Đồ án: Thiết kế mạng lưới cấp thoát nước

PHẦN I: THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC Số liệu Mặt bằng số 9 Khu vực 1: Mật độ dân số: 17446 (ngườikm2) Diện tích : 2206679 (m2) = 2,206679 (km2) Dân số: (người) Khu vực 2: Mật độ dân số: 33444 (ngườikm2) Diện tích : 3261188 (m2) = 3,261188 (km2) Dân số: (người) Nhà máy Số công nhân : 538 người Phân xưởng nóng chiếm 60% số công nhân Số công nhân phân xưởng nóng là: n1 = (người) Số công nhân phân xưởng nguội là: n2 = 720 323 = 215 (người) Số ca làm việc: 1 ca Lượng nước thải sản xuất : 1086 (m3ca) Bệnh viện Số giường bệnh: 343 (giường) Trường học Số học sinh: 1119 (học sinh) Giả sử toàn khu vực đều là khu đô thị loại III, thuộc ngoại vi

PHẦN I: THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

Số công nhân : 538 người

Phân xưởng nóng chiếm 60% số công nhân

Số công nhân phân xưởng nóng là: n 1 = 538 60% 323 

CHƯƠNG I CHUẨN BỊ VÀ TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG

Xác định quy mô dùng nước, công suất trạm cấp nước Lập bảng thống kê lưu lượng tiêu dùng cho thành phố theo từng giờ trong ngày

Xác định lưu lượng nước cho nhu cầu sinh hoạt của các khu dân cư

1000

i i ngd sh

ngd

q N k

Q 

(m 3 /ngd) Trong đó:

i

q - Tiêu chuẩn dùng nước cho một đầu người một ngày đêm

ứng với từng khu vực khác nhau trong thành phố ( lấy theo quy phạm 20 TCN: 33-85)

sh ngd

(m 3 /ngđ) Khu vực 2: Lấy số liệu theo giai đoạn 2020

- q 1 100(l/người.ngày) (bảng 3.1, TCXD 33-2006)

- Chọnk ngd= 1,3

Vậy

14178, 7 1000

sh ngd

Vì 2 XN có số liệu giống nhau nên chỉ cần tính lưu lượng nước dùng cho 1 xí nghiệp.

Nước cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân

Lưu lượng nước sinh hoạt cho 2 xí nghiệp

Nước tắm cho công nhân

Suy ra: n 3 = 0,55.n 1 = 178 người

Nước cho nhu cầu sản xuất Q ca thai 1086 (m 3 /ca)

( giả sử lưu lượng nước cho nhu cầu sản xuất bằng lưu lượng nước thải)

Suy ra nước cho nhu cầu sản xuất của 2 xí nghiệp là:

q N

Q  

(m 3 /ngđ) Trong đó:

- q th: tiêu chuẩn dùng nước cho trường học

q N

Q       



(m 3 /ngđ) VậyQ  th 45(m 3 /ngđ)

Lưu lượng nước cho bệnh viện

1000

bv bv

q N

Q  

(m 3 /ngđ) Trong đó:

-q bv: tiêu chuẩn dùng nước cho bệnh viện

q N

Q       



(m 3 /ngđ) Vậy Q  bv 185, 2(m 3 /ngđ)

Quy mô công suất trạm cấp nước

c: Hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân trạm cấp nước.

1.1 1.0 5

1.0

1

0.1 5

0.

2

0.2 5

82.577 55

0.

2

0.37 04 3-

Feb 2.5

354.46 75

389.91

82.577 55

0.

2

0.37 04 4-

701.84

225.211 5

247.73

5.55 6

8.4 2

3.78 9

271 5 8-

Jul 4.9

694.75 63

764.23

275.258 5

302.78

7.5 5

3.39 75

271 5 9-

Au

g

4.9 694.75 63 764.23 19 6.25 312.793 75 344.07 31 12. 5 54.6 75 8 14.8 16 7.5 5 3.39 75 271. 5 10- 5.6 794.00 873.40 6.25 312.793 344.07 12 54.6 10 18.5 7.5 3.39 271.

Sep 72 79 75 31 5 75 2 5 75 5 11-

Oct 4.9

694.75 63

764.23

272.756 15

300.03 18

7.5 5

3.39 75

271 5 12-

No

v

4.7 666.39 89 733.03 88 6.25 312.793 75 344.07 31 12. 5 54.6 75 10 18.5 2 7.5 5 3.39 75 271. 5 13-

Dec 4.4

623.86 28

686.24

275.25 85

15.

2 6.84

271 5 13-

14 4.1

581.32 67

639.45

275.25 85

7.5 5

3.39 75

271 5 14-

15 4.1

581.32 67

639.45

275.258 5

302.78 44

3.39 75 15-

16 4.4

623.86 28

686.24

330.31 02

12.

5

54.6 75

8.

5

15.7 42

7.5 5

3.39 75 16-

17 4.3

609.68 41

670.65

330.31 02

5.

5

10.1 86

7.5 5

3.39 75 17-

18 4.1

581.32 67

639.45

275.258 5

302.78

8.4 3

3.79 35 18-

19 4.5

638.04 15

701.84

225.211 5

701.84

240.225 6

264.24

3.70 4 21-

22 4.8

680.57 76

748.63

165.15 51

0.

7

1.29 64 22-

23 4.6

652.22 02

24 3.3

467.89 71

514.68

82.577 55

0.

5

0.92 6 Tổ

10 0

437.

4

10 0

185.

2

10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0.00

1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

2.292.42 1.972.03 2.85 3.47

5.13 5.64 6.07

6.55 5.875.95 5.49 5.26 4.344.544.23

3.984.113.994.043.81

3.47 2.49Biểu đồ tiêu thụ nước 0-24h

Tính toán lưu lượng để dập tắt các đám cháy Xét 2 khu vực:

Khu vực 1: Diện tích xí nghiệp 1: F xn1 = 58327 m 2

q cc : tiêu chuẩn nước chữa cháy (l/s)

(Tra phụ lục II, tr 50, Hướng dẫn thiết kế mạng lưới cấp nước, Nguyễn Hồng)

Giả sử khu vực 1 và khu vực 2 có nhà xây hỗn hợp các loại tầng không phụ thuộc vào bậc chịu lửa

+ Với khu vực 1 có số dân N 1 = 37895 người => q cc = 20 (l/s)

+ Với khu vực 2 có số dân N 2 = 107189 người => q cc = 30 (l/s)

n = 2 số đám cháy xảy ra đồng thời K: hệ số xác định theo thời gian phục hồi nước dự trữ cháy (lấy theo TCXDVN 33: 2006)

Giả sử với khu công nghiệp có hạng sản xuất D và E (không thể hiện đặc tính hay nguy hiểm của sản xuất) => K = 2/3

( Hạng sản xuất D: các chất và vật liệu không cháy trong trạng thái nóng, nóng đỏ hoặc nóng chảy, mà quá trình gia công có kèm theo việc sinh bức xạ nhiệt, phát tia đốt cháy hay sử dụng làm nhiên liệu Hạng sản xuất E: cấm các vật liệu không cháy ở trạng thái nguội)

Vậy tổng lưu lượng cho chữa cháy:

10,8 20 30 *2* 2 / 3 720

cc

Q     (m 3 /ngd) = 8,33 (l/s) Chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II Tính thể tích bể chứa và đài nước

Chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II Đường làm việc của trạm bơm cấp I: TB 4,17% d

Đường làm việc của trạm bơm cấp II:

Dựa vào biểu đồ chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp 2 theo chế độ 2 cấp:

Cấp 1: 2,66% Q ngd

Cấp 2: 4,92% Q ngd

Tính thể tích đài nước Căn cứ vào biểu đồ tiêu thụ nước ta có thể chọn chế độ bơm trong trạm bơm cấp II như sau:

Từ 6h – 21h : có 2 bơm làm việc, bơm với chế độ 4,92% Q ngd

Từ 23h – 4h : có 1 bơm làm việc, bơm với chế độ 2,66% Q ngd

Bảng 2: Bảng xác định dung tích điều hòa của đài nước

Giờ

trong

LL bơm C2

Vào đài (%Q)

Ra đài (%Q)

Còn lại (%Q)

Wd Wd W 1826,71 60 1906,71

t  dh  CC    (m 3 ) Chọn thể tích thiết kế Wt d 1910(m 3 )

Thiết kế đài nước có đường kính D = 15 m Chiều cao của đài: h đ = 10,8 m

Tính thể tích bể chứa Bảng 3 : Bảng xác định dung tích điều hòa của bể chứa

Giờ trong ngày

LL bơm C2

LL bơm C1

Vào đài (%Q)

Ra đài (%Q)

Còn lại (%Q)

 : tổng lượng nước tiêu dùng của 3h ( giờ dùng nước lớn

nhất, giờ cận trên, giờ cận dưới)

Chọn 2 bể chứa, mỗi bể dung tích 3750 m 3 Chọn H bể = 5 m, L bể = 37,5 m, B bể = 20 m

Vậy ta xây 2 bể chứa với kích thước:

+ H = 5m + 0,5m ( chiều cao bảo vệ) = 6,5m

+ L = 37,5m

+ B = 20m

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THỦY LỰC VÀ THIẾT KẾ

MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

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

1.1 Chọn sơ đồ mạng lưới cấp nước

- Mạng lưới cấp nước làm nhiệm vụ vận chuyển và phân phối nước đến các nơi 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 tiêu dùng nước.

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

- Mạng lưới cấp thường có các loại sau:

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

Cấp nước sản xuất khi được phép ngừng để sửa chữa.

Cấp nước sinh hoạt khi đường kính không lớn hơn 100mm.

Cấp nước chữa cháy khi chiều dài không lớn hơn 300mm.

+ 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 biến nhất 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 tư nhỏ, 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 cấp nước, 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 đường ống khác đến cung cấp cho khu vực phía sau, tuy nhiên tổng chiều dài mạng lưới vòng lớn Trên thực tế, các đường ống chính và các đường ống nối tạo thành mạng lưới ống chính là mạng vòng, còn các ống phân phối đến các hộ dân là mạng 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 mặt bằng, 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 trong từng khu vực, khả năng phát triển trong tương lai, khả năng kết hợp… phải được giải quyết một cách toàn diện các vấn đề lựa chọn hợp

lý đạt giá trị kinh tế kỹ thuật.

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

- Mạng lưới cấp nước theo mạng vòng trong trường hợp yêu cầu cấp nước liên tục và an toàn.Ống truyền thường dọc theo đường phố và vuông góc với chướng ngại vật Với mục đích bảo đảm hệ thống làm việc ổn định thì đường ống chính đặt song song với nhau một khoảng 400 – 800m và không ít hơn hai đường Trên các tuyến ống chính đó cứ cách nhau 600 – 800m đôi khi có thể lớn hơn 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 đoạn thì ta đặt một họng chữa cháy, các van khóa để đóng mở riêng biệt của mạng lưới (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 bố trí các van khóa để đóng mở các đoạn.Kích thước hố ga căn cứ vào đường kính ống và kích thước các phần định hình và khoảng cách của chúng tới mặt tường trong 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 trong phạm vi thiết kế.

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

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

+ Hình dạng và địa hình phạm vi thiết kế Chú ý sự có mặt của các chướng 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.

t dp C

Q Q q

0,00336 0,0104 9062,68

Số TT Đoạn ống

Chiều dài thực

37 32 37 411.91 1 411.91 0.0104 4.28 0.0208

Lưu lượng dọc đường về lưu lượng nút và lưu lượng nước của từng đoạn

Đoạn

ống

Qdđ (l/s) Nút

Tông

Q dđ Q nut Qtt

Q đoạn ĐN-1 0.44 1 20.76 10.38

319.1 8 1 2 15.85 2 22.73 11.36 0.04

285.7 8 2 3 6.88 3 35.65 17.83

274.3 8 3 4 12.26 4 38.34 19.17

230.5 0 4 5 9.17 5 47.04 23.52

202.8 8 5 6 9.36 6 46.20 23.10

165.1 0

Cốt mặt

Đầ u

Cuố

ĐN-1 gang 21.15 319.177 7 500 1.625 6.9 0.145935 36. 8 36.8 69.9339 8 69.78804 33.1339 8 32.98804 1 2 gang 761.875 285.782 2 500 1.45 5.57 4.243644 36. 8 34.4 69.7880 4 63.1444 32.9880 4 28.7444 2 3 gang 330.85 274.378 6 500 1.39 5.085 1.682372 34. 4 34.7 63.1444 61.76203 28.7444 27.06203 3 4 gang 589.33 230.501 7 450 1.432 6.2 3.653846 34. 7 35.2 61.7620 3 58.60818 27.0620 3 23.40818 4 5 gang 441.06 202.877 9 450 1.274 4.78 2.108267 35. 2 35.5 58.6081 8 56.79992 23.4081 8 21.29992 5 6 gang 450.2 165.103 450 1.035 3.305 1.487911 35. 5 35.8 56.7999 2 55.612 21.2999 2 19.812 6 18 gang 276.24 53.6402 2 300 0.736 4 2.934 0.810488 35. 8 36.3 55.612 55.30152 19.812 19.00152 18 19 gang 189.79 46.3701 5 300 0.633 2.247 0.426458 36. 3 36.7 55.3015 2 55.27506 19.0015 2 18.57506

Xác định áp lực yêu cầu ở điểm đầu mạng lưới Vậy chiều cao đài nước là H = 32,988 m ( cao trình 36,8 m ) Chọn chiều cao đài H = 33m

Vậy cột áp bơm là

H bom = 5+1+ 33= 39m Với 1 là cột áp dự trữ, 5 là tổng thất trong nội bộ trạm bơm Tổn thất từ bơm ra đài nước coi như bằng 0

vì cùng đặt trong trạm xử lý

2.2 Tính toán mạng lưới vòng Tính mạng lưới cấp nước cho giờ dùng nước lớn nhất Gồm 6 bước:

Bước 1: Chia đoạn ống thành các đoạn ống tính toán, xác định chiều dài mỗi đoạn ống, mạng lưới chia thàn 2 khu dân cư có tiêu chuẩn dùng nước khác nhau

Bước 2: Tính q đv , q dđ , q nút

Căn cứ vào bảng 1, bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ các giờ dùng nước lớn nhất ta có : đô thị dùng nước nhiều nhất vào lúc 9-10h, chiếm 6,55%Q ngđ tức là 21,84 l/s

Vào giờ này trạm bơm cấp II cung cấp vào mạng

Tính lưu lượng dọc đường :

Lưu lượng đơn vị dọc đường phân phối đều cho cả 2 khu vực :

Q Q q

Số TT

Đoạn

ống

Chiều dài thực

0.0089

1229.45 5

7 2 5

1754.8 4

0.

5 877.42

0.0089 3

0.0089 3

13.0670 5

0.5 1463.27 5

0.027 8

0.0089 3

17.6420 6

Đưa lưu lượng dọc đường về các nút: thể hiện ở bảng 4

Bước 3 : Sơ bộ vạch tuyến nước chảy và phân bố lưu lượng thỏa mãn phương trình ∑q nút = 0

Lưu lượng nút:

Đoạn ống

73.0187 2

0.25367 5

73.2723 9

130.78898 81

65.3944 9

1.69965 3

67.0941 5

2 3 2.4163687 3

49.639369 6

24.8196 8

0.21435 2

25.0340 4

35.1292 4

35.1292 4

26.2692 2

0.03932 3

26.3085 5

64.0015 2

159.101 8

3 7 30.1777741

4 6 8.094152

4 7

17.6420633 5

5 6 3.85200015

7 8 4.718612

Bảng 7: Các thông số của nút gồm: cao độ, lưu lượng, áp lực

Elevation Demand Head Pressur

e Node ID m LPS m m

Bảng 8 các thông số thủy lực của mạng lưới vòn

Length Diamete r Roughnes s Flow Velocity Unit Headloss

Pump 12 #N/A #N/A #N/A 157.5 0 -40.41

và lưu lượng, vì vậy sẽ đạt hiệu quả cao trong kinh tế và vận hành

Tuy nhiên phương án chọn có nhược điểm là tổn thất áp lực trên toàn mạng lưới lớn

PHẦN II: THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC Chương I: Thiết kế hệ thống thoát nước thải

ĐỐI TƯỢNG THẢI NƯỚC

- Nước thải sinh hoạt từ các khu nhà ở.

- Công trình công cộng:

Bệnh viện

Trường học

Xí nghiệp công nghiệp

TIÊU CHUẨN THẢI NƯỚC CHO TỪNG ĐỐI TƯỢNG

- Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt: q tc = 100 l/người.ngđ

- Tiêu chuẩn thải nước của trường học: q tc = 20 l/ngđ.

XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI TOÀN THỊ TRẤN

Thống kê số liệu dân số và cơ cấu quy hoạch:

Đô thị loại

Diện tích 547 ha.

Dân số 147565 dân.

Lưu lượng nước thải sinh hoạt:

Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt: q= 100 l/ng.ngđ

Lấy bằng 80 % lượng nước cấp cho sinh hoạt

Trường học

- Tiêu chuẩn thải nước của học sinh là q tc = 20 l/ngđ

Số học sinh:

A = 1119 học sinh

Thiết kế 2 trường học, với mỗi trường có số học sinh là 1119 hs

Lưu lượng nước thải theo ngày của 1 trường học:

1119 20

22,38 1000

TH

thai

m 3 /ngđ = 0,26 (l/s) Bệnh viện:

- Tiêu chuẩn thải nước của 1 giường là q tc = 300 l/ngđ

Thiết kế 2 bệnh viện, bệnh viện có số giường là 343

Lưu lượng nước thải theo ngày bệnh viện:

343 300

102,9 1000

BV

thai

m 3 /ngđ = 1,19 (l/s) Công nghiệp: Lưu lượng nước cấp cho 2 XNCN là 2242 m 3 /ngđ

Lưu lượng thải lấy bằng 80% lưu lượng cấp

-Tiêu chuẩn thoát nước: q tt = 100 l/người.ngđ.

Lưu lượng đơn vị:

F

 (l/s.ha) Lưu lượng tập trung:

1368,94 44,76 308, 7 1793, 6 3516

thai thai thai thai

Các lượng nước được xác định gồm có:

a Lưu lượng dọc đường: lượng nước đổ vào cống từ các khu nhà thuộc dọc hai bên đoạn cống( nhân diện tích phục vụ với môdun lưu lượng).

b Lưu lượng chuyển qua: lượng nước đổ vào cống tại điểm đầu của đoạn đó Lượng nước này là từ khu trước đó.

c Lưu lượng cạnh sườn : lượng nước chảy vào tại điểm đầu của đoạn cống từ cống nhánh cạnh sườn.

d Lưu lượng tập trung : lượng nước chảy qua đoạn cống từ các đơn

vị thải nước lớn nằm riêng biệt (xí nghiệp, trường học, bệnh viện,hành chánh,chợ ……).

Phân chia hướng thoát nước từng lưu vực như trong bản vẽ

Đặt tên đường ống chính là 1-2-3-4-5-6-TXL

Thống kê diện tích tuyến cống chính

ống

Diện tích

Q0 (l/s.ha )

Dọc đường (l/s)

Cạnh sườn (l/s)

Chuyển qua (l/s)

Tổng (l/s)

Dân cư (l/s)

Công cộng

(l/s)

Chuyển qua (l/s)