Luận Văn Báo Cáo Kết Quả Nghiên Cứu Khoa Học Đề Xuất Nội Dung Và Qui Trình Thực Hiện Một Số Giải Pháp Quản Lý Kỹ Thuật Mạng Lưới Cấp Nước.pdf

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC KHOA ĐÔ THỊ BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN TÊN ĐỀ TÀI ĐỀ XUẤT NỘI DUNG VÀ QUI TRÌNH THỰC HIỆN MỘT SỐ GIẢI PHÁP QUẢN LÝ KỸ THUẬT MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (Lấy khu vự[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC

LÝ KỸ THUẬT MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

(Lấy khu vực phía Nam TP Nam Định làm ví dụ)

NHÓM SINH VIÊN:

- Hoàng Huệ Quân

- Bùi Thanh Hùng

HÀ NỘI 2014

A PHẦN MỞ ĐẦU:

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:

Để đảm bảo cấp nước cho các nhu cầu dân sinh và công nghiệp thì mạng lưới cấp nước là một trong những bộ phân hết sức quan trọng của hệ thống cấp nước, nó đảm bảo vận chuyển và phân phối nước tới các hộ tiêu dung

Các đô thị và thành phố Việt Nam nói chung và Thành phố Nam Định nói riêng được thiết kế mạng lưới theo hình thức khép kín (mạng lưới vòng), đó là 1 điều kiện tốt đảm bảo cấp nước liên tục, tuy nhiên do nhiều nguyên nhân khác nhau mà việc cấp nước hiện tại còn nhiều bất cập, thường xuyên thiếu áp lực, mất nước hoặc nước đục, chất lượng sút kém… Thường trong thời gian không cấp nước, lòng ống với vật liệu sắt thép tiếp xúc với không khí sẽ gây han gỉ, do đó khi cấp nước trở lại những han rỉ này hòa tan vào nước gây ô nhiễm Để đảm bảo chất lượng nước thì phải thường xuyên tiến hành thau rửa, khử trùng hệ thống đường ống Những thiết bị như van xả cặn thường đặt ở vị trí thấp của mạng lưới, giữ vai trò quan trong trong trường hợp thau rửa mạng lưới, cũng tương tự các van xả khí đặt ở vị trí cao của mạng lưới để thoát hơi khí đảm bảo cho hệ thống hoạt động bình thường Ngoài ra, để điều chỉnh lưu lượng và áp lực cũng như đảm bảo công tác sửa chữa trong những trường hợp hư hỏng, sự cố… người ta còn đặt các thiết bị van khóa và nhiều các thiết bị khác phục vụ cho công tác vận hành khai thác hệ thống mạng lưới Từ đó ta thấy việc nghiên cứu thiết kế và chi tiết hóa mạng lưới

và các thiết bị trên mạng lưới là rất cần thiết đối với một đồ án mạng lưới cấp nước

đô thị

Chính vì lẽ đó, đề tài “Nghiên cứu nội dung và qui trình cho các giải pháp quản lý kỹ thuật với sự tham gia của các thiết bị trên mạng lưới cấp nước, lấy hệ thống mạng lưới khu vực phía Nam sông Đào, TP Nam Định làm ví dụ” là cần thiết

Đưa ra các nội dung và qui trình thực hiện các giải pháp vận hành quản lý

kỹ thuật hệ thống mạng lưới đường ống cấp nước với sự tham gia của các thiết bị, phụ tùng nhằm đảm bảo dịch vụ cấp nước an toàn và bền vững cho khu vực phía Nam TP Nam Định cũng như các đô thị khác

III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

1 Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu là một số giải pháp quản lý, bao gồm:

- Kiểm tra chế độ dòng chảy thủy lực trong các ống chính

- Thau rửa mạng lưới đường ống

- Giảm thiểu nước va và chống dòng nước ngược trong mạng lưới

- Đánh giá độ tin cậy của hệ thống mạng lưới

2 Phạm vi nghiên cứu:

Hệ thống mạng lưới cấp nước phía Nam sông Đào, TP Nam Định

4 Phương pháp nghiên cứu :

- Nghiên cứu lý thuyết về thiết kế qui hoạch và quản lý kỹ thuật mạng lưới cấp nước;

- Điều tra khảo sát thực trạng quản lý vận hành mạng lưới cấp nước;

- Thiết kế hệ thống mạng lưới cấp nước phía Nam sông Đào TP Nam Định;

- Đề xuất nội dung thực hiện một số giải pháp quản lý kỹ thuật mạng lưới cấp nước khu vực phía Nam sông Đào, TP Nam Định;

- Tham vấn ý kiến của nhóm sinh viên, các chuyên gia và thầy giáo hướng dẫn về nội dung nghiên cứu đề tài khoa học sinh viên nhằm phục vụ cho công tác học tập chuyên ngành tốt hơn

B PHẦN NỘI DUNG

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC PHÍA NAM

SÔNG ĐÀO TP NAM ĐỊNH

1.1 Điều kiện tự nhiên – Kinh tế xã hội của thành phố Nam Định

1.1.1 Điều kiện tự nhiên

a) Địa chất công trình:

Về đặc điểm địa chất công trình: nói chung, khu vực quy hoạch thuộc thềm đất bồi tương đối yếu, mức nước ngầm cao, đặc biệt là khu vực phía Tây của vùng nghiên cứu nằm trong vùng trầm tích đầm lầy gốc sông Căn cứ vào 125 lỗ khoan phân bố không đều trong thành phố cho thấy cột địa tầng phân bố từ trên xuống dưới là: Lớp đất sét – Lớp sét pha – Lớp bùn sét pha – Lớp cát và lớp bùn sét pha Cường độ chịu lực của đất yếu ≤1kg/cm2

b) Địa hình:

Nhìn chung, khu vực quy họach là vùng phù sa sông, địa hình tương đối bằng phẳng, cao độ từ 0,3 ÷ 5,7m Thành phố Nam Định có hướng dốc địa hình từ Tây sang Đông

Tuy cùng là gốc phù sa, nhưng đất đai khu vực phía Nam màu mỡ, thuận lợi cho việc canh tác hơn hẳn khu vực phía Bắc Đất ở đây thuộc loại phù sa ít chua, tốt nhất của tỉnh Nam Định Trong khi đó phía Bắc, ở những khu vực không làm nhà cửa thì chỉ trồng lúa Vùng này có năng suất lúa thấp nhất tỉnh Nam định

c) Thủy văn:

1 Theo tài liệu của trạm khí tượng thủy văn Nam Định, chế độ thủy văn sông Đào tại Nam Định như sau:

- Chế độ mực nước:

+ Mực nước trung bình năm: 1,52m + Mực nước cao nhất: 5,77m

- Nhiệt độ trung bình năm: 23,50C

- Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối: 39,50C (tháng 5/1994)

- Nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối : 5,10C (tháng 12/1975)

+ Nắng:

- Số giờ nắng trung bình năm: 1586 giờ

- Số giờ nắng cao nhất năm: 1984 giờ (năm 1987)

- Số giờ nắng nhỏ nhất năm: 1234 giờ (năm 1995)

+ Mưa: Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 chiếm 70 – 75% lượng mưa cả

năm

- Lượng mưa trung bình năm: 1.717mm

- Lượng mưa cao nhất/năm : 2.989mm (năm 1994)

- Lượng mưa thấp nhất/năm: 985mm (năm 1988)

- Hướng gió chủ đạo: Mùa hè: gió Đông Nam;

Mùa Đông: gió Bắc

1.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội

a) Hiện trạng dân số:

Bảng: Hiện trạng dân số và đô thị hoá

người) Tỷ lệ (%)

Mật độ dân cư nội thành đạt được mức độ rất tốt là trung bình khỏang

200-300 người/ha Mật độ dân cư này là tối ưu để có thể đạt được sự sầm uất đô thị mà chưa bị quá tải về giao thông và hạ tầng, trên cơ sở đó đạt được hiệu quả tích hợp giữa các hoạt động đô thị

c) Hiện trạng phát triển kinh tế và lao động:

Cơ cấu ngành nghề của thành phố Nam định hiện nay cho thấy vai trò của công nghiệp đã không còn chiếm vị trí độc tôn như trước đây Thay vào đó là xu

hướng chuyển dần sang dịch vụ

Công nghiệp, xây dựng

Nông, lâm nghiệp và

thủy sản

1.2 Hiện trạng và định hướng cấp nước

300mm : 6.820m ; 400mm : 8.820m ; 500mm : 2.270m ; 600mm : 8.930m

- Tỷ lệ thất thoát nước khoảng 25%

Nhìn chung hệ thống cấp nước thành phố Nam Định tương đối tốt

Cơ cấu GDP năm 2008

37

0 500 1000 1500 2000 2500

Nông, lâm nghiệp và thủy sản

Công nghiệp, xây dựng

Dịch vụ Tổng cộng

- Lựa chọn nguồn nước : Nguồn nước ngầm tại khu vực rất nghèo và bị

nhiễm mặn, vì thế sông Đào và sông Hồng với trữ lượng lớn dự kiến sẽ là nguồn cung cấp nước cho thành phố

- Công trình đầu mối:

+ Giai đoạn đầu sử dụng nhà máy nước Thành phố hiện có công suất 75.000m3/ngđ, nguồn nước sông Đào Đồng thời xây dựng trạm bơm nước thô, nhà máy nước phía Bắc sông Đào thuộc xã Mỹ Trung công suất dự kiến 25.000 m3/ngđ, nguồn nước sông Hồng bổ sung phục vụ cho khu vực phía Bắc và xây dựng trạm bơm nước thô, nhà máy nước Nam sông Đào thuộc xã Nam Phong công suất dự kiến 20.000 m3/ngđ, nguồn nước sông Đào phục vụ cho khu vực phía Nam

+ Giai đoạn dài hạn: tiếp tục sử dụng nhà máy nước thành phố công suất 75.000 m3/ngđ, nguồn nước sông Đào; nâng công suất trạm bơm, nhà máy nước phía Bắc từ 25.000m3/ngđ lên 55.000m3/ngđ, nguồn nước sông Hồng và nâng công suất trạm bơm, nhà máy nước phía Nam từ 20.000 m3/ngđ lên 50.000m3/ngđ, nguồn nước sông Đào

- Công nghệ xử lý nước dự kiến: nước từ trạm bơm I  bể trộn  phản ứng kết hợp sơ lắng  lắng trong  lọc nhanh  khử trùng  bể chứa  mạng lưới tiêu thụ

- Mạng lưới đường ống: Mạng lưới đường ống cấp nước thành phố Nam Định tương đối hoàn chỉnh, thiết kế thêm các đường ống cấp nước có đường kính

100mm- 600mm để đảm bảo cấp nước bao phủ toàn bộ khu vực thiết kế

Bảng : Thống kê đường ống cấp nước:

1.3 Nhu cầu và nguồn cấp nước

1.3.1 Nhu cầu dùng nước:

Bảng 1: Dự báo nhu cầu dùng nước:

1

Nước sinh hoạt

cho dân cư nội

thành

260.000 (người) 150

(l/ng.ngđ)

33150 337.000

(Người)

180 (l/ng.ngđ)

57627

120 (l/ng.ngđ)

15810 154.000

(người)

150 (l/ng.ngđ) 21945

3 Nước cho

khách vãng lai

30.000 (người) 120

3060 33.000

(m3/ngđ)

150 (l/ng.ngđ) 4702

/ha-diện tích)

10138 624 ha

25m 3 ngđ (tính cho 80%

/ha-10m 3 ngđ 1990

/ha-10 Nước dự

phòng rò rỉ

25%∑Q 1-8 19288

20%∑Q 1-8 23962

11 Nước bản

thân nhà máy

5%∑Q1 -9 4822

5%∑Q1 -9 7189

+ Sông Đào: Là con sông lớn cấp nước sinh hoạt cho thành phố Nam Định bắt nguồn từ sông Hồng ở phía Nam cầu Tân Đệ chảy qua thành phố Nam Định gặp sông Đáy ở xã Hoàng Nam huyện Nghĩa Hưng có chiều dài khoảng 34 km, chiều rộng trung bình từ 500  600m

Các thông số chính của dòng chảy:

STT Thông số

Gía trị Max Min T.bình

ngăn lũ là đê cấp Quốc gia, bảo vệ các khu vực dân cư và vùng đồng bằng Bắc Bộ Sông Hồng với lưu vực khoảng 169.000 km2, trong đó có 82.400km2 nằm trên địa phận Trung Quốc Sông Hồng là hợp lưu của 3 con sông lớn: sông Thao, sông Đà, sông Lô Lưu lượng dòng chảy trung bình ước tính khoảng 4.100m3/giây Lưu lượng tối thiểu được báo cáo vào ngày 16/3/1995 là 385m3/giây Các kết quả đo tại trạm Hà Nội từ năm 1990 đến năm 2001 cho thấy mực nước lớn nhất là 10,63m (1990), trung bình là 5,09m, thấp nhất là 2,78m

- Nước mưa : Lượng nước mưa trên địa bàn toàn tỉnh có trữ lượng tương đối lớn với tổng lượng mưa khoảng 1750 mm - 1800 mm góp phần bổ sung nguồn tài nguyên nước cho thành phố

1.4 Thực trạng hệ thống cấp nước và quản lý kỹ thuật mạng lưới cấp nước khu vực phía Nam sông Đào, TP Nam Định

1.4.1 Hiện trạng hệ thống cấp nước của khu vực phí Nam sông Đào

1.4.2 Hiện trạng quản lý kỹ thuật mạng lưới phía Nam sông đào

CHƯƠNG 2:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC VÀ BỐ TRÍ CÁC

THIẾT BỊ TRấN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC KHU VỰC PHÍ NAM SễNG

ĐÀO, TP NAM ĐỊNH 2.1 Lý thuyết về hệ thống mạng lưới cấp nước

Hệ thống cấp n-ớc là tập hợp các công trình, thiết

bị có chức năng thu n-ớc, xử lý n-ớc, vận chuyển, điều

hoà và phân phối n-ớc tới các nơi tiêu thụ Sơ đồ một

hệ thống cấp n-ớc cho đô thị xem hình 2.1

6 7

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống cấp nước đô thị

1 Công trình thu; 2 Trạm bơm n-ớc cấp I; 3 Trạm xử lý; 4

bể chứa n-ớc sạch; 5.Trạm bơm n-ớc cấp II; 6 Đài n-ớc; 7

Mạng l-ới đ-ờng ống vận chuyển và phân phối n-ớc trong đô thị

Từ hình 2.1 cho thấy các bộ phận chính của hệ thống

cấp n-ớc bao gồm: công trình thu n-ớc, công trình vận

chuyển n-ớc, công trình điều hoà n-ớc, trạm xử lý

n-ớc, mạng l-ới cấp n-ớc

2.1.1 Phân loại hệ thống cấp nước

Hệ thống cấp n-ớc đ-ợc phân loại theo: đối t-ợng phục vụ, ph-ơng pháp sử dụng, nguồn n-ớc, ph-ơng pháp vận chuyển và ph-ơng pháp chữa cháy

1 Theo đối t-ợng phục vụ

Theo đối t-ợng phục vụ hệ thống cấp n-ớc phân thành:

- Hệ thống cấp n-ớc sinh hoạt, phục vụ các nhu cầu sinh hoạt của ng-ời dân trong các đô thị nh- cấp n-ớc cho ăn uống, tắm rửa, giặt dũ và cấp n-ớc cho khu vệ sinh…Chất l-ợng n-ớc đòi hỏi cao

- Hệ thống cấp n-ớc sản xuất, phục vụ cho sản xuất trong các xí nghiệp công nghiệp N-ớc cấp cho sản xuất yêu cầu về số l-ợng, chất l-ợng và áp lực rất khác nhau tuỳ thuộc vào lĩnh vực công nghiệp, dây chuyền công nghệ, nguyên liệu đầu vào và sản phẩm đầu ra

- Hệ thống cấp n-ớc chữa cháy, phục vụ dập tắt các

đám cháy cú thể xẩy ra trong các khu dân c- và công nghiệp

- Hê thống cấp n-ớc kết hợp, kết hợp các loại hệ thống kể trên

Tuỳ theo yêu cầu cụ thể về số l-ợng và chất l-ợng

mà có thể kết hợp hệ thống cấp n-ớc sinh hoạt và sản xuất làm một với chất l-ợng n-ớc đạt yêu cầu sinh hoạt khi chất l-ợng n-ớc sản xuất t-ơng tự nh- chất l-ợng n-ớc sinh hoạt hoặc chất l-ợng n-ớc sản xuất yêu cầu thấp hơn chất l-ợng của n-ớc sinh hoạt, nh-ng với khối l-ợng ít Cũng có thể áp dụng hệ thống kết hợp khi yêu

cầu chất l-ợng n-ớc sản xuất cao hơn n-ớc sinh hoạt, khi đó cần thêm các công trình xử lý cục bộ n-ớc sinh hoạt để đạt yêu cầu chất l-ợng n-ớc sản xuất Hệ thống cấp n-ớc chữa cháy cũng th-ờng đ-ợc thiết kế kết hợp với hệ thống cấp n-ớc sinh hoạt và sản xuất vì cháy không xảy ra th-ờng xuyên

lý n-ớc thải; 5 Cửa xả n-ớc thải vào nguồn

tiếp nhận

- Hệ thống cấp n-ớc tuần hoàn, trong đó n-ớc đ-ợc

sử dụng theo chu kỳ kín (hình 2.3.) Hệ thống này th-ờng dùng trong cấp n-ớc công nghiệp, đặc biệt là đối với những nơi nguồn n-ớc khan hiếm

2

5

- Sơ đồ hệ thống này có thể tiết kiệm đ-ợc n-ớc nguồn (bổ sung n-ớc nguồn bằng l-ợng tiêu hao do tổn thất và xả n-ớc bẩn sau xử lý khoảng 5 – 10% tổng công suất cấp n-ớc) và giảm chi phí điện năng bơm n-ớc góp phần hạ giá thành sản phẩm, nhất là khi n-ớc nguồn khan hiếm hoặc nguồn n-ớc ở xa xí nghiệp công nghiệp, việc vận chuyển khó khăn, không kinh tế

Hình2.3 Hệ thống cấp nước tuần hoàn

1 Công trình thu n-ớc; 2 Trạm xử lý n-ớc cấp; 3 Xí nghiệp công nghiệp; 4 Trạm xử lý n-ớc thải; 5 Trạm xử lý bổ sung n-ớc cấp;

6 Cửa xả n-ớc thải đã xử lý vào nguồn tiếp nhận; 7 N-ớc thải đi

xử lý thêm; 8 Cấp tuần hoàn lại cho xí nghiệp công nghiệp

- Hệ thống cấp n-ớc dùng lại nối tiếp - tuần hoàn

(xem hình 2.4) sử dụng khi chất l-ợng n-ớc thải của đối

t-ợng dùng n-ớc tr-ớc đáp ứng hoặc gần đáp ứng yêu cầu chất l-ợng của đối t-ợng dụng n-ơc sau Khi đó n-ớc thải của đối t-ợng tr-ớc là n-ớc nguồn cung cấp trực tiếp cho đối t-ợng sau cần hoặc không cần qua xử lý sơ

bộ

Hệ thống này th-ờng áp dụng trong các khu công nghiệp mà các nhà máy đ-ợc thiết kế thành khu liên hợp

2 Theo nguồn nước

Theo nguồn cung cấp n-ớc, hệ thống cấp n-ớc phân biệt thành:

II (sau khi đã đ-ợc sử dụng cho XNCN I

Theo ph-ơng pháp vận chuyển, hệ thống cấp n-ớc phân biệt thành:

- Hệ thống cấp n-ớc có áp, n-ớc đ-ợc vận chuyển trong ống nhờ áp lực của máy bơm hoặc bể chứa n-ớc đặt

ở vị trí cao tạo ra

- Hệ thống cấp n-ớc không áp (tự chảy), n-ớc tự chảy theo ống hoặc m-ơng hở do chênh lệch cao độ địa hình tạo ra, th-ờng áp dụng đối với qui mô nhỏ cú địa hỡnh thuận lợi (khu dõn cư nụng thụn vựng đồi núi)

Theo ph-ơng pháp chữa cháy, hệ thống cấp n-ớc phân chia thành:

- Hệ thống cấp n-ớc chữa cháy áp lực thấp, đ-ợc thiết kế với áp lực n-ớc ở mạng l-ới đ-ờng ống cấp n-ơc

đô thị chỉ đủ để đ-a n-ớc lên xe chữa cháy Máy bơm đặt trên xe chữa cháy có nhiệm vụ tạo áp lực cần thiết để dập tắt đám cháy áp lực yêu cầu tại điểm bất lợi nhất của mạng l-ới cấp n-ớc chữa cháy áp lực thấp của đô thị

là 10 m cột n-ớc

- Hệ thống cấp n-ớc chữa cháy áp lực cao, đ-ợc thiết

kế với áp lực tại mọi điểm dùng n-ớc của mạng l-ới luân

đảm bảo để dập tắt các đám cháy xẩy ra Hệ thống này

áp dụng đối với từng công trình hoặc cho xí nghiệp công nghiệp

2.1.2 Phận loại mạng lưới

Sơ đồ mạng l-ới cấp n-ớc có thể phân biệt thành 3 loại sau:

 Sơ đồ mạng l-ới cụt (hình 2.5) – là sơ đồ mạng

l-ới đ-ờng ống mà tại một điểm bất kỳ trên nó n-ớc chỉ

đ-ợc cấp tới từ một h-ớng (trừ trường hợp cú nhiều nguồn cấp nước vào mạng lưới, khi đú tại cỏc điểm ranh giới phõn chia vựng cấp nước ở trờn dường ống chớnh, nước cú thể được cấp từ hai hướng) Theo nguyên tắc này thì sơ

đồ mạng l-ới cụt là sơ đồ phân nhanh

là thấp, song mạng l-ới cụt lại có -u điểm là tổng chiều dài đ-ờng ống ngắn, công việc thiết kế, xây dựng, quản lý đơn giản và kinh tế Sơ đồ mạng l-ới cụt th-ờng

đ-ợc áp dụng cho các thị trấn, thị tứ, các khu dân c-, những đối t-ợng dùng n-ớc tạm thời (công tr-ờng xây dựng…), nói chung là những đối t-ợng có thể cho phép

ngừng cấp n-ớc trong một thời gian nhất định đủ để sửa chữa những h- hỏng trên mạng l-ới

Nguyên tắc làm việc của mạng l-ới vòng là cho n-ớc cấp tới một điểm bất kỳ nào đó trên mạng l-ới ít nhất

là từ hai h-ớng khác nhau Các tuyến ống của mạng l-ới vòng đều liên hệ với nhau tạo thành các vòng khép kín liên tục, cho nên đảm bảo cấp n-ớc an toàn Chính vì lẽ

đó mà tổng chiều dài đ-ờng ống th-ờng lớn hơn, giá thành xây dựng và quản lý đắt hơn so với mạng l-ới cụt Trong mạng l-ới vòng khi có sự cố xẩy ra hay cần ngắt một đoạn ống nào đó để sửa chữa thì n-ớc vẫn có thể chảy theo một đ-ờng ống khác để cấp n-ớc cho các đối t-ợng dùng n-ớc phía sau Ngoài ra, mạng l-ới vòng còn

có -u điểm là có thể giảm bớt đáng kể hiện t-ợng n-ớc

va Sơ đồ mạng l-ới vòng đ-ợc áp dụng rộng rãi trong cấp n-ớc thành phố, khu công nghiệp và những đối t-ợng yêu cầu cấp n-ớc liên tục và an toàn

Lựa chọn sơ đồ mạng l-ới cụt hay sơ đồ mạng l-ới vòng là căn cứ vào qui mô đô thị, mức độ yêu cầu cấp n-ớc có liên tục hay không mà quyết định

Trên thực tế, mạng l-ới cấp n-ớc của đô thị th-ờng

là một sơ đồ mạng l-ới kết hợp của mạng l-ới vòng và mạng l-ới cụt Các đ-ờng ống truyền dẫn, các đ-ờng ống chính và ống nối tạo thành các vòng khép kín, còn các ống phân phối và đặc biệt là các ống dịch vụ thì tạo thành các nhánh đ-a n-ớc vào các tiểu khu và các công trình

Nh- vậy, các tuyến ống cấu thành mạng l-ới tuỳ thuộc vào qui mô mạng l-ới (qui mô đô thị) và cỡ ống (kích th-ớc ống) th-ờng chia thành hai cấp với qui mô nhỏ và ba cấp với qui mô lớn

- Tuyến ống cấp I th-ờng có đ-ờng kính D ≥ 300 mm, làm nhiệm vụ truyền dẫn và điều hoà áp lực N-ớc từ tuyến ống cấp I điều tiết l-u l-ợng và áp lực bằng các van cho tuyến ống cấp II ở những điểm nhất định theo từng khu vực

- Tuyến ống cấp II th-ờng có đ-ờng kính 150 – 250mm, làm nhiệm vụ dẫn và phân phối n-ớc cho các khu vực, đấu nối với các tuyến cấp III bằng tê chờ

- Tuyến ống cấp III còn gọi là tuyến ống dịch vụ,

là mạng l-ới cụt dạng nhánh cây, gồm các tuyến ống có

đ-ờng kính nhỏ hơn hoặc bằng 150mm, dẫn n-ớc vào các khu nhà ở, các đối t-ợng và các hộ dùng n-ớc Các nhánh lấy n-ớc đ-ợc phép đấu trực tiếp vào tuyến ống cấp III

Theo TCXDVN 33-2006 thì mạng l-ới cụt chỉ đ-ợc phép

áp dụng trong các tr-ờng hợp:

 Cấp n-ớc sản xuất khi đ-ợc phép dùng để sửa chữa;

 Cấp n-ớc sinh hoạt khi đ-ờng kính không lớn hơn

100 mm;

 Cấp n-ớc cho điểm dân c- số dân d-ới 5 000 ng-ời với tiêu chuẩn cấp n-ớc chữa cháy 10 l/s nếu với chiều dài không quá 300 m Trong tr-ờng hợp này cần đ-ợc phép của cơ quan phòng chống cháy, đồng thời phải có dung tích trữ n-ớc cho chữa cháy;

 Cấp n-ớc chữa cháy khi chiều dài không quá 300 m

 Phân đợt xây dựng tr-ớc khi hoàn chỉnh mạng l-ới vòng theo qui hoạch

2.1.3 Nguyờn tắc vạch tuyến mạng lưới

Để vạch tuyến mạng l-ới cấp n-ớc đô thị phải tiến hành thu thập đầy đủ các số liệu về hiện trạng cấp n-ớc

và các tài liệu về qui hoạch kiến trúc, sự phân chia khu vực quản lý hành chính của đô thị… cho giai đoạn thiết kế Sau đó cần xác định qui mô dùng n-ớc cho giai

đoạn thiết kế, xác định một cách chính xác chế độ tiêu thụ n-ớc trong đô thị, chế độ làm việc của trạm bơm cấp

II, dung tích của bể chứa và đài n-ớc

Căn cứ vào số liệu về nguồn n-ớc, điều kiện địa chất thuỷ văn, cốt địa hình khu vực thiết kế và tìm hiểu kỹ bản đồ qui hoạch kiến trúc cho giai đoạn thiết

kế để xác định tính chất cấp n-ớc của các đối t-ợng dùng n-ớc, đồng thời xác định vị trí lấy n-ớc, trạm xử

lý, đài n-ớc và các tuyến đ-ờng có cốt địa hỡnh cao… Sau khi đã làm xong các công việc kể trên, ta tiến hành vạch tuyến mạng l-ới tức là xác định vị trí các tuyến ống, hình dáng nhất định của mạng l-ới trên mặt bằng qui hoạch kiến trúc đô thị Sự phân bố các tuyến ống cấp n-ớc phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Đặc điểm qui hoạch kiến trỳc, sự phân bố các đối t-ợng dùng n-ớc riêng lẻ, sự bố trí các tuyến đ-ờng,

hình thù và kích th-ớc các khu nhà ở, khu công nghiệp, công viên, cây xanh…

- Các ch-ớng ngại vật thiên nhiên và nhân tạo đối với việc đặt ống nh-: sông hồ, m-ơng máng, đ-ờng săt,…

- Địa hình của khu vực (bằng phẳng, cao thấp, độ dốc lớn hay thoải…) so với nguồn cung cấp n-ớc

- Vị trí nguồn, công trình điều hoà và dự trữ n-ớc (bể chứa và đài n-ớc)

- Đặc điểm về quản lý hành chính

Khi vạch tuyến mạng l-ới cần đề cập tới các yếu tố nói trên, phải cân nhắc kỹ l-ỡng, triệt để lợi dụng địa hình của đô thị để bố trí tuyến ống một cách hợp lý nhất

Tuỳ từng tr-ờng hợp, khi vạch tuyến và tính toán thuỷ lực mạng l-ới có thể không tính đến mạng l-ới ống cấp III, coi n-ớc đi vào mạng cấp III nh- là phân phối

đều trên tuyến cấp II và có giá trị l-u l-ợng qui về hai nút ở đầu và cuối của mỗi đoạn ống cấp II

Thông th-ờng khi thiết kế mạng l-ới cấp n-ớc đô thị, ng-ời ta phải tính đồng thời mạng cấp I và cấp II

ở những nơi khi cấu tạo mạng cấp II là những vòng riêng biệt (mođun phân phối) không nối với nhau, thì có thể tính cân bằng thuỷ lực cho mạng l-ới cấp I riêng rẽ

Nhiệm vụ chủ yếu của mạng l-ới là vận chuyển n-ớc tới các khu vực của đô thị, do đó vạch tuyến mạng l-ới cần tuân theo các nguyên tắc sau đây:

(1) Mạng l-ới cấp n-ớc phải bao trùm tới tất cả các

điểm dùng n-ớc trong đô thị

(2) Các tuyến ống chính đặt theo các đ-ờng phố lớn,

có h-ớng đi từ nguồn n-ớc và chạy dọc đô thị theo h-ớng chuyển n-ớc chủ yếu

Nếu có thể đ-ợc, các tuyến ống chính nên đặt theo tuyến đ-ờng có cốt địa hình cao để có thể tạo ra áp lực

tự do cần thiết cho các điểm thấp mà áp lực trong các tuyến ống chính sẽ không cao tạo điều kiện cho những tuyến này làm việc tốt hơn Dọc theo h-ớng tới điểm dùng n-ớc lớn hay đài n-ớc phải đặt ít nhất 2 tuyến song song Số đ-ờng ống chính ít hay nhiều là tuỳ thuộc vào qui mô đô thị, sự phân bố các điểm dùng n-ớc lớn và

vị trí đài n-ớc…Khoảng cách giữa hai đ-ờng ống chính theo TCXD 33-85 là 300 ữ 600m và đ-ờng kính của chúng chọn t-ơng đ-ơng để có thể thay thế nhau trong tr-ờng hợp xẩy ra sự cố (xem hình 2.7)

(5) Các đ-ờng ống phải ít cắt ngang qua các ch-ớng ngại vật nh-: đê, sông , hồ, đ-ờng sắt, nút giao thông quan trong; những địa hình xấu nh- bãi lầy, đồi núi, bãi rác, nghiã địa, nơi xả n-ớc bẩn của đô thị…

(6) Khi vạch tuyến mạng l-ới cấp n-ớc cần nghiên cứu việc bố trí ống trên mặt cắt ngang của đ-ờng phố phù hợp với TCXD, phải có sự liên hệ chặt chẽ với việc

bố trí và xây dựng các công trình kỹ thuật ngầm khác của đô thị ( cống thoát n-ớc, cáp điện, cáp điện thoại,

đ-ờng dẫn hơi đốt …) để có sự phối hợp tốt nhất, tạo

điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng, quản lý về sau

(7) Khi ống chính có đ-ờng kính lớn và có nhiều

điểm lấy n-ớc, có thể bố trí thêm ống song song với ống chính để cung cấp n-ớc cho các ống phân phối và bố trí các họng chữa cháy

Ngoài các nguyên tắc nêu trên, khi vạch tuyến mạng l-ới cấp n-ớc cần l-u ý:

- Vạch tuyến cấp n-ớc hiện tại phải quan tâm đến khả năng phát triển đô thị và mạng l-ới cấp nước trong t-ơng lai

- Khi vạch tuyến cải tạo mạng l-ới cần nghiên cứu sơ

đồ mạng l-ới hiện trạng về các mặt: vật liệu, đ-ờng kính ống, sức bền hiện tại của ống, tình hình thu hẹp

đ-ờng kính lòng dẫn để tính toán, so sánh và lựa chọn ph-ơng án phù hợp

- Có thể vạch tuyến theo nhiều ph-ơng án về sơ đồ mạng l-ới khác nhau mà vẫn thoả mãn các nguyên tắc, tuy nhiên cần lựa chọn ph-ơng án hợp lý và tối -u nhất trên cơ sở so sánh các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật

2.1.4 Lý thuyết tớnh toỏn thiết kế mạng lưới

1 Cơ sở tính toán mạng l-ới

Trong mạng l-ới vòng, n-ớc chuyển đến một điểm bất

kỳ có thể từ hai hay nhiều h-ớng khác nhau Do đó, khó

có thể xác định chính xác đ-ợc ngay l-u l-ợng chảy ở trong các đoạn mạng l-ới Từ đó mà kích th-ớc ống và tổn thất áp lực cũng ch-a thể xác định chính xác đ-ợc

Trong thực tế, để tính toán thuỷ lực mạng l-ới vòng ng-ời ta buộc phải chấp nhận ph-ơng án tính toán đúng dõ̀n trên cơ sở thiết lập hai loại ph-ơng trình sau đây:

Ph-ơng trình loại I: Tại mỗi nút của mạng l-ới, tổng số

các l-u l-ợng chảy đến nút bằng tổng số các l-u l-ợng chảy ra khỏi nut, kể cả l-u l-ợng tập trung (cũn gọi là Định luật bảo toàn khối lượng hoặc Phương trình liờn tục hoặc Định luật I Kỉrgụfa)

Nếu qui -ớc chiều của l-u l-ợng chảy đến nút bằng dấu (+), l-u l-ợng chảy ra khỏi nút bằng dấu (-), thì

Ph-ơng trình loại II: Trong một vòng, tổn thất áp

lực từ điểm đầu đến điểm cuối tính theo hai h-ớng, cùng chiờ̀u kim đụ̀ng hụ̀ (mang dấu +) và ng-ợc chiều kim đồng

hồ (mang dấu -), phải bằng nhau (cũn gọi là Phương trình bảo toàn năng lượng hoặc Định luật II Kirgụfa) Đối với mỗi vòng ta có ph-ơng trình dạng:

∑hvong = 0 (4.39) Mạng l-ới có m vòng, sẽ thiết lập đ-ợc m ph-ơng trình Ph-ơng trình loại II biểu diễn quan hệ giữa d-ờng kính và l-u l-ợng các đoạn ống, bởi vì h = s’qβhay h=(k’/dm).qβ.l ( với β khác 2 Trong khu vực bình ph-ơng sức cản: h = sq2 hay h= k.q2/dm).l, nghĩa là có ph-ơng trình ∑S’qβ = ∑(kqβ/dm).l=0 hoặc ∑sq2 =

∑(k.q2/dm).l=0

Để tính toán mạng l-ới cấp n-ớc, tr-ớc tiên phải sơ

bộ phân phối l-u l-ợng tính toán cho từng đoạn ống trên mạng l-ới sao cho thỏa mãn điều kiện của ph-ơng trình loại I: ∑qnut=0 Sau đó, xác định đ-ờng kính ống theo vận tốc kinh tế trung bình Từ đó, điều chỉnh dần l-u l-ợng ở mỗi đoạn ống thoả mãn ph-ơng trình loại I, đồng

thời thảo mãn điều kiện của ph-ơng trình loại II: ∑hvòng

= 0

3 Phân bố sơ bộ l-u l-ợng cho mạng l-ới

Nh- đã nói ở trên, sau khi qui hoạch mạng l-ới tức

là đã có sơ đồ mạng l-ới, trị số và vị trí l-u l-ợng lấy ra tại các điểm dùng n-ớc trên mạng l-ới, chúng ta

có thể đ-a ra các ph-ơng án phân phối l-u l-ợng n-ớc chảy trong các đoạn ống

Khi phân phối l-u l-ợng n-ớc chảy trong các đoạn ống cần phải thỏa mãn các điều kiện cân bằng l-u l-ợng

“Tại mỗi nút của mạng l-ới, tổng số các l-u l-ợng chảy

đến nút phải bằng tổng số các l-u l-ợng chảy ra khỏi mỗi nút đó và đảm bảo đ-a n-ớc tới các đối t-ợng dùng n-ớc theo con d-ờng ngắn nhất” (ph-ơng trình 4.36)

Để đảm bảo n-ớc cung cấp cho các đối t-ợng dùng n-ớc đ-ợc ổn định và tin cậy, ngoài sơ đồ mạng vòng thì các tuyến ống của mạng l-ới còn phải có khă năng thay thế đ-ợc cho nhau khi có sự cố xẩy ra ở một trong các tuyến chính

L-u l-ợng cần được phõn phối đều cho các tuyến chính nhằm đảm bảo hỗ trỡ nhau trong trường hợp sự cố Các tuyến ống nối và tuyến ống cấp II làm nhiệm vụ liên

hệ và điều hoà l-u l-ợng cho các tuyến ống chính khi có

sự cố xẩy ra Khi làm việc bình th-ờng các tuyến ống nối ít tham gia vào việc vận chuyển n-ớc, mà chủ yếu phục vụ để đảm bảo cung cấp n-ớc cho các khu vực và phân phối cho các đối t-ợng dùng n-ớc

3 Trình tự tính toán thuỷ lực

Trình tự tính toán thủy lực mạng l-ới theo các b-ớc sau đây:

B-ớc 1: Vạch tuyến mạng l-ới theo nguyên tắc đã

nêu ở mục 3.3 - ch-ơng 3, đánh số nút và xác định chiều dài của từng đoạn ống Sơ bộ vạch h-ớng n-ớc chảy bắt

đầu từ các nguồn cấp n-ớc

B-ớc 2: Tính toán l-u l-ợng đơn vị dọc đ-ờng (qđv), l-u l-ợng dọc đ-ờng của từng đoạn ống (qdd) và qui về l-u l-ợng nút (qnut)

B-ớc 3: Sơ bộ phân bố l-u l-ợng tính toán trên

từng đoạn ống thoả mãn ph-ơng trình ∑qnut=0

B-ớc 4: Trên cơ sở l-u l-ợng đã phân bố sơ bộ cho

từng đoạn ống, tra bảng tính toán thuỷ lực để xác định

đ-ờng kính ống theo vận tốc kinh tế trung bình

B-ớc 5: Tính tổn thất thuỷ lực trên mỗi đoạn ống

của mạng l-ới theo công thức h=Sq2=S0l.δ1q2, sau đó kiểm tra lại tổn thất thuỷ lực trong mỗi vòng theo ph-ơng trình loại ∑hvong = 0

B-ớc 6: Tớnh toỏn điều chỉnh mạng l-ới Thông th-ờng khi tính toán theo l-u l-ợng phân bố sơ bộ, sẽ cho kết quả tổn thất thuỷ lực trong mỗi vòng ∑hvong khác không

Để đạt đ-ợc ∑hvong=0 phải điều chỉnh mạng l-ới

2.2 Thiết kế mạng lưới cấp nước phớa Nam sụng Đào TP Nam Định

2.2.1 Nhiệm vụ và số liệu thiết kế

2.2.2Thiết kế qui hoạch mạng lưới

Trờn cơ sở lý thuyết đó nờu ở mục 2.1, mạng lưới cấp nước phớa Nam sụng Đào, TP Nam Định được lựa chọn với sơ đồ mạng lưới ống truyền dẫn là mạng lưới vũng, phõn phối là mạng lưới cụt Sơ đồ vạch tuyến và tớnh toỏn được thể hiện trờn bản vẽ 2.8

Bản vẽ 2.9 là bản vẽ trắc dọc của một tuyến ống, trờn dú thể hiện cỏc cọc tớnh toỏn, cốt mặt đất, đỏy và đỉnh ống, độ dốc đặt ống, độ dài cộng dồn và vị trớ bố trớ cỏc van khúa xả cặn, xả khớ và cỏc thiết bị cần thiết khỏc phục vụ cho cụng tỏc vận hành khai thỏc mạng lưới Trờn bản vẽ cũng thể hiện cao trỡnh cột nước tại cỏc điểm trờn đoạn ống

2.2.2 Chi tiết húa một vũng điển hỡnh của mạng lưới

Hình 2.10 giới thiệu sơ đồ chi tiết hoá một vòng kín của mạng l-ới cấp n-ớc

Mục đích của việc thiết kế chi tiết hoá mạng l-ới

là thể hiện đ-ợc biện pháp nối ống, các phụ tùng và thiết bị dùng để lắp đặt, khai thác và quản lý mạng l-ới, thể hiện đ-ợc chi tiết các nút trên mạng l-ới Tất cả các chi tiết đều thể hiện bằng các ký hiệu thiết

kế qui định

Hình 2.10: Sơ đồ chi tiết hoá một vòng kín mạng lưới cấp nước

2.3 Một số thiết bị trờn mạng lưới

Để đảm bảo cho chế độ làm việc của mạng l-ới đ-ợc bình th-ờng, quản lý, vận hành đ-ợc thuận tiện và dễ dàng, trên mạng l-ới cấp n-ớc bên ngoài th-ờng đ-ợc bố trí các công trình và thiết bị để phân phối n-ớc, điều tiết dòng chảy, phòng ngừa sự cố và thau rửa đ-ờng ống

2.3.1 Thiết bị phân phối và điều tiết dòng chảy

Thiết bị phân phối và điều tiết dòng chảy chủ yếu

là để đóng mở n-ớc, thay đổi l-u l-ợng và h-ớng n-ớc chảy trong ống, đồng thời có thể tách đ-ợc một đoạn ống riêng biệt ra khỏi sự làm việc của mạng l-ới khi cần thiết Những thiết bị này bao gồm các loại van khoá một chiều và hai chiều

 Van hai chiều

Van hai chiều dùng để đóng mở và điều tiết dòng chảy, th-ờng đ-ợc bố trí tại những chỗ bắt nhánh, rẽ ngoặt, nơi các đ-ờng ống giao nhau, tại đ-ờng vòng Van có thể đ-ợc chia thành các loại, phụ thuộc vào cấu tạo van, sự làm việc của trục van và ph-ơng pháp điều khiển van

 Van một chiều

Tác dụng của van một chiều là chỉ cho n-ớc chảy theo một chiều nhất định và có thể chống n-ớc va khi máy bơm ngắt một cách đột ngột Van đ-ợc bố trí trên

đ-ờng ống đẩy của máy bơm và những nơi cần cho n-ớc đi theo một chiều (trên đ-ờng ống dẫn n-ớc vào bể chứa n-ớc ngầm )

2.3.2 Thiết bị lấy nước

Thiết bị lấy n-ớc gồm có các vòi n-ớc mở chậm để tránh hiện t-ợng va thuỷ lực, th-ờng đặt ở các chậu rửa, chậu giặt, chậu tắm , các vòi trộn n-ớc nóng lạnh, các vòi rửa âu tiểu trong các nhà ở, nhà công cộng; các nút mở nhanh đặt tại các nhà giặt là, các bể chứa, các thùng n-ớc; các vòi n-ớc công cộng và các thiết bị lấy n-ớc chữa cháy, t-ới đ-ờng, t-ới cây v.v Các thiết bị lấy n-ớc đặt trong các ngôi nhà

đ-ợc giới thiệu trong giáo trình cấp thoát n-ớc cho công trình Trong tài liệu này chỉ giới thiệu một vài thiết bị lấy n-ớc th-ờng đ-ợc đặt trên mạng l-ới cấp

n-ớc đô thị nh-: vòi n-ớc công công, thiết bị lấy n-ớc

chữa cháy

 Vòi nước công cộng

Vòi n-ớc công công th-ờng đ-ợc bố trí cho các khu vực của đô thị ch-a có điều kiện trang bị hệ thống cấp thoát n-ớc bên trong công trình Đôi khi ng-ời ta cũng còn bố trí vòi n-ớc công công dọc theo đ-ờng phố tại các ngã ba, ngã t- với khoảng cách không v-ợt quá 200

m

 Thiết bị lấy nước chữa cháy

Thiết bị lấy n-ớc chữa cháy có thể là: họng cứu hoả (đặt ngầm) hoặc cột chữa cháy (đặt nổi trên mặt đất)

đ-ợc bố trí dọc theo đ-ờng phố, hoặc ở các ngã ba, ngã t- Có thể đặt trên vỉa hè hoặc ở mép đ-ờng cách t-ờng nhà khoảng ≥3m, cách mép ngoài của lòng đ-ờng ≤ 2,5m Khoảng cách giữa các thiết bị lấy n-ớc chữa cháy xác

định theo l-u l-ợng chữa cháy tính toán và đặc tính của thiết bị, có thể lấy trong khoảng 150 ữ 200m

2.3.3 Thiết an toàn và điều chỉnh áp lực

Loại thiết bị này th-ờng dùng để khắc phục sự tăng c-ờng áp lực đột ngột trong đ-ờng ống cấp n-ớc, đảm bảo cho ống làm việc với áp lực cho phép, dùng để xả bùn cặn và xả khí Thiết bị an toán và điều chỉnh áp lực

gồm các loại: van một chiều, van giảm áp, bộ điều chỉnh

Bộ điều chỉnh áp lực dùng với mục đích giảm áp th-ờng xuyên để bảo vệ ống khỏi bị phá hoại có thể xẩy

ra khi áp lực tăng lên đột ngột

 Van xả và thu khí

Van xả và thu khí th-ờng đ-ợc đặt ở những điểm nhô cao, thay đổi độ dốc đột ngột hoặc gẫy khúc của mạng l-ới cấp n-ớc, để xả không khí bị tích tụ lại trong ống

ra ngoài hoặc thu khí vào đ-ờng ống khi áp lực trong ống bị hạ thấp hay khi dòng chảy bị đứt quãng do sức va thuỷ lực gây nên Van xả và thu khí th-ờng nối với ống cấp n-ớc qua một van hai chiều để tiện cho việc kiểm tra, sửa chữa khi cần thiết

Hình 2.11a giới thiệu một loại van xả khí thông th-ờng Khi ch-a có không khí trong thân van, n-ớc chứa

đây van nâng phao lên bịt kín lỗ thoát khí ở cửa van.Khi có lẫn không khí trong n-ớc, không khí sẽ tích

tụ lại ở thân van cho tới một l-ợng nhất định thì n-ớc trong thân van sẽ hạ xuống làm cho quả cầu hạ xuống theo và lỗ thoát khí ở cửa van đ-ợc mở ra, không khí

n-ớc (những nơi có thể làm cho dòng chảy dễ bị đứt quảng)

Hiện nay, trên thế giới có nhiều loại thiết bị để thu, xả khí khác nhau, khi qui hoạch, thiết kế mạng l-ới cần tham khảo thêm các tài liệu chuyên ngành khác nữa

Hình 2.11: Van thu xả khí

a) Van xả khí; b) Cách nối van xả khỉ với ống cấp n-ớc;

1 Thân van bằng gang; 2 Nắp van; 3 Phao hình cầu rỗng bằng

kim loại có tráng cao su

c) Sơ đồ bố trí van thu khí tại những điểm ống thay đổi độ dốc