ĐỒ ÁN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

Ta có bảng tổng hợp lưu lượng nước cấp cho các xí nghiệp : Tên xí nghiệp Lưu lượng nước cấp cho các xí nghiệp m3/ca Nước cho sinh hoạt Nước tắm Nước cho sản xuất Cộng cho mỗi xí nghiệp

I - Mô tả điều kiện tự nhiên, địa hình trong phạm vi thiết kế :

Thành phố cần thiết kế nằm ở vùng đồng bằng với địa hình thoải, có sông chảy bao quanh thành phố

Thành phố nằm trong điều kiện khí hậu có :

 Mức độ trang bị vệ sinh loại 3

Với tỷ lệ đường và quảng trường chiếm 15% diện tích thành phố

Với tỷ lệ cây xanh chiếm 12% diện tích thành phố

Thành phố này có quy mô vừa và nhỏ

II - Phân tích nhiệm vụ thiết kế :

Với mặt bằng quy hoạch thành phố, các yêu cầu về trang thiết bị, mức độ trang thiết bị

vệ sinh của các khu dân cư và các xí nghiệp Cùng với các tài liệu về khí hậu và địa chất, địa hình thủy văn, ta cần phải thiết kế mạng lưới cấp nước cho mạng lưới sao cho đảm bảo các yêu cầu về lưu lượng và áp lực đặt ra và mạng lưới cần có chi phí xây dựng và quản lý thấp nhất

III - Xác đinh quy mô dùng nước Lập bảng thống kê lưu lượng tiêu dùng cho thành phố theo từng giờ trong ngày :

1 ) Tính diện tích các khu vực xây dựng, đường phố, quảng trường, công viên cây xanh :

2) Xác định lưu lượng nước sinh hoạt cho các khu dân cư :

QngđTB =

1000

K N

+ Với số tầng nhà 4 ữ 5 tầng, mức độ trang thiết bị vệ sinh loại 4

Tra tiêu chuẩn thiết kế 20 TCN 33-85 ta có tiêu chuẩn dùng nước trung bình :

q = 150 ữ 250 l/ng.ngđ , chọn q = 200 l/ng.ngđ

+ Số dân của khu vực I : N1 = P1.Fxd

1 = 150x415 = 62250 người

+ Hệ số dùng nước không điều hòa giờ : Kgiờ max = αmax.βmax

 αmax : Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của ngôi nhà, chế độ làm việc của các xí nghiệp công nghiệp và các điều kiện địa phương khác αmax = 1,4 ữ 1,5 , chọn αmax = 1,4

 βmax : Hệ số kể đến số dân trong khu dân cư Theo tiêu chuẩn thiết kế 20 TCN 33-85 ta có βmax = 1,1

+ Tiêu chuẩn dùng nước tưới đường bằng cơ giới : qđ = 1,0 l/m2 ngđ

+ Tiêu chuẩn dùng nước tưới cây thủ công : qcây = 3,0 l/m2ngđ

 Tổng lưu lượng nước tưới đường :

 Tổng lưu lượng nước tưới đường, cây xanh :

Qt = Qt

đ + Qt

c = 1680 +250 =4200 m3/ngđ = 48,61 (l/s)

4) Nhu cầu dùng nước cho các xí nghiệp :

Ta có bảng phân tích số lượng công nhân làm việc trong các nhà máy xí nghiệp :

xí nghiệp

Phân bố công nhân trong các phân xưởng Số công nhân được tắm trong các phân xưởng phân xưởng

nóng Phân xưởng không nóng phân xưởng nóng Phân xưởng không nóng

% Số người

Số người

Số người

Số người

45 1 2 =

1000

1650 25 1350

45  = 101,5 m3/ca

 Tổng lưu lượng nước sinh hoạt của công nhân trong 2 xí nghiệp :

Qcash = Qca1sh + Qca2sh = 102 + 101,5 = 203,5 m3/ca

=

1000

1320 40 1148

60  = 117,5 m3/ca

 Tổng lượng nước tắm của 2 xí nghiệp :

Qcatắm = Qca1tắm + Qca2tắm = 121,68 + 117,5 = 239,18 m3/ca

♦ Nước cho nhu cầu sản xuất :

- Nhu cầu nước sản xuất cho xí nghiệp I :24 l/s

Qca1sx =

1000

8 3600

= 547,20 m3/ca

 Tổng lưu lượng nước dùng cho sản xuất :

Qcasx = Qca1sx + Qca2sx = 691,20 + 547,20 = 1238,4 m3/ca

Ta có bảng tổng hợp lưu lượng nước cấp cho các xí nghiệp :

Tên xí nghiệp

Lưu lượng nước cấp cho các xí nghiệp (m3/ca) Nước

cho sinh hoạt

Nước tắm Nước cho

sản xuất

Cộng cho mỗi xí nghiệp

6) Lập bảng thống kê lưu lượng nước tiêu dùng cho thành phố theo từng giờ trong ngày :

Bảng thống kê lưu lượng cho thành phố phải lập cho từng giờ, nghĩa là phải phân phối lưu lượng dùng nước đáp ứng được nhu cầu dùng nước cho các đối tượng theo từng giờ trong ngày đêm

- Nước rửa đường và quảng trường tưới bằng cơ giới từ 8 giờ đến 18 giờ với lưu lượng phân phối đều 168 m3/h

- Nưới tưới cây xanh được tưới vào các giờ 5;6;7 và 17;18;19 với lưu lượng phân phối

đều 420 m3/h

- Nước tắm của công nhân được tiêu thụ vào 45 phút kéo dài sau khi tan ca

- Nước sinh hoạt của thành phố được tính theo hệ số sử dụng nước không điều hòa giờ

- Nước sản xuất có thể phân phối điều hòa theo các giờ làm việc trong ca

- Nước sinh hoạt trong xí nghiệp tùy theo từng giờ trong ca và tùy theo từng phân xưởng được tính theo bảng sau:

- Diện tích của xí nghiệp I : F<150 ha chọn một đám cháy

- Với khối tích của xí nghiệp 27000m3 , bậc chịu lửa I,II,III hạng sản xuất A,B,C theo tiêu chuẩn ta chọn lưu lượng cho một đám cháy qccxn = 25 l/s

+ Với khu dân cư I :

- Số dân trong khu dân cư I N1 = 62250 người, chọn số đám cháy xảy ra đồng thời là 2

- Nhà từ 4 ữ 5 tầng, không phụ thuộc bậc chịu lửa, theo tiêu chuẩn ta chọn lưu lượng cho một đám cháy qccdc = 35 l/s

♦ Với khu vực II

+ Xí nghiệp II :

- Tương tự xí nghiệp I ta chọn lưu lượng chữa cháy cho một đám cháy qccxn = 25 l/s + Với khu dân cư II :

- Số dân trong khu dân cư II N2= 77000 người, chọn số đám cháy xảy ra đồng thời là 2

- Nhà từ 5 ữ 6 tầng, không phụ thuộc vào bậc chịu lửa, theo tiêu chuẩn ta chọn lưu lượng cho mỗi đám cháy qccdc = 35 l/s

b) Xác định tổng lưu lượng nước chữa cháy cho khu vực thiết kế :

Với thời gian dập tắt các đám cháy cho mọi trường hợp lấy bằng 3 giờ

không nóng 0 6 12 19 15 6 12 19 11

- Tổng lưu lượng nước chữa cháy cho các xí nghiệp :

1) Biểu đồ tiêu thụ nước của thành phố :

Dựa vào bảng thống kê lưu lượng nước tiêu dùng theo giờ trong ngày của thành phố ta

có biểu đồ tiêu thụ nước của thành phố như sau :

5,26 5,03

5,74 5,72 5,70 5,56

4,28

5,59 6,00 6,17 5,37

3,74

2,06 1,22 1,23 1,24

- Ta có thể tích điều hòa của đài nước WđhĐ = 2,91%Qngđ.

- Thể tích thiết kế của đài nước WtĐ = WĐ

đh + WCC10 + WCC10 : Dung tích cung cấp chữa cháy của đài nước trong 10ph

%Qngđ

Lưu lượng bơm cấp II %Qngđ

Lượng nước vào

đài %Qngđ

Lượng nước

ra

đài

%Qngđ

Lượng nước còn lại trong

đài

%Qngđ

Lượng nước vào

bể

%Qngđ

Lượng nước

ra

bể

%Qngđ

Lượng nước còn lại trong

WCC10 =10x60x25= 15000 l =15m3

WđhĐ = 0.0291x60741,648 = 1767,58 m3

 WtĐ = 1767,58 + 15 =1782,58 m3

- Ta có thể tích điều hòa của bể chứa WđhB = 18,64%Qngđ.

- Thể tích thiết kế của bể chứa WtB = WđhB + WCC + Wbt

+ WCC : Dung tích nước để dập tắt các đám cháy trong phạm vi thành phố trong 3 giờ

120 =432m3 + Q max: Tổng lượng nước tiêu thụ của 3 giờ dùng nước lớn nhất

Ta thiết kế 4 bể chứa, mỗi bể sâu 4,5m và có kích thước (30x30)m

Thiết kế mạng lưới cấp nước

Hệ thống cấp nước là tổ hợp các công tình thu nước, vận chuyển, xử lý, điều hòa- dự trữ và phân phối đến mọi đối tượng dùng nước sao cho đảm bảo yêu cầu về chất lượng, yêu cầu về lưu lượng áp lực

Các công trình của hệ thống cấp nước bao gồm :

Do thành phố nằm ở đồng bằng, có sông chảy qua và chảy qua nơi có địa hình cao nên

ta chọn phương án thu nước mặt để cung cấp cho thành phố Do độ sự chênh lệch độ dốc địa hình tại vị trí đặt trạm bơm cấp hai và nơi cao nhất chỉ 1m nên ta có thể đặt đài nước ở đầu mạng lưới

Phần thứ hai

Tính toán và thiết kế mạng lưới cấp nước

I- vạch tuyến mạng lưới cấp nước :

Với yêu cầu cấp nước an toàn cho thành phố, mạng lưới cấp nước chính cho thành phố

được thiết kế theo mạng lưới vòng Hệ thống phân phố nước vào các tiểu khu được thiết kế theo mạng lưới cụt

Với việc sử dụng nguồn nước mặt, ta bố trí trạm bơm cấp II và đài nước ở gần sông tại

điểm có địa hình cao của thành phố

II- Xác định trường hợp tính toán cần thiết cho mạng lưới :

Ta bố trí đài nước ở đầu mạng lưới do vậy ta có hai trường hợp tính toán cơ bản sau :

- Trường hợp thứ nhất : Tính toán mạng lưới cho giờ dùng nước nhiều nhất Đây là trường hợp tính toán cơ bản

- Trường hợp tính toán thứ hai: Tính toán kiểm tra mạng lưới trong trường hợp có cháy xảy ra trong giờ dùng nước nhiều nhất

III- Xác định chiều dài tính toán, lưu lượng dọc đường của các

đoạn ống, lập sơ đồ tính toán mạng lưới cho các trường hợp :

1) Xác định chiều dài tính toán cho mạng lưới :

Để kể đến khả năng phục vụ của các đoạn ống với các khu vực dùng nước có tiêu chuẩn dùng nước khác nhau, ta đi tính chiều dài tính toán của các đoạn ống: ltt

ltt = lthực x m ; (m)

+ m: Hệ số kể đến mức độ phục vụ của đoạn ống đối với từng khu vực có tiêu chuẩn dùng nước khác nhau, m 1

+ lthực : Chiều dài thực của đoạn ống tính toán

Chiều dài tính toán của các đoạn ống trong thành phố được tổng kết trong bảng sau : Bảng xác định chiều dài tính toán cho các đoạn ống, tính

bằng m

Số TT

Đoạn ống

Chiều dài thực

a) Lập sơ đồ tính toán mạng lưới cho giờ dùng nước lớn nhất:

Với sơ đồ có đài ở đầu mạng lưới, ta có lưu lượng dọc đường được tính toán như sau :

dp t

l l

Q Q

Trong đó :

+ qđvI; qđvII : lưu lượng đơn vị dọc đường của khu vực I và khu vực II (l/s.m)

+ QshImax; QđvIImax : Lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt (có kể đến hệ số a) của khu vực I và khu vực II (l/s)

+ qđvc : Lưu lượng đơn vị dọc đường phân phân phối đều cho cả hai khu vực (l/s.m)

+ Q t: Tổng lượng nước tưới cây, tưới đường (l/s), Q t=420+ 168=588m3/h + Q dp: Lượng nước tính đến các nhu cầu chưa dự tính hết được và lượng nước

rò rỉ thất thoát (l/s), bằng 20% tổng lượng nước tiêu thụ của thành phố trong giờ dùng nước lớn nhất (chưa kể đến hệ số b), Q dp= 0,2x3316,87= 663,374m3/h

 qđvc=

6 , 3 ).

9235 7585 (

374 , 663 588



 =0,02067/s.m

 qđvI = 0 , 02067 0 , 06224

6 , 3 7585

28 ,

 qđvII = 0 , 02067 0 , 06290

6 , 3 9235

90 ,

Lưu lượng dọc đường được xác định theo công thức :

qdđ(i-k) = qđv.lttt(i-k)

+ lttt(i-k) : Lưu lượng dọc đường của đoạn ống (i-k)

Lưu lượng dọc đường của các đoạn ống được thống kê trong bản sau :

Bảng thống kê lưu lượng dọc đường cho các đoạn ống

STT Đoạn ống

Chiều dài tính toán (m)

qđvI

(l/s.m) qdd

I

(l/s)

Chiều dài tính toán (m)

qđvII

(l/s.m) qdd

II

(l/s)

1 3-4 250 0,06224 15,560

2 4-5 550 0,06224 34,232

3 5-6 600 0,06224 37,344

4 6-7 1000 0,06224 62,240

5 7-8 380 0,06224 23,651

6 8-21 215 0,06224 13,382

7 21-9 350 0,06224 21,784

8 9-10 450 0,06224 28,008

9 10-11 640 0,06224 39,834

10 9-16 950 0,06224 59,128

11 6-16 200 0,06224 12,448

12 16-17 1000 0,06224 62,240

13 11-18 225 0,06224 14,004 225 0,0629 14,153

14 18-17 275 0,06224 17,116 275 0,0629 17,298

15 17-3 500 0,06224 31,120 500 0,0629 31,450

Sau khi tính lưu lượng dọc đường cho các đoạn ống ta đi tính lưu lượng nút cho tất cả các nút trên mạng lưới bằng cách phân đôi lưu lượng dọc đường về hai đầu mút của đoạn ống, và cộng tất cả các trị số lưu lượng được phân như vậy tại các nút

Kết quả tính lưu lượng nút được thể hiện trong bản ở trang sau

Kiểm tra lại kết quả tính toán ta có :

ngd dai

1052 l s

Qnut 



Sơ đồ lưu lượng dọc đường cho các đoạn ống:

37,344 62,240

28,008

39,834

34,595

29,878

28 ,3 05

39 ,6

27

54,723

62,900

32,708

33,337

56,610

L

0

L 900

L 0

L 0

L 520

L 530

L9 00

L 950

L 0

L 530

L 550

L 00

L 250

L 100

0

L 0

b) Lập sơ đồ tính toán cho trường hợp có cháy xảy ra trong giờ dùng nước lớn nhất:

Theo tính toán ở phần trước, ở mỗi xí nghiệp có một đám cháy xảy ra đồng thời với lưu lượng q= 25l/s, ở mỗi khu vực có hai đám cháy xảy ra đồng thời với lưu lượng q= 35l/s Vị trí đặt các điểm lấy nước chữa cháy là các điểm bất lợi nhất, cao nhất, xa nhất so với trạm bơm hay là ở các xí nghiệp

Lưu lượng đẩy vào mạng lưới trong trường hợp có cháy xảy ra:

IV- Tính toán thủy lực trong mạng lưới:

1) Phân phối sơ bộ lưu lượng trong mạng lưới:

Dựa vào sơ đồ tính toán mạng lưới vừa lập được và lưu lượng lấy ra ở các nút vừa tính

được ta phân phối sơ bộ lưu lượng trên tất cả các đoạn ống của mạng lưới cho hai trường hợp:

+ Phân phối cho giờ dùng nước lớn nhất

+ Phân phối cho trường hợp có cháy xảy ra trong giờ dùng nước lớn nhất

Khi phân phối lưu lượng cần đảm bảo nguyên tắt:

+ Phải thỏa mãn phương trình cân bằng lưu lượng nút tại tất cả các nút của mạng lưới :q i  k  Q i  0

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

+ Xuất phát từ một nút nào đó hướng đi tới khu vực có nhiều lưu lượng tập trung hoặt lưu lượng nút có trị số lớn sẽ được phân phối nhiều nước hơn các hướng khác

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

2) Chọn đường kính cho các đoạn ống trong mạng lưới:

Sau khi phân phối sơ bộ bộ lưu lượng, dựa vào trị số lưu lượng của mỗi đoạn ống và căn

cứ vào vận tốc kinh tế trung bình ta chọn đường kính cho mỗi đoạn ống

3) Điều chỉnh vòng bằng phương pháp Lô-Ba-Trép:

a) Tính toán điều chỉnh cho giờ dùng nước lớn nhất:

Dựa vào đường kính ống và vận tốc nước chảy trong ống, tra “Bảng tính toán thủy lực”

ta được các hệ số sức cản đơn vị So, và hệ số điều chỉnh vận tốc 1

Ta có sơ đồ phân phối sơ bộ lưu lượng và tính toán điều chỉnh mạng lưới ở trang sau

Sơ đồ phân phối sơ bộ lưu lượng và tính toán điều chỉnh mạng

lưới cho giờ dùng nước lớn nhất

17

2

ĐN

TB II1

530

496,034

250225,104 189,316

70

218,916

39,045

70

39,977

70

23,222

40,805

28,873

62,794

16 3, 0

30 0

18 9, 1

L 250D500

L 00 _D 45 0

L 550_D700

L 350_

D200

L 0_

D 25 0

L 450_D200

L 640_D250

L 1000_D250

L 520_D200

L

0 D 25 0

L 530_

D250

L

0 D 20 0

L 1000_

D300

L 0_

D 30 0

L 870_300

L 900_

D200

L 0_

D3 50

L9 _D 40 0

L 0_

D 50 0

L 950_D450

L 530_D700 I

II III

b) Tính toán điều chỉnh cho trường hợp có cháy xảy ra trong giờ dùng nước lớn nhất:

Tổng lưu lượng vào mạng lưới cho trường hợp tính toán này là 1301,345 l/s Ta có sơ

đồ tính toán và điều chỉnh mạng lưới cho trường hợp này thể hiện ở dưới

Sơ đồ tính toán điều chỉnh mạng lưới trong trường hợp có

cháy xảy ra trong giờ dùng nước lớn nhất

L 950_

D450

L 0_

D 50 0

6

47,330

203,389

19

26 9, 1

6 7

242,051 111,455

21

L 430_

D1506,767

D 30 0

L 00 _D 45 0

87.48

7 66,908

95

60

59.350

7

662,815

TB II

2

628,849 33,966 56,363

0 69

17 31,289

13

26,604 L9

00 _D 40

0

L 900_

D250

L 0_

D3 50

14 7, 3 10

7, 3 100,955

2

15

29,092

L 0_

D3 50 59,900

12

VI

L 870_300 83,972

V- Tính toán hệ thống vận chuyển nước từ trạm xử lý đến đầu mạng lưới từ mạng lưới đến đài nước

1) Hệ thống vận chuyển từ trạm bơm cấp hai đến mạng lưới:

a) Tính cho giờ dùng nước lớn nhất:

Thông thường để đảm bảo an toàn cấp nước, những hệ thống vận chuyển nước được tính toán với số tuyến ống vận chuyển từ hai ống trở lên, và phải đảm bảo điều kiện xảy ra hư hỏng trên một đoạn ống nào đó của mạng lưới

Theo quy phạm của thiết kế hiện hành, lưu lượng vận chuyển trước khi có sự cố xảy ra là:

Qh= 70%Qsh + 100%QXN

Trong đó:

+ QXN : Tổng lượng nước cấp cho các xí nghiệp, QXN= 58,371 l/s

+ Qsh : Tổng lượng nước cấp cho sinh hoạt trong giờ dùng nước lớn nhất,

Qsh=945,027 l/s

 Qh = 0,7x945,027 + 38,84 = 700,359 l/s

Khi chọn m=2 tuyến, ta cần tính toán xem phải chia tuyến ống vận chuyển ra làm mấy

đoạn để đảm bảo vận chuyển được lưu lượng đó mà áp lực ở đầu mạng lưới không bị hạ thấp

Khi không có sự cố, lưu lượng vận chuyển từ trạm bơm đến mạng lưới là Q= 983,867l/s qua mỗi ống (trong hai ống) của tuyến dẩn từ trạm bơm II đến điểm 1 là:

Q1-ống = 419 , 934 /

2

867 ,

Chiều dài của mỗi đoạn ống là L=600 m

Vì trong đoạn này lưu lượng lớn, tổn thất lớn nên chọn dùng ống dẫn bằng thép, đường kính mỗi ống là D= 900 mm, tra bảng ta có v= 1,182 (m/s), hệ số hiệu chỉnh cho giá trị So là

δ1=1,003, tra trong “Các bảng tính toán thủy lực” ta có So= 0,0025962  sức kháng trên

đoạn ống từ trạm bơm đến điểm 1, S1ống = So.L δ1 = 0,002962.600.1,003 = 1,7825 m

Tổn thất áp lực của hệ thống vận chuyển được tính theo công thức: h=S.Q2 Trong đó S= Siong n

4

4 _ là sức kháng của ống dẫn khi làm việc bình thường

Q _ lưu lượng của hệ thống ống dẫn từ trạm bơm đến đầu mạng lưới khi làm việc bình thường

Khi có hư hỏng trong giờ dùng nước lớn nhất, tổn thất áp lực của hệ thống vận chuyển là: hh = Sh.Q2

Sức kháng của hệ thống khi có sự cố là Sh= h

Q

Q S

2 2