Thiết kế trạm bơm tiêu xã hữu hòa – huyện thanh trì – TP hà nội

DANH SÁCH BẢNG:BANG 3.1 : Kết quả tính toán tần suất kinh nghiệm mực nước lũ bình quân 5 ngàymax BẢNG 3.2: Kết quả tính toán tần suất lý luận mực nước lũ bình quân 5 ngày max BẢNG 3.3: K

MỤC LỤC DANH SÁCH BẢNG

DANH SACH HÌNH ẢNH

DANH SÁCH BẢNG:

BANG 3.1 : Kết quả tính toán tần suất kinh nghiệm mực nước lũ bình quân 5 ngàymax

BẢNG 3.2: Kết quả tính toán tần suất lý luận mực nước lũ bình quân 5 ngày max

BẢNG 3.3: Kết quả tính toán tần suất kinh ngiệm mực nước lũ bình quân 1 ngày maxBẢNG 3.4 :Kết quả tính toán tần suất lý luận mực nước lũ bình quân 1 ngày max

BẢNG 3.5 : Kết quả xác định Vmax, Vtk, Vmin kênh dẫ

BẢNG 3.6 : Các thông số mực nước

BẢNG 3.7 : Thông số kỹ thuật của máy bơm HTD 3700-5

BẢNG 3.8 : Thông số kỹ thuật của động cơ

BẢNG 3.9 : Bảng kiểm tra số vòng quay của động cơ

BẢNG 3.10 : Bảng kết quả kiểm tra công suất của động cơ

BẢNG 3.11 : Bảng tính cao trình đặt máy theo điều kiện 1

BẢNG 3.12 : Bảng tính cao trình đặt máy theo điều kiện 2

BẢNG 3.15: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu suất của động cơ

BẢNG 3.16: Thông số kỹ thuật của máy bơm tiêu

BẢNG 3.17: Thông số kỹ thuật của động cơ DK 51-2

BẢNG 3.18: Thông số kỹ thuật của máy bơm nước cứu hoả

BẢNG 3.19: Bảng thông số kỹ thuật của máy biến áp chính

BẢNG 3.20: Bảng thông số kỹ thuật của máy biến áp phụ

BẢNG 5.1 : Bảng tính chi phí tư vấn

BẢNG 5.2 : Một số chi phí khác

BẢNG 5.3: Bảng tổng dự toán xây dựng công trình

DANH SÁCH HÌNH ẢNH:

HÌNH 3-1 : Sơ đồ bố trí tổng thể Trạm bơm tiêu Hữu Hòa

HÌNH 3-2: Mặt cắt ngang kênh dẫn

HINH 3-3: Mặt cắt ngang kênh tháo

HÌNH 3.4: Sơ đồ bố trí lưới điện của trạm bơm

CHƯƠNG 1 : TÌNH HÌNH CHUNG CỦA HỆ THỐNG

1.1 Điều kiện tự nhiên của hệ thống

1.1.1 Vị trí địa lý

Xã Hữu Hoà nằm ở phía Tây Nam huyện Thanh Trì, TP Hà Nội

là vùng ven kênh tiêu Phú Diễn và khu cuối kênh tiêu chính giáp gianh với đường

kênh Phú Diễn do đó thuận lợi cho việc tiêu thoát úng, nếu có công trình chủ động tiêu

1.1.4 Điều kiện khí tượng.

a- Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình năm của khu vực khoảng từ 23 ÷ 240C, tổng

tháng II năm sau) nhiệt độ giảm xuống 200C, tháng I lạnh có nhiệt độ trung bình

đầu mùa Đông là thời kỳ khô lạnh, độ ẩm trung bình xuống tới dưới 80%, độ ẩmcao nhất năm có ngày lên tới 98% và thấp nhất có ngày xuống tới 64%

c- Bốc hơi: Theo số liệu thống kê của khu vực nhiều năm lượng bốc hơi bìnhquân đạt 1000 mm Các tháng đầu mùa mưa (V,VI,VII) lại là những tháng có lượngbốc hơi lớn nhất trong năm Lượng bốc hơi trong tháng V đạt trên 100 mm, các

mưa phùn và độ ẩm tương đối cao

d- Gió bão: Hướng gió thịnh hành trong mùa Hè là gió Nam, gió Đông Nam vàmùa Đông thường có gió Bắc và gió Đông Bắc

- Tốc độ trung gió từ 2 ÷ 3 m/s

- Từ tháng VII đến tháng XI là những tháng thường có Bão hoặc ápthấp nhiệt đới, tốc độ gió bão lớn nhất đạt cấp 10 ÷ cấp 11 (khoảng từ 30 ÷ 40 m/s) e- Mưa và phân bố mưa:

- Lượng mưa bình quân năm của khu vực theo số liệu tính toán và thống kêlà: 1821,7 mm

điều kiện bất lợi cho việc sản xuất vụ mùa

+ Mùa kiệt thường khô hanh, mưa ít, lượng mưa trung bình mùa kiệt chỉchiếm khoảng 18% lượng mưa trung bình nhiều năm Số ngày mưa trong mùa kiệttrung bình từ 54 ÷ 60 ngày.

-Lượng mưa gây úng hàng năm ( mưa rào):

+ Mưa rào thường xảy ra trong mùa mưa ( đặc biệt chủ yếu xảy ra vào cáctháng VII, VIII, IX là những tháng gieo cấy vụ mùa)

+ Mưa rào lớn, dài ngày thường xảy ra do có bão, hoặc ảnh hưởng của ápthấp nhiệt đới

+ Nhìn chung theo số liệu thống kê, các trận mưa lớn nhất thường kéo dài từ

3 đến 7 ngày:

Theo thống kê:

* Lượng mưa 3 ngày lớn nhất chiếm 50% lượng mưa 5 ngày lớn nhất

* Lượng mưa 5 ngày lớn nhất chiếm 90% lượng mưa 7 ngày lớn nhất

năm xảy ra vào cuối tháng VI và đầu tháng VII khi lúa chiêm sắp thu hoạch và lúa

mưa muộn vào tháng 11 (1975 và 1984) gây úng cho lúa mùa muộn và sắp thuhoạch cây vụ Đông

1.1.5 Điều kiện thuỷ văn.

Khu vực nằm ngay sát sông Nhuệ, đây là nguồn cung cấp nước tưới và cũng

là nguồn nhận nước tiêu của khu vực

Vào mùa lũ , nước sông Nhuệ lên cao, trung bình ở cao trình: +5,3 - +5,6m

1.1.6 Địa chất, địa chất thuỷ văn

Theo tài liệu địa chất tại các vị trí công trình đã xây dựng gần các trạm bơm

dự kiến thấy rằng: Nhìn chung cấu trúc địa chất của khu vực như sau:

- Lớp 1: Đất đắp, dày 0,7 đến 1,5m là lớsp đất sét pha nặng màu nâu đỏ trạngthái dẻo cứng đến nửa cứng chứa hữu cơ, đá, sạn

- Lớp 2: Dày từ 2.8 m đến 3.3 m là đất sét màu nâu đỏ, xám vàng, xám xanhtrạng thái dẻo cứng Lớp này có sức chịu lực khá tốt, khả năng biến dạng nhỏ, có ýnghĩa cho xây dựng

- Lớp 3: Dày trung bình khoảng 4.3 m là đất sét pha màu xám nâu trạng thái dẻochảy Lớp này có sức chịu tải nhỏ, khả năng biến dạng lớn, đây là lớp đất yếu bất lợicho xây dựng.

- Lớp 4: Chiều dày lớn (> 7m) thành phần là cát hạt nhỏ, hạt trung màu xámsáng kết cấu chặt vừa Lớp này có khả năng chịu lực tốt, thích hợp với móng cọc

1.1.7 Nguồn vật liệu xây dựng.

Xi măng, thép, cát vàng, đá, gạch có thể mua từ Quận Hà Đông, hoặc nộithành Hà Nội cách vị trí công trình vài Km và được vận chuyển đến công trình bằng

xe ô tô tải loại nhỏ và trung hoặc xe công nông

1.1.8 Tình hình giao thông

Gặp nhiều khó khăn do đường vào xã chỉ duy nhất qua cầu Hữu Hoà bắc quasông Nhuệ, con cầu này nhỏ và yếu chỉ cho các xe cơ giới hoặc xe tải hạng trung Đường đi trong thôn chật, hẹp, mật độ dân cư sống hai bên đường đông đúc chonên đi lại khó khăn nhất là khi có ô tô chở hàng đi vào trong thôn

1.2 Tình hình dân sinh – kinh tế

I.2.1 Tình hình dân số

Xã Hữu Hoà có 05 thôn gồm: Hữu Lê, Hữu Từ, Hữu Trung, Thanh Oai, PhúDiễn với tổng số dân toàn xã là: 6872 người số hộ là: 1598 hộ, mật độ dân số: 2345người/Km2, tỷ lệ tăng dân số là: 1%

Xã có 4163 người trong độ tuổi lao động bao gồm: Lao động nông nghiệp là:

1809 người, lao động công nghiệp có 1007 người, lao động thương mại dịch vụ là :

430 người, lao động tham gia các ngành khác là: 234 người

Nhìn chung lao động chưa có việc làm thường xuyên mới sử dụng hếtkhoảng 80% thời gian lao động Số lao động có việc làm chưa ổn định và lao độngchưa có việc làm càng tăng, là một xã đất chật người đông, bình quân mỗi nhân

miến dong, bún khô Số nông dân sau sản xuất nông nghiệp đã tham gia hoạt độngdịch vụ, thương mại Do đó đời sống của nhân dân từng bước ổn định và ngày càngnâng cao

1.2.2 Kinh tế và các ngành nghề

Tổng gía trị sản xuất toàn xã đạt 52, 788 tỷ đồng, trong đó nông nghiệp đạt11,628 tỷ đồng = 22.03%, công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp đạt: 27.062 tỷ đồng

= 51.27%, thương mại và dịch vụ đạt 14.098 tỷ đồng = 26.7%

Do sản xuất nông nghiệp mang tính rủi ro cao, hiệu quả thấp Mặt khác dịch

vụ và công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp trong xã đang phát triển nên sản xuất nôngnghiệp ở xã còn đơn điệu Hầu hết các hộ nông dân kể cả các hộ sản xuất tiểu thủcông nghiệp vẫn tham gia sản xuất nông nghiệp mà không chuyển nhượng quyền sửdụng đất với suy nghĩ nếu phát triển công nghiệp không thuận lợi thì vẫn còn conđường phát triển nông nghiệp Để tồn tại đặc điểm này đã làm hạn chế phát triểnnông nghiệp theo hướng hàng hoá khi hình thành các mô hình kinh tế trang trại quy

mô lớn Tuy nhiên qua khảo sát điều tra cho thấy sản xuất công nghiệp, tiểu thủcông nghiệp đặc biệt là ngành nghề truyền thống như miến dong, bánh đa chiếm

tỷ trọng cao về giá trị sản xuất, giữ vị thế trọng yếu trong quá trình phát triển kinh tếcủa xã

1.2.3 Phương hướng phát triển kinh tế của khu vực.

Theo quy hoạch của Thành phố Hà nội đến năm 2020 và theo chương trình

12 của Thành uỷ Hà nội về quy hoạch phát triển nông thôn vùng ngoại Thành thìđịnh hướng phát triển kinh tế xã hội của xã Hữu Hoà là:

- Phát triển ổn định sản xuất nông nghiệp, từng bước cải thiện kinh tế nông thôn

- Phát triển làng nghề truyền thống, sản xuất hàng hoá và dịch vụ

- Đầu tư phát triển nông nghiệp theo hướng chuyển đổi từ chuyên canh lúa sangsản xuất: rau, hoa màu phục vụ cho thị trường nội thị

Đó cũng là phương hướng chung phát triển kinh tế xã hội của xã trong thời gian tới

Để góp phần thực hiện định hướng trên, trước mắt cần đầu tư xây dựng hạ tầng cơ

sở nông thôn mà đặc biệt là chú trọng xây dựng, cải tạo hệ thống thuỷ lợi nhằm đảmbảo tưới, tiêu triệt để cho diện tích đất canh tác và đảm bảo môi trường vệ sinh nôngthôn

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG THUỶ LỢI VÙNG DỰ ÁN

2.1 Hiện trạng hệ thống thuỷ lợi

2.1.1 Về tưới:

Chủ yếu là tưới bằng động lực Trong khu vực đã xây dưng được một

số trạm bơm tưới lấy nước từ sông Nhuệ:

Ngoài ra hệ thống kênh tưới mới được Nhà nước đầu tư cải tạo như cứng hoákênh N1, kênh Hữu Lê, kênh Ngõ Mang

Nhìn chung về tưới đã được giải quyết tốt

Trạm bơm Phú Diễn được xây dựng vào năm 1980, do nhân dân tự thiết kế và

trục đứng, động cơ 37 KW, nhà trạm kiểu buồng ướt máy đặt chìm Do móng nhàmáy không được thiết kế đảm bảo (móng không có giằng, cả nhà trạm chỉ được đặtlên 04 cột trụ, 04 cột trụ này không có liên kết với nhau, móng cột không được giacố) vì vậy khi máy bơm làm việc, cả nhà trạm bị rung quá giới hạn cho phép, dẫnđến trục động cơ bị sát cốt, làm việc không an toàn, chỉ sau 1 thời gian là phải dừng,hiện tại có 1 động cơ bị cháy

Mặt khác do cống dưới đường tàu quá nhỏ (D = 80cm) không đủ kích thước đểdẫn lưu lượng nước cho trạm bơm Phú Diễn (có khi bể hút cạn không có nước trong

khi đồng vẫn bị ngập) Vì các nguyên nhân trên nên khu vực này bị úng ngậpnghiêm trọng.

- Lưu vực 2: Từ phía trên kênh N1 đến bờ sông Nhuệ ở đây nước được tiêu vềtrạm bơm Ngõ Mang rồi ra sông Nhuệ Do trạm bơm Ngõ Mang có công suất nhỏ

mô (đáy kênh cao, và vừa là kênh tưới), nên vấn đề tiêu ở đây cũng không được giảiquyết triệt để

Tóm lại toàn bộ khu vực 550 ha của xã Hữu Hoà gặp khó khăn về tiêu, đặc biệtkhu đồng trũng thuộc thôn Hữu Từ thường bị ngập trắng, làm cho sản xuất nôngnghiệp bấp bênh, người dân gặp nhiều khó khăn

Số liệu thống kê các năm gần đây

Có hệ thống kênh tiêu chính: KCO, KC1, KC2, KC3 dẫn nước từ các điểm tiêu

về trạm bơm Ngõ Mang và cống qua đường tàu về trạm bơm Phú Diễn với tổngchiều dài là 3950 m Hiện tại các kênh tiêu chính này đang bị bồi lấp, mặt cắt bị thuhẹp nên không đảm bảo dẫn nước khi tiêu

2.2 Hiện trạng hạ tầng giao thông

Hệ thống tiêu hiện tại không đáp ứng được yêu cầu tiêu của khu vực, do vậynạn úng ngập xảy ra thường xuyên và nghiêm trọng khi mưa lớn, ảnh hưởng đếngiao thông đi lại của người dân thiệt hại đến sản xuất nông nghiệp và môi trườngsinh hoạt

2.3 Hiện trạng hạ tầng cấp nước, thoát nước, vệ sinh nông thôn

2.3.1 Biện pháp công trình tổng thể

trạm bơm Phú Diễn cũ để tiêu cho toàn bộ lưu vực 550 ha

Hữu Hòa

2.3.2 Nhiệm vụ trạm bơm đầu mối

Dự án có nhiệm vụ giải quyết vấn đề tiêu nước cho 550 ha bằng giải pháp

công trình, nhằm xoá nạn ngập úng, hạn chế ảnh hưởng bất lợi của thiên nhiên đếnsản xuất nông nghiệp và môi trường sinh thái, đưa sản lượng lương thực tăng cao và

ổn định, đồng thời làm tiền đề cho việc chuyển đổi canh tác trong khu vực, gópphần thực hiện định hướng phát triển kinh tế xã hội của xã, nâng cao đời sống củanhân dân trong vùng, cải thiện bộ mặt của nông thôn

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ TRẠM BƠM

3 1 Tính toán các thông số cơ bản

3.1.1 Xác định vị trí trạm bơm và bố trí tổng thể công trình đầu mối

3.1.1.1.Vị trí trạm bơm

Vị trí công trình được chọn phải cân đối các yêu cầu sau:

* Phải đặt ở vị trí có cao trình thấp để thu được toàn bộ nước từ các kênh tiêu,đồng thời khối lượng đào kênh tiêu ít nhất

* Vị trí đặt phải thích hợp với việc phân khu tiêu nước, giảm bớt năng lượngtiêu hao, các công trình bố trí không chồng chéo lên nhau…

* Nên chọn ở chỗ nước bơm ra có mực nước thấp, nước tiêu ra nhanh

* Ổn định về mặt xói lở và bồi lắng Đảm bảo chống lũ cho động cơ tức caotrình sàn động cơ phải cao hơn mực nước lũ từ 0,5m trở lên Để việc vận chuyểngiao thông dễ dàng, giảm khối lượng đào đắp và thông gió tự nhiên thì cao trình sànđộng cơ phải cao hơn mặt đất tự nhiên từ 0,2 ÷ 0,3m

* Khối lượng xây dựng công trình nhỏ, giảm vốn đầu tư ban đầu nhưng vẫnđảm bảo tính kỹ thuật cao

* Điều kiện thi công thuận lợi, mặt bằng thi công rộng rãi, lợi dụng công trình

cũ đã có như kênh mương, cầu máng Giảm nhỏ tối đa mức chi phí bồi thườngthiệt hại do xây dựng công trình

3.1.1.2 Bố trí tổng thể công trình đầu mối

Xây dựng trạm bơm Hữu Hòa mới ngay trên nền trạm bơm Phú Diễn cũ, thuộc thônPhú Diễn, Xã Hữu Hòa, ngay sát kênh tiêu Phú Diễn nên có thuận lợi sau:

- Không mất chi phí giải phóng mặt bằng

việc tập trung dòng chảy nhanh, hiệu quả chống úng cao

- Địa chất tương đối thuận lợi, việc xử lý nền móng đơn giản

- Đoạn bờ kênh tiêu ở đây ổn định

Dựa vào đặc điểm địa hình khu vực vị trí trạm bơm, trạm bơm được bố trí theo

sơ đồ sau:

Hình 3.1: Sơ đồ bố trí tổng thể Trạm bơm tiêu Hữu Hòa

3.1.2 Xác định cấp công trình, tần suất thiết kế

3.1.3 Tính toán xác định các yếu tố thuỷ văn khí tượng

3.1.3.1 Tài liệu tính toán:

Tài liệu mực nước cống Hà Đông – Sông Nhuệ

Z 1 ngày max

Zbq 5 ngày max

TT Năm

Z 1 ngày max

Zbq 5 ngày max

- Trong trường hợp có điểm đột xuất không xử lý được và thường cho kết quảthiên nhỏ khi tính toán các đặc trưng thống kê (do sai số của phép tính tổng thaycho tích phân)

- Thực tế cho thấy đường tần suất lý luận vẽ theo phương pháp này thườngnằm cách xa điểm tần suất kinh nghiệm nên không thể dùng làm công cụ kéo dàiđường tần suất kinh nghiệm được Nguyên nhân chính là do các tham số thống kê

, Cv tuycũng có sai số nhưng thường nằm trong phạm vi cho phép

- Phương pháp này chỉ cho độ chính xác tốt trong trường hợp chuỗi số thống

kê Xi đủ dài: Xi > 20 trị số

* Phương pháp đường thích hợp

Cơ sở của phương pháp này cho rằng không nhất thiết phải quá lệ thuộc vào côngthức tính các thông số thống kê, cũng như các điều kiện hạn chế về toán học của đườngtần suất lý luận mà có thể thay đổi các số đặc trưng thống kê trong chừng mực nhấtđịnh sao cho đường tần suất lý luận là thích hợp nhất với các điểm kinh nghiệm

+ Ưu điểm: Các bước tính toán đơn giản, cho khái niệm trực quan, dễ dàng nhận xét

+ Ưu điểm: Tính toán các tham số nhanh, đơn giản và phù hợp hơn

thường nằm xa các điểm kinh nghiệm Ngoài ra do trước tiên phải vẽ đường tần suấtkinh nghiệm để chọn điểm nên kết quả cũng phụ thuộc vào chủ quan người vẽ

m : Số thứ tự của số liệu trong liệt tài liệu đã sắp xếp

n : Tổng số giá trị của liệt tài liệu

- Trong ba phương pháp vẽ đường lý luận trên nhận thấy phương pháp mômen

có nhiều ưu điểm và đã có phần mềm tính toán văn “TSTV 2002” (Tác giả ĐặngDuy Hiển - CQLN & CTTL; Cố vấn lý thuyết PGS Đặng Văn Bảng - TrườngĐHTL)

Vậy: Chọn phương pháp mômen để xây dựng đường tần suất lý luận

* Trình tự tính toán phương pháp mô men:

Từ các chuỗi số liệu thực đo X1, X2, X3 … tính được các đặc trưng thống kê:

)XX(C

n

1 i

2 i

n

1 i

3 i s

X.C)

3n(

)XX(C

X

- Trị số bình quân của đại lượng thống kê cần tính toán;

Xi - Giá trị của đại lượng thống kê năm thứ i;

n - Số năm của chuỗi số liệu, n = 20 năm;

* Từ các phương pháp đã chọn ở trên để vẽ đường tần suất kinh nghiệm và đườngtần suất lý luận có hai cách để thực hiện là:

- Lập các bảng tính và dùng các bảng tra đã lập sẵn (ở phụ lục II - Giáo trình Thuỷvăn công trình)

- Dùng phần mềm tính toán thủy văn “TSTV 2002”

Để thuận lợi, chính xác và nhanh chóng các đường tần suất trong Đồ án nàyđều sử dụng phần mềm “TSTV 2002” để tính toán và vẽ

Dựa vào đường tần suất mực nước lũ bình quân 5 ngày max thể hiện trên giấy

Dựa vào đường tấn suất mực nước lũ bình quân 1 ngày max thể hiện trên giấy

STT Năm X(i) X(i) sắp xếp Tần suất P

Bảng 3-4: Bảng kết quả tính toán tần suất lý luận mực nước lũ bình quân 1 ngày max.

3.1.4 Tính toán lưu lượng trạm bơm

Diện tích tiêu của lưu vực ω

= 550 ha

Hệ số tiêu thiết kế của trạm bơm: qtk= 8 l/s/ha

Lưu lượng thiết kế của trạm bơm:

Qtk = qtk.ω

= 8.550 = 4400 (l/s) = 4.40 (m3/s) Lưu lượng tiêu nhỏ nhất của trạm bơm:

Qmin =

13

Qtk =

13

.4.40 = 1.47 (m3/s) Lưu lượng lớn nhất của trạm bơm: Qmax = k.Qtk

- Hệ số mái m = 1,0 (Tra bảng 9- 6 Giáo trình Quy hoạch và Thiết kế HTTL tập

1 ứng với đất thịt pha sét);

- Hệ số nhám lòng kênh n = 0,025 (Tra bảng 9-8 Giáo trình Quy hoạch và Thiết

kế HTTL tập 1 ứng với đất thịt pha sét, lưu lượng Q = 4,40 m3/s);

- Dựa vào địa hình tuyến kênh đi qua, đảm bảo điều kiện ổn định của lòng kênh

- Lưu lượng thiết kế Qtk = 4.40 m3/s

* Thiết kế mặt cắt kênh dẫn.

Các thông số cơ bản để thiết kế kênh dẫn: m, n, i, Qtk Yêu cầu của bài toán là tính b

và h, giả thiết h tìm b hoặc ngược lại

Khi đã xác định được các yếu tố thuỷ lực của kênh dẫn, việc thiết kế kênh đượcthực hiện qua các bước sau:

+ Tính f(Rln)

( )R 4mQ i

(3-1)Trong đó:

mm1.2

mo = + 2 −

, với m = 1,0 thì 4mo = 7,314Thay các trị số của 4mo, Q, i vào (3-1) ta được:

h : Độ sâu dòng chảy trong kênh

Qtk : Lưu lượng tiêu thiết kế; Qtk = 4,40 m3/s

Thay các trị số của A, Q vào (3 -2) được: h=0,8.= 1,311 (m)

Lập tỷ số :, tra bảng 8-3 trong Bảng tra Thuỷ lực với m = 1,0 ta được Từ đó tínhđược b = 4,73 1,02 = 4,825 (m)

Để quá trình thi công được thuận lợi chọn b = 5,0 (m) Tính lại h theo phương

pháp so sánh với mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực khi biết m, n, Q, i, b

( )R 4mQ i

= = 0,0235Tra bảng 8-1 trong Bảng tra Thuỷ lực với n = 0,025 ta có bán kính Thuỷ lực lợinhất Rln = 1,02 m

Lập tỷ số:= 4,902, tra bảng (8-3) Bảng tra Thuỷ lực với m = 1,0

ta được =1,261 Từ đó tính được h =

ln ln

h R R

= 1,261 1,02 = 1,29 (m)Như vậy kênh dẫn có kích thước là: Chọn btk = 5,00 m; htk = 1,29 m

=> = h.(b+m.h) = 1,29.(5 +1,0.1,29) = 8,11 (m2)

=> ==0,54 (m/s)

+ Kiểm tra an toàn trong kênh

Để đảm bảo lòng kênh không bị bồi lắng và không bị xói lở thì cần thoả mãnnhững điều kiện sau:

- Điều kiện không gây xói lở: Vmax < [Vkx]

- Điều kiện không gây bồi lắng: Vmin > [Vkl]

Trong đó: Vmax, Vmin là tốc độ dòng chảy trong kênh khi dẫn với lưu lượng giacường (Qgc) và lưu lượng nhỏ nhất (Qmin);

[Vkl] - Tốc độ không lắng cho phép

Để xác định Vmax, Vtk, Vmin thì phải tính toán độ sâu nước trong kênh khi dẫn vớilưu lượng Qgc, Qtk, Qmin Việc xác định độ sâu hmax, hmin được thực hiện theo phươngpháp đối chiếu với mặt cắt có lợi nhất về thuỷ lực như đã trình bày ở trên Kết quảtính toán cụ thể được trình bày ở bảng 3-5

) )

3.2.1.1 Kiểm tra điều kiện không xói lở: V max <[V kx ]

[Vkx] = K1

1 , 0 max

Q

Trong đó:

Qmax - Lưu lượng lớn nhất, Qmax= 5,104(m3/s);

trình Quy hoạch và Thiết kế HTTL tập 1 cho đất pha sét nặng ta được K1 = 0,68

kl min

V V

V V

Q

Trong đó:

Qmin - Lưu lượng nhỏ nhất, Qmin= 1,47 (m3/s);

A - Hệ số phụ thuộc vào tốc độ chìm lắng của bùn cát, lấy A = 0,33

Lúc đó: [Vkl] = 0,33.1,470,2 = 0,36(m/s)

không bồi lắng và không bị mọc cỏ

3.2.1.3 Kiểm tra ổn định của kênh

Muốn cho lòng kênh được ổn định thì không những không để cho mặt cắt kênhkhông bị bồi lắng hoặc xói lở mà đồng thời phải giữ cho tuyến kênh không bị xê

b

=β phảihợp lí tức là β > [β]

Theo kết quả thiết kế kênh ở trên thì có:β= = 3,88

Trị số [β] được xác định theo công thức:

[β] = 3 x Q0,25

tk – m = 3 x 4,400,25 – 1,0 = 3,34

1,29 m thiết kế như trên là hợp lí

Như vậy các thông số thiết kế và mặt cắt ướt kênh dẫn như sau:

+ Khi dẫn lưu lượng thiết kế Qtk = 4,40 m3/s, htk = 1,29 m

+ Khi dẫn lưu lượng lớn nhất Qmax = 5,104 m3/s, hmax = 1,39 m

+ Khi dẫn lưu lượng nhỏ nhất Qmin = 1,47 m3/s, hmin = 0,69 m

3.2.1.4 Xác định các cao trình đáy kênh và bờ kênh dẫn

+ Tính cao trình đáy kênh dẫn Zđk

Cao trình đáy kênh dẫn được xác định theo công thức:

= 3,2 (m) (Tính toán ở

Zbh max: mực nước bể hút lớn nhất

a : Độ cao an toàn của bờ kênh, phụ thuộc vào lưu lượng của kênh

Tra Bảng 4.2: Chiều cao an toàn kênh - Bài tập và Đồ án môn học MB&TB,

- Độ sâu mực nước trong kênh h = 1,29 m

- Cao trình đáy kênh ∇đk = 1,91 m

- Cao trình bờ kênh ∇bk = + 5,4 m

- Chiều rộng bờ kênh bbờ = 1,25 m

Hình 3-2: Mặt cắt ngang kênh dẫn

5.00 + 1,91

1.25

3.2.2 Thiết kế kênh tháo

Nhiệm vụ của kênh tháo là dẫn nước từ bể xả ra sông qua cống xả dưới đê Lưulượng chảy trong kênh tháo cũng bằng lưu lượng chảy trong kênh dẫn nên có thể lấymặt cắt ướt của 2 kênh bằng nhau và chỉ khác nhau về cao trình

Như vậy ta có các thông số thiết kế của mặt cắt ngang kênh tháo như sau:

- Độ sâu mực nước trong kênh h = 1,29 m

* Xác định cao trình đáy kênh, bờ kênh

+ Cao trình đáy kênh:

∇đk=

tk bt

Z

- htk (3-8)Trong đó:

Z

= + 5,35 m (được tính toán ởphần IV.2.2)

Vậy: ∇đk = 5,35 – 1,29 = + 4,06 (m)

+ Cao trình bờ kênh:

∇bk =

max bt

Z

+ a (3-9)Trong đó:

a : Độ vượt cao an toàn, a = 0,4 m

Z

= + 5,8 mVậy: ∇bk = 5,8 + 0,4 = + 6,20 m

tk

Z = A + − − h il ∑ h

(3-10)Trong đó:

Ao : Cao trình mặt ruộng đại diện có cao độ gây bất lợi cho khả năng tiêu của trạmbơm Dựa vào tài liệu khu tiêu nhận thấy khu có cao độ tương đối thấp trũng có caotrình + 4,00 m

ho : Lớp nước cần duy trì trên mặt ruộng, dựa vào khả năng chịu ngập của lúa

Z

phải thấp hơn cao trình sàn động cơ Qua tài liệuđiều tra, khảo sát thì mực nước ngập úng lớn nhất khi chưa xây dựng trạm bơm Đóchính là mực nước lũ điều tra trong đồng có cao trình: Zbhmax = 5,00 m

3.3.1.3 Mực nước bể hút nhỏ nhất

min bh

ruộng Mực nước bể hút tương ứng trong trường hợp này chính là mực nước bể hút nhỏ nhất:

min ' .

(3-11)Trong đó :

Ao’: Mực nước ao hồ đại diện

Theo điều tra thực tế tại khu vực khảo sát A’

o = + 3,50 m

i l

: Tổng tổn thất dọc đường từ điểm đại diện về bể hút

l: Chiều dài kênh l = 3000m

∑

= 0,30 mVậy mực nước bể hút nhỏ nhất là :

Z =

3,2 mMực nước bể hút lớn nhất

ax

m bh Z

= 5,0mMực nước bể hút nhỏ nhất

Do là công trình cấp IV nên tần suất thiết kế cho tiêu là P = 10%, khi xác định mực nước sông ứng với tần suất P =10% (

10%

P s

: Cao trình mực nước sông ứng với tần suất thiết kế 10%

Qua quá trình tính toán thủy văn đã có :

10%

P s

: Cao trình mực nước sông ứng với tần suất thiết kế 10%

Qua quá trình tính toán thủy văn đã có :

min

bt Z

=

kt đZ

+

min kth

(3-14)Trong đó:

= 4,06 m

Z =

5,35 mMực nước bể tháo lớn nhất

ax

m bt Z

= 5,80 m

Mực nước bể tháo nhỏ nhất

min

bt Z

= 4,75 m

3.4 Tính toán các cột nước của trạm bơm

Cột nước là thông số quan trọng trong việc chọn máy bơm và kiểm tra khả nănglàmviệc của máy bơm, của động cơ Để đảm bảo yêu cầu tiêu nước và hiệu ích kinh

tế cao, phải chọn cột nước thiết kế của máy bơm sao cho hợp lý Cột nước của máybơm đồng thời cũng là cột nước của trạm bơm

3.4.1 Tính cột nước thiết kế của trạm bơm H TK

Cột nước thiết kế của trạm bơm được tính theo công thức:

HTK = hđhbq + t

h

Σ (3-16)Trong đó:

hđh bq: cột nước địa hình bình quân được tính theo công thức:

hđhbq =

tk bh

HTK = 5,35 – 3,2 + 1,2 = 3,35 (m)

3.4.2 Trường hợp kiểm tra

3.4.2.1- Cột nước lớn nhất H

KT max

t

KT max dh

KT

(3-18)Trong đó:

TK

max dh

h

: cột nước địa hình lớn nhất xuất hiện khi mực nước bể tháo lớn

max

= 5,80 – 2,6 = 3,20 (m)Lấy ∑ ht = 1,1 m

Vậy HmaxKT = 3,20 + 1,1 = 4,30 ( m)

3.4.2.2- Cột nước nhỏ nhất H

KT min

HminKT = hđhminKT + ∑ ht (3 -19)

Trong đó :

hđhminKT : Cột nước địa hình nhỏ nhất , xuất hiện khi mực nước ở bể tháo là

hđhminKT = Zbtmin– Zbhmax= 4,75 – 5,0 = -0,25 ( m)

3.5.1.1 Cơ sở chọn máy bơm

Dựa vào thông số thiết kế của trạm bơm: QTK = 4,40 m3/s; HTK = 3,35 m

3.5.1.2 Sơ bộ chọn phương án số máy

Số lượng máy bơm n của 1 trạm bơm là con số có ý nghĩa quan trọng cả về mặt kinh tế và kỹ thuật, nó chi phối trực tiếp đến khâu thiết kế và quản lí vận hành Số máy bơm được chọn ảnh hưởng đến kết cấu nhà máy

- Số máy được chọn ít thì lưu lượng cho một máy lớn, do đó kích thước của một máy bơm sẽ lớn, nhà máy yêu cầu phải rộng, chiều dài nhà máy ngắn Đồng thời với loại máy bơm lớn sẽ khó điều chỉnh lưu lượng vì lưu lượng của trạm tăng giảm đột ngột, đồng thời khi máy bơm có sự cố sẽ ảnh hưởng lớn đến toàn trạm Như vậy mức

độ an toàn cấp nước sẽ kém

- Số máy được chọn nhiều dễ đảm bảo chạy máy theo sát yêu cầu cấp nước,đồng thời lưu lượng của một máy sẽ nhỏ nên kích thước của một máy nhỏ, nhà máyhẹp nhưng dài, kiểu nhà máy đơn giản, dễ thi công sữa chữa, lưu lượng của trạm dễđiều chỉnh và lưu lượng của trạm thay đổi từ từ, khi máy bơm có sự cố thì ảnhhưởng không lớn đến toàn trạm Tuy nhiên vốn đầu tư sẽ tăng lên và quản lý phứctạp hơn

a) Số máy bơm được chọn sơ bộ theo các tiêu chí sau:

- Nếu cột nước H thay đổi ít có thể dựa vào biểu đồ lưu lượng cần Số máyđược chọn là hợp lý khi các cấp lưu lượng trong biểu đồ đều được đáp ứng bằng

cột nước H thay đổi nhiều thì dùng biểu đồ quan hệ công suất N= f(t) để sơ bộ chọn

- Dựa vào Qmax, Qmin để chọn số máy, Qmin

maxQk

n =

Qmax, Qmin- Là lưu lượng yêu cầu lớn nhất và nhỏ nhất

- Theo kinh nghiệm thiết kế và quản lý trạm bơm người ta thường chọn số máy

máy theo hai tiêu chí cuối, cụ thể ở đây đề ra 2 phương án như sau:

* Phương án I: Chọn máy bơm HTĐ3700 –5, n = 735 v/phút của công ty chếtạo bơm Hải Dương – Việt Nam, số lượng n = 04 tổ máy (không kể 01 máy dự trữ)

* Phương án II: Chọn máy bơm OB6 – 55K, n = 730 v/phút của Nga sản xuất,

số lượng n = 04 tổ máy (không kể 01 máy dự trữ)

Lưu lượng của 1 máy: (m3/s) = 3960 m3/h

Cột nước thiết kế của 1 máy chính là cột nước thiết kế của trạm bơm: Htk = 3,35 m.b) Máy bơm được chọn phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Đảm bảo tiêu các cột nước thiết kế với lưu lượng thiết kế

- Được chế tạo hàng loạt, có hiệu suất làm việc cao trong các thời kì

- Tránh được hiện tượng khí thực xảy ra trong phạm vi chiều cao hút nước cho phép

do nhà sản xuất máy bơm đề ra

- Có số vòng quay lớn nhằm giảm trọng lượng của máy bơm và động cơ

- Có chất lượng tốt (lắp ráp thuận lợi, các bộ phận như ổ bi, vòng đệm chống rò rỉ,thiết bị chống lực dọc trục đủ chất lượng yêu cầu)

- Chi phí quản lý hàng năm nhỏ, dễ sử dụng

c) Các nguồn lựa chọn máy bơm:

Hiện nay ở nước ta đã sản xuất được một số loại máy bơm có lưu lượng vừa vànhỏ, còn loại có lưu lượng lớn hầu hết phải nhập từ nước ngoài Việc chọn máy bơmtrong hay ngoài nước sản xuất cần được tiến hành so sánh kinh tế, kỹ thuật và điềukiện cụ thể để đi đến quyết định hợp lý

* Máy trong nước sản xuất:

- Ưu điểm: Chủ động thời gian xây dựng công trình, vật tư thiết bị cung cấp dễdàng, kịp thời, giá thành rẻ Quá trình vận hành thay thế, sữa chữa thuận tiện Đồngthời do máy bơm nhỏ nên khối lượng nhỏ, công tác lắp đặt, tháo dỡ dễ dàng

trí nhiều máy, như vậy chiều dài nhà máy dài, khối lượng xây dựng công trình đầumối lớn không đảm bảo về mặt kinh tế, số lượng máy nhiều gây khó khăn cho quản

lý vận hành Đồng thời chất lượng máy còn hạn chế, dễ xảy ra sự cố gây lãng phí,đôi khi làm chậm tiến độ công việc

* Máy nước ngoài sản xuất:

- Ưu điểm: Có nhiều loại máy bơm cỡ lớn, thiết bị đồng bộ, khi cần bơm với lưulượng lớn thì số máy ít, khối lượng công trình đầu mối sẽ giảm, thoã mãn yêu cầukinh tế, quản lý, vận hành được thuận tiện, đáp ứng nhu cầu thay đổi lưu lượng.Chất lượng máy tốt, ít hư hỏng, khả năng chống khí thực cao

- Nhược điểm: Do phải nhập máy từ nước ngoài nên chi phí tốn kém hơn, mặt kháccòn gặp nhiều khó khăn trong vận chuyển, tháo lắp, vật tư thiết bị thay thế