đồ án mạng lưới cấp thoát nước

Chứa lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý , ngoái ra bể chứa phải có dung tích tối thiểu đảm bảo đủ thời gian tiếp xúc voi clo khi sát trong nước t>=30 ph Có nhiệm vụ làm ổn định áp l

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam

Khoa Kỹ Thuaọt Taứi Nguyeõn Nửụực Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn cấp thoát nớc

-o0o -Nhiệm vụ thiết kế đồ án môn học

- Mặt bằng quy hoạch đô thị thiết kế

- Vẽ biểu đồ áp lực vòng bao của mạng lới

- chi tiết hóa một vòng của mạng lới

II Các tài liệu thiết kế :

1 Bản đồ địa hình khu vực thiết kế mạng lới cấp nớc

2 Điều kiện khí hậu của thành phố :

- Hớng gió chủ đạo : Đông Nam

3 Các số liệu khác :

- Dieọn tớch caõy xanh chieỏm 12% dieọn tớch thaứnh phoỏ

- Dieọn tớch ủửụứng vaứ quaỷng trửụứng chieỏm 18% dieọn tớch thaứnh phoỏ

- Soỏ lieọu veà khu daõn cử

-Số liệu về khu công nghiệp :

Tờn xớ

nghiệp Tổng số cụngnhõn

Số calàmviệc

Nước sảnxuất

CN trong phõnxưởng

Số CN được

tớchPX

núng

PXnguội

PXnúng

PXnguội

PHAÀN I : TÍNH TOAÙN COÂNG SUAÁT TRAẽM XệÛ LYÙ

I XAÙC ẹềNH NHU CAÀU DUỉNG NệễÙC VAỉ COÂNG SUAÁT TRAẽM BễM CUÛA KHU VệẽC 1.Xaực ủũnh dieọn tớch khu daõn cử,dieọn tớch ủửụứng quaỷng trửụứng,dieọn tớch caõy xanh :

Tên khu vực dân c

- Từ tỷ lệ bản đồ ta xác định được diện tích của thành phố là:

F TP =FBD ×(10000)2=138837.(10000)2 (mm2 ) = 1388,37 (ha)

-Diện tích cây xanh là:FCX =FTP×12%=1388,37 ×12/100=166,6(ha)

-Diện tích đường,quảng trường là:F D=FTP×18%=1388,37 ×18/100=250(ha)

-Diện tích XN1 là:7095.(104 )2 (mm2 ) =70,95 (ha)

-Diện tích XN2 là:5568.(104 )2 (mm2 ) =55,68(ha)

-Diện tích hồ à : 6,9(ha)

-Diện tích khu vực 1 là: F1=669,13(ha)

-Diện tích khu vực 2 là: F2=1388,37-669,13=719,24 (ha)

Vì ở khu vực 1 và 2 có 2 KCN nên diện tích khu vực thực tế phục vụ cho sinh hoạt ăn ở của dân cư là:

ngd

k N q

Trong đó:q i-tiêu chuẩn dùng nước cho một đầu người cho một ngày đêm ứng với từng khu vực khu vực khác nhau trong thành phố (lấy theo TCXDVN:33-85) là: 150 (l/người.ngày)ứng với mức độ vệ sinh trong nhà là cấp 3

N i-Dân số tính toán của tong khu vực xây dựng xác định theo công thức:

N i P i.F i(người)

F i- Diện tích ứng với từng khu vực tính bằng (ha)

KVI có F1=390,54 (ha)

KVII có F2=447,79 (ha)

P i - Mật độ dân số tính toán ứng với từng khu vực:

Fcx1=12%×719,24=86,31 (ha)

q t-Tiêu chuẩn nước tưới cây xanh lấy theo quy phạm 20 TCVN:33-85(Tưới thủ công từ 3-6 l/

m2 cho một lần tưới) lần tưới: q t =4 (l / m2) ở đây có 2 lần tưới Do đó:

Q1

1000

4 10 80,29 4





 (m /3 ngd )

Và: Diện tích đường và quảng trường là: 250 (ha)

Vì hướng gió chính của vùng là hướng Đông Nam nên mang theo nhiều hơi nước dẫn đến khí hậu của vùng là ẩm ướt,do đó chọn q t (tiêu chuẩn rửa đường bằng cơ giới) là:0,8 l/m2

1000

4 , 0 10 250 2

4 Lưu lượng nước dùng cho các xí nghiệp công nghiêp:

Bảng số liệu về khu công nghiệp

Tên xí

nghiệp Tổng số cơngnhân

Số calàmviệc

Nước sảnxuất

CN trong phânxưởng

Số CN được

tíchPX

Nước xản xuất

Công nhân trong phân xưởng

Số công nhân được tắm Khối

tích PX

nóng

PX nguội

PX nóng

PX nguội

a Nước dùng cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân trong thời gian làm việc ở nhà máy xí nghiệp trong một ngày là :

60,40- tieõu chuaồn nửụực taộm cuỷa coõng nhaõn ụỷ phaõn xửụỷng noựng,phaõn xửụỷng nguoọi ;( l/ngửụứi.ca)

85,2(m3/ca)

Qtắm2=    

1000

640 40 640 60

64(m3/ca) Khi đó lợng nớc cần cho tắm của công nhân trong các xí nghiệp trong một ngày đêm là:

604,8(m3/ca)

Qsx2=   

1000

8 3600 17

489,6(m3/ca)Lửu lửụùng nửục cho saỷn xuaỏt cuỷa caỷ 2 xớ nghieọp trong moọt ngaứy ủeõm laứ

Qsx =3Q sx1 +2Q sx2 =2793,6 (m3/ngd).

Sau khi tinh toaựn lửu lửụùng nửụcự cho tửứng xớ nghieọp, ta coự baỷng toồng hụùp lửu lửụùng nửụực caỏp cho caực xớ nghieọp trong phaùm vi thieỏt keỏ

* Tổng hợp lợng nớc cấp cho các xí nghiệp công nghiệp

Tên xí nghiêp Lu lợng nớc cấp cho các xí nghiệp tính bằng (m3/ngđ)

Nớc cho sinhhoạt

xuất

Cộng cho mỗi xinghiệp

a : Hệ số kể đến sự phát triển công nghiệp địa phơng; a=1,05 1 , 1( a=1,05)

b : Hệ số kể đến lửụùng nửụực roứ rổ thaỏt thoaựt trong quaự trỡnh vaọn haứnh hay lửụùng nửụực chửatớnh heỏt

b = 1,1  1 , 3(ủv heọ thoỏng mụựi

b = 1,5  1 , 6(ủv heọ thoỏng cuừ) (chọn b=1,2)

a Lựa chọn số đám cháy đồng thời:

Tiêu chuẩn dùng nớc chữa cháy và số đám cháy

đồng thời trong các khu dân c

bậc chịu lửa Nhà hỗn hợpcác tầng

không phụthuộc bậcchịu lửa

Nhà 3 tầngtrở lên khôngphụ thuộc bậcchịu lửaI,II và III IV và V

-Vậy ta chọn số đám cháy xảy ra đồng thời cho khu vực một là 2 đám cháy

- Lu lợng nớc dùng để dập tắt các đám cháy xảy ra đồng thời cho khu vực 1 là :

) / ( 5 47 15 5 , 0 40 5

,

0 min max

-Vậy ta chọn số đám cháy xảy ra đồng thời cho khu vực hai là 2 đám cháy

- Lu lợng nớc dùng để dập tắt các đám cháy xảy ra đồng thời cho khu vực 2 là :

) / ( 5 , 47 15 5 , 0 40 5

,

0 min max

b.Xỏc định tổng lưu lượng nước chữa chỏy cho thành phố :

Thời gian tớnh toỏn để dập tắt cỏc đỏm chỏy trong mọi trường hợp lấy bằng 3 giờ , nờn ta cú cụng thức tớnh lưu lượng chữa chỏy cho thành phố như sau :

1000

3600 3

a.Chức năng của bể chứa.

Chứa lượng nước dự phũng để cấp nước cho cỏc hộ tiờu thụ cấp nước cú sự cố

Chứa lượng nước điều hoà giữa trạm bơm thụ(trạm xử lý) lưu lượng đều trong ngày và trạm bơm nước sạch , bơm ra mạng, chứa lượng nước điếu hoà giữa trạm bơm nước sạch theo bậc nhấtđịnh va lượng nước tiờu thụ thực tế thay đổi trong giờ trong ngày

Chứa lượng nước cứu hoả

Chứa lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý , ngoái ra bể chứa phải có dung tích tối thiểu đảm bảo đủ thời gian tiếp xúc voi clo khi sát trong nước t>=30 ph

Có nhiệm vụ làm ổn định áp lực cho trạm bơm và mạng lưới

b.Bể chứa :

Bể chứa nước sạch ở trạm xử lý đặt sau bể lọc và trước trạm bơm nước sạch.Còn bể chứa ở trạm

tăng áp đặt trước trạm bơm, mực nước cao nhất trong bể chứa thấp hơn áp lực nước trong ống dẫn nước vào

max

)

1 )(

h

k k

c.Chọn số bậc bơm trong trạm bơm II

Sau khi tính được dung tích điều hoà của bể chứa tiến hành chọn số bậc bơm trong

trạm bơm đợt II

Có 2 phương án:

Phương án 1:chọn mạng lưới có đài(đài có thể đặt ở đầu mạng ,giữa mạng.hay cuối mạng)

Phương án 2:chọn mạng lưới dùng bơm biến tần

So sánh 2 phương án chọn phương án thích hợp nhất

Ưu điểm bơm biến tần:

Điều khiển linh hoạt các máy bơm

Đỡ chi phí xây dựng đài

Điều hòa lưu lượng và áp lực dung cho thành phố

Nhược điểm bơm biến tần:

Chi phí ban đầu lớn

Đường kính ống dẫn trong mạng lớn hơn trong đài

Ưu điểm đài nước:

Đỡ chi phí ban đầu lớn

Tiết kiêm điện hơn bơm biến tần,

Đường kính ống trong mang không lớn lắm…

Nhược điểm của đài nước:

Lưu lượng lớn dùng đài khó khăn

Phụ thuộc điều kiện địa hình

Dung tích điều hòa lớn

Thi công đài khó khăn…

Chi phí xây dựng đài lớn…

Từ những ưu điểm trên của thiết bị biến tần ta lựa chọn phương án lắp máy biến tần cho trạm bơm cấp II thay thế cho việc xây dựng đài nước trên mạng lưới nhằm tiết kiệm chi phí trong xây dựng và vận hành quản lý…

Không dùng đài nước, toàn bộ dung tich điều hoà đặt ở bể chứa.Trong số các bơm trạm bơm II phải

có 1 bơm lắp biến tần

Ta tìm được:

Khmax=1,5 ; Khmin=0.30

Wtổng=15%Qng max=0,15 81311,85=12197 (m3/ngđ)

Giả thiết: trạm bơm bố trí 2 bậc:Bậc 1 chạy 1 bơm lắp biến tần, bậc2 chạy song song 2 bơm lắp biến

tần lưu lượng được phép tăng lên 1,3 lần

Lưu lượng của 1 trạm bơm chạy song song là:

. Qtbgio =0,684 Qtbgio

Trong giờ dùng nước min lưu lượng trong mạng cần:

Qmạng =Kmin Qtbgio=0,30Qtbgio

Lúc đó 1 bơm có biến tần chạy,chỉ cho phép giảm tối đa 50% lưu lượng định mức tức là

3 , 0 5 , 0

Qb=0,4 Qb (hợp lý)

Vậy ta phải bố trí 3 bậc bơm.

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚCI.Vạch tuyến mạng lưới cấp nước:

a.Những điểm chung

Mạng lưới cấp nước là một tập hợp các loại đường ống với các cỡ kích thước khác nhau, các thiết

bị phụ tùng và các cơng trình trên mạng làm nhiệm vụ vận chuyển và phân phối nước tới mọi đối tượng dung nước trong khu vực thiết kế,

Do đây là tính tốn thiết kế cho thành phố vì thế sử dụng mạng lưới nhánh sẽ khơng bảo đảm an tồn mà phải sử dụng mạng lưới vịng mới bảo đảm cấp nước an tồn cho thành phố,Mạng lưới này sẽ được phân phối tới các khu dân cư và các điểm lấy nước tập trung như các XNCN

Từ bản đồ quy hoạch của khu vực thiết kế ta thấy địa hình thành phố dốc dần về phía Đơng bắc sang Tây nam , mặt khác trong vùng lại cĩ một con sơng chảy theo hướng Tây bắc – Đơng nam Do vậy chọn nguồn nước khai thác là nguồn nước mặt

trong xây dựng và vận hành quản lý…

b Nguyên tắc vạch sơ đờ mạng lưới cấp nước:

Mang lưới cấp nước phải bao trùm tồn bộ các đối tượng dùng nước trong khu vực

Hướng đường ống chính phải theo hướng vận chuyển nước chính từ trạm bơm đến đài nước hoặc đến các điểm dùng nước tập trung Hướng vận chuyển nước chính phải cĩ ít nhất hai tuyến ống chính

để hỗ trợ lẫn nhau Khoảng cách giữa các đường ống chính từ 300600 m, khoảng cách giữa các đường ống phụ từ 400800m

Các đường ống chính nên bố trí tuyến thẳng, ít cắt qua sơng hồ, đường sắt, đường giao thơng… Tất cả hai trường hợp trên ta phải tính tốn kiểm tra trong trường hợp cĩ cháy xảy ra, nghĩa là vẫn đảm bảo cung cấp nước chữa cháy trong giờ dùng nước lớn nhất

Mạng lưới đường ống cấp nước phải bố trí kết hợp với đường ống thốt nước, điện, thơng tin…đồng thời, phải tạo điều kiện cho cơng tác thi cơng và quản lý, phải kết hợp với kế hoạch phát triển của vùng…

II.Xác định các trường hợp tính toán cần thiết cho mạng lưới cấp nước:

Do chọn trong mạng lưới chỉ dùng bơm biến tần mà khơng cĩ đài nước, vì thế, quá trình tính tốn phải xét đến các trường hợp sau:

a.Tính tốn mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất Đây là trường hợp tính tốn cơ bản nhất

b.Tính tốn kiểm tra mạng lưới đảm bảo cấp nước đầy đủ để dập tắt các đám cháy trong giờ dùng nước lớn nhất

III.Xác định chiều dài tính toán, lưu lượng dọc đường của các đoạn ớng,lập sơ đờ tính toán mạng lưới cho các trường hợp:

1.Xác định chiều dài tính toán của các đoạn ớng:

Mỗi đoạn ống làm nhiệm vụ phân phối nước theo yêu cầu cảu các đối tượng dùng nước khác nhau, địi hỏi khả năng phục vụ khác nhau, Để kể đến khả năng phục vụ của các đoạn ống đối với khu vực

cĩ tiêu chuẩn dùng nước khác nhau, người ta đưa ra khái niệm: “chiều dài tính tốn Ltt” và được xác định theo cơng thức:

Ltt= Lthực m (m)

Trong đĩ:

Ltt: chiều dài tính tốn của đoạn ống

Lthực: chiều dài thực của đoạn ống

m: hệ số kể đến mức độ phục vụ của đạon ống đối với từng khu vực có tiêu chuẩn dùng nước khác nhau.

Ta có:

đoạn ống A-1 chỉ làm nhiệm vụ vận chuyển

đoạn ống bao quanh khu vực từ đoạn 1-2 đến đoạn 15-1 phối dọc một bên nên m=0.5,

đoạn ống nằm trên ranh giới của 2 khu vực:1-16;16-17;17-18;18-10 lấy m=0.5

Còn lại các đoạn ống trong mạng lưới có m=1

Bảng xác định chiều dài tính toán cho các đoạn ống

2.Lập sơ đồ tính toán mạng lưới:

a.Lập sơ đồ tính toán mạng lưới cho trường hợp dùng nước lớn nhất:

Tính lưu lượng dọc đường như sau:

l

Q

 Trong đó:

kvi

tt

Q : Lưu lượng dùng nước tính toán của khu vực i (có kể đến lượng nước

dùng cho công nghiệp địa phương – kể đến hệ số a)

Tính lưu lượng đơn vị dọc đường cho từng khu vực

Vì đô thị chia thành 2 khu vực dân cư với tiêu chuẩn dùng nước khác nhau nên tính lưu lượng dọc đường cho từng khu vực theo công thức :

Q tt kv1= a k Q Q tc Q rd b

kv sh h

).

24

(

1 max

6423 24

94 , 11891 5

, 1 05 , 1

).

24

(

2 max

6904 24

18337 5

, 1 05 , 1

17 , 819

=0,0956918(l/s.m) kvi

l tti: tổng chiều dài tính toán đường ống của khu vực i

Ta xem như XNCN 1 lấy nước tập trung tại điểm 9, XNCN 2 lấy nước tập trung tại điểm 15 Vào giờ

dung nước lớn nhất, lưu lượng tập trung tại hai điểm này sẽ là :

=98,55(m3/h)=27,375 (l/s) Tại XNCN 2:

Tính lưu lượng dọc đường cho các đoạn ống

Sau khi có lưu lượng dọc đường ,tính toán nút chi tất cả các nút trên mạng bằng cách phân đôi tất cả các lưu lượng dọc đường về hai đầu mút của đoạn ống.Cộng tất cả các trị số lưu lượng được phân như vậy tại các nút

3>Lập sơ đồ tính toán cho trường hợp có cháy xảy ra

Theo phần trên ta có Qcc = 190(l/s) ( số đám cháy đồng thời là 3) Trị số lưu lượng này coi như lưu lượng lấy ra tập trung

Trên sơ đồ tính toán của trường hợp dùng nước lớn nhất ta đặt thêm các “lưu lượng tập trung mới” ( lưu lượng dập tắt đám cháy) vào Vị trí đặt các lưu lượng tập trung tập trung để dập tắt đám cháy phải lựa chọn sao cho hợp lý Những vị trí này thường là các điểm bất lợi nhất, cao nhất, xa nhất so với trạm bơm, nơi có nhiều công trình đặc biệt quan trọng, kho tàng … Lưu lượng đưa vào mạng lưới trong trường hợp có cháy tính theo công thức :

Q vcc = Q vao + Q cc :

 Qcc – tổng lưu lượng để dập tắt đám cháy đồng thời xảy ra trên mạng lưới (l/s) Qcc = 150 (l/s)

Vậy Q vcc =1518,45 + 190 = 1708,45 (l/s)

IV.Tính toán thủy lực trong mạng lưới :

Điều chỉnh sai số áp lực theo các điều kiện kỹ thuật cho phép

1.Cơng tác chuẩn bị:

a Phân phối sơ bộ lưu lượng trong mạng lưới

Dựa vào sơ đồ tinh tốn mạng lưới vừa lập được, phân phối sơ bộ lưu lượng trên tất cả các đoạn ống trong mạng lưới.Phân phối lưu lượng dựa trên các cơ sở:

+Phải thỏa mãn phương trình cân bằng lưu lượng (q i_k +Qi) tại tất cả các nút của mạng lưới

+Các tuyến ống chính sẽ mang lưu lượng lớn hơn các ống nối

+Xuất phát từ một nút nào đĩ hướng đi tới khu vực cĩ nhiều lưu lượng tập trung hoặc lưu lượng nút cĩtrị số lớn sẽ được phân phối nhiều nước hơn các hướng khác

+ Trên một vịng nhỏ nào đĩ hoặc vịng bao một khu vực hoặc vịng bao cả mạng lưới , điểm kết thúc dung nước ở phía đối diện với điểm nước vào , theo đường chéo của vịng, sao cho nước từ 2 nhánh đến điểm kết thúc qua những quãng đường tương tự

b Chọn đường kính cho các đoạn ống trong mạng lưới

Phân phối lưu lượng xong, mỗi đoạn ống tải 1 lưu lượng xác định.Dựa vào trị số lưu lượng của mỗi đoạn ống và căn cứ vào vận tốc kinh tế trung bình để chọn dường kính cho mỗi đoạn ống tính tốn.2.Kiểm tra sai số áp lực theo các vịng kín của mạng lưới

Tổng tổn thất áp lực trong mỗi vịng kín theo các hướng khác nhau phải bằng nhau về giá trị tuyệt đối.Nếu gọi tổn thất áp lực trên các đoạn ống theo chiều kim đồng hồ mang dấu dương(+) và theo chiều ngược lại mang dấu âm(-), thi92 tổng đại số tổn thất áp lực trong mỗi vịng của mạng lưới sẽ =0.Theo quy phạm thiết kế hiện hành, sai số áp lực giới hạn cho phép trong kỹ thuật tính tốn đối với mỗivịng là: (h ik ) ≤ 0,5m

Đối với vịng bao quanh mạng lưới , sai số áp lực cho phép sẽ là:

(h ik )v ≤ 1,5m

3.Tính toán điều chỉnh mạng lưới vòng:

( Theo phương pháp Lô-ba-trép_điều chỉnh từng vòng)

BẢNG PHÂN PHỐI LƯU LƯỢNG TRONG GIỜ DÙNG NƯỚC LỚN NHẤT

BAO 0.438362

BẢNG PHÂN PHỐI LƯU LƯỢNG TRONG GIỜ DÙNG NƯỚC LỚN NHẤT CÓ CHÁY:

II.Tính toán hệ thống vận chuyển nước từ trạm xử lý đến đầu mạng lưới và từ đầu mạng vào trong mạng.

1.Hệ thống vận chuyển từ trạm bơm đến đầu mạng lưới.

Để đảm bảo cấp nước an toàn ta tính toán hệ thống vận chuyển nước với số tuyến ống là m=2 và để

đảm bảo hệ thông vẫn làm việc trong điều kiện có thể xảy ra hư hỏng trên một đoạn ống nào đó của một tuyến

Theo quy định của quy phạm thiết kế hiện hành thì lưu lượng cần vận chuyển khi có sự cố xảy ra trên một đoạn ống nào đó của một tuyến là: