Đồ án: Thiết kế mạng lưới cấp nước

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 1 A.THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 1 1. DIỆN TÍCH VÀ DÂN SỐ CÁC KHU: 1 2. TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG NƯỚC TIÊU THỤ CỦA KHU VỰC: 1 3 XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ BƠM CẤP ii, THỂ TÍCH ĐÀI NƯỚC, THỂ TÍCH BỂ CHỨA 10 B.TÍNH TOÁN THỦY LỰC VÀ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 18 1 SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN TẮC VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC: 18 PHẦN 2: TÍNH TOÁNTHIẾT KẾ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC 31 CHƯƠNG III: HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC THẢI SINH HOẠT 31 3.1. Vạch tuyến thoát nước thải 31 3.2. Tính toán mạng lưới thoát nước 32 3.2.2. Tuyến ống kiểm tra 38 3.3. Hệ thống giếng thăm nước thải 41 CHƯƠNG IV: HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA 42 4.1. HIỆN TRẠNG 42 4.2. Thiết kế hệ thống thoát nước mưa 42 4.2.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật khi thiết kế hệ thống thoát nước mưa 43 4.2.3. Tính toán mạng lưới thoát nước mưa 44

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

A.THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

1 DIỆN TÍCH VÀ DÂN SỐ CÁC KHU:

Dựa vào mặt bằng khu dân cư, ta đo được diện tích thực và tính được sốdân cư của từng tiểu khu như sau:

Bảng 2.1 Diện tích, dân số các tiểu khu

2 T ÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG NƯỚC TIÊU THỤ CỦA KHU VỰC:

Tiêu chuẩn dùng nước:

Tiêu chuẩn dùng nước là lượng nước trung bình tính cho một dơn vị tiêuthụ nước trong một đơn vị thời gian (ngày đêm) hay cho một đơn vị sản phẩm(lít/người; lít/đơn vị sản phẩm) Đây là thông số cơ bản khi thiết kế hệ thống cấpnước,dùng để xác định quy mô hay công suất cấp nước cho khu vực

Các tiêu chuẩn dùng nước để tính toán cấp nước trong khu dự án được tratheo TCN 33-2006:

- Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu sinh hoạt của khu dân cư: Tiêuchuẩn dùng nước cho nhu cầu sinh hoạt của khu dân cư, cho khu chung cư xácđịnh theo mức độ trang thiết bị vệ sinh cho các khu nhà, q = 150 lít/ngàyđêm

- Tiêu chuẩn nước tưới cho cây xanh, công viên, tưới đường:

qtđ = 10 l/m2.ngđ

- Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu trường học: qth = 20 l/hs.ngđ.

- Tiêu chuẩn dùng nước cho chữa cháy: Tiêu chuẩn này phụ thuộc vào quy môdân số khu vực, số tầng cao, bậc chịu lửa và mạng lưới đường ống chữa cháy.Tiêu chuẩn dùng cho chữa cháy để tính toán khu vực dự án: 55 lít/s và số đámcháy xảy ra đồng thời chọn là n = 3 đám

Tính toán lượng nước tiêu thụ:

- Lượng nước tiêu thụ cho khu dân cư bao gồm các lượng nước dùng chonhu cầu sử dụng nước sinh hoạt cho khu dân cư, chung cư, nước dùng cho bệnhviện, nước dùng cho trường học, nước dùng cho tưới cây và tưới đường

- Tính toán nhu cầu dùng nước cho 1 khu đô thị loại V khu dân cư có

222196 người

+ Tiêu chuẩn cấp nước được chọn: 150 lít/người.ngd (giai đoạnnăm 2020)

+ Tỉ lệ dân được cấp nước ở khu dân cư này là 95%

- Hệ số dùng nước các giờ không đều trong ngày:

Lưu lượng nước sinh hoạt cho khu dân cư:

* Lưu lượng nước sinh hoạt cho khu dân cư gồm 222196 người, đượctính theo công thức sau:

N : dân số tính toán

f : tỉ lệ số người được cấp nước f = 95%

* Khu dân cư sử dụng nước 24 giờ

- Lưu lượng nước cấp cho các xí nghiệp công nghiệp, địa phương:

Lượng nước cho nhu cấu sản xuất (tính theo lượng nước thải sản xuất,coi lượngnước thải sx = 80% lượng nước cấp sản xuất)

nóng

Phân xưởng lạnh Phân xưởng nóng

Phân xưởng lạnh

%

Số người

N 1

%

Số người

II 571 55 314.05 45 256.95 55 172.7275 45 115.6275 Tổng 1142 55 628.1 45 513.9 55 345.455 45 231.255

Tổng hợp lưu lượng cấp cho xí nghiệp CN

Tên xí nghiệ p

Lượng nước cấp cho các xí nghiệp tính

bằng (m3/ca) Nước

cho sinh hoạt

Nước tắm

Nước cho sản xuất

Cộng cho mỗi xí nghiệp

+ qi : tiêu chuẩn nước tưới đường hoặc tưới cây (l/m3- 1 lần tưới)

Lấy theo Bảng 3.3 – TCXDVN33: 2006 ta được:

● qtưới cây = 3 ÷ 6 (l/m2- 1 lần tưới), chọn qtưới cây = 5 (l/m2- 1 lần tưới),

● qtưới đường = 0,5 ÷ 1,5 (l/m2- 1 lần tưới) , chọn qtưới đường = 1 (l/m2- 1 lần tưới),+ Fi: diện tích đường hoặc diện tích cây xanh (m2)

● Diện tích đường giao thông lấy bằng 10% diện tích khu dân cư:

Fđường = 0.94 ha

Fcây xanh = 2.2694 ha

Vậy:

- Q tưới cây – 1 lần = = = 125,47 (m3/1 lần tưới)

( Trong 1 ngày tưới cây xanh 2 lần : 5h – 8h và 16h – 19h)

=>Lượng nước tưới cây xanh trong 1 ngày là:

❖ Lưu lượng nước chữa cháy: QCC =10.8 ×qcc ×n x k (m3/ngđ)

Khi thiết kế cấp nước chữa cháy cần lấy theo tiêu chuẩn phòng cháy, chữacháy (tra bảng 12- mục 10.3- TCVN 2622:1995- phòng cháy chữa cháy cho nhà

và công trình- yêu cầu thiết kế).Số đám cháy xảy ra đồng thời : n = 3 Dân số đôthị là 222196 người chọn qcc = 55 l/s với k = 1 cho khu dân dụng và công nghiệp

● Vậy công suất cấp nước cho đô thị đến giai đoạn thiết kế năm 2020 lấy tròn

73074 (m 3 /ngđ) có kể đến lượng nước chữa cháy.

Thống kê lưu lượng nước sử dụng cho toàn khu dự án:

Như tính toán ở trên ta có:

Ta tra bảng trong sách Đồ án Mạng lưới cấp nước ➔ % Qngd

7-8 4.9 2172.08 2389.28 7.55 5.7

22.2

8 41.83 332.8125 16 11.31 19 1.12 2804.38 3365.26 4.788-9 4.9 2172.08 2389.28 7.55 5.75 8 35.64 117.5 332.8125 15 10.60 11 0.65 6.91 3.08 2902.23 3482.67 4.94

15-16 4.4 1950.44 2145.48 7.55 5.7

5 8.5

37.8

7 117.5 332.8125 16 11.31 19 1.12 2651.84 3182.21 4.5216-17 4.3 1906.11 2096.72 7.55 5.75 5.5 24.50 41.83 332.8125 15 10.60 11 0.65 6.91 3.08 2522.85 3027.42 4.30

17-18 4.1 1817.45 1999.20 8.43 6.4

22.2

8 41.83 332.8125 9 6.36 6 0.36 2409.25 2891.10 4.1018-19 4.5 1994.76 2194.24 5 22.2

8 41.83 332.8125 12 8.48 12 0.71 2600.35 3120.42 4.4319-20 4.5 1994.76 2194.24 5 22.2

20-21 4.5 1994.76 2194.24 2 8.91 332.8125 10 7.07 15 0.89 2543.92 3052.70 4.33 21-22 4.8 2127.75 2340.52 0.7 3.12 332.8125 10 7.07 6 0.36 2683.88 3220.65 4.57 22-23 4.6 2039.09 2243.00 3 13.3

23-24 3.3 1462.83 1609.11 0.5 2.23 332.8125 16 11.31 19 1.12 6.91 3.08 1966.57 2359.88 3.35 Cộng 100 44328.10 48760.91 100 76.14 100 445.50 940 251 7987.5 300 211.98 300 17.76 20.73 9.24 58721 70464.9 100

3 XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ BƠM CẤP II , THỂ TÍCH ĐÀI NƯỚC, THỂ TÍCH BỂ CHỨA

Chế độ bơm:

- Chế độ bơm của trạm bơm cấp II được lựa chọn sao cho có đường làmviệc gần với đường tiêu thụ nước đồng thời thể tích đài nước và thể tích bể chứanhỏ nhất

- Nếu có nhiều bơm ghép song song thì bước nhảy của của các bậc làm việccủa trạm bơm phải thỏ điều kiện hệ số giảm lưu lượng α khi các bơm làm việcđồng thời:

+ 2 bơm làm việc đồng thời: α = 0.9

+ 3 bơm làm việc đồng thời: α = 0.88

+ 4 bơm làm việc đồng thời: α = 0.85

Biểu đồ tiêu thụ nước khu dân cư và khu chung cư (theo % Qngđ)

* Dựa vào biểu đồ tiêu thụ nước ta sẽ chọn chế độ bơm cấp II như sau

+ Phương án đề xuất: bơm 2 cấp, 2 bơm giống nhau

- Từ 23h – 5h : Qb = 2.604% (bơm 1 cấp, chạy 1 bơm)

- Từ 5h – 23h : Qb = 4.688% (bơm 2 cấp, chạy 2 bơm)(Với 6*Qb + 2*18*0.9*Qb = 100% => Qb = 2.604%)Với

Lưu lượng nước sử dụng trong mạng lưới (Xem bảng 2.7)

Qngd = 66592.9 (m3/ngàyđêm)

Xác định sơ bộ thể tích đài nước theo chế độ bơm:

Thể tích đài nước được xác định theo phương pháp lập bảng: chọn giờ đàicạn hết nước thường xảy ra sau 1 thời gian lấy nước liên tục, nước trong đài xemnhư cạn và bằng 0 Từ đó ta tính được thể tích đài theo từng giờ, lượng nướctrong đài lớn nhất và dung tích điều hòa của đài

● Xác định thể tích đài nước theo chế độ bơm 2 cấp như đã lựa chọn:

Bảng tính thể tích đài nước theo chế độ bơm 2 cấp

Giờ Số

bơm

Lưu lượng nước tiêu thụ (%Qngđ)

Lưu lượng bơm cấp II (%Qngđ)

Lượng nước vào đài (%Qngđ)

Lượng nước

ra đài (%Qngđ)

Lượng nước còn lại trong đài (%Qngđ)

+ Trong đó:

Vđài : dung tích tổng cộng của đài nước

Vdh : dung tích phần điều hòa của đài nước

+ Ta có:

qcc: lưu lượng dập tắt đám cháy (qcc = 55 l/s)

(dân số khu vực là 222196người)

Dân số tính

toán (1000

người)

Số đámcháy đồngthời

Lưu lượng cho một đám cháy (l/s)Nhà 2 tầng trờ xuống với

bậc chịu lửa Nhà hỗn hợpcác tầng không

phụ thuộc bậcchịu lửa

Nhà 3 tầngtrở lên khôngphụ thuộc bậcchịu lửa

* Ta chọn thể tích đài nước là: Vđài = 2460 m3

* Tính toán sơ bộ kích thước đài nước:

+ Ta chọn chiều cao đài sơ bộ là Hđài = 8m

Suy ra: Tiết diện đài nước

- Thể tích bể chứa được xác định theo phương án bơm 2 cấp (dùng 2 bơm)

đã chọn ở phần trên Phương pháp xác định dung tích bể chứa cũng giống nhưphương pháp xác định dung tích đài nước

- Lưu lượng từ đường ống cấp nước chính chảy vào bể chứa xem nhưkhông đổi

n: Số đám cháy xảy ra đồng thời (n = 3)

qcc: lưu lượng dập tắt đám cháy (qcc = 55 l/s)

(dân số khu vực là 222196 người)

Dân số tính

toán (1000

người)

Số đámcháy đồngthời

Lưu lượng cho một đám cháy (l/s)Nhà 2 tầng trờ xuống với

bậc chịu lửa Nhà hỗn hợpcác tầng không

phụ thuộc bậcchịu lửa

Nhà 3 tầngtrở lên khôngphụ thuộc bậcchịu lửa

➢ Vdh: Thể tích điều hòa bể chứa

Bảng tính tích điều hòa của bể chứa

Giờ

Lưu lượng bơm cấp I (%Qngđ)

Lưu lượng bơm cấp II (%Qngđ)

Lượng nước vào (%Qngđ)

Lượng nước ra (%Qngđ)

Lượng nước còn lại (%Qngđ)

* Tính toán sơ bộ kích thước bể chứa:

+ Ta chọn xây 2 bể chứa thể tích mỗi bể chứa Vbể = 7450 m3

+ Ta chọn chiều cao bể Hbể = 7.5m

Diện tích bể chứa:

➔

+ Ta chọn Lbể = 25m

+ Hbể = 7.5m + 0.5m (chiều cao bảo vệ) = 8 m+ Lbể = 25 m

+ Bbể =40 m

B.TÍNH TOÁN THỦY LỰC VÀ THIẾT KẾ MẠNG

LƯỚI CẤP NƯỚC

1 SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN TẮC VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC:

Chọn sơ đồ mạng lưới cấp nước:

- Mạng lưới cấp nước làm nhiệm vụ vận chuyển và phân phối nước đến cácnơi tiêu thụ.Nó bao gồm các ống chính,chủ yếu làm nhiệm vụ vận chuyển nước

đi xa, các đường ống nhánh làm nhiệm vụ phân phối nước đến các điểm tiêudùng nước

- Mạng lưới cấp nước là một bộ phận của hệ thống cấp nước Giá thành xâydựng mạng lưới cấp nước thường chiếm khoảng 50% - 80% giá thành toàn bộcông trình Bởi vậy nó cần được nghiên cứu và thiết kế chính xác trước khi xâydựng

- Mạng lưới cấp thường có các loại sau:

+ Mạng lưới cụt: là mạng lưới chỉ cung cấp theo một hướng nhất định (hay cấptheo dọc tuyến ống) và kết thúc tại đầu mút của tuyến ống,dược áp dụng trongcác trường hợp sau:

+ Mạng lưới vòng: là mạng lưới có đường ống khép kín mà trên đó tại mọi điểm

có thể cấp nước từ hai hay nhiều phía

+ Mạng lưới cấp nước hỗn hợp: là mạng lưới thường được sử dụng phổ biếnnhất và nó bao gồm ưu điểm của hai loại mạng lưới vòng và cụt

- Qua phân tích ưu nhược điểm ta thấy:

+ Mạng lưới mạng lưới cụt có tổng chiều dài ngắn nhất, dễ tính toán, vốn đầu tưnhỏ, nhưng không đảm bảo an toàn khi cấp nước Khi đoạn ống nào đó bị sự cố

hư hỏng thì toàn bộ khu vực phía sau không có nước dùng, mặt khác mạng lưới

cụt không đáp ứng được nhu cầu áp lực nước đồng đều cho khu vực được cấpnước, đặc biệt không đáp ứng được tiêu chuẩn của ngành (TCN 33-2006)

+ Mạng lưới vòng thì một đoạn nào đó có sự cố hư hỏng thì nước sẽ theo đườngống khác đến cung cấp cho khu vực phía sau, tuy nhiên tổng chiều dài mạng lướivòng lớn Trên thực tế, các đường ống chính và các đường ống nối tạo thànhmạng lưới ống chính là mạng vòng, còn các ống phân phối đến các hộ dân làmạng lưới cụt Căn cứ vào khu vực cấp nước và yêu cầu cấp nước của khu dân

cư ta chọn phương án mạng lưới vòng

Sơ bộ về vạch tuyến cấp nước và nguyên tắc vạch tuyến cấp nước:

Sơ bộ về vạch tuyến cấp nước:

- Vạch tuyến cấp nước có nghĩa là phác họa hình học mạng lưới lên mặtbằng, phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: địa hình khu vực, các chướng ngại vật(sông, hồ, đường sắt, đường ô tô, …)

- Hệ thống cấp nước có tính đến nhà cao tầng và cách bố trí khác nhau trongtừng khu vực, khả năng phát triển trong tương lai, khả năng kết hợp… phải đượcgiải quyết một cách toàn diện các vấn đề lựa chọn hợp lý đạt giá trị kinh tế kỹthuật

- Mạng lưới cấp nước bao gồm các tuyến truyền dẫn chính và tuyến phânphối.Tính toán thủy lực chỉ thực hiện đối với mạng truyền dẫn, còn các nhánhphân phối ta lấy theo cấu tạo

- Mạng lưới cấp nước theo mạng vòng trong trường hợp yêu cầu cấp nướcliên tục và an toàn.Ống truyền thường dọc theo đường phố và vuông góc vớichướng ngại vật Với mục đích bảo đảm hệ thống làm việc ổn định thì đường ốngchính đặt song song với nhau một khoảng 400 – 800m và không ít hơn haiđường Trên các tuyến ống chính đó cứ cách nhau 600 – 800m đôi khi có thể lớnhơn tới 1000m được nối lại với nhau bằng các đoạn nối tạo thành mạng vòng

- Đối với hệ thống chữa cháy thì cứ cách nhau 150m theo chiều dài của đoạnthì ta đặt một họng chữa cháy, các van khóa để đóng mở riêng biệt của mạnglưới (trên một đoạn không được quá năm cái)

- Tại điểm các ống giao nhau ta gọi là nút.Ở đó thường xây dựng hố ga và bốtrí các van khóa để đóng mở các đoạn.Kích thước hố ga căn cứ vào đường kínhống và kích thước các phần định hình và khoảng cách của chúng tới mặt tườngtrong của hố ga Tại những chỗ chuyển hướng dòng chảy cần gia cố các gối đỡ.Khi thay đổi đường kính ống ta dùng cole để nối ống.

Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước:

- Mạng lưới cấp nước phải đưa nước đến mọi đối tượng dùng nước trongphạm vi thiết kế

- Tổng chiều dài đường ống của toàn mạng lưới phải nhỏ nhất và đảm bảocấp nước liên tục và an toàn

- Việc quyết định hướng và số lượng các tuyến ống chính, hình dạng củamạng phải dựa trên cơ sở:

+ Hình dạng và địa hình phạm vi thiết kế Chú ý sự có mặt của cácchướng ngại thiên nhiên (như: sông, hồ, đồi, núi …) và nhân tạo

+ Sự phân bố các đối tượng dùng nước

+ Vị trí các điểm dùng nước tập trung với lưu lượng lớn

+ Vị trí nguồn nước

2 TÍNH TOÁN THỦY LỰC CẤP NƯỚC

Trường hợp giờ dùng nước lớn nhất mạng vòng

Tổngchiều dài các đoạn ống = 28700 m

Căn cứ vào bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ trong giờ dùng nước lớn

nhất, ta có: đô thị dùng nước lớn nhất vào lúc 9-10h, chiếm 5.51% Qngđ, tức là

3885.52 m3/h = 1079.31 l/s

Qvào =1079.31 l/s

Lưu lượng tập trung Qtt=QCN +QTH +QBV =332.82+5.75+44.55=383.12 m3/ngđ

=106.42 l/s

 Kết quả tính toán thủy lực mạng lưới:

- Nhập các thông số như trên vào Epanet, chạy Epanet và điều chỉnh ta có kết quả tính toán thuỷ lực giờ dùng nước max

Bảng thông số đoạn ống giờ dùng nước lớn nhất (L, D, Q, V)

Link ID Length Diameter Flow Velocity Unit Headloss

Bảng các thông số nút giờ dùng nước lớn nhất (cốt,lưu lượng, áp lực)

Node ID Elevation

Base Demand Demand Head Pressure

Lưu lượng dọc đường: q đv = = = 0.0339 l/s.m

Đoạn Chiều dài (m) q đv (l/s.m) q dọc đường (l/s)

Tính toán mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất có cháy

Căn cứ vào bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ theo các giờ trong ngày dùng

nước lớn nhất, ta có đô thị dùng nước nhiều nhất vào lúc 9-10h Chiếm

5.52%Qngđ =1736,936 m3/h = 482,48 l/s

Vào giờ dùng nước lớn nhất, lưu lượng nước công nghiệp tập trung là:

59.4+9.17+191.25 + 0.88+ 0.396=261,096 m3/h = 72,53 l/s

Lưu lượng chữa cháy: Qcc = 8,33 (l/s)

 Kết quả tính toán thủy lực mạng lưới:

- Nhập các thông số như trên vào Epanet, chạy Epanet và điều chỉnh ta có kết

quả tính toán thuỷ lực giờ dùng nước lớn nhất có cháy

Bảng thông số đoạn ống giờ dùng nước lớn nhất có cháy (L, D, Q, V)

Link ID Length Diameter Flow Velocity Unit Headloss

Bảng các thông số nút giờ dùng nước lớn nhất có cháy (cốt,lưu lượng, áp lực)

Node ID Elevation Base Demand Demand Head Pressure

Trường hợp giờ dùng nước lớn nhất mạng cụt

Tổngchiều dài các đoạn ống = 40100m

Căn cứ vào bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ trong giờ dùng nước lớn

nhất, ta có: đô thị dùng nước lớn nhất vào lúc 9-10h, chiếm 5.51% Qngđ, tức là

3885.52 m3/h = 1079.31 l/s

Qvào =1079.31 l/s

Lưu lượng tập trung Qtt=QCN +QTH +QBV =332.82+5.75+44.55=383.12 m3/ngđ

=106.42 l/s

- Lưu lượng dọc đường: q đv = = 0.0243 l/s.m

Đoạn Nút Chiều dài (m) (l/s.m) q đv q dọc đường (l/s) trung (l/s) q tập Q nút (l/s) q đoạn (l/s)

1-2 1 1100 0.0243 26.73 25.515 853.6575 2-3 2 1050 0.0243 25.515 47.17 77.545 611.48 3-4 3 750 0.0243 18.225 6.1875 41.422 5 563.9825

D (mm )

V (m/s)

1000

z (m )

Hz (m) H td (m)

8 7-8 8 550 137.5 3 450 0.87 2.37 1.3035 6.2 25.59 19.39 6-7 7 450 110.5 3 400 0.87 5 2.89 1.3005 6 26.90 20.90 5-6 6 400 98.28 350 1 4.3 1.72 6 28.20 22.20 4-5 5 600 69.78 300 0.96 4.8 2.88 6 29.92 23.92 3-4 4 750 56.39 200 1.75 26 19.5 6 32.80 26.80 2-3 3 1050 35.75 150 1.96 47.45 49.822 5 6 52.30 46.30 1-2 2 1100 5.5 100 0.67 10.3 11.33 6

Tra bảng tính toán thủy lực với ống cấp nước bằng gang

Chiều cao đài nước : Htd = 107,3 m