TÍNH TOÁNTHIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP THOÁT NƯỚC

Mục lục PHẦN I: THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC………………………………3 CHƯƠNG I. TÍNH TOÁN QUY MÔ CÔNG SUẤT 3 1.1. Lưu lượng nước sinh hoạt cho khu dân cư 3 1.2. Lưu lượng nước cho công nghiệp 5 1.3. Lưu lượng nước cho trường học, bệnh viện 6 1.4. Lưu lượng nước cho tưới cây xanh, rửa đường 7 1.5. Bảng phân phối lưu lượng 7 1.6. Công suất trạm bơm cấp nước 9 1.7. Biểu đồ tiêu thụ nước 9 1.8. Xác định dung tích đài nước 9 1.9.Xác định dung tích bể chứa 12 CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 14 2.1. Vạch tuyến mạng lưới cấp nước 14 2.2. Tính toán thủy lực phương án 1 – mạng vòng 15 2.3. Tính toán thủy lực phương án 2 – mạng cụt 25 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. Hệ thống thoát nước thải 31 3.3. Hệ thống giếng thăm nước thải 40 CHƯƠNG IV: HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA 42 4.1. Hiện trạng 42 4.2. Thiết kế hệ thống thoát nước mưa 42

- Số công nhân : 538 người

- Phân xưởng nóng chiếm 60% số công nhân

 Số công nhân phân xưởng nóng là: 60% x 538 = 323 (người)

 Số công nhân phân xưởng nguội là: 538 – 323 = 215 (người)

- Số ca làm việc: 3 ca

- Lượng nước thải sản xuất : 902 (m3/ca)

- Số giường bệnh: 167 (giường)

- Số học sinh: 1000 (học sinh)

- Giả sử toàn khu vực đều là khu đô thị loại IV

1.1. Lưu lượng nước sinh hoạt cho khu dân cư

= x Kngày max (m3/ngđ)

Trong đó:

- Kngày max: hệ số không điều hòa ngày đêm lớn nhất

Theo TCXDVN 33: 2006 (Mục 3.3) thì Kngày max = 1,2÷1,4

 Chọn Kngày max = 1,4

- : lưu lượng sinh hoạt lớn nhất ngày đêm của khu vực (m3/ngđ)

- qo : tiêu chuẩn dùng nước, lấy theo bảng 3.1 - TCXDVN 33: 2006

Với đô thị loại IV giai đoạn 2020 thì qo = 100 (l/người.ngđ)

- N : dân số tính toán của khu vực Theo bảng 3.1 - TCXDVN 33: 2006, tỷ lệ dân số đượccấp nước là 90%

N1 =74236 90% = 66812 (người)

- Lượng nước sinh hoạt của khu dân cư trong ngày là:

+ βmax: hệ số kể đến số dân trong khu dân cư lấy theo bảng 3.2 -TCXDVN 33: 2006

Với số dân N1 = 74236 người => βmax = 1,1

- Số công nhân: 538 người

- Số công nhân phân xưởng nóng của mỗi xí nghiệp là: 60% x 538 = 323 (người)

- Số công nhân phân xưởng nguội của mỗi xí nghiệp là: 538 – 323 = 215 (người)

- Số ca làm việc: 3 ca

- Số giờ làm việc trong 1 ca: 8 giờ

=> số công nhân làm việc trong 1 ca là: 179 (người)

- Lượng nước thải sản xuất : 902 (m3/ca)

a Lưu lượng nước cho sinh hoạt của công nhân

- Lưu lượng nước tắm cho công nhân phân xưởng nguội cho xí nghiệp trong một ca là:

= x = x = 2,87 (m3/ca) = = 0,36 (m3/h)

= 8,61 (m3/ngđ)

Tổng lượng nước tắm cho công nhân là : +

= 19,38 + 8,61 = 27,99 (m3/ngđ)Trong đó: 60 và 40 là tiêu chuẩn nước tắm một lần cho công nhân PX nóng và nguội

(l/người.ca) (Tham khảo tài liệu hướng dẫn thiết kế đồ án môn học Mạng lưới cấp nước – Th.s Nguyễn Thị Hồng – T9)

c Lưu lượng nước dùng cho sản xuất công nghiệp

Ta có: Lưu lượng nước thải = 80% lưu lượng nước sản xuất

- Lưu lượng nước sản xuất cấp cho xí nghiệp là:

Q = = 3382,5 m3/ngđ Làm tròn 3384 m3/ngđ = 141 m3/h

+ N: số giường bệnh hay số học sinh

+ A: Số bệnh viện hay số trường học; Abv = 2 (bệnh viện); Ath = 4 (trường học)Giả thiết có: NBV = 167 (giường)

NTH = 1000 (học sinh)

 Q BV = x Abv = x 2 = 100,2 (m3/ngđ)

(Bệnh viện hoạt động 24/24)

Q TH = x Ath = x 4 = 80 (m3/ngđ)

Trường học hoạt động từ 6h – 18h (12 tiếng)

1.4. Lưu lượng nước cho tưới cây xanh, rửa đường

Q tưới = 10% = 10% 10400 = 104 (m3/ngđ)

Trong đó: Qđường = 60% Q tưới = 60% 104 = 62,4 (m3/ngđ)

Đường tưới vào các giờ

8 – 9, 9 – 10, 10 – 11, 11 – 12, 12 – 13, 13 – 14, 14 – 15, 15 – 16h

=> Qđường = 7,8 m3/h

+ c: hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân TXL, c = 1,05 – 1,1 Chọn c = 1,1.

+ (2) (5) (10) lấy theo bảng 3.2, 3.5 – Giáo trình ML Cấp Nước – PGS.TS Hoàng văn Huệ - NXBXD

+ (15) (17) lấy theo Bảng 3.4 – trang 37 5 – Giáo trình ML Cấp Nước – PGS.TS Hoàng văn Huệ - NXBXD

Bảng 1 Bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ theo giờ trong ngày dùng nước nhiều nhất

1.6. Công suất của trạm bơm cấp nước

 Dựa vào bảng trên ta có:

- Công suất của trạm bơm cấp II:

1.7. Biểu đồ tiêu thụ nước theo các giờ trong ngày.

1.8. Xác định dung tích đài nước

- Căn cứ vào biểu đồ tiêu thụ nước ta có thể chọn chế độ bơm trong trạm bơm cấp II nhưsau:

Từ 0h – 6h, 10h – 11h, 15h – 16h, 20h – 24h : có 1 bơm làm việc, bơm với chế độ 2,38%Q ngđ

Từ 7h – 9h, 12h – 14h, 17h – 19h : có 3 bơm làm việc đồng thời, bơm với chế độ 7,14%Qngđ.Trong các giờ còn lại có 2 bơm làm việc song song, bơm với chế độ 4,76%Qngđ

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

Giờ bơm Số

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)

Với ∆đh là % lượng nước lớn nhất còn lại trong đài, ∆đh = 4,85%.

+ – dung tích nước phục vụ chữa cháy trong 10 phút trước khi máy bơm chữa cháy đặt ở trạm bơm cấp II làm việc

= 0,6 qcc n (m3)

Trong đó:

+ qcc : tiêu chuẩn nước chữa cháy (l/s)

(Tra bảng 12 – Mục 10.3 – TCVN 2622: 1995 – phòng cháy chữa cháy cho nhà và công trình – yêu cầu thiết kế)

• Khu vực có số dân N = 74236 người

Vậy: Wđ = 921,5 + 36= 957,5 (m3) Làm tròn 1000 (m3)

Thiết kế đài nước hình trụ tròn mà thể tích hình trụ tròn là:

 đường kính D = 13,5m và chiều cao H = 7m

1.9. Xác định dung tích của bể chứa.

Bảng 3 Bảng xác định dung tích bể chứa nước

Giờ Lưu lượng bơm cấp I

(%Qngđ)

Lưu lượng bơm cấp II (%Qngđ)

Lượng nước vào bể (%Qngđ)

Lượng nước

ra bể (%Qngđ)

Lượng nước còn lại trong

Chương II: Tính toán thiết kế mạng lưới cấp nước.

2.1 – Vạch tuyến mạng lưới cấp nước.

- Mạng lưới cấp nước phải bao trùm tới tất cả các điểm dùng nước trong phạm vi thịtrấn

- Các tuyến ống chính phải kéo dài theo hướng vận chuyển chính của mạng lưới (theohướng phát triển của thị trấn)

- Các tuyến ống chính phải được liên hệ với nhau bằng các ống nối, tạo thành các vòngkhép kín liên tục Các vòng cũng nên có hình dạng kéo dài theo hướng vận chuyển chínhcủa mạng lưới

- Các tuyến ống chính phải bố trí sao cho ít quanh co gấp khúc, có chiều dài ngắn nhất

và nước chảy thuận tiện nhất

- Các đường ống ít phải vượt qua các chướng ngại vật

- Khi vạch tuyến mạng lưới cấp nước phải có sự liên hệ chặt chẽ với việc bố trí và xâydựng các công trình kỹ thuật ngầm khác

- Kết hợp chặt chẽ giữa hiện tại và phát triển trong tương lai của khu vực

Dựa trên nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước ở trên, tiến hành vạch tuyến mạng lưới cấp nước với 2 phương án

Phương án 1 : Sử dụng mạng lưới đường ống dạng vòng

Ưu điểm: Đảm bảo an toàn trong cấp nước

Nhược điểm:

- Do khó xác định được chiều nước chảy nên khó tính toán thiết kế

- Tổng chiều dài đường ống lớn dẫn đến chi phí đầu tư xây dựng cũng như chi phí quản lýmạng lưới cao

Phương án 2 : Sử dụng mạng lưới đường ống dạng cụt

Ưu điểm:

- Dễ tính toán

- Tổng chiều dài toàn mạng lưới ngắn do đó chi phí đầu tư ít

Nhược điểm: Không đảm bảo an toàn cấp nước nếu 1 đoạn ống đầu mạng có sự cố thì toàn bộ

hệ thống mất nước

2.2 – Tính toán thủy lực cho phương án 1 – Mạng vòng.

Tính toán thuỷ lực mạng lưới cấp nước với 2 trường hợp giờ dùng nước lớn nhất và giờ dùngnước lớn nhất có cháy

2.2.1 Tính toán mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất

a Xác định lưu lượng đơn vị dọc đường

Lưu lượng đơn vị dọc đường xác định theo công thức (5.3) trang tài liệu mạng lưới cấp nước

Trong đó :

• Qdđ : tổng lưu lượng dọc đường của toàn mạng lưới, l/s

+ Qvào : tổng lưu lượng tiêu thụ của mạng lưới trong giờ dùng nước nhiều nhất, l/s Căn cứ vàobảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ theo các giờ trong ngày dùng nước lớn nhất, ta có đô thịdùng nước nhiều nhất vào lúc 12 – 13h Khi đó lượng nước mà mạng lưới tiêu thụ là 6,44%Qngđ

= 6,44% 18895,22 = 1216,3 m3/h hay 337,86 l/s Vậy, Qvào = 337,86 (l/s)

+ Qttr : tổng lưu lượng nước tập trung trên mạng lưới ở giờ dùng nước lớn nhất, l/s Qttr là lưulượng của các đối tượng (tưới cây, rửa đường, bệnh viện, trường học, xí nghiệp tập trung) ở giờdùng nước lớn nhất trong ngày Vào giờ dùng nước lớn nhất (12 – 13h), lưu lượng nước tậptrung là:

Qttr = 7,8 + 141 + 0,92 + 0,34 +12,6 + 10,2 = 172,24 m3/h = 47,84 (l/s)

• : Tổng chiều dài của mạng lưới, m

Xác định chiều dài tính toán cho từng đoạn ống

ltt = lthực x m (m) (Tham khảo tài liệu Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học MLCN – Th.s Nguyễn Thị Hồng)Trong đó :

 ltt: Chiều dài tính toán của các đoạn ống (m)

 lthực: Chiều dài thực của đoạn ống (m)

 m: Hệ số kể đến mức độ phục vụ của đoạn ống (m ≤ 1);

Khi đoạn ống phục vụ 1 phía m = 0,5;

Khi đoạn ống phục vụ 2 phía m = 1;

Khi đoạn ống qua sông hay làm nhiệm vụ truyền tải m = 0;

Bảng 4 Xác định chiều dài tính toán của từng đoạn ống

b Xác định lưu lượng dọc đường cho từng đoạn ống

Lưu lượng dọc đường được xác định theo công thức :

Trong đó: qdđ (i-k) : lưu lượng dọc đường của đoạn ống i – k

(Tham khảo tài liệu Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học MLCN – Th.s Nguyễn Thị Hồng)

Bảng 5 Lưu lượng dọc đường cho từng đoạn ống

STT Đoạn ống L tt

(m)

q đv (l/s.m) q dđ (l/s)

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

Length Diameter Flow Velocity

Unit Headloss Link ID m mm LPS m/s m/km

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

Elevation (cốt)

Base Demand

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

- Số đám cháy xảy ra đồng thời: n = 2

- Tổng lưu lượng cho chữa cháy: Qcc = 60 (l/s)

- Ta chọn điểm cấp nước bất lợi nhất là nơi có đám cháy xảy ra Dựa vào bảng thông số

Bảng thông số cho nút trong giờ dùng nước lớn nhất có cháy

Elevation

Base Demand Demand Head (cốtđo áp) Pressure (áp lực tự do) Node ID m LPS LPS m m

Bảng thông số cho đoạn ống trong giờ dùng nước lớn nhất có cháy

Length Diameter Flow Velocity Unit

Headloss (tổn

thất áp lực) Link ID m mm LPS m/s m/km

2.2 – Tính toán thủy lực phương án 2 – Mạng cụt.

- Xác định chiều dài đoạn ống:

l tt = l thực x m (m)

Trong đó:

 ltt: Chiều dài tính toán của các đoạn ống (m)

 lthực: Chiều dài thực của đoạn ống (m)

 m: Hệ số kể đến mức độ phục vụ của đoạn ống ( m≤1);

Khi đoạn ống phục vụ 1 phía m = 0,5;

Khi đoạn ống phục vụ 2 phía m = 1;

Khi đoạn ống qua sông hay làm nhiệm vụ truyền tải m = 0

Vì trong mạng lưới cụt mỗi đoạn ống đều cấp cho 2 phía nên m = 1 => l tt = l thực

Bảng tính toán lưu lượng dọc đường cho từng đoạn ống

STT Đoạnống Chiều dài

PHẦN 2: TÍNH TOÁN-THIẾT KẾ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC

CHƯƠNG III: HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC THẢI SINH HOẠT

3.1 Vạch tuyến thoát nước thải

Vạch tuyến mạng lưới thoát nước là một khâu vô cùng quan trọng trong công tác thiết kế hệ thống thoát nước, nó ảnh hưởng lớn đến khả năng thoát nước, hiệu quả kinh tế hay giá thành của mạng lưới thoát nước

Công tác vạch tuyến được dựa trên các nguyên tắc sau:

- Triệt để lợi dụng địa hình để xây dựng hệ thống thoát nước tự chảy đảm bảo thu được toàn

bộ lượng nước thải nhanh nhất, tránh đặt nhiều trạm bơm

- Vạch tuyến cống thật hợp lý để tổng chiều dài cống là nhỏ nhất, tránh trường hợp nước chảy ngược và chảy vòng quanh

- Đặt đường ống thoát nước thải phù hợp với điều kiện địa chất thuỷ văn Tuân theo các quy định về khoảng cách với các đường ống kĩ thuật và các công trình ngầm khác

- Hạn chế đặt đường ống thoát nước qua hồ, đường sắt, đê đập

- Phải giải quyết cho phù hợp với loại hệ thống thoát nước đã chọn chung hay riêng và số mạng lưới thoát nước sinh hoạt, sản xuất, nước mưa trên cùng một địa hình, phải chú ý đến khảnăng mở rộng và tuần tự thi công mạng lưới thoát nước

- Tránh trường hợp đường ống góp chính đi dưới đường phố có mật độ giao thông lớn

- Khi bố trí một vài đường ống áp lực đi song song với nhau thì phải đảm bảo khả năng thi công và sửa chữa khi cần thiết

- Trạm xử lý phải đặt ở vị trí thấp hơn so với địa hình thành phố nhưng không quá thấp để tránh bị ngập lụt Đặt trạm xử lý ở cuối nguồn nước, cuối hướng gió chính, đảm bảo khoảng cách vệ sinh đối với khu dân cư và xí nghiệp công nghiệp

- Nước thải từ khu công nghiệp được thu theo hệ thống thu nước riêng rồi tập trung xả vào hệ thống thoát nước thành phố rồi xử lý cùng với nước thải sinh hoạt của thành phố

3.2 – Hệ thống thoát nước thải sinh hoạt.

3.2.1 – Tính diện tích tiểu khu

- Việc tính toán diện tích tiểu khu dựa trên các số liệu đo đạc trực tiếp trên bản đồ quy hoạch

- Việc phân chia các ô thoát nước dựa vào sơ đồ mạng lưới

Đoạn

Diện tích (ha)Dọc đường Cạnh sườn

1-2 4a; 5c; 6b; 6(a,c,d); 7,8,9(a,b,c,d); (10-12)a.1-3(a,b,c,d); 4(b,c); 5(a,b,d); 12 115

2-3 13a; 13b;14b 10-12(b,c,d); 13(d,c); 14(a,c,d); 15-18(a,b,c,d); (19-24)a. 10 93

3-4 24b; 25b 22-24(b,c,d); 25(a,c,d);26(a,b,c,d).30a; 31a. 4 54

34(a,b,c)

19-21(b,c,d); 32(b,c,d); 33(a,b,c,d); 34d; (35-

3.2.2 – Xác định lưu lượng nước thải cho toàn đô thị.

 Dữ liệu đầu bài như sau:

- Số công nhân trong 1 xí nghiệp : 538 người

- Phân xưởng nóng chiếm 55% số công nhân

 Số công nhân phân xưởng nóng là: 55% x 538 = 358(người)

 Số công nhân phân xưởng nguội là: 538 – 358 = 292(người)

- Số ca làm việc: 1 ca

- Lượng nước thải sản xuất : 741 (m3/ca)

- Số giường bệnh: 122 (giường)

- Số học sinh: A = 1030 (học sinh)

- Giả sử toàn khu vực đều là khu đô thị loại IV

a. Lưu lượng nước thải sinh hoạt.

Khu vực II có 3306 m3/ngđ = 38,3 l/s

b. Lưu lượng nước thải trường học, bệnh viện.

- Tiêu chuẩn nước thải ở trường học và bệnh viện cũng lấy = 80% tiêu chuẩn cấp nước cho

c. Lưu lượng nước thải trong công nghiệp.

- Lưu lượng nước thải sản suất cho 1 xí nghiệp: Qsx = 741 (m3/ca) = m3/h = 25,,73 l/s Coicác xí nghiệp thải ra lưu lượng như nhau

- Lưu lượng nước thải sinh hoạt trong 3 xí nghiệp lấy bằng 80% lưu lượng nước cấp chosinh hoạt trong 3 xí nghiệp:

 = 56,18 m3/ngđ = 0,65 l/s => Vơi 1 xí nghiệp sẽ là 0,22 l/s

- Lưu lượng nước thải từ các nhà tắm trong 3 xí nghiệp:

- = 9,95 m3/h = 2,76 l/s => Vơi 1 xí nghiệp sẽ là 0,92 l/s

Vậy tổng lưu lượng nước thải trong công nghiệp = 25,73 +0,65 + 2,76 = 29,14 l/s

=> Tổng lưu lượng NT cho 1 xí nghiệp là 9,71 l/s

3.2.3 – Xác định lưu lượng tính toán tuyến cống chính

- Xác định mô – đun lưu lượng:

Tiêu chuẩn thải nước : q = 80 (l/ng.ngđ) (Lấy bằng 80% của tiêu chuẩn cấp nước)

Khu vực I :

NI = 21168 (người/km2) = 211,68 (người/ha)

Khu vực II :

NII = 11630 (người/km2) = 116,3 (người/ha)

3.2.4 – Tính toán tuyến cống chính

a. Thống kê lưu lượng nước thả

b. Tính toán thủy lực tuyến cống chính

3.2.5 – Tính toán tuyến kiểm tra

Tuyến kiểm tra: K1 – K2 – K3 – K4 – K5 – K6 – 8.

- Tính toán tương tự như tuyến ống chính

- Chọn tuyến ống kiểm tra là tuyến dài nhất, bất lợi nhất

a. Thống kê lưu lượng

Tuyến kiểm tra

Diện tích (ha)Dọc đường Cạnh sườn

b. Tính toán thủy lực tuyến kiểm tra

Tuyến kiểm tra

Đoạn ống

Diện tích (ha)

Mô-đun lưu lượng (l/s)

Lưu lượng TB (l/s) k ch Lưu lượng (l/s)

Dọc đường

Cạnh sườn

Dọc đường

Cạnh sườn

Chuyển qua Tổng

Tiểu khu

Lưu lượng tập

Cục bộ

3.2.6 - Hệ thống giếng thăm nước thải sinh hoạt

Trong mạng lưới thoát nước thải, giếng thăm cần đặt ở những chỗ:

- Nối các tuyến cống

- Đường cống chuyển hướng, thay đổi độ dốc hoặc thay đổi đường kính

- Trên các đoạn cống đặt thẳng, theo một khoảng cách nhất định

Kích thước mặt bằng của giếng lấy theo Điều 6.5.1 – TCVN 7957 – 2008 :

- Cống có đường kính nhỏ hơn hay bằng 800mm, kích thước bên trong giếng thăm bằng D = 1000mm hoặc a x b =

1000 x 1000 mm

- Cống có đường kính từ 800mm trở lên , kích thước giếng thăm là chiều dài bằng 1200mm và chiều ngang 500mm

- Miệng giếng có kích thước nhỏ nhất là 600 x 700 mm hoặc đường kính 700mm

Chiều cao phần công tác của giếng (tính từ sàn công tác tới dàn đỡ cổ giếng) thường lấy bằng 1,8 m Các giếng có độ sâu dưới 1,8 m thì không có cổ giếng

Trong giếng phải có thang để phục vụ cho công việc bảo trì Thang có thể gắn cố định lên thân giếng hoặc thang di động Khoảng cách giữa các bậc thang là 300 mm Bậc thang đầu tiên cách miệng giếng 0,5m

Trong những khu vực xây dựng hoàn thiện, nắp giếng đặt bằng cốt mặt đường