Cấp thoát nước phần 1

Chương 1NHU CẨU DÙNG NƯỚC VÀ NGƯỔN NƯỚCNước sử dụng được khai thác chú vếu đến từ các nguồn nước ngọt sau: - N ư ớ c mặt, hiện diện trong các hổ, các lòng cháy sống suối... Khi nước đã t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP H ổ CHÍ MINH

LỜI MỞ ĐẨU

C ấp th o á t nước là m ôn họ>c chuyên ngành trong ch ư ơ n g t r ì n h đà o tạo

k ỹ s ư N g à n h X â y dựng Đáv là môn h.ọc cung cấp các k iế n th ứ c n h ằ m đ ể

g iả i q u y ế t các v ấ n đ ể liên quan đến tí.nh to á n, th iết kế, q u y h o ạ c h m ộ t hệ

th ô n g cấp nước cho sin h hoạt, sản x.uảt của m ộ t đơn vị s ử d ụ n g nước

h o ặ c cho m ộ t k h u vự c T ín h í oán thiết k ế hệ th ố n g th o á t nước m ư a đ ô th ị

c ũ n g l à m ộ t n ộ i d u n g c h í n h đ ượ c đ ề Ctâp t r o n g t à i liệu.

C u ố n sá c h sẽ bao g ồm 2 p hần: Ca.p nước và th o á t nước N ộ i d u n g sẽ được giới th iệ u trong 9 chương và các p h u lục T ro n g m ỗ i c h ư ơ n g, lý

th u y ế t cơ b ả n sẽ được giới thiệu và c-ác ví d ụ tín h to á n m i n h họa được

tr ìn h bày B ạ n đọc sẽ n ắ m được lâ n đê tổt hơn th ô n g q u a các bài tậ p có lời g iả i ở cuối m ỗ i chương.

T à i liệu được h o à n th à n h với g iú p đỡ và góp ý của các đ ồ n g n g h iệ p tro n g B ộ m ô n K ỹ t h u ậ t Tài nguyên nươr và trong K h o a K ỹ t h u ậ t X ả y

d ự n g T r ư ờ n g Đ ạ i học B á ch khoa Thà nìí p h ổ Hồ C h í M in h

T r o n g k h i biên soạn tài ịiệu không thô tra n h khỏi n h ữ n g sa i sót, rả t

m o n g được s ự góp ý và p h ê binh cua bạn đọc Y k iến x i n g ử i về đ ịa chỉ: Trư ờ n g Đ ạ i học B á c h kh o a Thành p h ố Hồ C h i M i n h , K h o a K ỹ t h u ậ t X â y

d ự n g , B ộ m ô n K ỹ th u ậ t T à i nguvêìì nước,

T á c g i ả

Chương 1NHU CẨU DÙNG NƯỚC VÀ NGƯỔN NƯỚC

Nước sử dụng được khai thác chú vếu đến từ các nguồn nước ngọt sau:

- N ư ớ c mặt, hiện diện trong các hổ, các (lòng cháy (sống suối)

- Nước ngầm, thường ờ dạng khoáim hóa manh

Sư đồ sau đâv trình bày chu kỳ sư dung nước một cách tổng quát trong khai thác :

Mang lưới

ỉ ỉ i t ì ỉ ì ỉ l : C h u k ỳ ( liu ii* ỉ\ị( (k

K h ô i d ầ u nướ c sè dược lấy từ mộ i n ^u ó n nước (hô c h ứ a , s ô n g ) n h ờ vào m ộ t c ô n g

i n n h lây n ướ c Côniỉ ư ì n h lây nước này tùy t h e o trườnu h ợ p sè c ó t h é :

- Lấy nướr đơn giản nhờ vào một đường ống dẫn dặt chìm vào trong sóng (hồ).

- Lấy nước có sự lựa chọn ớ nhiều chiều sâu khác nhau trong sõne

T rong m ột vài trường hợp, có thể phải xây dựng trạm bơm (trạm bơm cấp I) hoặc một

đ ập dâng để tạo hồ chứa nhằm điểu tiết lưu lượng trong Irường hơp dòng chảy có Uru lượng không đảm bảo cho nhu cáu lấy trong chu kỳ nước kém

Các công trình dẫn nước (kênh, đường ốne có áp) sẽ dẫn nước thô vể khu vực cần cap nước N ếu nước k h ô n g đú tiêu chuẩn vệ sinh, chúng ta sẽ xử lv nó trong một trạm làm sạ ch (khu x ử lý) trước khi phân phôi về các nơi liêu thụ nước cuối cùng Neoài

ra, bất kỳ c h ấ t lượng n g u ồ n như thế nào, nước luôn luôn được khứ trùng (phổ biêa là

sử d ụ n g chlo re )

Khi nước đã trở thành su dụng được (sạch), người ta sỗ phân phối trong vùng quy hoạch cho đến tận các thiết bị dùng nước cuối cùng, nhờ vào một mạng lưới đường ống dẫn nước có áp Sau khi được sử dụng, về nguyên tắc nước sẽ mất di các chất lương sạch cần thiết và trở thành nước thái Từ đó, hệ thống đường ống công sẽ có nhiệm vụ thu à tháo nước thải này ra khỏi khu quy hoạch

Ta phải lưu ý, theo nguyên tắc, việc xử lý nước đã sứ dụng trong một trạm xtr lý

n hằm tránh làm ô nhiễm môi trường nơi nước thải trá vé thiên nhicn là điéu bắt buộc Điều này cho phép các hộ dân khu quy hoạch nằm ve ha lưu của các vị trí cứa xả có thế

sử d ụ n g nước vào các mục tiêu khác nhau ironu dó có nước dùnn cho í,inh hoạt Nirớc dã được xử lý và làm sạch lại sẽ được dần về khu vực tiếp nhận bói dường dần gọi là kênh

d ẫ n v ớ i n h i ệ m v ụ k ê n h d ẫ n n ày là h á o đ á m s ự pha l o ã n g tỏì Iiliất c ó thê’ t r o n s n g u ồ n

nước thiên nhiên

Cuối cùng, trong một con sông, nước sẽ chịu một quá trình làm sạch tự nhiên mà la gọi là quá trình tự làm sạch (khả nãii£ tự làm sạch càng cao khi sông càng lớn) Trong quá trình này, các tạp chất có hại sẽ dần dần được giãm đi một phần

Ngoài ra, khi nước đã sử dụng dược trả về trong một con sônu hoặc hồ chứa, trong

m ột số trường hợp có thế mau chóng hòa nhập vào nguồn cấp nước vì nó không thê tư trộn lẫn tốt trong tổng thể môi trường nước Lý do, có thể do khối lượníỉ liêng cứa nó khác, hoặc có thể do đặc tính thúy lực của môi trường Ta nói rằng trong trường hợp này

có một hiện tượng nối tắt: quá trình tự làm sạch không xảv ra, trong trường hợp này nguồn nước có thể bị nhiẻin bẩn nghiêm trụng

1.2 S ơ Đ Ổ HÊ T H Ố N G CẤ P NƯỚC

H ệ t h ố n g c ấ p n ư ớ c và t hoá t 1111'ức là IT1ỘI tập h ợ p các c ô n g trình: ihu nước, xử lý nước,

dự trữ nước, trạm bơm, hệ thống mạnsỉ lưới phân phối nước dên nơi tiêu dùng, hệ thónu thu và thoát nước

Sơ đồ tổng quát có dạng như sau

1 -

(S1- H ệ ĩhổiìsị cấ p nư ớ c bên ỉìạ o ù i 10- D à i tỉtiớ c

Ị 2- T rạ m \ ử ỉ ý nư ớ c th à i

Ỉ 4 - Hự fh ỏ !ií! sô ỉtiỊ r ạ r ị i ỊỈÌU ììỉfứ( ỉh ả i

H ỉ n h 1.2: S(/(!ó hệ thốỉiy cấp m tớc

1.3 ƯỚC LƯ Ọ NÍỈ DÂN SỔ VÀ THỜI G IA N KIIAI T H Á C C Ò N G T R ÌN H

1.3.1 ư ớ c lượnịỉ dân só phục vụ cáp nước

Dây là một giai đoạn bát luiộc cần thiết cho thiết kế một hệ th ố n g cấp nước Người kỹ

sư phái xác định được quy Ììiỏ dân số hiện tại cho klui \ â v dựng và cả đánh giá cho sự phát triển trong tương lai trong suốt ỊÚai đoạn khai Ihác của hệ thống công trình Tùy theo nhu cầu của dụ báo la có 2 loại ước lượny về quv mô dân số: ước lượng ngắn hạn (ÍM 0 nãm ) và ước lượng dài liiin (10-30 năm)

Rõ ràng bài toán dự báo dài hạn là một vân đó khó, hởi vì có quá nhiều yếu tô không chuc chắn khi xét trong một tương lai xa Tron 1 trườnu hợp này, có thể tiến hành phân tích đường cong biểu thị dân số troni’ quá khứ (lí đánh giá được xu th ế và có xem xét các yếu tố xã hội, kinh tế, thiêì lập hay di đừi cúa các Còng ty Xí nghiệp, tác động đến

sự tăng trướng cúa vùng Nói chun; , phần lớn các phương pháp ước lượng thường chỉ chu phép nghiên cứu sự biến động ti >ng một chu kỳ tương đối ngắn

1.3.2 Thời gian khai thác công (rình dự kiến

Hìiết k ế các côn.íỉ trình íronu ngành cấp thoát nước nhằm mục đ ích thỏa m ãn nhu câu hiện tại và cho tươne lai cho một vùng quv hoạch Tuổi thọ công trình là khoảng thời ựian kể từ lúc đưa còng trình vào kliai thác đến cuối thời kv mà công trình vẫn còn được tláuli giá ihòa mãn các vêu cầu kỹ Ihuật và kinh tê trong khai thác Xác định thời gian khui ihác hiệu quả này dựa vào một phàn tích tài chính trong dó la sẽ kê’ đến các vấn đề:

- Dầu tư

- Chi phí khai thác (nhf'n công, diện, hóa chất, )

- Lãi suất

- Sự thuận tiện cho phép chúng ta có thể nới rộne CÔIIÍỈ trình hay thêm vào các thiét bị (ví dụ ta sẽ dễ dàng hơn khi thav thế một bơm hav nia tãniỊ còng suất trạm bơm hon là

m ở rộng một tunel hoặc một công trình lấy nước)

- Có thê cải tiến công nghệ

Báng sau đây trình bày tuổi thọ các công trình ta có thế tham khao trong thiết kê cac còng trình trong lĩnh vực cấp thoát nước và làm sạch nước Ta nhàn xét có ha nhóm tuổi thọ: nhóm từ 5 đến 20 năm cho các loại thiết bị sử dụniỉ n h a n h và thay thế dẻ dàng; nhóm có chu kỳ sử dụng từ 20 đến 30 năm cho các thiết bị khó khăn hơn và tốn kem khi muốn thay thế; và nhóm lớn hơn 50 năm khi thiết bị là rất dát và rât khó [hay thố lioac

mớ rộng

B áng 1.1 Tuổi tho còng trình tiêu biếu

(năm)

c í/í ( ony ỈIUÌÌÌ lỉitnạ (lơ Mỉỉi muì I tiOỉix.

Tr ạm xừ lý và ma ng lưới Nếu uia lãng dân sò và tv suất lợi nhuận:

Trạm bơm:

Các i ô?ỉi> trình (lùm* (íừ íỉiit và ỉủni MH ỉi nước:

Tóm lai, chúng ta có thế khai thác V'ì s u d u 11 nước nuìt nước nu ẩ m iiưỚL i- lợ va t a

nước biên sau khi dã được thu và xứ lý Irona một trạm tlúiiiỉ tiêu chuan và sẽ phá n p h o i

IÓ nhờ vào một mạng lưới phàn phôi v é pliíìn nước dã sư dụng sc dược lliu hỏi I|u;i 1 lệ thốntỉ công và hướng c h ú n s di vào một trạm xứ lý đẽ loại ho các tạp chai co hai trước khi trá nó vé thiên nhiên T ro n ” môi trường này quá trình tự làm sacli sẽ được liéi! hành

và sẽ hoàn chinh sự thanh lọc Chu kỳ sứ CÌỊ1IÌ” nước dã khép kín và chúiiịỉ ta la i :o llic khai thác nó dế dưa vào sử duiiíỉ

1.4 N H U C Ẩ U D Ù N (; N Ư ỚC

T h e t í c h và lưu lưưnu n ư ớ c dù n a t ha y đổi rất n h i ể u tù y ( he o d i é u k i ê n đ ị a p h ư ư n g ,

phu thuộc vào mức sõng của khu vực nghiên cứu Với một khu vưc nghiên cứu cho trước, lượng nước cần tống cón« bao gồm: nước sử dụng cho gia dụng, nước cung cấp cho thương mại, cho cổng nghiệp và nước sử dụng cho các mục tiêu còng cộng (vệ sinh

d ư ờ n g sá c h ữ a ciiáv ).

1.4.1 Nước sinh hoat

Nước sinh hoạt trong một chu kv dùng nước (thường tính là I12ÙV đêm ) thay đối theo thòi gian tionu nsàv Biếu đổ sau trình bày một biếu đồ nước sinh hoạt cho ngày dùng

K, = Q ,/ Q lb - hệ số klìõng đicu hòa giờ thứ 1 (định nghĩa thường sứ dụ ng trong các

phán mềm mỏ phỏng dòng cháv có áp trong mạng lưới, ví du EPANKT)

K|t in 1X= Q h m,n / Ọ lh - liệ so không diêu hòa giờ lớn nliât

1.4.1.1 Tiêu chuẩn d ù n g nước

Tính theo bình quân đầu người lượng nước dùng trong một ngày đêm, lít/ngày-đêm Theo tiêu chuẩn cấp nước hiện hành TCXD 33 : 68

<Kh-ma^

- Loại I Nhà bẽn trong khơng cĩ hệ thống cấp thốt nước và

dụng cụ vệ sinh Nước dùng lấv từ vịi nước cơng cộng

- Loại III Nhà bên trong cĩ hệ thịng cáp thốt nước, cĩ

dụng cụ vệ sinh, khơng cĩ thiết bị tám

- Loại IV Nhà bên trong cĩ hệ thống cấp thốt nước, cĩ

dụng cụ vệ sinh, cĩ thiết bị tắm thõng thườns

- Loại V Nhà ben Irong cĩ hệ thong cấp thốt nước, cĩ

dụng cụ vệ sinh, cĩ chậu tắm và cấp nước ncmg cục bộ

1.4.1.2 Lưu lượng nước sinh hoạt tính tốn

Lưu lượng nước cho trong bảng trên đày chỉ giá trị trunạ hình dùng nước trong một ngày đêm Lưu lượng nước sinh hoạt tính tốn trong Iĩiọt ngày đèm được tính cho naay dùng nước lớn nhất Cịng thức sau dây cho phép xác định giá tiị này:

Q s h - n g J = ^ 5 ~ K n g c l - n m ( m V n g d ) ( 1 1 )

trong đĩ:

Qsh-ngi!' *ưu luợng tính t0i*n nước sinh hoạt ngày d ù n s nưức lĩn nhất, (m Vngđ)

Kngt|.m.ix - hệ số khơng điều hó lớn nhất ngày, giá trị thay đối trong khốim (1,35-1,5),phụ thuộc vào đặc tính khí hậu từng vùng

q lb - tiêu chuấn dùng nước truna bình cá nhân irong 1 ngày đêm (1/ng-ngđ)

N - dân số dự báo cho khu quv hoạch (người)

Ngồi ra, sự sử dụng nước trona một ngày đêm thay đối theo từng thời tliẽm trone ngày Lưu lượng nước sinh hoạt lớn nhất xác định theo cõne thức sau :

trong đó:

Q ^ h - lưu lượng tính toán giờ dùng nước lớn nhất (irv/h)

Kh.m;ix - hệ sỏ không điều hoà lớn nhất giờ

Cilii chú : Trong nhiều trường hợp, chúng ta mô phỏng sự thay dổi : lưu lượng, áp suất, của nước trong một mạng lưới cấp nước theo thời gian Khi đó, các hệ số không điều hoà giờ

sẽ đirơc sừ dụng

1.4.2 Nước phục vụ công nghiệp

Tiêu chuẩn cấp nước công n g h i ệ p xác định trên cơ sở dây chuyền công nghệ của xí nghiệp do cơ quan thiết kế hav quản lý cấp Tiêu chuẩn nước xác định trên số đơn vị sản phẩm Cùng một loại xí nghiêp, nhưng do dây chuyển công nghệ khác nhau, lưu lượng

sứ íỉụng nước có thế khác nhau Báng sau đây cho phép tham khảo một số yêu cầu dùng nước cho sán xuất

Bảng 1.3

Tièu chuẩn dùng nước (m Vi ciơn vị đo)

Chú thích

- Nước iùm sạch trong nhà máy nlũệi diện 1000 KW/h 160-400 ■ Trị số nhò dùng

- Nước làm nguội dộng cơ đốt trong 1 c v / h 0,015-0,04 nhiệt điện lớn.

Ticu chuán dùng nước cho nhu cầu ãn uống và sinh hoạt cùa công nhân sàn xuất tại các xí nghiệp lấv theo bảng sau

1.4.3 Nước tưới cáv, tưứi đươnịi

Tiêu chuán nước dùng dế tưới càv vườn hoa, quáng trường, đường phò trong các lió

thị được lấy khoáng 0 5 - 1 l //ITT, phu thuộc vào loại đường, loại cây trồng, diều kiện khí

hậu Thông thường tưới dường đươc thực hiện từ 8h đến I6h, tưới cây từ 5h đến 8h và

từ I6h đến I9h hàng ngày Lưu lương nước tưới đường, tưới cây được xác định theo công thức:

Q| ngi! ■ lượng nước lưới trong I11ÔI ntỉàv đêm ( m 1)

Ọ, h - lượng nước tưới u ong mụt giò (ỉìi Vh)-

T - Ihời gian tưới trone mo( ngày dèm (h)

1.4.4 Nước sinh hoat ciia còng nhàn khi làm việc tại nhà máy

Được xác định theo cõng thức sai :

- luợng nước Sính hoạt cua còng nhàn trong một ca, một giò'

q n, l \ ị - tiêu chuán dùĩìR nước sinh hoạt cua còng nhàn trong phân xướng nónịi lanh (mVng-ca)

Nị, N 2 - s ố c ỏ n g nhân lam việc trong phán xướng nóng và lanh trong từny ca

T () - sò giờ làm vị ộc trong một ca (h)

1.4.5 Nước tám của còng nhân khi làm việc tại xí nghiệp

Được xác định theo công thức sau :

n - số buồng tắm hương sen bố trí trong nhà máy

c - sô ca kíp làm việc trong nhà máy

1.4.6 Nước dùng trong các nhà công cộng

T heo quy phạm TCXD 33 : 68

1.4.7 Nước rò rỉ từ m ạng lưới phân phối

Lượng nước này không có tiêu chuẩn rõ rệt, tùy theo tình trạng m ạng lưới có thể lấy

từ 5% đến 10% tổng công suất của hệ thống Trong trường hợp m ạng lưới đã cũ, tỷ lệ nước mất có thể lên đến Ỉ 5 c/o-20% tổng lượng nước đưa vào hệ thống.

1.4.8 Nước trong khu xử lý

Đc tính toán sơ bộ cố thê lấy theo tỷ lệ 5% đến 10% công suất trạm xử lý (trị số nhỏdừng cho trường hợp công suất lớn hơn 20000 mVngày-đêm) Lượng nước này dùng cho

nliu cầu kỹ thuật của trạm: bể lắng l,5% -3% ; bể lọc 3%-5%; bể tiếp xúc 8%-10%.

1.4.9 Nước chữa cháy

Được xác định theo T CX D 11 : 63 Có thổ tham khảo trong bảng sau đây:

Lưu lượng nước cho 1 đám cháy, //sNhà 2 tầng trờ xuống

với bậc chịu lửa

Nhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa

Nhà 3 tầng trở lên không phụ thuộc bậc chịu lửa

I, II, III IV, V

1.4.10 C ô n g su át cấp nước

Trên cơ sở các nhu cầu dùng nước trình bày trong mục 1.4, công suất cấp nước trong một ngày đêm cho một khu quv hoach trong trường hợp tổng quát được xác định theo công thức sau:

Q = (a Q * ™ ,x + Q ,+ Q “ + Q f N+ Q „ ) b c (mVngđ) (1.6)trong đó:

Q s h - m X ’Qt ’Qsx ' lưu lư(?n ễ nước sinh hoạt của khu dân cư; lưu lượng tướiđường, tưới cày, nước sinh hoạt, nước tắm cúa công nhân, nước sán xuất của các nhà máv Tất cá các số hạng được tính trong một ngày đêm (m Vngđ)

a - hệ số kế đến lượng nước dùng cho công nghiệp địa phương, tiểu thủ cõng nghiệp

(thường lấy a = 1,1)

b - hệ số kể đến lượng nước do rò rỉ (phụ thuộc vào điều kiện quản lý, b = 1,1^1,15

c - hệ số kế đến lượng nước dùng cho bản thân trạm cấp nước (rửa các bể lắng,

lọ c , ), c = 1,05 -r 1,1 Trị sò lớn cho công suất trạm cấp nước nhỏ và ngược lại

Đế thuậii tiện cho tính toán, người ta thường lập báng tổng hợp lưu lượng nước tiêu thụ theo lừng giờ trong một ngày đêm như sau:

B án g 1.6 Tổng hợp lưu lượng nước dù n g theo giữ

Giờ

Q-h a-Qo, Tưới, m ' Xí nghiệp, m 1 Cỉa,

cáng

RòrìTổng cộng

1.5 N ( Ỉ U Ố N N Ư Ớ C

1.5.1 Giới thiệu

Nước trong thiên nhiên thường được tồn tại ở hai dạng sau: nằm lộ thiên trên mặt đất

và nằm ngầm dưới đất Nước mưa sau khi rơi xuống mặt đất một phần thấm vào trong đất qua các tầng thấm nước và được giữ lại ở tầng không thấm nước tạo thành nguồn nước ngầm , phần nước còn lại chảy trên mặt đất theo địa hình thấp dần tập trung hình thành suối, ao, hồ, sô n g ,

Hình 1.4: c/ìii kỳ vận chuyển nước

Trong kỹ thuật cấp nước người ta thường sử dụng hai loại nguồn nước ngọt sau: nguồn nước ngầm (m ạch nông, m ạch trung bình, mạch sâu), nguồn nước m ặt (ao, hồ, sông ngòi)

Ngoài ra, còn có ngu ồ n nước mưa là nguồn bổ sung cho nước n gầm và nước mặt

Ở những vùng kh ô n g có hoặc không khai thác được hai nguồn nước trên thì nước m ưa là ngu ồ n nước quan trọng nhất

Khi thiết kế hệ thống cấp nước, một trong những vấn đề có tầm quan trọng bậc nhất

là chọn nguồn nước N g uồn nước sẽ quyết định lính chất và thành phần các hạng mục công trình, và nó cũng q uyết định kinh phí đầu tư xây dựng và giá thành sản phẩm Lựa chọn nguồn nước cần phải dựa trên cơ sớ kinh tế - kỹ thuật của các phương án

1.5.2 N guồn nước n gầm

Nước ngầm là nước nằm trong đất được lọc và giữ lại trong các lr<p đất chứa nước (thường là: cát, sỏi, cuội,., có cỡ hạt và thành phần khoáng chất khác nhau), đối với nước

n g ầm có áp thường nằm giữa các lớp cản nước (thường là đất sét, đất thịt, v v ) N guồn

bổ sung cho nước ngầm là nước mưa, nước từ hồ, ao, sõng ngòi thấm qua các lớp đất.Nước ngầm có thể tồn tại ở các trạng thái sau:

- Ớ thể khí: cùng với khô n g khí nằm trong lỗ rỗng của đất đá

- Ở thể bám chặt: bao quanh các hạt đất bằng một lớp rất m òng, gắn chặt với đất bằng các lực dính, ở điều kiện bình thườmi không thể tách ra được.

- Ở thể màng mỏng: nằm bao quanh các phần tử đất cát bằng lực phân tử, có thể di chuyển trong lòng đất dưới ảnh liưóìií! của lực phân tử nhưng không thể truyền được áp suất.Nước m ao dẫn: chứa đầy trong lỗ rỗng nhò của đất, chịu tác dụng của sức căng mặt ngoài và trọng lực Nước mao dẫn có thể di chuyển trong đất và có thể truyền được úp suất Vùng nước m ao dẫn nằm trên mực nước trọng lực

Nước trọng lực hay nước thấm: chứa đầy trong lỗ rỗng cua đất, chuyển độ n g dưới tác dụng của trọng lực và có thể truyền được áp suất

Trong các dạng tồn tại của nước ngầm đã nêu trên thì chỉ có nước thấm là có trữ lượng đáng kể và có khả năng khai thác được

1.5.2.1 Phân loại

• Phân loại theo vị trí tồn tại so với mật đất:

Nước ngầm mụvỉì nông: nằm nẹay trong tầng đất trên mặt, thường có ớ độ sâu từ

3-1 Om, không áp Lưu lượng, nhiệt độ, và các tính chất khác của nó chịu ảnh hương nhiều của môi trường bên ngoài Dao động mực nước giữa các m ùa khá lớn (2-4in) trữ lượng ít và có độ nhiễm bẩn lớn

Nước /Igíìni ỏ độ sâu rniỉìíỊ bình: nằm ở độ sâu không lớn so với mật đất, có ở độ sâu

từ 10-20m, thường là nước ngầm không áp, đỏi khi có áp cục bộ Tính chất của loại nước ngầm này tưưng tự như Iiươc ngắm mạch nỏng nhưng chất lượng tòt hơn, nó thường sừ dụng để cấp nước

Niíớc ỉigcím mạch sâu: mạch nước nsầm có chiều sâu H > 20m , nằm trong các tầng

chứa nước, chất lượng nước tương đôi lốt và có trữ lượng nước phong phú

• Phân loại theo áp lực:

Nước ngầm khôniỊ áp: là lớp nước nằm trên tầng cản nước đầu tiên, thường có độ sáu

không lớn nên chất lượng nước khôi tỉ dược tốt lắm Phía trên lớp nước thấm được giới hạn bởi mặt tự do và áp suất tại mọi liicm trên mặt tự do này đều bằng nhau

V 7

2

Ghi chú: 3 chỉ tầng địa chất ĩ-hâm yếu

Iỉình ỉ 5: Nước /iíịấm bún áp

N ước ngầm có úp: là lớp nước nằm giữa hai tầng cản nước, thường nằm ở đệ sâu

tương đối lớn nên đã được lọc sơ bộ khi thấm qua các lớp đất và ít chịu ảnh hưởng của mỏi trường hên ngoài do đó chất lượng tốt hơn so với nước ngầm khóng áp

• Phân loại theo thành phần hóa học:

Nước ngọt, nước lợ, nước mặn

1.5.2.2 Ưu kh u yết điểm

Ưu (liếm:

- Đ ộ nhiểm ban ít, trong sạch.

- X ử lý đơn giản nên giá thành rẻ

- Có thế xây dựng phân tán nên đường kính ống dẫn nhỏ

- Đ ám bào an toàn cấp nước

Nước SÔII y:

Là loại nguồn nước mặt chủ yếu đê cấp nước, ơ nước ta hệ thống sông ngòi khá phong phú có chiều dài khoảng >5.000 km, nên trữ lượng nước sông rất ỉớn Nó có thể đáp ứng đầy đú nhu cẩu phục vụ cho sản xuất và đời sống Nước sông có các đặc điểm sau:

- Giữa các m ù a có sự chênh lệch lớn về mực nước, lưu lượng, hàm lượng cận và nhiệt

độ nước

- H àm lượng m uối khoáng và sắí nhỏ

- Đ ộ đục cao nên việc xử lý phức tạp và tốn kém

- Nước sông là n g u ồ n tiếp nhân nước mưa và các loại nước thải xả vào Vì vậy, nóchịu ảnh hưởng trực tiếp của môi trường bên ngoài So với nước ngầm , nước mặt thường

có độ nh iễm bẩn cao hơn

N ư ớ c s u ố i:

Nước suối c ũ n g là nguồn cấp nước quan trọng Có các đặc tính sau:

- K h ô n g ổn định về chất lượng nước, mức nước, lưu lượng, vận tốc d ò n g chảy giữa

m ù a lũ và m ù a kiệt

- V ề m ùa lũ nước suối thường bị đục và thường có những dao đ('ng đột biến về mức nước và vận tốc d ò n g chảy

- V ề m ùa k h ô thì nước suối lại rất trong nhưng mực nước thấp N hiều khi mực nước

q u á thấp kh ô n g đủ đ ộ sâu cần thiết dể thu nước Nếu sử dụng nước suối để cấp nước thì cần có biện pháp d ự trữ, nâng cao mực nước và bảo vệ công trình thu hợp lý

N ư ớ c h ồ, đầ m :

Tùy thuộc vào địa hình và yêu cầu sử dụng, có thể dùng hồ, đ ầ m nước tự nhiên (nếu thỏa m ãn yêu cầu sử dụng), hoặc thiết kế hồ chứa theo yêu cầu sử dụng Nước hồ, đám

có các đặc tính sau:

- T hường trong, có hàm lượng cặn nhỏ

- Ở các hồ lớn, ven hồ có sóng nên nước ven hồ có thể bị đục

- Nước trong hồ, đ ầm thường có vận tốc dòng chảy nhỏ nên rong rêu và các thủy sinh vật phát triển nên nước thường có màu, có mùi và dễ bị nhiễm bẩn

N g u ồ n nước m ưa ở nước ta khá phong phú (lượng mưa trung bình khoảng 1500-2000

m m /n ă m ) T uy nh iên việc sử dụng trực tiếp bị hạn c h ế do phụ thuộc nhiều vào thời tiết,

mùa, khu vực N ó thường chỉ thích hợp cho cung cấp ở những vùng núi cao, các vùng nông thôn và các hải đảo thiếu nước ngọt thì nguồn nước mưa là quan trọng nhất Nước mưa tương đối sạch, tuy nhiên nó cũng bị nhiễm bẩn nếu rơi qua vùng k h ô n g k h í bị ô nhiễm, mái n h à Nước m ưa thường thiếu các muối khoáng cần thiết ch o sự phát triển

cơ thế con người

1.5.5 Lựa ch ọn ngu ồn nước

Việc lựa chọn nguồn nước phải dựa trên cơ sở kinh tế kỹ thuật củ a các phương án nhưng cần lưu ý các điểm sau:

- Nguồn nước phải có lưu lượng trung bình nhiều nãm theo tần suất yêu cầu của đối tượng tiêu thụ T rữ lượng nguồn nước đảm bảo khai thác nhiều năm

- Chất lượng nước đáp ứng yêu cầu vệ sinh theo T CX D 33 : 68, ưu tiên chọn nguồn nước nào dễ xử lý và ít dù n g hóa chất

- Ưu tiên chọn nguồn nước gần nơi tiêu thụ, có sẵn th ế nãng để tiết kiệm năng lượng,

có địa chất công trình phù hợp với yêu cầu xây dựng, có điều kiện bảo đảm vệ sinh nguồn nước

- Cần ưu tiên chọn nguồn nước ngầm nếu lưu lượng đáp ứng yêu cầu sử dụng Vì nước ngầm kinh tế trong khai thác, quản lý và có những ưu điểm khác như đã nêu ở phần trên

Chất lượng nước dùng c h o sinh hoạt phải thỏa mãn các chỉ tiêu sau đây:

B ản g 1.7: C hỉ tiêu cho phép nước sinh hoạt

1.5.6 Bảo vệ nguồn nước

Để nguồn nước tránh nhiễm bẩn do nước thải sinh hoạt, công nghiệp, người ta cần pliái quan tâm đúng mức đến việc bảo vệ nguồn nước Nhà nước đã ban hành các quy định bảo vệ vệ sinh cho nguồn nước có các nội dung chủ yếu như sau:

Đ ố i với n gu ồn nước ngầm :

K h u vực bảo vệ ỉ:

- Nếu tầng bảo vệ dày > 6m, bán kính báo vệ lấy bằng 50m

- N ếu tầng bảo vệ dày < 6m bán kính bảo vệ lấy bằng lOOm.

- T rong khu vực này nghiêm cấm xây dựng

K h u vực bà o vệ II:

L à khu vực hạn c h ế quanh khu vực I, chỉ cho phép xây dựng các công trình của hệ

th ố n g cấp nước nếu tầng bảo vệ có bán kính 300m Nếu đất khu vực II thấm nước thì tùytheo độ thấm m à bán kính bảo vệ lấy từ 50 - 300m (phụ thuộc vào cỡ hạt của tầng bảo vệ)

Đ ố i với n g u ồ n nước mặt:

K h u vực ỉ:

N g h iêm cấm xây dựng, tắm giặt, làm bến bãi và xả nước vào nguồn trong phạm vi vềthượng n g u ồ n > 200-500m , về hạ nguồn < 100-200m tùy lưu lượng, vận tốc và ảnhhưởng của thủy triều đến dòng sông

K h u vực II:

K h ô n g cho phép xả nước bấn vào phía thượng nguồn:

- T ừ 15 - 2 0 k m đối với sông lớn

- T ừ 20 - 40 km đối với sông vừa

- Đ ối với sông bé thì toàn bộ thượng nguồn không cho phép xả nước bẩn

K h u vực IU:

H ạn c h ế nhưng cho xả nước thái có xử lý và phải tính toán hiệu quả tự làm sạch

Đ ô i với h ồ chứa:

- N g h iê m cấm xả nước bẩn vào hồ.

- N g h iêm cấm xây dựng, chăn nuôi, trồng trọt trong phạm vi 30-500m gần bờ nêu vùng đất bằng pháng và toàn bộ lưu vực nếu mặt đất dốc về phía hồ

- K hu vực hạn c h ế là 300-50()m kế tiếp đó

hẹ số không điều hòa lớn nhất ngày K ng[1.max = 1,3 và giờ K h.max = 1,5.

- Một nhà m áy ngày làm việc 2 ca, mỗi ca 6 giờ và có 500 công nhân (ca 1 từ 6h đến 12h, ca 2 từ 13h đến 19h) Nước dùng cho sản xuất trong mỗi ca là 300 n r /c a Nước sinh hoạt cho công nhân trong mỗi ca là 24 //(ng-ca)

- Diện tích đường, cây xanh cần tưới là 10000 m2, với tiêu chuẩn tưới là q t = 2 //(m2-ngđ) Thời gian tưới từ 15h đến 19h

Cho biết hệ sô dùng nước cho sản xuất nhỏ trong khu là a = 1,1; rò rỉ do m ạn g lưới đường ống b = 1,15; hệ số dùng nước cho trạm xử lý c = 1,04

Xác định :

a) Lưu lượng ngày dùng nước lớn nhất, lưu lượng giờ dùng nước lớn nhất và lúc

lOh-I lh của khu dân cư A

b) Công suất cấp nước của trạm bơm cấp I và cấp II (n r/n g đ )

c) Lập bảng phân phối lưu lượng trong một ngày đêm cho toàn khu

Bài 2 Một mạng lưới cấp nước được quy hoạch để cung cấp nước cho m ột khu có các thông số sau:

- Khu dân cư có 25 nghìn dân với tiêu chuẩn dùng nước là q tb= 125 //(ng-ngđ), có hệ

số không điều hòa lớn nhất ngày Kngđ max = 1,25 và giừ K h.max = 1,5

- Một nhà m áy ngày làm việc 2 ca, mỗi ca 5 giờ và có 1000 công nhân (ca 1 từ 6hđến l l h , ca 2 từ 12 h đến 17h) Nước dùng cho sản xuất trong m ỗi ca là 100 mVca.Nước sinh hoạt cho công nhân trong mỗi ca là 20 //(ng-ca) N hà m áy có n = 6 nhà tắm hương sen

- Diện tích đường, cây xanh cần tưới là 20000 m2, với tiêu chuẩn tưới là q t = 4 //(rrr-ngđ) '[Tiời gian tưới từ 16h đến 19h

Cho biết hệ số dùng nước cho sản xuất nhỏ trong khu là a = 1,1; rò rỉ do m ạng lưới dường ống b = 1,15; hệ số dùng nước cho trạm xử lý c = 1,0

c) Lập bảng phân phối lưu lượng trong một ngày đêm cho toàn khu.

Bài 3 M ột m ạng lưới cụt được thiết kê cho một khu vực quy hoạch như sau:

Khu dân cư A có 20000 dân, có tiêu chuẩn dùng nước là 120 //ng/ngđ Hộ số không điều hòa lớn nhất ngày K ngđ_max= l ,2 và giờ là Kh_max= l , 5 Diện tích tưới cho đường sá và cây xanh là 20 ha Thời gian tưới là từ 17h - 20h trong ngày

Nhà m áy F hoạt động 2 ca trong ngày Ca 1 từ 7h -12h và ca 2 từ 13h -18h Mỗi ca có

500 công nhân làm việc với tiêu chuẩn dùng aiước cho sinh hoạt là 30 //ng-ca Lưu lượng nước cho sản xuất cho khu công nghiệp là 300 mVca T rong nhà m áy có 9 nhà tấm có trang bị vòi sen

Xác định :

a) Lưu lượng ngày dùng nước lớn nhất, lưu lượng giờ dùng nước lớn nhất và lúc 13h - 14h của khu dân cư

b) Lưu lượng nước trên đoạn ống 1-2 và 2-3 lúc 17-18h

c) Với a = b = c = 1 tính công suất cấp nước của trạm bơm cấp I (n r/n g đ )

Chương 2 CÔNG TRÌNH THU NƯỚC

2.1 (ỈIỚ I T H IỆ U

Nước trong thiên nhiên được khai Ihác từ nhiều nguồn khác nhau Đối với mỗi loại nguồn nước khi khai thác cần có các biện pháp công trình thích hợp Hình thức công trình khai thác nguồn nước còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác: địa hình, địa chất công trình, địa chất thúy vãn, thúy lực

2.2 C Ô N G T R ÌN H T H U NƯỚC N (ỈÂ M

2.2.1 G iên g khưi

Giếng khơi là công trình thu nước ngầm mạch nông, thường không có áp hoặc có áp

lực yếu, có đường kính D = 0,8-2,Om, chiều sâu H = 3-20m, phục vụ cấp nước cho một

gia đình, hay một sô đối tượng dùng nước nhỏ Khi cần lượng nước lớn hơn có thể xây dựng một nhóm giếng khơi nối với giếng tập trung bằng các ống xiphông

H ìn h 2.1: Cũn tạo yiêiìi’ kh<ri

/- (ỉúx \;ìéníỉ tỉm Iiước; 2- thành {ỊÌênạ thu nước;

vách; 4 - iỊÍa cớ, /Im niíớí bẩn

Vị trí giếng nên chọn gần nhà nhưng phải cách xa các ch uồng nuôi súc vật, hố xí tối thiéu là 7-10 m

Nước thu vào giếng có thê lây từ đáy, từ thành bên, hoặc cả từ đáy và thành bên Trong một sỏ trường hợp đế tãng lưu lượng giếng có thể sử dụng thêm các nhánh thu nước hình nan quat

Cấu tạo tầng lọc đáy giếng gồm 3 hoặc 4 lóp cát sỏi, chiều dày của mỗi lớp tỏi thiếu lOOmm (lớp dưới cùng là cát, lớp trên là sỏi có kích thước lớn dần từ dưới lên tròn) Nêu thu nước từ thành bên, bộ phận thư phải nằm trong tầng chứa nước và có các khe thu nước.

Đường kính giếng được xác định phụ thuộc lưu lượng cần thu, tính chất của tầng nước, cách thu nước, loại thiết bị bơm đặt trong giếng và biện pháp thi công Thường thì đường kính giếng không nên chọn quá 3-4m, nếu đường kính lớn nên dùng nhóm giếng.Việc tính toán giếng khơi là xác định: số lượng giếng, đường kính giếng, độ sâu giếng theo lưu lượng yêu cầu với điều kiện độ hạ sâu mực nước trong giếng khi bơiri không vượt quá độ hạ mực nước cho phép Khi tính toán cần chú ý phân biệt: giêng hoàn chỉnh là giếng có vách và phần thu xuyên hết tầng ngậm nước và giếng không hoàn chỉnh là giếng có vách và phần thu không xuyên hết tầng ngậm nước

Khi lấy nước từcíáy:

Nếu khoảng cách từ đáy đến tầng cản nước lớn hơn đường kính giếng (T > 2r), lưu lượng có thể xác định theo công thức V.D.Babuskin:

T - khoáng cách từ đáy giếng đến tầng cán nước

H - chiéu sâu mực nước tĩnh tính đốn đáy cách thủy

Nếu H và T rất lớn thì có thổ bò qua vế phải của m ẫu số

Khi T > lOr và R < 10H có thể tính lưu lượng giếng theo công thức:

K hi lấy nước qua thàỉih bén:

Có thể sử dụng công thức tương tự như với giếng khoan không hoàn chỉnh không áp:

K S | 2 ( H - T ) - S |

Q = 1 ,3 6 -'— —— - i (2.3)

I K

lgrNgoài ra cũng có thể xác định theo công thức sau (tính như giếng khoan):

Khi thu nước từ đáy:

Q 2 = F 2.V2 (2.5)Khi thu nước t ừ đ á v và thành bên:

trong dó:

Fị - diện tích đáy giếng;

F 2 - diện tích phần thu nước thực tế của giếng được tính bằng phần diện tích xung quanh cúa giếng có bô trí khe thu nước và nằm trong mực nước ngầm

V ,- vận tốc nước chảy qua tầng lọc đáy vào trong giếng Theo C.V.Idbacser:

d - dường kính cúa giếng (m)

V - vận tốc cho phép cúa nước chảy vào giếng

B ản g 2.1: T ốc độ tới hạn của dòng nước qua đáy giếng khơi

-Đườn % h ầm lìgaiiíỊ tỉm lì ước:

Là công trình thu nước ngầm mạch nòng với còng suất lớn hơn từ vài chục đến vài trăm m 5ngày Đ ộ sâu tầng nước không quá 8m.

6

H ì n h 2.2: S ơ âổ ( (ÌII tạo íhíờnị’ liiìm NỊiantỉ thu nước

ì - (tươm; hầ m ỉlin nước; 2- iỊÌếiìỊi tập t i i t i i í ị ; m ự c lìirớí troiHỊ iỊÌên^;

4- m ực Iiước tũih tron lị tầm; chứa; 5- li'fjy (lúi chứa nước ; 6- ĩiìiiiỊ cán nước

Cấu tạo đường hầm n gang thu nước gồm có:

- Hệ thống ông thu nước (bàng sành hoặc bêtông c ó lỗ d = 8m m hoặc khe rộng lO-lOOmm, ngoài ra có thể xếp đá dăm, dá láng) nằm ngang đặt trong lớp chứa nước, có

độ dốc đế nước tự cháy vể giếng tập trung

- G iêng tập trung

- G iếng thâm: trên đường hầm thu nước khoáng 25-50m và tại những vị trí đường hám đổi hướng thì cần bỏ trí giêng tliãm đô kicm tra nước chày

Đường hầm có thế bô trí kiếu hoàn chính hoặc không hoàn chính

Tính toán (ỉườuy /ithn thu IIướt

Xác định lưu lượng đường hầm dựa trẽn cơ sờ các định luật vé dòng thấm của Darcy

G iá thiẽì tầng Cíiri nước ớ phía dãy là mặt nam ngang, trạng thái chuyến động của nước

n gám từ tầng chứa đến đường hiìm !à trạng thái cháv tầng

Áp dụng công thức Dupuid:

+ Khi thu nước 1 bên:

+ Khi thu nước 2 bên:

Q

Q =

L K (H 2 - h 2) 2R

L K (H 2 - h 2)R

Hỉnh 2.4: Hầm ĩhu nước khôtỉỉị hoàn chỉnh

Lưu lượng xác định theo công thức A.V.Romanop:

Giếng khoan gồm các loại sau:

- Giếng khoan hoàn chính (a), khai thác nước ngầm không áp, đáy giếng khoan đến tầng cản nước đấu liên

- G iếng khoan không hoàn chỉnh (b), khai thác nước ngầm khô n g áp, đáy giếng nầm cao hơn tầng cản nước

- Giếng khoan hoàn chỉnh (c), khai thác nước ngầm có áp

- G iếng khoan không hoàn chỉnh (d), khai thác nước ngầm có áp

ư ) Ôn í ; vúcli nối với lọc htìní> (lai liên kết; h) Om; vách nối với ÔIHỊ lọc híhiíỊ côn nối

Sơ bộ tính toán có thê xác định theo công thức sau:

H - chiểu dày tầng chứa nước

h - chiểu cao mực nước trong giêng tính từ đáy ống thu

Bảng 2.2 : Giá trị hệ sô thấm K ước tính của một sô loại đất

2.3 C Ô N G T R ÌN H T H U NƯỚC M Ặ T

2.3.1 N h iệm vụ và đặc điểm

Công trình thu nước mặt ngoài chức nãng lấy nước còn có nhiệm vụ xử lý sơ bộ qua song chắn và lưới chắn rác Do vị trí tồn tại và tính chất nguồn bổ sung mà nguồn nước mật có những đặc thù riêng, khác hẳn với nguồn nước ngầm No chịu ảnh hưởng trực tiếp cúa các điều kiện môi trường bên ngoài và tác dộng do sự hoạt động của con người Khi tính toán công trình thu nước mặt cần quan tâm đến một số vấn đề khác mà nó có ý nghĩa quan trọng sau:

- Tỉ lệ giữa lưu lượng thu và lưu lượng nước sông không quá 15% Nếu lượng nước thu vào lớn quá sẽ gây ảnh hướng đến ch ế độ thủv vãn của sông

- C hế đ ộ thủy văn trên sông ảnh hướng nhiểu đến kết cấu và cách thu nước của công trình Trước hết cần quan tâm đến M N m ax, MNmin, tình hình biến động của dòng chảy

và hồi lắng phù sa đế chọn vị trí cứa thu nước hợp lý Các sông ở gần biển cần xét đến sự ảnh hưởng của thúy triều

c)

dì

H ìn h 2.7: Các ílạiiíỊ mặt cát SÔI1ÍỊ

- Dạng mặt cắt ngang sông ảnh hưởng rất lớn đến kiêu loại công trình thu Tùy theo

độ dốc hờ sông và hình d ạn g của nó, mật cắt ngang sõng có thế chia làm bốn loại:

Cùng một nguồn nước nhưng có thể có nhiều mục đích khác nhau nên cần kết hợp hài hòa các mục đích sử dụ n g nước với nhau

2.3.2 Phân loại cổ n g trình thu

Thòng thường có thể phân loại theo các yếu tô sau:

- Theo nguồn thu: kênh, sông, hồ c h ứ a,

- Theo tính chất xây dựng: cô' định, nổi, di động

- Theo thời gian phục vụ: lâu dài, tạm thời

- Theo vị trí lấy nước: gần bờ, xa bờ

- Theo cách b ố trí c ô n g trình: riêng biệt, kết hợp

- Theo kiểu vịnh

2.3.3 VỊ trí đạt cô n g trình thu

Thường chọn ờ thượng nguồn so với khu dân cư và công nghiệp Cần bảo đảm các yêu cầu sau:

- Bảo đảm lấy đủ lượng nước yêu cầu cho trước mắt và tương lai có chất lượng tốt và

có điều kiện bảo vệ ng u ồ n nước

- C h ế độ thủy lực ng u ồ n nước thuận dòng

- Bờ sông, lòng sông ổn định

- Địa chất tốt

- Gần nơi tiêu thụ, ngu ồ n điện, giao thông,

- Quản lý, vận hành thuận lợi

- Trên đoạn sông cong nên bô trí ở 1/3 đoạn cuối bờ sông lõm

2.3.4 C ốn g thu nước ven bờ

Áp dụng khi bờ sông dốc sâu và chất lượng nước cũng tốt như giữa sông Công trìnhthu nước và nhà máy bơm có thê bố trí kết hợp khi bờ có địa chất tốt hoặc bố trí táchbiệt khi có bờ đất xấu

a ) L o ạ i k ế t liỢỊ)

Thường có thế bố trí theo các sơ đồ sau:

- G i a n máv được b ố trí cao hơn mực nước thấp nhất trong gian hút Công trình loại nàv được sử dụng với nền đất chắc, ổn định Khi vận hành máy bơm phải mồi nước.

- G i a n máv có c a o độ sàn bằng cao độ đáy công trình thu, thường có chiều cao hút

H s < 0 nén khi vạn hành máv bơm không cần mồi nước Loại này có khối lượng xây dựng lớn và điều kiện địa chất kém hơn loại trên

- G i a n m á y b ơ m kết h ợ p với g ia n thu và g ia n hút n ư ớ c c ó 2 trường hợp:

+ Dao động mực nước sồng nhỏ, sàn động cơ bố trí cao hơn m ực nước IỚĨ1 nhất và có chiéu cao hút Hs < Hckcp (chiểu cao chân không cho phép)

+ Dao động mực nước lớn, sử dụng loại bơm chìm

C ô n g t r ì n h t h u loại n à y c ó k hố i l ư ợ ng g i ả m hơn n h i ề u s o với 2 l o ạ i trên.

ỉ ỉ ì n h 2.8: c ỏ n ạ trình thu nước ven b ờ

kết h(Ịp (ỉ) Nẻỉì chái:

b) N ên ỉún khôn ạ đêu, hơìiì ỉrục ỉỉị*am> c) N ến lún khô nạ đều, hơtìì trục (íứỉii>

/- nyõn thu nước

2- phòỉUị cỉựt m á y hơnĩ 3- lĩ tới cháu rúc

Hình 2.9: CôniỊ trình thu nước loại rách hiệt

ì - ntịăn thu nước; 2- nạăn h ú t ; ố n i Ị lìúl; 4- m á y bơrti; 5- trạm hơni cấp I

2.3.5 C ôn g trình thu nước xa bờ

Nếu ở bờ sông mực nước quá nông, bờ sông thoải, mực nước dao động lớn người ta thường lây nước ở giữa lòng sông Nước được lấ) vào từ cửa thu (họng thu) ớ giữa lòng

sông và dẫn qua ống tụ cháy vào cong irình thu nuớc nằm ở sát bờ Nhà m áy bơm có thể

bô trí kết hợp hoặc lách biệt còng trình thu Theo cách dẫn nước về ngăn thu nước, công trình có thể chia làm 2 loại như sau:

L o ạ i ilù/iíỊ Ốnạ xiphỏiiíỊ:

Thường được sử dụng khi bờ sòng không thoái lăm Nếu đặt ống tự chảy thì độ sâu đật ông lớn, điều kiện thi công và quản lý khó khăn, nên ống tự chảy sẽ được thay thế bâng ống xiphông Do đó trong công trình cần bố trí thèm bơm chân không để mồi ống

xi phỏng Khi nước sóng lên đến mực nước cao nhất thì ống xipông sẽ làm việc như ống

tự chay

H ìn h 2.11: CàiUỊ trình tltu nưới xa hờ loại kết hựịì

2.3.6 Loại kết hợp thu nước xa bờ và ven bờ

Thường được ứng dung với b<* sông urơng dốc hoặc có thềm, v ề mùa lũ thu nước qua cửa lấy nước (2) c òn mùa kiệt lấy nước qua họng thu (1)

H ỉn h 2 12: c 'ÔIHỊ n inh thu lìiíớt veiì và xa h ừ loại kết hợp

ì- họiiiỊ thu IIước; 2- cứa thu nước

Khi lưu lượng cùa công trình nhó, nước sông tương đổi sạch và ít rác có thể dùngbưm hút trực tiếp nước sõng Loại nàv có ưu điểm là chi phí xây dựng thấp Nhưng domực nước sông dao độnc và ống hút clài nên 2Ìan dặt máy bơm thấp hơn mặt đất nhiều

đê bao dám điều kiện hút nước của máv bơm Việc quàn lý ống hút có khó khăn hơn

v.ntrong đó:

Q - lưu lượng tính toán của công trình (n r/s);

V - vận tốc nước chảy qua song chắn rác (m/s) Theo TCN 33 : 85 vận tốc này nêr lấy

- hệ số co hẹp do rác bám vào song Thường lấy K2 = 1,25;

K , - hệ số kể đến ánh hưởng hình dạng của thanh thép:

- Với tiết diện tròn lâv K3 = 1,1;

- Với tiết diện hình chữ nhật K 3 = 1,25

n - sỏ cừa thu nước

v.ntrong dó:

Q - lưu lượnu tính toán cùa cỏnII trình ( m ’/s);

V - vận tốc nước cháv qua lưới chăn rác (m /s);

a - kích thước măt lưới;

d - dường kính dây đan lưới;

K ị - hệ s ố c o h ọ p d o rác h á m vào lưới T h ư ờ n g lấy K t = 1,5;

K, - hộ sò ánh hướng của hình dạng thanh thép, K , = 1,15-1,5;

p - tí lệ giữa phấn diện tích khung và các kết cấu khác chiếm so với diện tích công tác của lưới

BÀI T Ậ P

B ài 1 M ột giếng khoan có cấu tạo:

Ố ng vách : đường kính Dv = 50cm , chiều dài L v = 25m;

Ô n g lọc : đường kính D|0 = 40cm , chiều dài L|0 = 36m;

Ô ng lắng : đường kính D|a = 40cm , chiều dài Lịa = 5m;

Tại khu vực xây dựng có m ặt cắt địa chất như sau:

Lớp 1 : á cát có chiều sâu H | = 17m, độ dẫn suất thúy lực Kị = 8m /ng

Lớp 2 : sét nặng có chiểu sâu H 9 = 8m (tầng không thấm Ko = 0)

Lớp 3 : cát, sạn có chiều sâu H 3 = 40m , độ dẫn suất thúy lực K 3 = 25m/ng

toàn bộ chicu dàv tầ n s thăm nước Đ áy tầntỉ thấm nước ở cao độ + 30m

a) Tim phương trình đường cột nước đo áp

b) Tính độ giám cột nước đo áp tại thành giêng

Đ á p sớ: a) H = 120 - 2.3 Ln(200/r);

b ) 1 5 4 i n

B ài ỉ M ộ t tần g th ấm nước k h ô n g áp có đ áy nàm n g a n g ờ cao độ + lOm

K = lO m /ng Noười ta k h o a n m ột giến g đ ư ờ n g kính 5 0cm đến tận dáv tang thám nước Trước khi bơm , cao độ mặt bão hoà là + 30m T r o n e khi bơm , mực nước trong

g iế n a được d u y trì ớ cao đ ộ + 2 8 m và cácli trục g iến g 2 0 0 m , cao dó m ặt bão lioà được ghi nhận là k h ô n g dổi

a) Tim phương trình đường cột nước đo áp

b) Tính lưu lượng bơm (m Vg)

Đ á p số: a) IỈT = 400 -1 1,37Ln( 20 0/r) ;

h ) 1 4 8 8 m :/g.

Chương 3

T H IẾ T BỊ VÀ C Ô N G TR ÌNH PH Ổ BIÊN

T R O N G H Ệ T H Ố N G C Â P NƯỚC

3.1 G I Ớ I T H IỆ U

Để m ộ t hệ thống cấp nước hoạt độn g trong khai thác, vận hành, sửa chữa cần có một

sô thiết bị và công trình hỗ trợ Trong chương này sẽ giới thiệu m ột số các thiết bị thường g ặ p và các công trình được xây dựng trong m ộ t hệ thống cấp nước

3.2 C Á C T H IẾ T BỊ V À C Ô N G T R Ì N H P H Ổ B IẾ N

3.2.1 Bơm tãng áp

T ro n g trường hợp áp lực nước trong m ạn g lưới đường ống có những nơi cục bộ không đáp ứng giá trị yêu cầu tối thiểu người ta sử dụng bơm tãng áp T hô n g thường, nước cấp đốn tất c ả các nơi trong khu vực thiết k ế sẽ được đảm bảo n h ờ vào các bơm tăng áp (gọi

là bưm c ó cột nước cao); các bơm này sẽ lây nước từ các bồn chứa nước điều hòa của hệ thống K h á c với chê độ làm việc ở trạm lọc, loại bơm này phải đảm bảo thỏa m ãn các nhu cầu tại mọi thời đ iểm sử dụng nước Cột nước sử dụ n g tại trạm bơm tăng áp biến đổi theo địa hình nơi xây dựng, theo nhu cầu nước, theo kết cấu của m ạng lưới phân phối, theo k ích thước đường ống (đường kính) Với các vùng đất tương đối bằng phẳng, áp suất sử d ụ n g biến đối trong khoảng 300 kPa đến 600 kPa (30 đến 60 m nước)

Vị trí lắp đặt các bơm tăng áp có thê ngay trong m ạng lưới, hoặc phối hợp với các bổn ch ứ a nước ví dụ như đài chứa T ù y theo địa hình khu xây dựng, có thể trong một số trường h ợ p áp suất gia tăng quá lớn (ví dụ, vùng đáy của thung lũng hoặc chân cùa một sườn đồi) Trong trường hợp đó thường phải sử dụng m ột thiết bị giảm áp

Tron.e trường hợp địa hình khu vực nghiên cứu thay đổi nhiều, khi quy hoạch m ạng lưới có thê chia ra làm các tiểu lưu vực với mỗi tiểu lưu vực có địa hình tương đối đồng đều T ro n g trường hợp đó, chúng ta sẽ bố trí các van giảm áp nếu c h ú n g ta phải giảm áp (nước đ ế n từ vùng cao hơn) hoặc bơm tăng áp nếu c h ú n g ta phải gia tãng áp lực nước (nước đ ế n từ các vùng thấp) T óm lại, khi thiết k ế m ạng lưới người ta c ố gắng thiết k ế tạo th àn h từng vùng trong đó áp lực nước không quá cao và cũng không quá thấp

3.2.2 Van điều khiển

T ro n g công tác quản lý, vận hành một hệ thống phân phối nước đòi hỏi một số thiết

bị c h u y ê n dùng T rong số này, van giữ một vai trò rất quan trọng, bới vì nó cho phép

điều tiết dòng chảy trong m ạng lưới Một số van điều liết lưu lượng được trình bàv trong hình 3.1 sau.

b) Đóng

Van clupet I cliiển (c) cho phép

dòng chảy đi theo m ột chiều duy

nhất Chúng thường lắp đặt trên

đường ống nối của m ạng lưới của hai

tiểu vùng có áp suất khác nhau, hoặc

Irên đường ống đẩy của bơm, hoặc

trên đường ống lắp đặt đổng hồ nước

Van p h a o thường lắp đặt ớ vị trí v à o của một bồn chứa nước ở địa hình cao; khi nước trong bổn này đạt đến cao trình mức nước tối đa, van phao sẽ được tự động đóng lại dưới tác dụng cúa áp lực nước Một dạng van phao khác dùng đê khống chế mực nước trong các bê nước dựa vào nguyên lý cho phep nối (ngắt) mạch điện khởi động m áy bơm.

Hai loại nối (a) và (b) được dùng cho đường ống

chôn trong đất Loại mối nối (c) cho liên kết các ống

cứng hem được dùng để nối các đường ống bên trong

các kết cấu (trạm bơm nước thái, trạm xử lý nước

sinh họat, .)

3.2.4 Cột lấy nước chữa cháy

Được bô trí trẽn m ạng lưới đường ống cho phép

lấy nước đe phục vụ chữa cháy Phạm vi phục vụ của

mỏi cột lấy nước phụ thuộc vào lưu lượng cần để

chữa cháv; số lượng càng nhiều và càng gần nhau khi

lưu lượng cần lây lớn

T hông thường, khoảng cách giữa 2 cột lấv nước

chữa cháv dọc theo đường lộ không vượt quá 200 m

trong khu phô dân cư Trong các khu phố thương mại

và nhà cao cấp, khoảng cách này thường 100 m Nó

còn được bố trí tại các giao lộ quan trọng, dọc theo H ình 3.4: Cột nước chữa cháy

đường p h ố có m ặt diện kéo dài, trong các hẻm cụt, trong sân của các cơ sở có quy m ô lớn và xe chữa c h áy c ó thể vào được Kết cấu chi tiết của cột lấy nước được giới thiệu ở hình vẽ bên cạnh.

- C ung cấp m ột phần lượng nước khi có hỏa hoạn

- T h ỏ a m ãn m ột phần nhu cầu nước khi có sự c ố trạm x ử lý hoặc sự c ố trên đường ống dẫn nước ch ín h hoặc phụ

- G iảm sự thay đổi quá nhiều của áp suất trong đường ống bằng cách sử d ụ n g n h ’ều bồn chứa trong m ạn g lưới trong chu kỳ sử dụng nước nhiều

3.2.5.1 P h â n loại bồn chứa

Ta có thể phân loại bồn chứa theo các tiêu ch u ẩn khác nhau:

P hân loại theo m ụ c đích s ử d ụ n g bồn chứa:

Bồn cùn bằng: T rong chu kỳ hoạt độ n g 24 giờ của m ạng lưới, khi nhu cầu nước vượt

q u á khả năng cấp của trạm xử lý trung tâm, bồn cân bằng sẽ hoạt động Bồn chứa ờ trạm

x ử lý trung tâm lúc đó chỉ có thể đ ả m bảo nhu cầu nước d ù n g m ột phần T h eo kinh

n ghiệm , thể tích bồn chứa cân bằng ch iếm khoảng 20% lượng nước sử dụng trong ngày

C ấp nước cho m ột khu phố, m ột th àn h p h ố sẽ được tính cho ngày tiêu thụ lớn nhất

B ồn chứa d ự trữ nước cho hỏ a hoạ n : Đ ể đề phòng hỏa hoạn, trong thiết k ế c h ú n g ta

phải d ự kiến m ột thể tích nước nhất định để d ự trữ phục vụ ch o m ục đích này T h ể tích cần thiết sẽ được quy định từ qu y phạm với các yêu cầu cần phải thỏa m ãn n h ư sau:

- Lưu lượng cần thiết để c h ố n g m ộ t hay nhiều hỏa hoạn đồ n g thời

- Thời gian để d ập tắt hỏa hoạn

- Á p lực nước yêu cầu tối thiểu tại các địa điểm lấy nước phòng hỏa hoạn

M ột cách tổng quát, ta d ự kiến cho trường hợp chỉ xảy ra m ột trận hỏa hoạn trong thời đ iếm phải cung cấp nước cho ngày sử dụng lớn nhất K h ô n g xét cho trường hợ p tiêu thụ giờ lớn nhất

Bồn chứa nước d ự trữ cho trường hợp khẩn cấp: Đ ây là lưu lượng cần thiết trong

trường hợp xảy ra kh ô n g lường trước được trên m ạn g lưới, ví dụ: hư đường ố n g dẫn chính hay bơm

Bồn chứa nước cho sàn xuất: D ự trữ trong trường hợp khi có sự cô' xảy ra cho trạm xử

lý trung tâm Lượng nước d ự trữ này thường lấy bằng 4 giờ hoạt độn g củ a trạm và nằm ngay vị trí trạm xử lý trung tâm

Phân loại bồn chừa theo vị trí:

T hông thường ta có hai loại bồn chứa: đài nước và bồn chứa m ặt (xây dựng ở cao độ lương đương với m ặt đất)

Đùi nước: Bồn chứa nước sẽ được thiết k ế nằm trên m ột kết cấu đỡ (cao đến 20m-30m)

Nước sẽ được đưa lên đài n h ờ vào m ột bơm tãng áp (nếu cần thiết) trong chu kỳ sử dụng nước ít và sẽ chảy ra khỏi đài để đi vào m ạn g lưới, dưới tác dụn g của trọng trường, trong chu kỳ sử dụng nước nhiều T h ô n g thường nước vào và ra khỏi đài sẽ đi trên cù n g m ột dường dẫn Hình vẽ sau đ ây trình bày sơ đồ làm việc của m ột đài nước:

- Bơm dùng để cấp nước vào hồ hoạt độ n g không cần liên tục

- Sự lựa chọn vị trí hợp lý của đài nước cho phép giảm sự thay đổi áp suất theo không gian trong m ạng lưới (phân phối áp suất trong m ạng lưới điều hòa hơn)

K huyết điểm:

- Vị trí lựa chọn của hồ chứa phải bảo đảm sao cho duy trì được áp lực cần thiết trong

m ạng lưới khi nước trong đài ở vị trí thấp nhất; trong m ột số trường hợp, m ột phần năng lượng dùng đưa nước vào hồ bị lãng phí

- Thể tích dự trữ ở đài nước tối đa là giới hạn, bởi vì chúng ta chỉ có thể lắp đật cácloại bồn chứa có trong thị trường

- Trong m ạng lưới, áp lực tạo ra từ đài nước có thể bị thay đổi sau khi lắp đặt đài nước bởi vì ta không thế thay đổi lại thiết kế chiều cao đài nước.

- Trong chu kỳ sứ dụng nước ít, nhất là trong giai đoạn mới đưa vào sứ dụng, chúng

ta sẽ không sử dụng nước dự trữ trong một thời gian dài (có thể đến nhiều tháng) Thật vậy, do áp lực tạo ra ớ chân đài nước cùa các bơm tăng áp có thê vượt quá giá trị để đài nước cấp nước đi vào mạng lưới Đ iều nàv có thể ảnh hưởng đến chất lượng của nước

- Một phần dung tích của đài nước sẽ không được sử dụ n g trong một số điều kiện Ví

dụ áp lực trong m ạng lưới là thấp hơn so với d ự kiến vì lưu lượng sử dụng lớn hơn so với trước đó Mức nước nhó nhất trong đài có thể xác định khi thiết kế

Tóm lại, sự xây dựng đài nước trong hệ thống ngoài nhiệm vụ tạo ra thế tích nước dự trữ trong m ạng lưới, đài nước còn tạo ra và điều hòa áp lực nước trong m ạng lưới Á p lực nước sinh từ đài hoàn toàn phụ thuộc vào mực nước tại thời điểm kháo sát, không thể kiêm soát được Tuy nhiên ta có thể kiếm soát dễ dàng trong trường hợp nếu sử dụng bơm tăng áp trong hệ thống

Bổn chứa b ề mặt: Nước dự trữ cũng có ihê có được nhờ vào các bồn chứa xây dựng ớ

cao trình mặt đất (có thế cao hoặc thấp hơn một ít so với mặt đất) Các trạm bơm tãng áp lấy nước từ các bồn chứa để đưa nước có áp vào m ạng lưới khi áp lực nước trong mạng lưới giảm Các ưu điểm của loại bê chứa mặt này như sau:

- Giá thành xày dựng và khai thác loại hồn nàv thấp hơn so với đài nước

- Chất lượng nước trong hồn loại này thường tốt hơn, có ít nguy cơ nước bị tồn lâu ngày trong bồn chứa

- Á p lực nước dễ dàng kiếm soát nhờ vào bơm

- Về mặt mỹ quan, sự hài hòa của loại bồn chứa này vào không gian với môi trường chung quanh dễ dàng hơn

và ngược lại Do đó, trong một hệ thống cấp nước, để giảm nhỏ dung tích điều hòa, ta có thê bố trí hoạt động cúa trạm bơm cấp 2 theo nhiều cấp lưu lượng khác nhau, thay vì trạm hoại động với lưu lượng không đổi Irong suốt một chu kỳ hoạt động (ngày)