Đồ án Mạng lưới cấp - thoát nước

 Vạch tuyến mạng lưới cấp nước: Dựa trên nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước ở trên, tiến hành vạch tuyếnmạng lưới cấp nước với phương án sử dụng mạng vòng Sử dụng mạng lưới đường

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNGHÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC

“Thiết kế mạng lưới cấp nước, thoát nước cho thành phố Cao Bằng”

Giảng viên hướng dẫn : : Nguyễn Phương Tú

Sinh viên : : Nguyễn Minh Đức

Mã sinh viên : : 1711070366

Chuyên ngành : : Thiết kế công trình kỹ thuật môi trường

Hà Nội, 2020.

Mục Lục Trang

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN QUY MÔ CÔNG SUẤT CẤP NƯỚC 4

1.1 Số liệu tính toán 4

1.2 Lưu lượng nước sinh hoạt cho khu dân cư 4

1.3 Lưu lượng nước cho công nghiệp 5

1.4 Lưu lượng nước cho bệnh viện (24/24) 5

1.5 Lưu lượng nước cho trường học (12 tiếng) 5

1.6 Lưu lượng nước cho tưới cây xanh, rửa đường 6

1.7 Bảng phân phối sử dụng nước theo giờ trong ngày 6

1.8 Công suất của trạm bơm cấp nước 10

1.9 Biểu đồ tiêu thụ nước theo các giờ trong ngày 10

1.10 Tính toán trạm bơm cấp II 10

CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 15

2.1 Vạch tuyến mạng lưới cấp nước 15

2.2 Tính toán thủy lực cho mạng lưới dạng vòng 15

2.2.1 Tính toán mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất 15

2.2.2 Tính toán mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất có cháy 24

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN QUY MÔ CÔNG SUẤT THOÁT NƯỚC 28

3.1 Số liệu tính toán 28

3.2 Tính toán lưu lượng thải 28

3.2.1 Lưu lượng thải của khu dân cư 28

3.2.2 Lưu lượng nước thải của nhà máy 28

3.2.3 Lưu lượng thải của bệnh viện, trường học 29

3.2.4 Tính toán Môđun lưu lượng 29

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC 30

4.1 Vạch tuyến thoát nước cho khu vực 30

4.1.1 Vạch tuyến 30

4.1.2 Hệ thống thoát nước thải 30

4.2 Tính toán thiết kế hệ thống thoát nước 32

4.2.1 Thống kê lưu lượng thải 32

4.3 Tính toán thủy lực tuyến ống 35

4.3.1 Tính toán thủy lực ống nhánh 35

4.3.2 Tính toán thủy lực ống chính 39

4.4 Hệ thống giếng thăm nước thải sinh hoạt 41

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN QUY MÔ CÔNG SUẤT CẤP NƯỚC

1.1 Số liệu tính toán

- Dân số: 71066 người

- Tiêu chuẩn cấp nước: 110l/người.ngày đêm

- Số học sinh: 3000 học sinh

- Số bệnh viện: 1 ; số giường bệnh của một bệnh viện: 500 giường

- Khu công nghiệp, công nghiệp tiêu thụ lượng nước cho sản xuất: 3740 m3/ngày đêm

- Số công nhân: 2000

1.2 Lưu lượng nước sinh hoạt cho khu dân cư

= ×f× Kngày max (m3/ngđ)

Trong đó:

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

f : Tỷ lệ dân số được cấp nước đối với đô thị loại III – giai đoạn 2020

( Theo TCXDVN 33:2006, lấy bằng 100%)

qo : tiêu chuẩn dùng nước, qo = 110 (l/người.ngđ)

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

(Theo mục 3.3, TCXDVN 33: 2006), lấy Kngày max = 1,2÷1,4 Chọn Kngày max = 1,3

N : dân số của khu vực (người) N = 71066 người

 Vậy tổng lưu lượng sinh hoạt cho khu vực quy hoạch là:

= × 1 × 1,3 = 10162 (m3/ngđ)

=> Lấy tròn là 10200 m3/ngđ

- Tính toán hệ số không điều hòa giờ lớn nhất:

Kh max = αmax x βmax (công thức 3.4 )[1]

1.3 Lưu lượng nước cho công nghiệp

- Tính toán nước cấp sinh hoạt của khu CN

4

Giả sử: Số công nhân ca I là 2000 công nhân làm việc từ 8h đến 16h

Bảng 1.1 Thống kê lưu lượng nước cấp cho KCN

Ca Phân xưởng Công nhân Nước cấp sinh hoạt Nước tắm

- Khu CN công nhân tiêu thụ lượng nước cho sản xuất: Qsx = 3740 m3/ngđ

- Tổng lượng nước cấp trong một ngày của khu CN là:

QCN = Qsx + QI + QII = 3740 + 66 + 96 = 3902 ( m3/ngđ)

1.4 Lưu lượng nước cho bệnh viện (24/24)

- Tổng số giường bệnh: Ng= 550 giường

- Tiêu chuẩn cấp nước là: qbv= 1000 l/giường.ngđ

- Hệ số không điều hòa giờ: Kbv = 2.5

- Số giờ dùng nước: 24h/ngày

- Lưu lượng trung bình ngày:

- Tiêu chuẩn cấp nước là: 20 l/người.ng

- Hệ số không điều hòa giờ: Kth = 1,8

- Số giờ dùng nước: 12h/ngày

- Lưu lượng trung bình ngày:

QTH = Nhs x qthx10-3 = 3000 x 20 x 10-3 = 60 (m3/ngđ)

Qh = = 5 (m3/h)

5

- Lưu lượng max giờ: Qhmax = Qh x Kh = 5 x 1,8 = 9 (m3/h) = 2,5 (l/s)

1.6 Lưu lượng nước cho tưới cây xanh, rửa đường

Theo tiêu chuẩn 33:2006, nước dùng cho mục đích tưới cây rửa đường bằng 10%lượng nước cấp cho sinh hoạt

- Qcây xanh = 40%x Q tưới = 408 m3/ngđ

Cây xanh tưới vào các giờ từ 6-8h và 16-18 h

Qcây xanh1h = (m3/h)

1.7 Bảng phân phối sử dụng nước theo giờ trong ngày

- Tổng lưu lượng nước:

10200 + 3902 + 550 + 60 + 1020 + 3326 + 1290 = 20348 m3

- Lấy Công suất nhà máy tròn 21000 m3

Lưu lượng nước chữa cháy không được tính vào lượng nước sử dụng trong ngày đêm

mà tính vào lượng nước dự trữ trong bể chứa và đài nước

Bảng 1.2: Bảng phân phối lưu lượng dung nước theo giờ

PX nguộ

1.8 Công suất của trạm bơm cấp nước

Dựa vào bảng trên ta có:

+ Công suất của trạm bơm cấp II:

BIỂU ĐỒ TIÊU THỤ NƯỚC TP CAO BẰNG

TRONG MỘT NGÀY ĐÊM

a) Xác định lưu lượng và thể tích đài chứa

- Chọn cấp bơm và số bơm làm việc

+ Chọn 3 bơm có công suất giống nhau

+ Dựa vào biểu đồ tiêu thụ nước ta có thể chọn 3 cấp bơm cho trạm bơm cấp II nhưsau:

Bảng 1.3 Bảng tính toán lưu lượng điều hòa đài chứa

Giờ

trong

ngày

Lượngnướctiêuthụ

Trạmbơmcấp 2

Lượngnướcvào đài

Lượngnước rađài

Lượngnướccòn lạitrongđài

Số bơmlàmviệc

Wđh : Dung tích điều hòa của đài nước

Wđh = (|lượng nước trong đài thấp nhất| + |lượng nước trong đài cao nhất|) x Qngđ

Wđh = 10,321 %  Qngđ = 10,321 %  19000 = 1961 (m3)

Wcc : tổng lượng nước chữa cháy của toàn bộ khu vực dùng nước tính trong 10 phút

Wcc = = 0,6 × n × qcc (m3)

Trong đó:

qcc: tiêu chuẩn chữa cháy

n: số đám cháy xảy ra đồng thời

Dân số: 71 000 người < 100 000 người => số đám cháy xảy ra đồng thời n = 2Giả sử nhà xây hỗn hợp, các tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa => qcc = 30 l/s

=> Wcc = 0,6 x 2 x 30 = 36 m3

=> Dung tích đài chứa nước: Wđài = Wđh + Wcc 10’ = 1961 + 36 = 1997 m3

b) Thiết kế đài nước:

- Xác định được kích thước và chiều cao của đài nước từ mối quan hệ:

0,3 là chiều cao có tính đến lớp cặn đọng lại( hay MNTN có trong đài)

0,5 là chiều cao bảo vệ (phần trên mặt nước)

- Thể tích xây đài thực tế:

Wxd đài = × 11,8 = 2225 (m3)

c) Xác định lưu lượng và thể tích bể chứa

Chế độ làm việc của bơm cấp 2 gồm 4 bơm hoạt động chính.

Bảng 1.4 Bảng tính toán lưu lượng điều hòa bể chứa nước sạch

trong

ngày

Số bơm hoạt động

Bơm cấp 1

Bơm cấp 2

Tích lũy thêm vào bể

Nước

ra khỏi bể

Nướ

c còn lại trong bể

- Lượng nước dự trữ cho bản thân trạm xử lý:

CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

2.1 Vạch tuyến mạng lưới cấp nước

 Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước:

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

- 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 chuyểnchính của 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

 Vạch tuyến mạng lưới cấp nước:

Dựa trên nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước ở trên, tiến hành vạch tuyếnmạng lưới cấp nước với phương án sử dụng mạng vòng

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 lý mạng lưới cao

2.2 Tính toán thủy lực cho mạng lưới dạng vòng

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

2.2.1 Tính toán mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất

Căn cứ vào bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ theo các giờ trong ngày dùng nướclớn nhất, ta có đô thị dùng nước nhiều nhất vào lúc 13-14 h

- 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 2.1 Chiều dài tuyến ống mạng vòng

b) Xác định lưu lượng dọc đường cho từng đoạn ống

- Xác định lưu lượng đơn vị :

Trong đó

qđv : Lưu lượng đơn vị dọc đường (l/s.m)

QML: Lưu lượng nước dùng toàn mạng lưới (l/s)

Qttr : Tổng lượng nước lấy ra từ các điểm lấy nước tập trung trên mạng lưới - (l/s)

= 166,14 l/s

 qđv = = 0,011 l/s.m

- Lưu lượng dọc đường được xác định theo công thức:

+ Trong đó: qdđ (i-k) - Lưu lượng dọc đường của đoạn ống i-k

Bảng 2.2 Tính toán lưu lượng nút

c) Xác định chiều cao đài nước.

Kết quả chạy epanet:

Bảng 2.3 Tính toán thủy lực đường ống trong giờ dùng nước lớn nhất

Đường ống Độ dài

m

Đường kínhmm

Lưu lượngl/s

Vận tốcm/s

Tổn thấtm/km

- Tính toán thủy lực của các nút:

Bảng 2.4 Tính toán thủy lực các nút trong giờ dùng nước lớn nhất

m

Lưu lượng nútl/s

Áp lựcm

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

Số đám cháy xảy ra đồng thời: n = 2 tại nút có nhà bất lợi nhất (nút 11) và điểmđông dân cư (nút 21)

=> Lưu lượng chữa cháy cho mỗi đám cháy

Qcc = 30 (l/s)

Bảng 2.5 Tính toán thủy lực đường ống có cháy

Đường ống Độ dài

m

Đường kínhmm

Lưu lượngl/s

Vận tốcm/s

Tổn thấtm/km

- Tính toán thủy lực tại các nút:

Bảng 2.6 Tính toán thủy lực các nút có cháy

Nút Cao độm Lưu lượng nútl/s Áp lựcm

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN QUY MÔ CÔNG SUẤT THOÁT NƯỚC 3.1 Số liệu tính toán

- Dân số: 71066 người

- Tiêu chuẩn cấp nước: 110l/người.ngày đêm

- Số học sinh: 3000 học sinh

- Số bệnh viện: 1 ; số giường bệnh của một bệnh viện: 500 giường

- Khu công nghiệp, công nghiệp tiêu thụ lượng nước cho sản xuất: 3740 m3/ngày đêm

- Số công nhân: 2000

3.2 Tính toán lưu lượng thải

Tiêu chuẩn thải nước lấy bằng 90% tiêu chuẩn cấp nước

3.2.1 Lưu lượng thải của khu dân cư

- Tiêu chuẩn thải nước lấy bằng 90% tiêu chuẩn cấp

=> q = 90%x110 = 99 (l/ng.ngđ)

- Lưu lượng nước thải sinh hoạt khu dân cư xác định theo công thức:

(m3/ngđ)(CT trang 23 – GT mạng lưới thoát nước – PGs.PTs Hoàng Văn Huệ)

 Như vậy: (m3/ngđ)

3.2.2 Lưu lượng nước thải của nhà máy

- Lưu lượng thải của nước thải sinh hoạt của công nhân

 Tổng lưu lượng thải của nhà máy:

∑Qthải = ∑QthảiSH+∑Qthảitắm+QthảiSX

= 3366 + 59,4 + 86,4 = 3511,8 (m3/ngđ)

= 146,325 m3/h = 40,65 (l/s)

3.2.3 Lưu lượng thải của bệnh viện, trường học

- Lưu lượng thải của bệnh viện:

QthảiBV = = 5,73 (l/s)

- Lưu lượng thải của trường học:

QthảiTH = = 1,25 (l/s)

3.2.4 Tính toán Môđun lưu lượng

- Xác định Môđun lưu lượng:

+ Tiêu chuẩn thải nước : q = 99 (l/ng.ngđ)

(Lấy bằng 90% của tiêu chuẩn cấp nước qc= 110 l/ng.ngđ)

N = 194,5 (người/ha)

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC

4.1 Vạch tuyến thoát nước cho khu vực

4.1.1 Vạch tuyến

Vạch tuyến mạng lưới thoát nước là một khâu vô cùng quan trọng trong công tácthiết 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 đượctoàn 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 nướcchảy ngược và chảy vòng quanh

- Đặt đường ống thoát nước thải phù hợp với điều kiện địa chất thuỷ văn Tuân theo cácquy 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 khả năng 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 năngthi 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 bảokhoảng cách vệ sinh đối với khu dân cư và xí nghiệp công nghiệp

 Phương án :

Đặt trạm xử lý gần sông Bằng và có cao trình + 183m

- Đặt 2 tuyến cống chính dọc theo khu vực quy hoạch

- Các tuyến cống nhánh và tuyến cống chính đặt theo các trục đường của đường phố

- Nước thải từ khu công nghiệp được thu tập trung

4.1.2 Hệ thống thoát nước thải

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

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

Bảng 4.1 Diện tích tiểu khu dựa trên đo đạc

STT Kí hiệu ô Diện tích (ha) STT Kí hiệu ô Diện tích (ha)

4.2 Tính toán thiết kế hệ thống thoát nước

4.2.1 Thống kê lưu lượng thải

a Tính toán cho đoạn ống chính

Bảng 4.2 Thống kê lưu lượng thải của toàn bộ khu vực

LL trung bình từ tiểu khu l/s

Hệ số KDH

Lưu Lượng l/s

LL tập trung

LL tính toán

cục bộ

chuyển qua

TXL - A 0.223 0 0.000 79.640 79.640 1.64 130.6104 0 47.63 178.240 4.3 Tính toán thủy lực tuyến ống

Đườn

g kính (mm)

Độ dốc i

Vận tốc (m/s)

Độ đầy Tổn

thất

áp lực (m)

Đường kính (mm)

Độ dốc i

Vận tốc (m/s)

Độ đầy Tổn

thất áp lực (m)

Đường kính (mm)

Độ dốc i

Vận tốc (m/s)

Độ đầy Tổn

thất áp lực (m)

Đường kính (mm)

Độ dốc i

Vận tốc (m/s)

Độ đầy Tổn

thất áp lực (m)

Đường kính (mm)

Độ dốc i

Vận tốc (m/s)

Độ đầy Tổn

thất áp lực (m)

Đường kính (mm)

Độ dốc i

Vận tốc (m/s)

Độ đầy Tổn

thất áp lực (m)

Đường kính (mm)

Độ dốc i

Vận tốc (m/s)

Độ đầy Tổn

thất áp lực (m)

Đường kính (mm)

Độ dốc i

Vận tốc (m/s)

Độ đầy Tổn

thất áp lực (m)

Cao độ (m) Chiều sâu chôncống

Đường kính (mm)

Độ dốc i

Vận tốc (m/s)

Độ đầy Tổn

thất áp lực (m)

Cao độ (m) Chiều sâu chôncống

Đường kính (mm)

Độ dốc i

Vận tốc (m/s)

Độ đầy Tổn

thất áp lực (m)

A - B 350 101.411 700

0.000

9 0.65 0.45 0.315 0.315 184.30 184.00 178.35 178.03 178.03 177.72 6.27 6.28 TXL - A 128 178.24 800 0.0008 0.7 0.5 0.4 0.1024 184.00 184.00 178.03 177.93 177.63 177.53 6.37 6.47 (B)

4.4 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 thămbằng 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 bằng1200mm và chiều ngang 500mm

- Miệng giếng có kích thước nhỏ nhất là 600 x 700 mm hoặc đường kính 700mmChiều 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 Bậcthang đầu tiên cách miệng giếng 0,5m

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