qshng.đ
Qdv = 10% ì Qsh= 10% ì3075 = 307,5 (m3 / ng.đ)
3.1.5. Lưu lượng nước thất thoỏt
Lưu lượng nước cho thất thoỏt tớnh theo tổng lưu lượng nước. Theo TCXD 33-2006 thỡ đối với đụ thị loại III:
Qtt = 15%. (Qshng.đ + QCN + Qc cộng + Qdv )
= 15%. (3075 + 872 + 307,5 + 307,5) = 684,3 (m3/ng.đ)
3.1.6. Lưu lượng nước dựng cho bản thõn trạm xử lý
Lưu lượng nước cho bản thõn trạm xử lý tớnh theo tổng lưu lượng nước. Theo TCXD 33-2006thỡ đối với đụ thị loại III:
Qtxl = 10%. (Qshng.đ + QCN + Qc cộng + Qdv +Qtt)
= 10%. (3075 + 872 + 307,5 + 307,5 + 684,3) = 524,63 (m3/ng.đ)
3.2. CễNG SUẤT TRẠM CẤP NƯỚC
- Hệ số dựng nước khụng điều hoà ngày Kngày là hệ số thay đổi nhu cầu dựng nước ngày, ảnh hưởng bởi cỏch tổ chức đời sống xó hội, chế độ làm việc của cỏc cơ sở sản xuất, mức độ tiện nghi, biểu thị sự dựng nước khụng đều giữa cỏc ngày trong năm. Kngày max là hệ số dựng nước khụng điều hũa ngày max, Kngày min là hệ số dựng nước khụng điều hũa ngày min. Đối với khu đụ thị loại III ta chọn:
Kngày max = 1,3 Kngày min = 0,8
- Hệ số dựng nước khụng điều hoà giờ Kg là hệ số thay đổi nhu cầu dựng nước giữa cỏc giờ trong ngày
Kh max là hệ số dựng nước khụng điều hoà giờ dựng nước lớn nhất, là tỷ số giữa lưu lượng nước dựng giờ dựng nước lớn nhất h
Qmaxso với lưu lượng giờ trung bỡnh h
tb
Q .
Kh min là hệ số dựng nước khụng điều hoà giờ dựng nước nhỏ nhất, là tỷ số giữa lưu lượng nước dựng giờ dựng nước lớn nhất h
Qmin so với lưu lượng giờ trung bỡnh h
tb
Q . Kh max và Kh min được xỏc định theo biểu thức: Kgiờ max = αmax xβmax Kgiờ min = αmin x βmin
α: Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của cụng trỡnh, chế độ làm việc của cỏc cơ sở sản xuất và cỏc điều kiện địa phương.Ta chọn αnhư sau:
αmax = 1,35 αmin = 0,5
b: Hệ số kể đến số dõn trong khu dõn cư lấy theo bảng 1.4 . Ta chọn như sau : βmax = 1,2
βmin = 0,5 Vậy Kh max và Kh min
Kgiờ max = αmax x βmax= 1,35 . 1,2 = 1,62
Kgiờ min = αmin x βmin = 0,5 . 0,5 = 0,25
3.2.1. Lưu lượng ngày tớnh toỏn trung bỡnh trong năm của hệ thống cấp nước
Theo tiờu chuẩn TCXD 33-2006, lưu lượng ngày tớnh toỏn (trung bỡnh trong năm) cho hệ thống cấp nước tập trung được xỏc định theo cụng thức:
D f N q D f N q f N q ngày m Qngàytb = + + + =∑ i i i + 1000 1000 .... ) / ( 3 1 1 1 2 2 2 . Q ngày.tb = (Qshng.đ + QCN + Qc cộng + Qdv +Qtt + Qtxl) = (3075 + 872 + 307,5 + 307,5 + 684,3 + 524,63) = 5770,93(m3/ngđ)
3.2.2. Lưu lượng nước tớnh toỏn trong ngày dựng nước nhiều nhất và ớt nhất
Qngày.max và Qngày.min
Lưu lượng nước tớnh toỏn trong ngày dựng nước nhiều nhất và ớt nhất (m3/ngày) được tớnh theo cụng thức:
Qngày.max = Kngày.max . Qngày.tb = 1,3.5770,93 = 7502,21 (m3/ngày) Qngày.min = Kngày.min . Qngày.tb = 0,8.5770,93 = 4616,74 (m3/ngày)
3.2.3. Lưu lượng tớnh toỏn cụng trỡnh thu nước, trạm bơm cấp I và trạm xử lý
Thụng thường Cụng trỡnh thu nước, trạm bơm cấp I và trạm xử lý làm việc điều hũa trong ngày, lưu lượng giờ tớnh toỏn được xỏc định theo cụng thức:
T Q Qngàyh.tb.max = ngày.max
24 7502,21 = = 312,6 (m3/giờ). T Q Qngàyh.tb.min = ngày.min
24 4616,74
= = 192,36 (m3/giờ).
3.2.4. Lưu lượng giờ tớnh toỏn mạng lưới(cụng suất trạm bơm cấp II)
Lưu lượng nước tiờu thụ trờn mạng lưới khỏc nhau giữa cỏc giờ trong ngày, giờ dựng nhiều, giờ dựng ớt, ban ngày dựng nhiều hơn ban đờm. Vào giờ cao điểm lượng nước tiờu thụ nhiều hơn so với cỏc giờ khỏc trong ngày. Lưu lượng giờ dựng nước lớn nhất Qmaxh và lưu lượng giờ dựng nước nhỏ nhất h
Qmin được xỏc định theo cụng thức: = h Qmax Kh max . h tb Q = . .max max . .( ngàytb txl). ngày h K T Q Q K − = 1,62. ) 24 524,63 5770,93 ( − .1,3 = 460,36 (m3/giờ). = h Qmin Kh min . h tb Q = . .max min . .( ngàytb txl). ngày h k T Q Q K − = 0,25 ) 24 524,63 5770,93 ( − .1,3 = 71,04 (m3/giờ).
Như vậycụng suất của trạm đến năm 2030 là QTXL = 7502,21 (m3 /ng.đ) chọn QTXL = 7500 (m3/ng.đ)
3.3. NHU CẦU DÙNG NƯỚC CHO CHỮA CHÁY
Hệ thống cấp nước phải tớnh đến trường hợp cú chỏy nờn khi tớnh toỏn mạng lưới đường ống phõn phối cú tớnh đến khả năng làm việc của mạng lưới khi cú chỏy xảy ra trong giờ dựng nước lớn nhất. Lượng nước dựng để dập tắt cỏc đỏm chỏy khụng đưa vào mạng lưới thường xuyờn mà chỉ đưa vào khi cú chỏy xảy ra. Số đỏm chỏy cú thể xảy ra đồng thời trong cựng một thời điểm cú thể xỏc định như sau:
* Khu cụng nghiệp: Trong cỏc khu cụng nghiệp, lưu lượng chữa chỏy bờn ngoài lấy từ trụ nước chữa chỏy, tớnh với nhà cần lượng nước chữa chỏy nhiều nhất và tớnh cho một đỏm chỏy được quy định trong bảng I, II, phụ lục II.
Tổng diện tớch khu cụng nghiệp của thành phố là: + Khu cụng nghiệp : 19,38 (ha).
- Coi xớ nghiệp cú bậc chịu lửa III, hạng sản xuất D, E. Tra bảng ta cú 1 đỏm chỏy đồng thời. Lưu lượng dập tắt đỏm chỏy là: qccxn = 10 (l/s)
* Khu dõn cư: Tổng số dõn trong thị trấn là: 20500 người
- Nhà xõy dựng hỗn hợp cỏc loại tầng khụng phụ thuộc bậc chịu lửa, tra bảng ta thấy cú 1 đỏm chỏy với lưu lượng của đỏm: qcc
dc
= 10 (l/s).
3.4. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TRẠM BƠM CẤP II, LỰA
CHỌN SỐ MÁY BƠM, SỐ BẬC BƠM
Chế độ tiờu thụ nước của thành phố hoặc một khu dõn cư thay đổi theo từng giờ trong ngày. Nhiệm vụ của trạm bơm cấp II là đảm bảo yờu cầu dựng nước của thị trấn. Vỡ vậy chế độ làm việc của trạm bơm cấp II phải bỏm sỏt chế độ tiờu thụ nước của thành phố. Trong thực tế, khụng thể chọn chế độ bơm hoàn toàn đỳng với chế độ tiờu thụ vỡ như vậy sẽ rất phức tạp cho cụng tỏc quản lý và chọn chủng loại mỏy bơm. Do đú thường chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II theo hỡnh bậc thang, làm việc ổn định trong một số thời gian với cỏc bơm cựng loại ghộp song song
Giả sử trạm bơm cấp IIbố trớ theo 2 cấp:
Giờ dựng nước lớn nhất chạy song song 3 bơm trong đú cú 1 bơm lắp thiết bị biến tần. Với bơm cú lắp thiết bị biến tần lưu lượng bơm cú thể tăng lờn 1,3 lần so với lưu lượng trung bỡnh.
Trong giờ dựng nước lớn nhất trạm bơm II chạy với cụng suất lớn nhất cung cấp đủ lưu lượng cho toàn mạng lưới trong giờ dựng nước lớn nhất
Lưu lượng của 1 bơm chạy là:
) / ( 5 , 139 3 , 3 36 , 460 3 , 1 1 1 3 max h m Q Q h b = = + + =
Khi chạy song song 3 bơm thỡ lưu lượng mỗi bơm giảm, với hệ số giảm lưu lượng là α = 0,88.
Qb = 139,5ì 0,88 = 122,76 (m3/h)
* Trong giờ dựng nước nhỏ nhất lưu lượng trong mạng cần: Qhmin = 71,04 (m3/h)
Lỳc đú 1 bơm cú biến tần chạy, chỉ cho phộp giảm tối đa 50% lưu lượng định mức tức là.
Qbommin = 0,5 ì 122,76 = 61,38 (m3/h) < Qhmin= 71,04 (m3/h) Lưu lượng bơm giảm thỏa món lưu lượng Qh
mincủa mạng
Vậy ta bố trớ trạm bơm cấp II với 3 mỏy bơm làm việc và 2 mỏy bơm dự phũng là hợp lý.
3.5. LỰA CHỌNNGUỒN NƯỚC VÀ TRẠM BƠM II
3.5.1. Cỏc loạinguồn nước
3.5.1.1. Nguồn nước mặt
Sụng Cầu, sụng Cà Lồ, sụng Ngũ Huyện Khờ là cỏc con sụng bao bọc huyện Yờn Phong, tạo ra một nguồn nước mặt rất lớn và rồi rào. Tuy nhiờn, chỉ cú sụng Cầu là con sụng gần với Thị trấn Chờ nhất, cỏch Thị trấn khoảng 4km.
Sụng Cầu bắt nguồn từ vựng nỳi Tam đảo chảy qua Chợ Đồn - Bắc Kạn, Thỏi Nguyờn, chảy qua Bắc Ninh và đổ vào sụng Bắc Ninh tại Phả Lại. Sụng Cầu dài 288 km, lũng sụng rộng 70-150 m và sõu trung bỡnh trong mựa cạn 2-7 m, lưu lượng sụng Cầu biến động lớn. Phớa thượng lưu sụng Cầu chảy qua thành phố Thỏi Nguyờn. Do nước thải của nhà mỏy giấy Hoàng Văn Thụ và khu gang thộp Thỏi Nguyờn và của nhiều cơ sở sản xuất khỏc và khu dõn cư phớa thượng nguồn nờn nước bị ụ nhiễm nặng, vỡ vậy khụng thể lấy nước sụng Cầu làm nguồn cung cấp nước sinh hoạt được.
Bờn cạnh đú, việc sử dụng nước mặt làm nguồn cung cấp nước cho dự ỏn sẽ cú nhiều rủi ro lớn vỡ chất lượng nước mặt khụng ổn định, luụn thay đổi theo mựa, đặc biệt vào mựa lũ hàm lượng cặn lơ lửng rất lớn. Cụng nghệ xử lý đũi hỏi phức tạp hơn rất nhiều, mặt khỏc chi phớ đầu tư xõy dựng ban đầu và chi phớ cho cụng tỏc vận hàng hàng năm tương đối lớn, cú nhiều bất cập hơn so với xử lý nước ngầm. Do đú phương ỏn nghiờn cứu nguồn nước mặt cho dự ỏn khụng mang tớnh khả thi cao.
Hồ ao trong khu vực Thị trấn rất ớt, một vài hồ nhỏ đó bị san lấp, ngoài ra cũn cú cỏc hồ, thựng đấu cạnh cỏc thụn và xen kẽ trong đất ruộng điều hoà bằng hệ thống thuỷ nụng. Do đú nguồn nước này cũng khụng thể nghiờn cứu làm nguồn cấp nước thụ cho hệ thống cấp nước của Thị trấn Chờ.
3.5.1.2. Nguồn nước ngầm
(a) Nước ngầm mạch nụng:
Đõy là nguồn nước hiện tại nhõn dõn khu vực thị trấn đang sử dụng cho sinh hoạt hàng ngày, nhỡn chung nếu khai thỏc với lưu lượng nhỏ thỡ nguồn nước này đủ tiờu chuẩn cấp nước cho sinh hoạt. Tuy nhiờn cần phải xử lý cục bộ bằng cỏc thiết bị xử lý nước cụng suất nhỏ hoặc đun sụi trước khi dựng. Hạn chế của nguồn nước này là rất dễ bị ụ nhiễm nếu khụng cú hệ thống thoỏt nước hoặc việc bảo vệ vệ sinh nguồn nước khụng chặt chẽ, mặt khỏc do lưu lượng khai thỏc nhỏ nờn khụng đảm