hệ thống vận chuyển nước từ trạm xử lý đến đầu mang lưới và từ mang lưới đến đài nước

trình bày về hệ thống vận chuyển nước từ trạm xử lý đến đầu mang lưới và từ mang lưới đến đài nước

Phần thứ nhất

Chuẩn bị và tính toán l u l ợng

I Mô tả những điều kiện tự nhiên , địa hình trong phạm vi thiết kế

Dựa vào bản đồ quy hoạch thành phố tỷ lệ 1/10.000 và các tài liệu đã cho ta thấy thành phố có địa hình dốc và có hớng dốc về phía triền sông ,sông chảy ven thành phố

-Mức độ trang bị các thiết bị vệ sinh: Loại 3

Đối với các xí nghiệp công ngiệp :

- Các xí nghịệp công nghiệp có khối tích nhà lớn nhất 32000 m3

- Hãng sản xuất: C1-Bậc chịu lửa: IV, V

II.Phân tích nhiệm vụ thiết kế:

Qua các tài liệu và số liệu đã cho ta thấy đây là thành phố có quy mô trung bình và nhỏ, với yêu cầu cấp nớc cho các khu dân c và các xí nghiệp ở mức độ độ tiện nghi tơng đối cao, số tầng nhà trong khu dân c từ 2ữ4 tầng Vì vậy nhiệm vụ thiết kế của chúng ta phải

đảm bảo sao cho vừa có thể cung cấp nớc đầy đủ đến những điểm bất lợi nhất trong thành phố vừa phải đảm bảo hệ thống cấp nớc phù hợp với quy mô thành phố tránh lãng phí và tránh tình trạng thiếu nớc

III Xác định quy mô dùng n ớc và công suất của trạm bơm n ớc:

1.Tính diện tích các khu vực xây, đờng phố, quảng trờng, công viên cây xanh

Với mặt bằng quy hoạch đã cho tỷ lệ 1:10.000 ta có :

Diện tích chung của các khu vực nh sau:

• Khu vực I là S1= 289,8 ha

• Khu vực 2 là S2= 290,7 ha

=> Vậy tổng diện tích của thành phố là S = 580,5 ha

- Diện tích xí nghiệp công nghiệp I : S1

1N k ngd q

- Mật độ dân số: P1 = 130 ngời /ha

- Dân số của khu vực 1 là N1: N1= P1 S1

XD= 289,8 130 = 37674 (ngời)-Hệ số dùng nớc không điều hoà ngày đêm: kngđ = 1,25 ữ 1,5

-Hệ số dùng nớc không điều hòa giờ : kgiờ max= αmaxβmax

αmax : Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của ngôi nhà, chế độ làm việc của các xí nghiệp công nghiệp và các điều kiện địa phơng khác αmax= 1,4-1,5 chọn αmax=1,4

βmax : Hệ số kể đến số dân trong khu dân c, tra bảng và nội suy ta có

αmax : Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của ngôi nhà, chế độ làm việc của các xí nghiệp công nghiệp và các điều kiện địa phơng khác αmax= 1,4-1,5 chọn αmax=1,4

βmax : Hệ số kể đến số dân trong khu dân c, tra bảng và nội suy ta có

βmax= 1,16

kgiờ max= αmaxβmax=1,4.1,16 = 1,624 (ta chọn kgiờ max =1,7)

Vậy lu lợng nớc dùng cho sinh hoạt của thành phố là:

Qtp = 23430,75 + 13209 =36639.75 (m3/ngđ)

3 Lợng tới cây tới đờng

Do điều kiện khí hậu:

 Lu lợng nớc tới cây qt = 4 (l/m2 cho một lần tới)

 Lu lợng nớc rửa đờng qrđ = 1(l/m2 cho một lần rửa)

a)Nớc tới cây :

Lu lợng nớc tới tính theo công thức:

Q t = q t F t (m 3 / ngđ).

Trong đó: + q t là tiêu chuẩn nớc tới

Tới thủ công q t = 4 (l/m2 cho một lần tới)

+ F t là diện tích cây xanh đợc tới.

F t = 50% 112.5 = 56.25 (ha)

⇒Q t = 56,25.4.10 = 2250 (m 3 / ngđ).

Cây xanh đợc tới thủ công vào các giờ 5, 6,7 và 17,18,19 giờ trong ngày →

Đờng đợc tới cơ giới vào các giờ 8 đến 18 giờ Với lu lợng của 1 giờ là 112.48 (m3/h)

4 Lu lợng nớc dùng cho các xí nghiệp công nghiệp

Bảng 1 : Phân tích số công nhân làm việc trong các xí nghiệp công nghiệp

Với xí nghiệp I:

QIsh = 122 , 4

1000

1530 25 1870

Vì phân xởng làm việc 2 ca trong 1 ngày, và ta coi nh số ngời trong 1 ca là bằng nhau và ta có

Qcash= 100,5/2 = 50.25(m3/ca) Vậy lợng nớc dùng cho sinh hoạt của cả hai XN trong một ngày đêm là :

Qtắm ngđI = 141 8

1000

1301 40 1496

íc cho nhu cÇu s¶n xuÊt:

§èi víi xÝ nghiÖp I: QIsx= 24 (l/s) = 86,4 (m3/h)

Bảng thống kê lu lợng nớc dùng cho thành phố phải lập theo từng giờ, nghĩa là phải phân phối nớc đáp ứng cho nhu cầu của các đối tợng dùng nớc theo từng giờ trong 1 ngày đêm.

- Nớc rửa đờng và quảng trờng bằng cơ giới từ 8 đến 18 giờ với lu lợng phân bố đều 112.48

(m3/h)

- Nớc tới cây xanh tới thủ công vào các giờ 5,6,7 và 17,18,19 giờ trong ngày với lu ợng phân bố đều 375 (m3/h)

l Nớc tắm cho công nhân đợc tiêu thụ vào 45 phút kéo dài sau khi tan ca

- Nớc sản xuất ở đây để đơn giản có thể phân bố điều hoà theo các giờ trong ca

- Nớc sinh hoạt trong thành phố đợc tính theo hệ số sử dụng nớc không điều hoà giờ

- Nớc sinh hoạt trong xí nghiệp theo ca và tùy theo từng phân xởng đợc tính theo bảng sau Bảng 3:Phân bố nớc cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân trong

thời gian làm việc ở xí nghiệp

PX

nguội

Bảng 4: Thống kê lu lợng tiêu dùng cho toàn thành phố theo từng giờ

trong 1 ngày đêm (trang sau)

Chọn lu lợng dập tắt các đám cháy.

• Đối với khu vực I

*Khu công nghiệp:

- Xí nghiệp 1 có S < 150 ha nên coi xí nghiệp có 1 đám cháy

-Các xí nghiệp có khối tích nhà lớn nhất 29700 m3, hạng sản xuất A,B,C và có bậc chịu lửa

I, II, III Tra bảng ta có lu lợng dập tắt đám cháy là:

qccxn= 25 (l/s)

* Khu dân c

Vì dân c khu vựcI là :N1 = 62482 (ngời)

Nhà xây dựng từ 3 ữ 4 tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa tra bảng ta thấy có 2 đám cháy

đồng thời với lu lợng của mỗi đám: qccdc= 35 (l/s)

Do khu dân c và khu công nghiệp có chung hệ thống cấp nớc nên ta chọn số đám cháy

đồng thời trong thành phố là 2 đám với lu lợng của mỗi đám cháy là:

qcc=25/2 + 35 = 47,5 (l/s)

Tổng lợng nớc chữa cháy khu vực I Là : 47,5.2 = 95 (l/s)

• Đối với khu vực II

*Khu công nghiệp:

- Xí nghiệp 2 có S < 150 ha nên coi xí nghiệp có 1 đám cháy

-Các xí nghiệp có khối tích nhà lớn nhất 29000 m3, hãng sản xuất A,B,C và có bậc chịu lửa

I, II, III.Tra bảng ta có lu lợng đạp tắt đám cháy là: qccxn= 25 (l/s)

* Khu dân c

Vì dân c khu vựcII là :N2= 44030 (ngời)

Nhà xây dựng từ 4 ữ 5 tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa tra bảng ta thấy có 2 đám cháy

đồng thời với lu lợng của mỗi đám: qccdc= 35 (l/s)

Do khu dân c và khu công nghiệp có chung hệ thống cấp nớc nên ta chọn số đám cháy đồng thời trong thành phố là 2 đám với lu lợng của mỗi đám cháy là:

qcc=25/2+35=47,5 (l/s)

Tổng lợng nớc chữa cháy khu vực II Là : 47,5.2 = 95 (l/s)

Nh vậy tổng lợng nớc chữa cháy cho toàn thành phố là: 190 (l/s)

IV chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II, thể tích bể chứa, đài

nớc

1)Xác định chế độ làm việc của trạm bơm cấp II:

Theo bảng tổng hợp lu lợng nớc của Thành Phố ta có biểu đồ dùng nớc của Thành Phố

nh trên hình vẽ

%Qngđ

Giờ trong ngày -Vì trạm bơm cấp I hoạt động điều hoà cấp nớc vào công trình xử lí nên công suất giờ của trạm bơm cấp I là :

QIh=100/24 = 4,17% (Qngđ)

-Trạm bơm cấp II hoạt động không điều hoà do nhu cầu dùng nớc trong các gìơ trong thành phố là khác nhau Biểu đò làm việc của TB cấp II phải bám sát biểu đồ tiêu thụ nớc của khu vực Vì vậy dựa vào biểu đồ dùng nớc của thành phố ta chia qúa trình hoạt động của trạm bơm cấp 2 thành 4 bậc

+Bậc I: thời gian hoạt động từ 22h-4h (với 1 bơm công tác)

+Bậc II: thời gian hoạt động từ 4h-6h và 21h 22h (với 2 bơm công tác)–

+Bậc III : thời gian hoạt động từ 19h 21h ( với 3 bơm công tác )–

+ Bậc IV : thời gian hoạt động từ 6h 19h (với 4 bơm công tác)–

Khi ta gọi công suất của 1 bơm là x(m3/h)(%Qngđ)

Ta có phơng trình:

6.x +2.x.0,9.3 + 3.x.0,88.2 + 13.4.0,85x=100 (%Qngđ)

x=1,6426 (%Qngđ)

Vậy :

bậc I, có 1 bơm hoạt động với công suất Qh=1,6426%Qngđ

bậc II, có 2bơm hoạt động với công suất Qh=1,6426.2.0.9 = 2,9567 % Qngđ

bậc III, có 3 bơm hoạt động với công suất Qh=1,6426.3.0.88 = 4,336%Qngđ

bậc IV, có 4 bơm hoạt động với công suất Qh=1,6426.4.0,85 = 5,585%Qngđ

2.Tính toán dung tích của đài n ớc và bể chứa

Xác định dung tích của đài nớc và bể chứa bằng phơng pháp lập bảng dựa vào chế độ bơm cấp I,II và chế độ dùng nớc của thành phố trong các giờ

Lợng nớc còn lại trong đài lớn nhất: 1.25 %Qngđ

Lợng mớc còn lại trong đài nhỏ nhất: -0.38 %Qngđ

Dung tích điều hoà của đài nớc: 1.63 %Qngđ

*Thể tích thiết kế của đài n ớc

-Thể tích điều hoà của đài nớc là

=114 m3

Vậy Wtđ= 926+114 = 1040m3

Chọn 1 đài tròn

Xác định chế độ làm việc của bể chứa

bơm Cấp II (%Qng.đ)

Tích luỹ thêm vào bể

(%Qng.đ)

Nớc ra khỏi bể

bổ sung cho Mạng lới (%Qng.đ)

Lợng nớc còn lại trong bể (%Qng.đ)

-ThÓ tÝch thiÕt kÕ cña bÓ chøa Wtb= W®hb+Wcc+Wbt

-ThÓ tÝch ®iÒu hoµ cña bÓ chøa W®hb= 18,81(%Qng®)

Phần thứ hai

tính toán và thiết kế mạng lới cấp nớc

Hệ thống cấp nớc là tập hợp của các công trình làm nhiệm vụ , khai thác nớc, vận chuyển , xử lý, điều hoà, dự trữ và phân phối nớc cho các đối tợng tiêu dùng nhằm thỏa mãn mọi nhu cầu dùng nớc cả về số lợng và chất lợng trong phạm vi thiết kế

Các công trình của hệ thống cấp nớc bao gồm :

7 Mạng lới đờng ống cấp nớc

I.Vạch tuyến mạng l ới cấp n ớc

Do đây là tính toán thiết kế hệ thống cấp nớc cho một thành phố nên phải đảm bảo cấp nớc đợc an toàn, tránh xảy ra các sự cố hỏng hóc đờng ống gây mất nớc trong thành phố Vì

lý do đó chúng ta không sử dụnh mạng lới cụt mà sử dụng mạng lới vòng để cấp nớc cho các khu dân c và các điểm dùng nớc tập trung nh các xí nghiệp Còn hệ thống dẫn nớc từ mạng lới tới các tiểu khu, công trình nhỏ thì sử dụng mạng lới cụt

Ta thấy mặt bằng địa hình thành phố tơng đối bằng phẳng, sông chảy ở phía tây nam thành phố Do vậy ta chọn phơng án khai thác nớc ngầm để cung cấp cho thành phố và chọn phơng án đặt đàI ở đầu mạng lới

II Xác định các tr ờng hợp tính toán cần thiết cho mạng l ới cấp n ớc

Vì chọn đài ở đầu mạng lới nên ta phải tính toán mạng lới cấp nớc thành phố trong hai trờng hợp :

+) Tính toán mạng lới cho giờ dùng nớc nhiều nhất ( Đây là trờng hợp tính toán cơ bản)

+) Tính toán kiểm tra mạng lới khi phải đảm bảo cấp nớc để dập tắt các đám cháy trong giờ dùng nớc lớn nhất.

III Xác địng chiều dài tính toán cấp n ớc, l u l ợng dọc đ ờng của các đoạn ống Lập sơ đồ tính toán mạng l ới:

1) Xác định chiều dài tính toán của các đoạn ống

2.Lập sơ đồ tính toán mạng lới.

a Lập sơ đồ tính toán mạng lới có đài ở đầu khi dùng nớc lớn nhất Qua bảng phân

phối lu lợng sử dụng, lu lợng bơm cấp II, lu lợng đài nớc theo các giờ trong ngày ta thấy

*Giờ dùng nớc lớn nhất là:17-18 h với

83 , 167 4 , 135

+

+

= Σ +

Σ

+

Σ

ttII ttI

dp t

l l

Q Q

®v

(l/ms)

qI d®

(l/s)

§o¹n èng

ChiÒu dµitÝnh to¸n(m)

qII

®v

(l/ms)

qII d®

IV.TÝnh to¸n thuû lùc m¹ng l íi

1.Ph©n phèi s¬ bé trong m¹ng l íi

a Tr êng hîp 1: Ph©n phèi s¬ bé cho giê dïng n íc max

Từ biểu đồ dùng nớc và dựa vào bảng phân phối lu lợng cho toàn thành phố ta thấy thành phố dùng nớc nhiều nhất vào lúc 17-18 giờ chiếm 6,31 % lợng nớc dùng của cả ngày đêm tức 3663.92 (m3/h) = 1017.6(l/s)

Vào giờ này :

- Bơm cấp II cấp vào mạng lới 5,585% lợng nớc dùng của cả ngày đêm tức là 3251.322m3/h hay 903.145 ( l/s)

- Đài nớc cung cấp cho mạng lới 0,725% lợng nớc dùng của cả ngày đêm tức 411.86 m3/h hay 114.6 (l/s)

vào giờ dùng nớc lớn nhất trong ngày lu lợng của các điểm này nh sau:

-Xí nghiệp I : 799.267(m3/ca) = 99.91 m3/h = 27.75 (l/s)

-Xí nghiệp II : 659.7(m3/ca) = 82.463 m3/h = 22.9 (l/s)

b Tr ờng hợp 2 : Phân phối sơ bộ cho tr ờng hợp có cháy xảy ra trong giờ dùng n ớc max

Ta bố trí các đám cháy ở các vị trí bất lợi nhấ7,8,11,12

Trong trờng hợp có cháy, lu lợng chữa cháy sẽ do trạm bơm cấp II đảm nhiệm

Hai trờng hợp phân phối sơ bộ đợc thể hiện trong các hình ở trang sau :

2 Chọn đ ờng kính cho các đoạn ống trong mạng l ới :

Chọn đòng kính cho các đoạn ống đợc chọn theo tiêu chuẩn và dựa vào bảng tính toán thuỷ lực, bảng giới hạn vận tốc kinh tế của mỗi loại đờng kính

Đối với mạng lới cấp nớc bên ngoài nhà đòng kính tối thiểu là 100mm Các đờng kính ống

đã chọn đựơc thể hiện trrong bảng điều chỉnh mạng lới theo phơng pháp Lôbatrep

3 Kiểm tra sai số áp lực theo các vòng kín của mạng l ới :

Sau khi kiểm tra sai số áp lực của các vòng kín ta thấy có một số vòng không thoả mãn

điều kiện về sai số (∑h i−k )≤0,5m Do vậy ta đi đến công đoạn điều chỉnh mạng lới

4 Điều chỉnh mạng l ới vòng theo ph ơng pháp Lôbatrep

Quá trình điều chỉnh mạng lới đợc trình bày trong bảng sau :

Sơ đồ tính toán mạng l ới trong giờ dùng n ớc lớn nhấ t

vI

v

iiI iI

i

Sơ đồ tính toán kiểm tra mạng l ới đủ điều kiện vận chuyển n ớc chữacháy trong giờ dùng n ớc lớn nhất

v vI

Iv

V.tính toán hệ thống vận chuyển n ớc từ trạm xử lý đến đầu mạng l ới và từ mạng l ới

đến đài n ớc

1.Tính toán hệ thống vận chuyển từ trạm bơm cấp II đến mạng l ới

Thông thờng để đảm bảo cấp nớc an toàn ,những hệ thống vận chuyển nớc cần phải tính toán với số tuyến ống tối thiểu là 2 và phải đảm bảo làm việc trong điều kiện xảy ra h hỏng trên một đoạn ống nào của một tuyến

Lu lợng vận chuyển qua ống khi không có sự cố

L= 600 ( m)

Tổn thất khi bơm nớc từ trạm bơm tới đầu mạng lới là :

h= So.k.l.q2 = 0,02596.1.600.451.5732.10-6 =3.17 m

Trong trờng hợp có cháy lu lợng mà bơm phải tải là 100% Qsh trong giờ dùng nớc max và

lu lợng chữa cháy là 190l/s tức là bằng : 190 + 903,145 = 1093,145 (l/s), vậy lu lợng mỗi ống là : 1093,145/2 = 546,573(l/s)

Vậy tổn thất qua tuyến ống là : h= So.k.l.q2 = 0,0256.1.600.546,5732.10-6 = 4.59m

Theo quy định của quy phạm thiết kế hiên hành thì lu lợng cần vận chuyển khi có sự cố xảy ra trên một đoạn nào đó của một tuyến là :

Vậy Qh =0,7x666+ 50.56 = 509.73 (l/s)

2.Tính toán số đoạn ống (n) của hệ thống vận chuyển nớc từ trạm bơm đến mạng lới

Khi không có sự h hỏng hóc tổn thất áp lực của hệ thống vận chuyển đợc tíng bằng:

h= 2

4

.

Q n

S i−k

=S.Q2

Trong đó :Si-k Sức kháng của một đoạn ống Si-k=So.li-k

S :Sức kháng của hệ thống ống dẫn khi làm việc bình thờng

Q:Lu lợng của hệ thống ống dẫn từ trạm bơm đến đầu mạng lới khi làm việc bình thờngKhi có h hỏng tại 1 đoạn nào đó , tổn thất áp lực của hệ thống đợc xác định nh sau

hh= 2

4

) 3 (

h k

145 903

= 3.139 = n 3 n+ → n= 1.4 Lấy n = 2 (đoạn

3.Tính toán ống vận chuyển từ đài nớc đến đầu mạng lới

Khoảng cách từ đài nớc đén đầu mạng lới là 100m

Lu lợng ra đài trong giờ dùng nớc lớn nhất : Qrđ = 0.725 % Q ng

Lu lợng bơm vào đài nớc nhiều nhất : Qv = 0.415% Q ng

Trong giờ dùng nớc lớn nhất, lợng nớc ra đài là lớn nhất

Do đó để đảm bảo lu lợng vào và ra đài một cách tốt nhất ta chọn lu lợng vận chuyển từ mạng lới đến đài nớc là :

Q= 0.725 % Qng= 56808.271.0,00725= 411.86 (m3/h) = 114.6 (l/s)

Chọn D = 300 mm

Tra bảng : v=1,54 (m/s)

1.Tính chiều cao đài n ớc

Vị trí đài nớc đợc chọn ở đầu mạng lới Chọn điểm tính toán bất lợi nhất là diểm có cốt

địa hình cao nhất và ở vị trí xa nhất so với trạm bơm cấp II và đài nớc Khi đó chiều cao đài nớc đợc xác định theo công thức :

BL

Hđ= (Za-Zđ) + Hct+ hđ + ∑hML

ĐN

Trong đó :Za –Cốt mặt đất tại điểm tính toán bất lợi nhất

Zđ- Cốt mặt đất tại nơi xây dựng đài nớc

hđ: Tổn thất áp lực trên ống vận chuyển từ đài nớc vào mạng lới trong giờ dùng nớc

Hct- Cột nớc áp lực cần thiết tại điểm tính toán bất lợi nhất

Khu vùc I : cã ®iÓm kÕt thóc dïng níc lµ ®iÓm 12, cã c¸c th«ng sè sau :

2.Tính chiều cao công tác của máy bơm cấp 2.

 Tính cho giờ vận chuyển nớc lớn nhất vào đài

 Tính cho giờ có cháy xảy ra.

Khi có cháy xảy ra đài chỉ hoạt động trong 10 phút sẽ bị dốc cạn nớc, chiều cao công tác của bơm chữa cháy ĐML BL

bất lợi nhất Để có đợc số liệu này ta dựa vào bảng điều chỉnh lu lợng khi có cháy trong giừo dùng nớc lơn nhất để tính.Ta lấy giá trị này là trung bình của các tổn thất của bốn tuyến ống từ trạm bơm tới điểm 8