CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH CHUNG KHU VỰC THIẾT KẾ1.1.2 Nhiệm vụ Sử dụng kiến thức đã học để tính toán mạng lưới đường ống cung cấp nước chophía nam phường Tứ Hạ-thị xã Hương Trà-Tp.Huế sao cho
MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN
Mục tiêu
Với sự phát triển kinh tế - xã hội ngày càng tăng, nhu cầu dùng nước sạch của người dân ngày càng cao về cả số lượng và chất lượng Để đảm bảo cung cấp nước đầy đủ về số lượng và chất lượng, đáp ứng nhu cầu của người dân, cần thiết kế một mạng lưới nước hoàn chỉnh, có quy mô lớn và công suất cao.
Nhiệm vụ
Thông qua bài toán này, ta sẽ sử dụng kiến thức đã học để tính toán mạng lưới đường ống cấp nước cho phía nam phường Tứ Hạ, thị xã Hương Trà, TP Huế nhằm tối ưu kinh tế nhất Đồng thời, hệ thống được thiết kế để đảm bảo vận tốc nước trong ống theo chuẩn cho phép và áp lực mạng lưới luôn ở mức đủ để cấp nước cho người dùng ngay cả trong điều kiện bất lợi nhất Kết quả phân tích nhấn mạnh sự ổn định nguồn nước, tối ưu chi phí vận hành và đảm bảo cấp nước liên tục cho khu vực phía nam phường Tứ Hạ.
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
Vị trí địa lý
Quy hoạch mạng lưới cấp nước khu dân cư phía nam phường Tứ Hạ Với quy mô nghiên cứu: 94,26 ha.
Vị trí: Thuộc khu vực phía Nam phường Tứ Hạ
Phường Tứ Hạ thuộc thị xã Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế, Việt Nam, có tọa độ 16 0 31’33” độ vĩ Bắc; 107 0 27’52” độ kinh Đông,
Điểm dân cư đô thị này nằm trên trục Quốc lộ 1A, cách thành phố Huế 16 km về phía Bắc, đóng vai trò là khu vực trọng điểm phát triển đô thị của tỉnh Nằm trong khu vực tiếp giáp giữa vùng đồng bằng và vùng gò đồi của thị xã Hương Trà, vị trí này tận dụng lợi thế giao thông và cảnh quan địa hình để tạo lập không gian sống hiện đại, đồng thời thúc đẩy kết nối kinh tế và dịch vụ cho cư dân khu vực.
- Phía Bắc giáp : Xã Phong An- huyện Phong Điền
- Phía Nam giáp : Phường Hương văn-thị xã Hương Trà
- Phía Đông giáp : Xã Quảng Phú- huyện Quảng Điền
- Phía Tây giáp : Phường Hương Vân- thị xã Hương Trà
Địa hình
Khu vực quy hoạch nằm trong vùng đất bán sơn địa Theo mặt cắt ngang, địa hình hơi nghiêng về phía vùng đồng bằng Chiều dài theo hướng Bắc – Nam khoảng 4,5 km và chiều rộng theo hướng Đông – Tây khoảng 3 km Cao độ hiện trạng của khu vực dao động từ 2,50 m ở điểm thấp nhất đến 7,20 m ở điểm cao nhất.
Địa chất công trình
Khu vực dân cư nằm trong địa hình khá bằng phẳng và có địa chất ổn định.
Đặc điểm thủy văn
Khu vực dân cư nằm ở vùng không bị ảnh hưởng bởi ngập lụt do mưa bão và hiện nay nguồn nước của người dân được khai thác chủ yếu từ hệ thống nước ngầm qua giếng khơi và giếng khoan.
Khí hậu
Khu vực dân cư nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa của vùng duyên hải Trung Trung Bộ Thời tiết ở đây thường mưa, khí hậu rét, ít ấm và có nhiều bão lớn.
+Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 15 0 C đến 20 0 C vào mùa đông và từ 30 đến
+Hàng năm có khoảng 2.100 giờ nắng, lượng mưa vào khoảng 2.000mm, độ ẩm không khí trung bình 84%
+Trong năm có hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô, mùa mưa từ tháng 9 năm trước kéo dài đến tháng 3 năm sau, mùa khô từ tháng 4 đến tháng 8.
ĐIỀU KIỆN KINH TẾ, XÃ HỘI
Dân số & lao động
Trong phạm vi khu vực dân cư quy hoạch có 4195 hộ sinh sống với dân số hiện tại là 20975 người sinh sống bằng các ngành nghề tiểu thủ công nghiệp, thương mại – dịch vụ, nông nghiệp và các ngành nghề khác.
Tổng số lao động của khu dân cư là 12939 người, trong đó lao động bán lẻ là
4485 người, lao động dịch vụ là 4313 người, lao động khác là 4141 người.
Hạ tầng xã hội
Khu dân cư nghiên cứu được quy hoạch thành một phường mới, với trung tâm hành chính có diện tích 0,3 ha và trụ sở công an phường có diện tích 0,15 ha.
Về văn hóa, cung thiếu nhi rộng 1,7 ha dành cho các hoạt động của trẻ em trong khu dân cư Thư viện rộng 0,5 ha phục vụ nhu cầu của toàn thể người dân Cung văn hóa rộng 1,8 ha được dùng để sinh hoạt cộng đồng và tổ chức các hoạt động văn hóa khác.
+Theo quy hoạch sử dụng đất có 6 trường mầm non với tổng diện tích 2,64ha và tổng số học sinh là 1320 học sinh.
Có hai trường tiểu học với tổng diện tích 3,2 ha và tổng số học sinh là 1.760, đồng thời khu vực còn có hai trường trung học cơ sở với tổng diện tích 2,8 ha và tổng số học sinh là 1.540.
Khu dân cư hiện nay có một trạm y tế phục vụ nhu cầu khám chữa bệnh tại chỗ cho người dân với diện tích 0,5ha.
Trong khu dân cư có một công viên trung tâm với diện tích 10 ha, vừa là điểm nhấn kiến trúc cảnh quan vừa phục vụ nhu cầu đời sống tinh thần của người dân Ngoài ra, khu dân cư còn bố trí 4 công viên cây xanh và một vườn dạo nhỏ có tổng diện tích 3,2 ha, nhằm đáp ứng nhu cầu giải trí của cư dân ở các điểm dân cư cấp tổ.
+Khu dân cư có một quảng trường rộng 4ha phục vụ cho các hoạt động lễ hội, sự kiện và tạo điểm nhấn kiến trúc cho đô thị
Công trình thương mại-dịch vụ:
+Hiện nay có 2 chợ hỗn hợp cả trong và ngoài với tổng diện tích 2ha phục vụ cho nhu cầu mua bán, trao đổi hàng hóa của người dân.
+Về công trình thương mại, có một trung tâm thương mại diện tích 0,9ha phục vụ các hoạt động thương mại, giải trí,
+Khu dân cư có 19 lô đất quy hoạch nhà liền kề với tổng diện tích 35,18 ha, dân số là 17590người.
+Chung cư có 2 lô với quy mô 5 tầng, tổng diện tích là 4,8ha, dân số là 3000 người.
+Ngoài ra còn có 1 lô biệt thực diện tích 0,77ha, dân số 385 người.
Hạ tầng kĩ thuật
Khu dân cư quy hoạch có hệ thống giao thông hoàn chỉnh, nổi bật với trục đường DT16 dài 717 m, bề rộng mặt cắt ngang 55 m, hướng đi thành phố Huế; các trục đường khác có mặt cắt ngang 2-2 và 3-3, hướng đi quốc lộ 1A.
Trong khu vực dân cư, hệ thống đường phố được thiết kế gồm các tuyến đường gom, phố nội bộ và kiệt khác có bề rộng từ 5–40 m; tổng thể hệ thống đường chiếm 17,3% diện tích đất quy hoạch.
Khu dân cư được quy hoạch với bãi đỗ xe rộng 1,5 ha nằm gần công viên và quảng trường, nhằm giảm ùn tắc giao thông trên các tuyến đường và tăng năng lực thông hành của hệ thống giao thông khu vực.
Khu vực thiết kế chưa được cấp nước từ hệ thống cấp nước công cộng của phường Tứ Hạ Người dân địa phương đang sử dụng nước giếng khoan cho sinh hoạt hàng ngày, với độ sâu giếng trung bình từ 4–10 mét; nguồn nước này dễ bị ô nhiễm nếu không có hệ thống xử lý nước và các biện pháp kiểm tra, đánh giá chất lượng nước được thực hiện đầy đủ.
Thoát nước mưa: hiện tại chưa xây dựng hệ thống thoát nước mưa; nước mưa rơi xuống đất và thoát theo tự nhiên, ngoài ra một phần lưu lượng được thấm vào đất, phần còn lại thoát vào ruộng, ao hồ.
Trong các khu vực chưa có hệ thống thoát nước bẩn, thoát nước thải sinh hoạt gặp nhiều khó khăn Nước thải chủ yếu tự thấm vào đất của các hộ dân hoặc chảy tràn xuống các vùng thấp trũng.
Hiện trạng khu vực quy hoạch có tuyến đường dây 22kV từ trạm của phường
Tứ Hạ chạy theo trục đường DT16, thuận lợi cho việc kéo điện phục vụ sản xuất Toàn bộ 100% các hộ dân đã có điện thắp sáng.
Bảng tổng hợp quy hoạch sử dụng đất
28 Ủy ban nhân dân UB 3000 1 3000
32 Trung tâm thương mại TTTM 9000 1 9000
35 Trung học cơ sở THCS 14000 2 28000
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NHU CẦU DÙNG NƯỚC VÀ
CÔNG SUẤT TRẠM XỬ LÝ
2 TÍNH TOÁN NHU CẦU DÙNG NƯỚC
Cơ sở và phương án cấp nước
Cơ sở thiết kế
+Bản đồ tổng mặt bằng Khu dân cư phía nam phường Tứ Hạ tỉ lệ 1/2000.
+Bản đồ quy hoạch các khu dân cư lân cận đã được phê duyệt.
+Tiêu chuẩn 33-2006 về cấp nước và vận hành hệ thống cấp nước.
+Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia các công trình hạ tầng kỹ thuật 07-2016/BXD+Các tài liệu khác có liên quan.
Phương án cấp nước
Nguồn nước phục vụ cho toàn khu được lấy từ nguồn nước sạch của nhà máy nước thuộc phường Tứ Hạ Nước được dẫn từ khu dân cư phía đông và đấu nối vào điểm 1 theo bản vẽ, đảm bảo nguồn nước sạch và liên tục cho khu vực Hệ thống cấp nước này đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng của cư dân và đảm bảo an toàn, ổn định cho toàn khu.
Mạng lưới cấp nước cho từng khu vực được xây dựng dựa trên các tuyến ống chính có sẵn trên tuyến và được bố trí cho khu dân cư dọc theo các trục đường giao thông Đối với các đoạn xuyên qua đường, sử dụng ống gang DI; các đoạn đặt dưới mặt đất từ tuyến giao thông sẽ dùng ống HDPE Chiều sâu đặt ống được duy trì từ 0,5 đến 1 mét để đảm bảo an toàn, độ bền và thuận lợi cho thi công.
Cấp nước cho cứu hoả được thực hiện thông qua các họng cấp nước cứu hoả đặt trên các trục đường giao thông, nước phục vụ cứu hoả được lấy từ ống chính cấp nước của đô thị Bán kính phục vụ của các họng cứu hoả bình quân khoảng 150 m, đảm bảo nguồn nước sẵn có cho công tác chữa cháy Các trụ cứu hoả nổi được đặt trên vỉa hè gần ngã ba hoặc ngã tư để cấp nước cứu hoả kịp thời khi có hoả hoạn xảy ra.
Tính toán lưu lượng nước cấp cho khu dân cư
Lưu lượng dùng nước sinh hoạt
Lưu lượng ngày trung bình để cấp nước cho khu dân cư:
+ q tc = 150l/người.ngày đối với đô thị loại II (Bảng 3.1-TCVN 33-2006), tầm nhìn quy hoạch của khu dân cư đến năm 2030.
+ N: Dân số khu dân cư quy hoạch
+ f : Tỷ lệ dân số được cấp nước f 0%
Lưu lượng nước sinh hoạt cho ngày dùng nước lớn nhất:
Q ng max = K ng max × Q ng tb = 3146,25 × 1,3 = 4090,125( m 3 /ngđ)
+ K ng max : Hệ số dùng nước không điều hòa ngày
+ Theo TCVN 33-2006 thì K ng max =1,2 ÷ 1,4, chọn K ng max =1,3
Lưu lượng nước sinh hoạt cho ngày dùng nước ít nhất:
Q ng min = K ng min × Q ng tb = 3146,25 × 0,8 = 2517( m 3 /ngđ)
+ K ng min : Hệ số dùng nước không điều hòa ngày
+ Theo TCVN 33-2006 thì K ng min =0,7 ÷ 0, 9, chọn K ng min =0,8
Lưu lượng nước sinh hoạt cho giờ dùng nước lớn nhất:
Q giờ max = K giờ max ×Q ng max
Lưu lượng nước sinh hoạt cho giờ dùng nước ít nhất:
Q giờ min = K giờ min × Q ng min
+ Hệ số dùng nước không điều hòa K giờ xác định theo công thức:
Với α là hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình, chế độ làm việc của các cơ sở sản xuất và các điều kiện địa phương khác, α max được xác định trong phạm vi từ 1,2 đến 1,15 Ta chọn α max = 1,2 và α min ở khoảng 0,4–0,6; cụ thể ta chọn α min = 0,5.
+ Với β : Hệ số kể đến số dân trong khu dân cư lấy theo bảng 3.2 trong TCVN 33-
+ Với số dân 20975 ta dùng phương pháp nội suy được β max =1,12 và β min =0.503.
Lưu lượng nước cấp cho trường học
Lưu lượng nước cấp cho học sinh dùng trong một ngày đêm:
1000 ( m 3 /ngđ) + q th = 15-20 (l/người/ngđ), ta chọn q th = 20 (l/người/ngđ) đối với trường tiểu học, trung học theo mục 5.3.2 QCXDVN 01-2008
+ q th = 100 (l/người/ngđ) đối với trường mầm non, QCXDVN 01-2008
Lưu lượng nước cấp cho tưới cây xanh, đường và quảng trường
Lượng nước cấp cho việc tưới cây xanh
+ q tc : Tiêu chuẩn cho 1 lần tưới cây xanh, theo bảng 3.3 TCVN 33-2006 là: 3 ÷ 4(l/ m 2 ), chọn q tc = 4(l/ m 2 )
+ S cx : Diện tích cây xanh cần tưới là 257600 m 2
+ n=2 : Số lần tưới trong ngày
Lưu lượng nước cấp cho việc tưới đường và quảng trường
+ q tc : Tiêu chuẩn cho 1 lần tưới đường và quảng trường đã hoàn thiện, theo bảng 3.3 TCVN 33-2006 là: 0,5 ÷ 0,4(l/ m 2 ), chọn q tc = 0,5(l/ m 2 )
+ S đ , qt : Diện tích đường và quảng trường cần tưới là 226700 m 2
+ n=2: Số lần tưới trong ngày
Stt Công trình Diện tích
(m 2 ) Số lần tưới q tc (l/m 2 ) Q cv,cx,tđ
Lưu lượng nước dùng cho thương mại, dịch vụ, hành chính, y tế
+ q tc : Tiêu chuẩn dùng nước (l/ m 2 sàn), theo mục 5.3.2 QCXDVN 01-2008
Stt Công trình Diện tích(m 2 ) Số tầng
Diện tích sàn(m 2 ) qtc (l/m2.sàn )
Lưu lượng tập trung cấp nước cho chung cư
+ q tc : Tiêu chuẩn dùng nước (l/m2.sàn), theo mục 5.3.2 QCXDVN 01-2008
Số tầng MĐXD Diện tích sàn(m 2 ) q tc
Lưu lượng nước thất thoát, rò rỉ
+ q tc : Tiêu chuẩn dùng nước (l/m2.sàn), theo mục 5.3.2 QCXDVN 01-2008
Số tầng MĐXD Diện tích sàn(m 2 ) q tc
2.2.6 Lưu lượng nước dùng cho chữa cháy
Trong hệ thống cấp nước chữa cháy, nước dùng không được bổ sung vào mạng lưới một cách thường xuyên mà chỉ được cấp khi có cháy xảy ra Do đó, cần tính lưu lượng nước cần thiết để dập tắt các đám cháy tại vị trí bất lợi nhất và từ đó xác định áp lực tối thiểu cần thiết tại điểm đầu mạng lưới Việc xác định lưu lượng và áp lực này giúp đảm bảo hiệu quả chữa cháy, tối ưu hóa vận hành hệ thống và nâng cao độ tin cậy của cấp nước chữa cháy.
Lựa chọn số đám cháy đồng thời và lưu lượng dùng nước để dập tắt các đám cháy
Theo bảng 12 của TCVN 2622-1995, tại khu đô thị cao hỗn hợp có dân số khoảng 20.975 người và các căn hộ không phụ thuộc bậc chịu lửa, xảy ra hai đám cháy đồng thời Tình huống này nhấn mạnh nhu cầu tăng cường thiết kế an toàn cháy nổ và các biện pháp phòng cháy chữa cháy, cũng như sự chuẩn bị ứng phó khẩn cấp phù hợp cho mật độ dân cư cao Việc phân tích hai vụ cháy đồng thời giúp đánh giá khả năng huy động lực lượng cứu hộ, tối ưu nguồn lực và giảm thiểu thiệt hại cho cộng đồng trong khu đô thị.
Lưu lượng nước dùng cho 1 đám cháy qtc = 15(l/s).
Hai đám cháy xảy ra đồng thời nên qcc0(l/s)
2.2.7 Lưu lượng nước thất thoát và dự phòng
Q tt = 10%( Q ng max + Q TH + Q cx + Q đ ,qt +QDV)%(4090,125+198+1067,2+
Công suất của trạm xử lý
+ q tc : Tiêu chuẩn dùng nước (l/m2.sàn), theo mục 5.3.2 QCXDVN 01-2008
Số tầng MĐXD Diện tích sàn(m 2 ) q tc
2.2.6 Lưu lượng nước dùng cho chữa cháy
Nước dùng cho chữa cháy không được cấp vào mạng lưới một cách thường xuyên mà chỉ được đưa vào khi xảy ra cháy; do đó cần xác định lưu lượng nước chữa cháy cần thiết để dập tắt đám cháy ở vị trí bất lợi nhất, từ đó tính toán áp lực cấp nước cần thiết tại điểm đầu của mạng lưới cấp nước chữa cháy.
Lựa chọn số đám cháy đồng thời và lưu lượng dùng nước để dập tắt các đám cháy
Theo TCVN 2622-1995, bảng 12, với dân số 20.975 người và các tòa nhà trong khu đô thị cao hỗn hợp không phụ thuộc bậc chịu lửa, hai đám cháy xảy ra đồng thời Tình huống này nhấn mạnh sự cần thiết của quy hoạch an toàn cháy nổ và các biện pháp phòng cháy chữa cháy phù hợp với khu vực dân cư đông đúc và cao tầng.
Lưu lượng nước dùng cho 1 đám cháy qtc = 15(l/s).
Hai đám cháy xảy ra đồng thời nên qcc0(l/s)
2.2.7 Lưu lượng nước thất thoát và dự phòng
Q tt = 10%( Q ng max + Q TH + Q cx + Q đ ,qt +QDV)%(4090,125+198+1067,2+
2.2.8 Nước cho bản thân trạm xử lý
Q bttxl =5%( Q ng max + Q TH + Q cx + Q đ ,qt + Q tt + QDV) =5%(4090,125+198+1067,2+ 226,7+568,96+107,6)12,93 (m 3 /ngđ)
2.2.9 Công suất của trạm bơm cấp II
Q TBC2 =( Q ng max + Q TH + Q cx + Q đ ,qt + Q tt +QDV)=(4090,125+198+1067,2+
Lập bảng thống kê lưu lượng
Để quản lý cấp nước cho Khu đô thị một cách hiệu quả, bảng thống kê lưu lượng nước dùng được lập theo từng giờ trong ngày đêm Việc phân phối nước được thiết kế để đáp ứng đúng nhu cầu của các đối tượng dùng nước theo từng khung giờ, đảm bảo nguồn nước phát tới mọi khu vực suốt 24 giờ.
Tổng hợp lưu lượng nước dùng cho toàn khu dân cư khi không có cháy.
Trong đó các cột được tính như sau :
- Cột 1: Giờ dùng nước trong ngày
- Cột 2: % Q SH.ngđ được xác định dựa vào Kh=1,35
Cột 3 ghi Lưu lượng nước cấp theo giờ phục vụ sinh hoạt, được tính bằng tích của lưu lượng nước cấp phục vụ sinh hoạt trong một ngày (QSH = 4090,125 m³/ngđ) với %Qngđ tại cột 2 Công thức cụ thể là Lưu lượng nước cấp theo giờ = QSH × %Qngđ, trong đó %Qngđ thể hiện tỉ lệ nước tiêu thụ trong giờ so với lưu lượng ngày Việc áp dụng công thức này giúp xác định lưu lượng nước cấp theo giờ cho sinh hoạt, hỗ trợ tối ưu hóa thiết kế, vận hành và quản lý nguồn nước.
Cột 4 trình bày lưu lượng nước cấp theo giờ cho các công trình dịch vụ công cộng và được tính như sau: theo tính toán ở phần trên, QDV = 107,6 m³/ngày đêm Các công trình dịch vụ hoạt động 24 giờ mỗi ngày, do đó mỗi giờ cần cấp nước bằng QDV chia cho 24, tương đương khoảng 4,48 m³/giờ.
Lưu lượng nước tưới công viên cây xanh được tính như sau: QCX = 1067.2 m^3/ngđ Trong một ngày, công viên được tưới 2 lần, mỗi lần kéo dài 3 giờ trong khung giờ 4h-7h và 17h-20h, tổng thời gian tưới là 6 giờ Vì vậy, lưu lượng tưới cho mỗi giờ là Q_t = 1067.2 / 6 ≈ 177.87 m^3/giờ.
Cột 6: Lưu lượng nước tưới đường được tính như sau: Qtđ = 226,7 m³/ngđ theo tính toán ở phần trên Trong một ngày, hệ thống tưới hoạt động hai lần, với tổng thời gian tưới là 6 giờ (tưới từ 2h đến 5h và từ 20h đến 23h) Do đó, lưu lượng tưới cho mỗi giờ (Q_t) được tính bằng Qtđ chia cho tổng thời gian tưới: Q_t = 226,7 / 6 ≈ 37,8 m³/giờ.
Cột 7 thể hiện lưu lượng nước cấp theo giờ cho trường học, được tính từ lưu lượng nước cấp phục vụ trường học trong một ngày với QTH = 198 m³/ngày Trường học hoạt động 10 giờ mỗi ngày, nên lưu lượng cấp theo giờ được tính bằng Q_t = QTH / 10, tương ứng 19,8 m³/giờ.
- Cột 8: Lưu lượng nước thất thoát được tính bằng cách lấy 10%(3+4+5+6+7)
- Cột 9: Lưu lượng nước được tính bằng cách cộng tổng của các cột (3+4+5+6+7+8)
- Cột 10: %Qngđ được tính bằng cách lấy lượng nước dùng trong giờ chia cho tổng lượng nước dùng trong ngày giờ trong ngày
Lưu lượng nước sinh hoạt Nước dịch vụ
Nước tưới Nước cho trường học
Nước thất thoát, dự phòng
Lưu lượng nước tổng cộng cấp cho mạng lưới cấp nước
Kh=1,35 Tưới cây Tưới đường
Lập biểu đồ tiêu thụ nước
Theo bảng tổng hợp lưu lượng nước ta có biểu đồ dùng nước của khu dân cư theo bảng vẽ dưới đây:
Xác định dung tích bể chứa
Xác định dung tích bể chứa
Do chế độ làm việc khác nhau giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II, cần xây dựng bể chứa nước để dự trữ lượng nước do trạm bơm cấp I bơm lên cho tới khi trạm bơm cấp II có thể bơm đủ nước Bể chứa giúp cân bằng nguồn nước giữa hai cấp bơm và bổ sung lượng nước thiếu khi trạm bơm cấp II bơm nhiều hơn, từ đó duy trì cấp nước ổn định cho hệ thống.
Bể chứa nước có nhiệm vụ điều hòa nước giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II, đảm bảo sự ổn định áp lực và lưu lượng cho toàn bộ hệ thống cấp nước Đồng thời, bể chứa còn được dùng để dự trữ nguồn nước chữa cháy trong 3 giờ và cung cấp lượng nước cần thiết cho trạm xử lý nước, giúp vận hành an toàn và hiệu quả của cả hệ thống cấp nước và công tác phòng cháy chữa cháy.
Chọn lúc bể cạn nước là lúc nước ra khỏi bể liên tục, ta chọn lúc 19 - 20h
Trong đó các cột được tính như sau :
- Cột 1: Giờ dùng nước trong ngày
- Cột 2: Chế độ làm việc của trạm bơm cấp 1 là mộ bậc điều hòa suốt ngày đêm, được tính bằng cách lấy
- Cột 3: Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II, lấy theo biểu đồ tiêu thụ nước(mục 2.4)
- Cột 4: Nước tích lũy vào bể được tính bằng cách lấy cột (2)- cột (3)
- Cột 5: Nước ra khỏi bể được tính bằng cách lấy cột (3)- cột (2)
- Cột 6: Nước còn lại trong bể tính bằng cách dựa vào lượng nước ra khỏi bể và lượng nước vào bể
Chế độ làm việc của TB cấp I (%Q ngđ)
Chế độ làm việc của TB cấp II (%Q ngđ)
Nước tích lũy thêm vào bể (%Q ngđ)
Nước ra khỏi bể (%Q ngđ )
Nước còn lại trong bể (%Q ngđ )
Theo bảng, dung tích điều hòa lớn nhất của bể chứa 17,28 %Qngđ:
Dung tích tổng cộng của bể chứa:
W bc = W đh /bể + W cc + W bttxl 81,5 + ¿ 324 + 312,9318,43(m 3 )
Xác định kích thước bể chứa
Theo TCXDVN 33-2006, Điều 9.8, số bể chứa tại trạm bơm cấp nước không được ít hơn hai bể Trong trường hợp công suất nhà máy nhỏ, nếu có biện pháp để cấp nước liên tục mà không phụ thuộc vào dự trữ nước chữa cháy hoặc chỉ cần tiếp xúc với chất khử trùng thì được phép thiết kế chỉ một bể.
Dựa vào dung tích bể chứa cần xây dựng ta chia thành 2 bể, chọn bể hình vuông, kết cấu bê tông cốt thép, dung tích 1 bể là 859,215 m 3
+ Chọn chiều dài và chiều rộng 1 bể như sau:L(m), B(m).
+ Chiều cao của bể xác định như sau:
L× B = 859,215 15× 15 = 3,82m), chọn H bc =3,9(m) + Chiều cao xây dựng của bể chứa là:
H xd = H bc +h = 3,9+0,3=4,2(m) với h=0,3(m) là chiều cao bảo vệ của bể chứa nước.
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THỦY LỰC MẠNG LƯỚI CẤP
3 Sơ đồ và nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước
Sơ đồ mạng lưới cấp nước
Mạng lưới cấp nước chịu trách nhiệm vận chuyển và phân phối nước đến các điểm tiêu thụ, đảm bảo nguồn nước được kết nối từ nguồn cung cấp đến người dùng cuối Hệ thống gồm các ống chính, chủ yếu vận chuyển nước đi xa, và các đường ống nhánh đảm nhiệm nhiệm vụ phân phối nước tới từng hộ gia đình, công trình và khu vực tiêu thụ nước Sự phối hợp giữa ống chính và ống nhánh giúp tối ưu lưu lượng, áp lực và chất lượng nước ở mọi điểm tiêu dùng trong cộng đồng.
Mạng lưới cấp nước là thành phần quan trọng của hệ thống cấp nước, chiếm từ 50-70% giá thành xây dựng toàn bộ dự án Do đó, quá trình nghiên cứu và thiết kế mạng lưới cấp nước cần được thực hiện một cách kỹ lưỡng và chính xác trước khi tiến hành xây dựng để đảm bảo hiệu quả vận hành và tối ưu chi phí.
Mạng lưới cấp nước thường có các loại sau:
Mạng lưới cấp nước dạng cụt là hệ thống trong đó nước chỉ được cấp cho các điểm theo một hướng nhất định Ưu điểm của cấu hình này là tính toán dễ dàng, chi phí xây dựng rẻ và chiều dài ống ngắn, giúp giảm thiểu chi phí thi công và vận hành.
-Nhược điểm: Cấp nước không an toàn, khi có sự cố nhiều tuyến bị ảnh hưởng.
Mạng lưới vòng trong hệ thống cấp nước cho phép tại mỗi điểm cấp nước từ hai phía hoặc nhiều hướng, giúp đảm bảo nguồn nước ổn định và an toàn, đồng thời giảm thiểu hiện tượng nước va đập và được áp dụng rộng rãi Tuy nhiên, cấu hình này đòi hỏi nhiều đường ống hơn và chi phí xây dựng cao, cùng với tính toán phức tạp hơn so với mạng cấp nước tuyến tính.
Để tối ưu hóa cấp nước, mạng lưới kết hợp cho phép kết nối và đồng bộ hai mạng lưới cấp nước vào một hệ thống thống nhất Dựa trên đặc điểm khu vực cấp nước và mức độ yêu cầu cấp nước của khu dân cư, nên xem xét và chọn phương án sử dụng mạng lưới cấp nước vòng để tiến hành cấp nước cho khu dân cư một cách ổn định và an toàn.
Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước
Khi vạch sơ đồ mạng lưới đường ống phải tuân theo các nguyên tắc cơ bản sau: + Tổng chiều dài ống là nhỏ nhất.
+ Mạng lưới phải bao trù được các điểm tiêu thụ nước.
+ Hướng vận chuyển chính của nước đi vê phía cuối mạng lưới và các điểm dùng nước tập trung
+ Hạn chế bố trí đường ống đi qua sông, đê, đầm lầy, đường xe lửa,
Các tuyến chính được bố trí song song theo hướng chuyển nước chính, khoảng cách giữa các tuyến chính từ 300-600m Một mạng lưới phải có ít nhất 2 tuyến chính có đường kính tương đương nhau và cấp được cả hai phía.
+ Các tuyến chính được nối với nhau bằng các tuyến nhánh, với khoảng cách 400-900m Các tuyến phải vạch theo đường ngắn nhất, cấp được cả hai phía.
Trên mặt cắt ngang đường phố, các ống có thể được bố trí dưới phần vỉa hè hoặc dưới lòng đường, với độ sâu kỹ thuật đảm bảo và khoảng cách vệ sinh tối thiểu từ các công trình ngầm khác theo quy định của TCXDVN 33:2006.
+ Khi ống chính có đường kính lớn nên đặt thêm 1 ống phân phối nước song song.
Tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước
Xác định chiều dài tính toán
Mỗi đoạn ống phân phối nước được thiết kế để đáp ứng các nhu cầu của từng nhóm người dùng, do đó đòi hỏi mức độ phục vụ khác nhau Để thể hiện khả năng phục vụ của các đoạn ống đối với các khu vực có tiêu chuẩn dùng nước khác nhau, người ta giới thiệu khái niệm chiều dài tính toán Ltt như một thước đo đánh giá cấp nước trên từng tuyến ống.
-m = 1 Đoạn ống phục vụ hai bên thuộc 1 khu vực.
-m = 0.5 Đoạn ống phục vụ 1 bên hoặc 2 bên nhưng thuộc 2 khu vực khác nhau -M = 0 Đoạn ống không phục vụ, chỉ mang tính chất vận chuyển nước.
+ Lt: chiều dài thực của đoạn ống tính toán.
Chiều dài thực (m) hệ số m
Xác định lưu lượng tập trung tại các nút
Dựa vào mặt bằng quy hoạch mạng lưới cấp nước và lưu lượng dọc đường trên từng đoạn ống, xác định lưu lượng tập trung tại các nút theo bảng sau Việc xác định lưu lượng tại từng nút cho phép tối ưu hóa phân bổ nước và dự báo áp lực hệ thống, từ đó đảm bảo cấp nước liên tục và an toàn cho người dùng, đồng thời cung cấp dữ liệu cho các phân tích thiết kế và vận hành mạng lưới Kết quả này làm cơ sở để điều chỉnh mạng lưới, lên kế hoạch cấp nước và cải thiện hiệu suất vận hành.
Stt Công trình Nút Q ttr
Tính toán mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất không có cháy
Lưu lượng dọc đường đơn vị
+ Theo bảng thống kê lưu lượng thì giờ dùng nước lớn nhất là vào 6-7h; 18-19h và từ 19-20h trong ngày.
+ Lưu lượng nước trong giờ dùng nước lớn nhất là Qv =Qmax= 403,05m 3 /h2(l/s)
Lưu lượng dọc đường trên từng đoạn ống qdđ= Qdđđv × Lđoạn ống
Kết quả tính toán cho từng đoạn ống theo bảng sau:
Lưu lượng tại nút qnút= ∑ q dđ
Kết quả tính toán lưu lượng tại nút theo bảng sau:
Nút Đoạn ống liên quan Tổng
Bảng tính toán thủy lực
Phân bố sơ bộ lưu lượng Điều chỉnh q (m 3 /s)
Phân bố sơ bộ lưu lượng Điều chỉnh q (m 3 /s)
Phân bố sơ bộ lưu lượng Điều chỉnh q (m 3 / s)
Phân bố sơ bộ lưu lượng Điều chỉnh q (m 3 / s)
Xác định điểm bất lợi nhất trong mạng lưới cấp nước là điểm xa nhất và cao nhất so với máy bơm, nơi áp lực nước thường thấp nhất và có thể gây thiếu nước cho người dùng Để đánh giá chính xác tổn thất áp lực ở các điểm này, ta tính toán theo 3 tuyến cấp nước từ nguồn đến các nhánh xa, xem xét lưu lượng và áp suất trên từng tuyến nhằm tối ưu hóa vận hành và thiết kế hệ thống.
Như vậy tuyến bất lợi nhất là tuyến 1-15-14-16-17-18-20-21-8
Áp lực cần thiết của máy bơm trạm bơm cấp II
Máy bơm cấp II phải tạo ra áp lực đủ để thắng được độ chênh lệch hình học giữa trục máy bơm và cốt mực nước cao nhất trong thùng chứa nước tại điểm bất lợi nhất trên mạng lưới cấp nước, đồng thời vượt qua tổng tổn thất áp lực trên tuyến ống từ máy bơm tới các điểm sử dụng nước Áp lực cần thiết của máy bơm cấp II trong giờ dùng nước lớn nhất được xác định như sau:
+Z8: cao độ tại nút số 8 trên mạng lưới, theo bình đồ Z8=2.7(m)
Z1 là cao độ tại nút số 1 ở đầu mạng lưới, tại vị trí đặt máy bơm, theo bình đồ Z1 = 6,1 m Hct là áp lực cần thiết của ngôi nhà bất lợi nhất; theo quy hoạch thì ngôi nhà bất lợi nhất là 4 tầng, theo quy phạm Hct m.
+∑ h : là tổng tổn thất trên tuyến ống bất lợi nhất, ∑ h =9,847(m)
Tính toán áp lực tự do cho các nút trên mạng lưới
Cột áp tự do tại các nút trên mạng lưới được xác định theo công thức sau:
+ Hi : Cột áp tự do tại nút i
+ Zi-1: Cao độ mặt đất tại điểm ngay trước điểm i
+ Zi : Cao độ mặt đất tại điểm i
+ Hi-1: Cột áp tự do tại điểm ngay trước điểm i
+∑ h i-1-i : Tổn thất áp lực từ điểm trước tới điểm i Điểm tính toán Đoạn ống
Tổn thất áp lực (m) Áp lực tự do (m)
Tính toán mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất có cháy
Lưu lượng dọc đường đơn vị
+ Lưu lượng giờ dùng nước lớn nhất là vào 6-7h; 18-19h và từ 19-20h trong ngày. + Lưu lượng nước trong giờ dùng nước lớn nhất có cháy là:
Lưu lượng dọc đường trên từng đoạn ống qdđ= Qdđđv × Lđoạn ống
Kết quả tính toán cho từng đoạn ống theo bảng sau:
Lưu lượng tại nút qnút= ∑ q dđ
Nút Đoạn ống liên quan Tổng q dđ
Bảng tính toán thủy lực
Phân bố sơ bộ lưu lượng Điều chỉnh q (m 3 /s)
Phân bố sơ bộ lưu lượng Điều chỉnh q (m 3 /s)
Phân bố sơ bộ lưu lượng Điều chỉnh q (m 3 /s)
Phân bố sơ bộ lưu lượng Điều chỉnh q D V S 1 S 0 S= S*q h=S*q 2 ∆ q q t S*q t h=S*q t 2
Xác định điểm bất lợi nhất trên mạng lưới Điểm bất lợi nhất trên mạng lưới cấp nước là điểm ở vị trí xa nhất và cao nhất so với máy bơm. Để chính xác ta tính tổn thất áp lực đến các điểm này theo 3 tuyến cấp nước:
Như vậy tuyến bất lợi nhất là tuyến 1-15-14-16-17-18-20-21-8
Áp lực cần thiết của máy bơm trạm bơm cấp II
Máy bơm cần tạo ra áp lực đủ để thắng được độ chênh lệch hình học giữa cốt trục máy bơm và cốt mực nước cao nhất trong thùng chứa nước của điểm bất lợi nhất trên mạng lưới cấp nước, đồng thời thắng được tổng tổn thất áp lực trong tuyến ống dẫn từ máy bơm đến các điểm dùng nước. Áp lực cần thiết của máy bơm cấp II trong giờ dùng nước lớn nhất được xác định như sau:
+Z8: cao độ tại nút số 8 trên mạng lưới, theo bình đồ Z8=2.7(m)
Z1 là cao độ tại nút số 1 ở đầu mạng lưới, tại vị trí đặt máy bơm, theo bình đồ Z1=6.1 m Hct là áp lực cần thiết cho ngôi nhà bất lợi nhất; theo quy hoạch, ngôi nhà bất lợi nhất có 4 tầng, theo quy phạm Hct m.
+∑ h : là tổng tổn thất trên tuyến ống bất lợi nhất, ∑ h ,563(m)
Tính toán áp lực tự do cho các nút trên mạng lưới
Cột áp tự do tại các nút trên mạng lưới được xác định theo công thức sau:
+ Hi : Cột áp tự do tại nút i
+ Zi-1: Cao độ mặt đất tại điểm ngay trước điểm i
+ Zi : Cao độ mặt đất tại điểm i
+ Hi-1: Cột áp tự do tại điểm ngay trước điểm i
+∑ h i-1 : Tổn thất áp lực từ điểm trước tới điểm i Điểm Đoạn ống Cốt mặt đất Cốt đo Tổn thất Áp lực tính toán (m) áp
4 QUY HOẠCH CHIỀU CAO VÀ TÍNH KHỐI LƯỢNG ĐẤT MỘT SỐ TUYẾN ĐƯỜNG
Bảng tính quy hoạch chiều cao đường
- L(m): Chiều dài đoạn đường tính toán
- id: Độ dốc dọc đường
- ing: Độ dốc ngang đường và vỉa hè
- Bđường: Bề rộng lòng đường tính toán
- Bhè: Bề rộng hè đường tính toán
- ∆ h : Chênh cao giữa các đường đồng mức chẵn
- ∆ H : Chiều cao bó vỉa tại mép lề đường và vỉa hè, chọn ∆ H =0.15(m)
- a: Khoảng cách giữa đường đường đồng chẵn đầu tiên và điểm đầu đường
- b: Khoảng cách giữa đường đường đồng cuối cùng và điểm cuối đường
- d: Khoảng cách giữa cách đường đồng mức chẵn
- m: Số đường đồng mức chẵn đi qua đoạn đường tính toán Đoạn đường L( m) i d i ng B đường B hè ∆ h ∆ H Đường đồng mức chẵn đầu tiên Đường đồng mức chẵn cuối
K tại nút cuối a b d m f1 Hc Hd He d1 d2 d3
Bảng tính khối lượng đất
1.1 MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN 1
1.3 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ, XÃ HỘI 2
1.3.4 Bảng tổng hợp quy hoạch sử dụng đất 4
2 TÍNH TOÁN NHU CẦU DÙNG NƯỚC 6
2.1 Cơ sở và phương án cấp nước 6
2.2 Tính toán lưu lượng nước cấp cho khu dân cư 6
2.2.1 Lưu lượng dùng nước sinh hoạt 6
2.2.2 Lưu lượng nước cấp cho trường học 7
2.2.3 Lưu lượng nước cấp cho tưới cây xanh, đường và quảng trường 8
2.2.4 Lưu lượng nước dùng cho thương mại, dịch vụ, hành chính, y tế 9
2.2.5 Lưu lượng tập trung cấp nước cho chung cư 10
2.2.6 Lưu lượng nước dùng cho chữa cháy 10
2.2.7 Lưu lượng nước thất thoát, rò rỉ 10
2.2.8 Nước cho bản thân trạm xử lý 10
2.2.9 Công suất của trạm xử lý 11
2.3 Lập bảng thống kê lưu lượng 11
2.4 Lập biểu đồ tiêu thụ nước 14
Theo bảng tổng hợp lưu lượng nước ta có biểu đồ dùng nước của khu dân cư theo bảng vẽ dưới đây: 14
2.5 Xác định dung tích bể chứa 14
2.5.1 Xác định dung tích bể chứa 14
2.5.2 Xác định kích thước bể chứa 16
3 Sơ đồ và nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước 17
3.1 Sơ đồ mạng lưới cấp nước 17
3.2 Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước 17