Nghiên cứu đề xuất giải pháp khai thác và quản lý hệ thống cấp nước cụm xã yên lộc yên cường huyện ý yên tỉnh nam định

Khương Thị Hải Yến, được sự ủng hộ động viên của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, cùng với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Tài

LỜI CÁM ƠN

Sau quá trình thực hiện, dưới sự hướng dẫn tận tình của TS Khương Thị Hải Yến, được

sự ủng hộ động viên của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, cùng với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Tài nguyên nước

đề tài: “Nghiên cứu đề xuất giải pháp khai thá và quản lý hệ thống cấp nước cụm xã Yên Lộc- Yên Cường huyện Ý Yên , tỉnh Nam Định”

Trong quá trình làm luận văn, tác giả đã có cơ hội học hỏi và tích lũy thêm được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu phục vụ cho công việc của mình

Tuy nhiên do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế, số liệu và công tác xử lý số liệu với khối lượng lớn nên những thiếu sót của Luận văn là không thể tránh khỏi Do đó, tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo cũng như những ý kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp

Qua đây tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS Khương Thị Hải Yến, người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cung những thông tin cần thiết cho tác giả hoàn thành Luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, các thầy giáo, cô giáo Khoa

Kỹ thuật Tài nguyên nước, các thầy cô giáo các bộ môn đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn trong suốt quá trình học tập

Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các cơ quan, đơn vị đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong quá trình điều tra thu thập tài liệu cho Luận văn này

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ và khích lệ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành Luận văn

Xin chân thành cảm ơn./

Hà Nội, ngày 22 tháng 02 năm 2019

Tác giả

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ CẤP NƯỚC TRONG NƯỚC VÀ KHU

VỰC NGHIÊN CỨU 6

1.1 Khái quát về tình hình cấp nước ở nước ta 6

1.1.1 Lịch sử phát triển 6

1.1.2 Cấp nước sinh hoạt nông thôn 7

1.2 TỔNG QUAN TRUNG VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 10

2.1.1 Điều kiện tự nhiên 10

2.1.2 Tình hình kinh tế - xã hội 12

1.3 Nguồn nước 15

3.1.1 Nguồn nước mặt 15

3.1.2 Nguồn nước ngầm 17

3.1.3 Đánh giá khả năng đáp ứng của nguồn nước đối với nước cấp 17

1.4 Hiện trạng cấp nước sinh hoạt của huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định 18

4.1.1 Hiện trạng trạm xử lý nước nhà máy Yên Lộc – Yên Cường huyện Ý Yên , tỉnh Nam Định 18

4.1.2 Hiện trạng mạng lưới đường ống cấp nước tập trung cụm xã Yên Lộc – Yên Cường huyện Ý Yên tỉnh Nam Định 21

1.5 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu và các nghiên cứu trước đây liên quan đến hướng của đề tài 22

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỂ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KHAI THÁC VÀ QUẢN LÝ CÓ HIỆU QUẢ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TẬP TRUNG CỤM XÃ YÊN LỘC – YÊN CƯỜNG- HUYỆN Ý YÊN- TỈNH NAM ĐỊNH 24

2.1 Phương hướng phát triển của xã yên lộc và yên cường 24

1.2.1 Định hướng phát triển kết cấu hạ tầng 24

1.2.2 Định hướng phát triển không gian đô thị 25

1.2.3 Định hướng phát triển cấp nước 25

2.2 Tính toán nhu cầu sử dụng nước hiện tại và dự báo nhu cầu sử dụng nước trong tương lai của khu vực 26

2.2.1 Phạm vi nghiên cứu 26

2.2.2 VÙNG PHỤC VỤ CẤP NƯỚC 26

2.2.3 Tính toán nhu cầu sử dụng nước 28

2.2.4 Chế độ dùng nước 31

2.3 Đánh giá khả năng làm việc của hệ thống cấp nước hiện trạng 33

3.2.1 Mô phỏng hệ thống hiện trạng, 33

2.4 Phân tích và lựa chọn mô hình tính toán thủy lực cho hệ thống cấp nước tập trung cụm xã yên lộc – yên cường huyện ý yên tỉnh nam định 35

4.2.1 Cơ sở lý thuyết lựa chọn mô hình tính toán thủy lực 35

4.2.2 Giới thiệu các chương trình tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước 41

2.5 Giới thiệu mô hình quản lý mạng lưới hệ thống cấp nước bằng công nghệ scada 50

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KHAI THÁC VÀ QUẢN LÝ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TẬP TRUNG XÃ YÊN LỘC – YÊN CƯỜNG HUYỆN Ý YÊN TỈNH NAM ĐỊNH 57

3.1 Chạy mô hình 57

1.3.1 Phân tích kết quả mô hình 58

Tiến hành tính toán thủy lực mạng lưới truyền tải cấp 1 của hai xãYên Lộc– Yên Cường Kết quả kiểm tra thủy lực mạng lưới cấp nước hiện trạng với công suất mùa trung bình năm cho thấy 58

3.2 Đề xuất phương án khai thác và quản lý hệ thống cấp nước tập trung cụm xã Yên Lộc- Yên Cường huyện Ý Yên tỉnh Nam Định 59

2.3.1 Mô phỏng các phương án 59

2.3.2 Chạy mô hình 60

2.3.3 Phân tích kết quả 68

2.3.4 Lựa chọn phương án khai thác và quản lý hợp lý cho hệ thống cấp nước tập trung cụm xã Yên Lộc – Yên Cường huyện Ý Yên tỉnh Nam Định 76

XÁC ĐỊNH GIÁ BÁN NƯỚC CHO TỪNG ĐỐI TƯỢNG TIÊU DÙNG NƯỚC 78

TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ KHI NẮP ĐẶT HỆ THỐNG QUẢN TRỊ MẠNG BẰNG SCADA 79

KẾT LUẬN 81

KIẾN NGHỊ 81

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Tỷ lệ người dân nông thôn dùng nước sạch theo các vùng 8

Bảng 1.1: Cơ cấu kinh tế năm 2016 12

Bảng 1.2 : Mức thu nhập bình quân đầu người / năm 12

Bảng 2.1: Dự báo dân số các xã nghiên cứu 27

Bảng 2.1: Tổng hợp nhu cầu đùngùng nước 6 xã Yên Lộc , Yên Cường, Yên Phúc , Yên Nhân , Yên Thắng, Yên Trị 30

Bảng 2.1: tổng hợp lưu lượng trong các mùa dùng nước của các giai đoạn 33

Bảng 3.1: Tính toán dẫn số 6 xã 61

Bảng 3.1: Kết quả tính toán giờ max có dùng đài – cấp nước 6 xã 68

Bảng 3.2: Phân thích kết quả giờ dùng max có đài 72

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Sơ đồ mạng lưới phân nhánh 36

Hình 4: Sơ đồ mạng lưới vòng 36

Hình 5: Sơ đồ áp lực cần thiết của công trình 37

Hình 6: Các thành phần vật lý trong một hệ thống phân phối nước 45

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ CẤP NƯỚC TRONG NƯỚC VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 Khái quát về tình hình cấp nước ở nước ta

1.1.1 Lịch sử phát triển

Nước là một bộ phận quan trọng trong đời sống của con người Từ lâu trong sinh tồn và phát triển tất cả mọi người dân đều phải sử dụng các phương thức cấp nước khác nhau phục vụ cho nhu cầu ăn uống và sinh hoạt hằng ngày Hiện nay rải rác trên khắp mọi miền đất nước vẫn còn tồn tại một số công trình và những dấu tích từ hàng trăm, hàng nghìn năm trước

Ngay sau ngày hoà bình lặp lại ở miền Bắc (1945), Đảng và Chính phủ đã quan tâm đến vấn đề sức khoẻ và môi trường sống của nhân dân nói chung và ở nông thôn nói riêng

Từ năm 1960 ngành Y tế đã tuyên truyền vận động mạnh mẽ nhân dân xây dựng 3 công trình Giếng nước – Nhà tắm – Hố xí Phong trào này nhanh chóng được triển khai trong phạm vi toàn quốc vào sau ngày đất nước hoàn toàn thống nhất (1975) và đạt được nhiều kết quả to lớn

Hưởng ứng “Thập kỷ Quốc tế cấp nước và vệ sinh môi trường của Liên Hợp Quốc 1981

÷ 1990”, Chương trình cung cấp nước sinh hoạt nông thôn được bắt đầu triển khai ở Việt Nam với sự giúp đỡ mạnh mẽ của Quỹ nhi đồng Liên Hợp Quốc (UNICEF), Chương trình được thực thi ban đầu ở 3 tỉnh vùng đông bằng sông Cửu Long và mở rộng nhanh chóng trên phạm vi toàn quốc vào năm 1993 Mặc dù Chương trình đã được thực hiện 15 năm trên diện rộng nhưng kết quả đạt được còn khiêm tốn vì những hạn chế nguồn vốn (trung bình 75 tỷ hàng năm không tính phần đóng góp của người sử dụng)

Trong thời gian gần đây, lĩnh vực cung cấp nước và vệ sinh môi trường nông thôn được Chính phủ Việt nam và nhiều tổ chức Quốc tế , Quốc gia và phi Chính phủ quan tâm Các tổ chức Quốc tế và các Quốc gia đã và đang dành sự quan tâm quý báu cho lĩnh vực Nhiều dự án đang được chuẩn bị và triển khai như dự án nghiên cứu chiến lược cấp

nước và VSMT nông thôn (Đan Mạch), dự án xây dựng hạ tầng cơ sở nông thôn (Ngân hàng Châu á), cấp nước nông thôn 5 tỉnh phía Bắc (Nhật)

Lĩnh vực cấp nước nông thôn Việt Nam chỉ phát triển một cách tự phát và không được quan tâm đúng mức trong thời gian trước 1990 Từ những năm (1980 ÷ 1990), ở miền Trung có phong trào khuyến khích xây dựng giếng nước, nhà tắm và hố xí cho từng hộ Kết quả là đã làm gia tăng một số lượng lớn các công trình này Vào những năm 1980

và đầu những năm 1990, Chương trình nước sạch và VSMT nông thôn là Chương trình chủ yếu của nhà nước được UNICEF hỗ trợ mạnh mẽ, có tác dụng thúc đẩy lĩnh vực cấp nước sạch nông thôn Do vậy trong một mức độ nào đó đã phát triển khả năng cấp nước sạch nông thôn ở các tỉnh trong phạm vi toàn quốc

Hiện nay nước sạch và VSMT nông thôn đang được Chính phủ quan tâm và ưu tiên nhiều, năm 1994 Thủ tướng Chính phủ ra chỉ thị 200 TTg đề ra mục tiêu lớn của Nhà nước là đến năm 2000, 80% dân số được sử dụng nước sạch Trong một quyết định mới đây, ngày 14/01/1998 Chính phủ đã đưa Chương trình Quốc gia về VSMT nông thôn là một trong 7 Chương trình Quốc gia và gần đây nhất, ngày 03/12/1998 Chính phủ ra quyết định số 237/1998/QD – TTg phê duyệt Chương trình mục tiêu Quốc gia nước sạch

và VSMT nông thôn Như vậy Nhà nước đã có chú trọng vào tính bền vững lâu dài hơn

và tỷ lệ phục vụ trước mắt, và có sự thay đổi chung từ cách thức cung cấp nước truyền thống sang một cách thức có hệ thống mà có tiếp cận được với các công nghệ hiện đại, phù hợp với phát triển của xã hội

1.1.2 Cấp nước sinh hoạt nông thôn

Cấp nước sinh hoạt nông thôn là cả một quá trình lâu đời, bắt đầu từ khi con người sinh sống trên trái đất và kéo dài cho đến nay Ở Việt Nam đại đa số các công trình cấp nước nông thôn do người dân tự làm hoặc tự đầu tư xây dựng theo những hình thức khác nhau tuỳ thuộc vào phong tục tập quán khả năng kinh tế và điều kiện tự nhiên Những công trình cấp nước có viện trợ của nước ngoài và đầu tư hỗ trợ của Nhà nước chiếm tỷ lệ nhỏ Mặt khác chưa có hệ thống theo dõi – giám sát trên quy mô và toàn diện vì vậy việc đánh giá chính xác tỷ lệ người dân được hưởng nước sạch là điều khó khăn Tuy nhiên những năm gần đây một số tổ chức Quốc tế và cơ quan Việt Nam đã có những

cuộc điều tra, khảo sát về hiện tượng sử dụng nước sạch ở vùng nông thôn và cho biết

tỷ lệ bao trùm toàn quốc và trong từng vùng kinh tế - địa lý cụ thể

Bảng 1.1: Tỷ lệ người dân nông thôn dùng nước sạch theo các vùng

Vùng

Tỷ lệ %

UNICEF

Bộ xây dựng

nghiên cứu chiến lược

Khảo sát mức sông người dân Việt Nam

Năm 1992 Tổng cục thống kê đã tiến hành khảo sát về mức sống của người dân Việt Nam, Trong đó bao gồm chỉ tiêu liên quan đến sử dụng nước sạch và vệ sinh Năm 1997

dự án nghiên cứu chiến lược cấp nước và VSMT nông thôn do Chính phủ Đan Mạch viện trợ cũng tiến hành điều tra trên 9 tỉnh thuộc các vùng khác nhau

Bảng 2 : Tỷ lệ loại hình nước kỹ thuật theo vùng ( %)

Giếng khơi Giếng khoan

Tổng cục thống

kê

Dự án chiến lược

Tổng cục thống kê

Dự án chiến lược

Tổng cục thống

kê

Dự án chiến lược

Tổng cục thống

kê

Dự án chiến lược

Tổng cục thống kê

Dự án chiến lược

1.2 Tổng quan trung về khu vực nghiên cứu

1.2.1 Điều kiện tự nhiên

b Vị trí địa lý

Nằm ở vùng đồng bằng sông Hồng, tỉnh Nam Định, có 2 vùng chính là vùng đồng

bằng trũng và vùng đồng bằng ven biển Ở phía Tây Bắc có một số đôì núi thấp, địa

hình thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam, chỗ cao nhất từ đỉnh núi Gôi cao 122m,

chỗ thấp nhất -3m so với mực nước biển ở vùng đồng bằng trũng huyện Ý Yên

Nam Định nằm ở phía Nam vùng đồng bằng Sông Hồng, ở tọa độ 19o54’ đến 20o40’

vĩ độ Bắc và từ 105o55’ đến 106o45’ kinh độ Đông Nam Định tiếp giáp với tỉnh Thái

Bình ở phía Bắc, tỉnh Ninh Bình ở phía Nam, tỉnh Hà Nam ở phía Tây Bắc, giáp biển

(vịnh Bắc Bộ) ở phía Đông

Bản đồ hành chính tỉnh Nam Định

Xã Yên Lộc – Yên Cường thuộc huyện Ý Yên tỉnh Nam Định Huyện Ý Yên nằm ở phía Tây Nam tỉnh Nam Định, cách thành phố Nam Định hơn 20km , phía Bắc tiếp giáp với tỉnh Hà Nam, phía Tây giáp với tỉnh Ninh Bình, ngăn cách bởi con sông Đáy, phía Đông giáp huyện Vụ Bản, phía Nam giáp huyện Nghĩa Hưng

Trên địa bàn huyện có đường cao tốc Cầu giẽ -Ninh Bình đi qua các xã phía Tây của Huyện, Ý Yên có Sông Đáy, sông Đào chảy qua

Độ ẩm không khí tương đối cao 80-90%

Lượng mưa trung bình trong năm 1500-1600mm, lượng mưa phân bố không đều trong năm, mùa mưa từ 4-9, lượng mưa chiếm 80% lượng mưa cả năm Do lượng mưa nhiều gây ngập úng, thiệt hại cho sản xuất nông nghiệp Mùa khô từ tháng 10 đến tháng

1 năm sau chiếm 20% lượng mưa của cả năm

e Thủy văn nguồn nước

Huyện Ý Yên có hệ thống sông ngòi khá dày đặc, với mật độ mạng lưới sông ngòi 0,7-0,9 Km/Km2 Mạng luới sông ngòi cung cấp nguồn nước dồi dào cho sinh hoạt và tưới tiêu phục vụ sản xuất Sông ngòi được phân chia làm 2 loại, sông chính và sông đồng nội, ngoài ra trên địa bàn huyện còn có các tuyến sông đồng nội với chiều dài 34km Phân bố đều trên khắp địa bàn các xã, theo hình xương cá, rất chủ động cho việc tưới tiêu và sinh hoạt của người dân

Nguồn nước mặt: do hệ thống các sông hồ , mương máng và nguồn nước mưa cung cấp

Nguồn nước sông do các sông như Sông Đào, sông Đáy … cung cấp

Nước mưa : lượng mưa hàng năm 1500-1600mm tập trung vào tháng 7 8 9

Nguồn nước ngầm : khai thác ở độ sâu 40-120m, ngoài ra còn khai thác ở độ sâu 240-350mm có trữ lượng lớn để khai thác

1.1.2 Tình hình kinh tế - xã hội

a Cơ cấu kinh tế của các xã

Cơ cấu kinh tế tại các xã cũng như toàn huyện đang chuyển dịch dần theo hướng tăng tỷ trọng các ngành công nghiệp, thủ công nghiệp và dịch vụ

Bảng 1.1: Cơ cấu kinh tế năm 2016

Cơ cấu kinh tế Yên Lộc Yên Cường

b Mức thu nhập bình quân và tỷ lệ giàu nghèo

Theo số liệu thu thập từ phía UBND các xã, mức thu nhập bình quân/người/năm của các

xã tính đến cuối năm 2011 được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1.2 : Mức thu nhập bình quân đầu người / năm

Chi tiêu thống kê Yên Lộc Yên Cường

Mức thu nhập bình quân triệu/

Hộ nghèo được đánh giá theo tiêu chí của Quyết định số 09/2014/QĐ-TTg về việc ban hành chuẩn hộ nghèo, cận nghèo áp dụng cho giai đoạn 2014-2018 được áp dụng như sau:

Hộ nghèo có thu nhập bình quân đầu người từ 400.000 đồng/người/tháng trở xuống

Hộ cận nghèo có thu nhập bình quân đầu người từ 401.000 đồng đến 520.000 đồng/người/tháng

Theo thu thập số liệu từ phía UBND các xã thì tổng số hộ nghèo tại các xã tính đến năm

2014 như sau:

Bảng 1.3 : Tỷ lệ hộ nghèo của các xã

Chỉ tiêu thống kê Yên Lộc Yên Cường

c Dân số và tỷ lệ tăng dân số

Theo số liệu thống kê tính đến cuối năm 2014 của các xã tham gia dự án có tổng số 4.7821 hộ dân, tổng số nhân khẩu là 18.938 Dân cư chủ yếu là dân tộc Kinh

H5N1, H1N1, sốt xuất huyết được thực hiện tốt từ cơ sở, nhất là công tác tiêm chủng

mở rộng cho các cháu Tổ chức chặt chẽ, tăng cường công tác kiểm tra vệ sinh an toàn thực phẩm Các trạm Y tế xã còn phối hợp chặt chẽ với thú y làm công tác vệ sinh tiêu độc cả người và đàn gia súc, gia cầm, tránh lây lan các bệnh do gia súc, gia cầm là nguồn bệnh Song song với phong trào này là công tác dân số - KHHGĐ Công tác khám chữa bệnh thông thường và chăm sóc sức khỏe ban đầu cho nhân dân đã được kịp thời Cơ sở vật chất tại các trạm y tế xã đã được đầu tư nâng cấp, đội ngũ cán bộ y tế được nâng cao trình độ chuyên môn

Bảng 8 : Thống kê các bệnh liên quan đến nước và VSMT năm 2014

Địa Điểm Tiêu chảy Lỵ Phụ Khoa Ngoài da Giun te ở TE

Một số bệnh thông thường kể trên với số liệu thu thập từ các trạm y tế cơ sở chưa thể

mô tả hết các ảnh hưởng việc sử dụng nước chưa đảm bảo tiêu chuẩn gây ra

e Giáo dục

Sự nghiệp giáo dục đã có nhiều chuyển biến tích cực cả về cơ sở vật chất lẫn chất lượng đào tạo Đội ngũ giáo viên từng bước được tăng cường theo hướng chuẩn hóa, cơ sở vật chất trường lớp, đồ dùng giảng dạy tiếp tục được củng cố và đầu tư, từng bước đáp ứng yêu cầu của giảng dạy và học tập của học sinh

Từng xã có 01 trường Phổ thông cơ sở, 01 trường Tiểu học và 01 trường Mầm non

Bảng 9 : Tổng số trường học các cấp tại các xã

Chỉ tiêu thống kê Yên Lộc Yên Cường

lũ, 3 tháng có mực nước trên 2 m là 7- 8- 9, cực đại vào tháng 8 đạt 2,76 m Trong mùa cạn, 4 tháng có mực nước dưới 0,75 là 2- 3- 4- 5, tháng cực tiểu là tháng chỉ cao 0,64

2.1.3 Đánh giá khả năng đáp ứng của nguồn nước đối với nước cấp

-Nguồn nước mặt

Sông Nam Định có lưu lượng ổn định, Về mùa mưa nước sông có độ đục lớn, gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép Hàm lượng các chất Sắt, Mangan, NH4+ , NO2- đều trong giới hạn cho phép Riêng hàm lượng cặn lơ lửng, độ đục trong nước sông lớn hơn tiêu chuẩn cho phép nhưng không nhiều Nhìn chung, đây là con sông lớn, lưu lượng nước dồi dào, đáp ứng đủ nhu cầu cấp nước thô cho hệ thống cấp nước tập trung

Sông chảy qua xã Yên Lộc nên rất thuận lợi cho việc đặt trạm xử lý Hơn nữa sông luôn có dòng chảy nên nước được làm sạch tốt

-Nguồn nước ngầm

Nước ngầm ở khu vực này chỉ khai thác nước ngầm mạch nông nên chất lượng bị ô nhiễm, hàng lượng asen cao nên không phù hợp để khai thác

1.3 Hiện trạng cấp nước sinh hoạt của huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định

3.1.1 Hiện trạng trạm xử lý nước nhà máy Yên Lộc – Yên Cường huyện Ý Yên ,

tỉnh Nam Định

Sơ đồ cấp nước của nhà máy: Nước mặt → Công trình thu và trạm bơm nước thô → Hồ

sơ lắng → Trạm bơm chuyển tiếp → Ngăn phản ứng keo tụ → Bể lắng lamella( thiết bị) → Bể lọc trọng lực tự động ( Thiết bị) → Bể chứa nước sạch → Trạm bơm cấp 2 → Mạng lưới đường ống

* Công trình thu: 2 ống hút D350-ST dài 40m/ 1 ống, hệ khung lưới chắn rác 2,1x4,28 x2,1m và hệ dầm đỡ ống

* Trạm bơm nước thô, kích thước: 4,26m x 5,46m

Cao trình sàn trạm bơm +5,42m, cao trình sàn thao tác +11,00m, chiều dày đáy 350mm; chiều dày thành 350mm; Phần trên ngăn đặt bơm là gian quản lý, vận hành kết cấu hệ khung, chịu lực dầm, cột, sàn sê nô thu nước kết cấu BTCT, đá 1x2 bê tông mác 200# Máy bơm ly tâm trục ngang, công suất Q=419m3/h; H=20m; số lượng 2 bơm (1 bơm hoạt động, 1 bơm dự phòng) - Giai đoạn I (đến năm 2020) công suất 10.000 m3/ngđ máy bơm hoạt động 16h/ngày

Tuyến ống nước thô, tổng chiều dài 583m, sử dụng ống HDPE và ống thép đoạn qua đê Tuyến ống HDPE-PN8-D355, L = 452m

Tuyến ống D300-ST, L = 110m

* Hồ sơ lắng:

Diện tích hồ sơ lắng là 2.542m2, mặt bằng hồ hình chữ L với kích thước: 23x57+25x70(m) Bờ hồ đắp cát đầm chặt đảm bảo K=0,95, lót vải địa kỹ thuật, bê tông lót đá 4x6 mác 100 dày 100mm, hệ số mở mái m=1:1,5, chân và mái hồ kè bằng đá hộc VXM mác 100 dày 300mm, đường quản lý quanh hồ dài 130m, bề rộng 2m, bằng bê tông đá 2x4 mác 200 dày 200mm

* Trạm bơm chuyển tiếp:

Kết cấu bê tông cốt thép M250 Kích thước tổng thể (2,8x7,4)m Bê tông lót đá 4x6 mác

100 dày 100mm Đáy dày 400mm, thành dày 300mm, sàn mái dày 150mm kết cấu bằng BTCT đá 1x2, mác 250 Giai đoạn I (đến năm 2020) công suất 10.000 m3/ngđ, lắp đặt

2 máy bơm chìm với thông số Q = 250 m3/h; H = 15 m, (1 máy hoạt động, 1 máy dự phòng)

* Thiết bị trộn tĩnh học (2 modul):

Lắp đặt 2 modul thiết bị, kích thước DxL= 350mmx1500mm, vật liệu chế tạo inox 304 đảm bảo hòa tan hóa chất vào nước

* Thiết bị phản ứng keo tụ kết hợp lắng lamen:

Tính toán cho giai đoạn 2020 với công suất 6000m3/ngđ, lắp đặt 3 modul thiết bị, các thông số kỹ thuật của 1 modul như sau: Kết cấu bằng thép SS400 sơn phủ Epoxy - Internation và xử lý bề mặt

Bể hình chữ nhật Kích thước LxBxH: 7mx2,8mx7,25m Đồng bộ cùng hệ thống đệm lắng lamenla

Chủng loại đệm lắng: ống lắng block thành khối kích thước 1500x1000x500 mm, Chiều dài ống lắng: 1500mm, đường kính lục giác ống lắng: 35mm, góc nghiêng ống lắng bằng

600

* Bể lọc nhanh trọng lực tự động:

Tính toán cho giai đoạn 2020 với công suất 6000m3/ngđ Lắp đặt 3 modul thiết bị, các thông số kỹ thuật của 1 modul như sau: Kết cấu bằng thép SS400 sơn phủ Epoxy - Internation và xử lý bề mặt

Bể hình tròn kích thước DxH: 3400mmx4500 mm Đồng bộ cùng hệ thống kết hợp 2 xi phông điều chỉnh tốc độ rửa ngược

Tất cả cụm bể phản ứng keo tụ kết hợp lắng lamen, bể lọc nhanh trọng lực kiểu tự rửa được đặt trên bệ đặt thiết bị bằng BTCT M250, mỗi bệ kích thước 13,8mx4,8m, được bảo vệ bằng nhà bao che bằng cột thép, mái lợp tôn

* Bể chứa nước sạch:

Bể chứa được xây dựng hình chữ nhật với kích thước AxBxH = kích thước tim bể (20,3x20,3x4,5)m, đặt nửa chìm nửa nổi Móng đệm cát vàng hạt trung, đầm chặt k=0,9 Kết cấu bể bằng bê tông cốt thép đá 1x2, mác 250 Đáy dày 400mm, thành dày 300mm, sàn mái dày 250mm

* Trạm bơm cấp II + nhà hóa chất:

Kích thước tim (20,7x4,5x3,6)m kết cấu khung bê tông chịu lực Dầm móng, giằng, mái bằng BTCT đá 1x2 mác 200 Móng xây gạch đặc VXM mác 75, tường xây gạch chỉ VXM mác 50

Trong trạm bơm lắp đặt bơm nước sạch, đảm bảo công suất giai đoạn năm 2020: 02 máy bơm nước sạch Q= 317 m3/h, H=50m, giờ dùng nước max chạy 01 máy, 01 máy dự phòng, mỗi máy bơm lắp đặt với 1 máy biến tần Trạm bơm được lắp dầm pa lăng chạy điện P =1 tấn

* Nhà kho: Kích thước mặt bằng 12,0m x 5,22m Chiều cao nhà 3,6m Kiểu nhà khung BTCT chịu lực Tường xây bằng gạch vữa xi măng mác 50, mái bằng, sàn, dầm, giằng, móng bê tông cốt thép mác 200 đá 1x2 Mái chống nóng bằng hệ xà gồ thép, lợp tôn

* Xây dựng cổng tường rào: Tường rào xây gạch mác 75# VXM mác 50#, tường rào dùng giằng tường BTCT M200 Móng tường rào xây đá hộc VXM mác 50# Mặt trước

Trạm xử lý sử dụng một phần là tường rào hoa sắt Hai bên hông và mặt sau Trạm xử lý

sử dụng tường rào xây gạch, thiết kế 1 cổng chính rộng 3,5m

* Xây dựng hạ tầng (đường, vỉa hè): Sân, đường nội bộ đổ BT mác 200 đá 2x4 dày 200mm; Đường ra công trình thu và trạm bơm nước sông và đường vào trạm xử lý đổ

BT mác 200 đá 1x2 dày 200mm

3.1.2 Hiện trạng mạng lưới đường ống cấp nước tập trung cụm xã Yên Lộc – Yên Cường huyện Ý Yên tỉnh Nam Định

Tuyến ống truyền tải từ nhà máy nước đi dọc theo các tuyến đường chính xã Yên Lộc

và Yên Cường, đường kính ống có đường kính 90≤D≤450, tổng chiều dài 17.848m vật liệu nhựa HDPE trong đó:

Tuyến ống dịch vụ: đấu nối với tuyến ống truyền tải, đi theo các tuyến đường trong

xã cấp nước đến hộ gia đình, đường kính ống từ 32≤ D<90, tổng chiều dài 59.395m vật liệu nhựa HDPE trong đó:

Tuyến ống HDPE-PN8-D75, L = 4.457m

Tuyến ống HDPE-PN8-D63, L = 7.666m

Tuyến ống HDPE-PN8-D50, L = 11.295m

Tuyến ống HDPE-PN8-D40, L = 20.453m Tuyến ống HDPE-PN8-D32, L = 15.524m

1.4 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu và các nghiên cứu trước đây liên quan đến hướng của đề tài

Nhu cầu cấp nước cho sản xuất và các hoạt động khác của nền kinh tế quốc dân là rất lớn Hàng năm chũng ta đầu tư hàng nghìn tỷ đồng cho phát triển hệ thống cấp nước đô thị, tuy nhiên đế nay chỉ đáp ứng 75% nhu cầu thực tế Quyết định số 408/ QĐ- TTg của Thủ Tướng chính phủ về việc thành lập Ban Chỉ Đạo Chương Trình Quốc Gia bảo đảm cấp nước an toàn và chống thất thoát thất thu nước sạch giai đoạn 2016-2025

Qua báo cáo của các công ty cấp nước các địa phương, tỷ lệ thất thoát nước trong hệ thống cấp nước đô thị Việt Nam hiện còn cao trung bình khoảng 28 - 29% Tỷ lệ thất thoát lớn là một trong những nguyên nhân dẫn đến lãng phí tài nguyên nước, người dân thiếu nước dùng và hoạt động sản xuất kinh doanh có phần kém hiệu quả

Nhận thức được tầm quan trọng của việc giảm thất thoát, trong thời gian vừa qua, nhiều đơn vị/công ty cấp nước đã có những giải pháp thiết thực hiệu quả để triển khai công tác này Theo số liệu thống kế trong số 76 đơn vị cấp nước trên toàn quốc có 16 đơn vị có mức thất thoát dưới 20%; 27 đơn vị có mức thất thóa dưới 25% ; 27 đơn vị có mức thất thoát dưới 30% và chỉ còn 6 đơn vị có mức thất thoát lớn hơn 30%

Công tác chống thất thoát, thất thu nước sạch do kỹ thuật:

- Đánh giá thực trạng mạng lưới đường ống cũ, có kế hoạch đầu tư thay thế mạng lưới đường ống cũ không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Đối với các đô thị lớn (đặc biệt đô thị

từ loại II trở lên) có mạng lưới đường ống phức tạp cần tiến hành công tác phân vùng cấp nước nhằm kiểm soát thất thoát nước sạch

- Giám sát chặt chẽ công tác lắp đặt các tuyến ống mới, thay thế các tuyến ống cũ, đặc biệt là các điểm đấu nối giữa ống cũ và ống mới, các điểm khởi thủy cấp nước cho các đối tượng tiêu thụ mới

- Lắp đặt đồng hồ đạt tiêu chuẩn về chất lượng và đầy đủ về số lượng cho các đối tượng tiêu thụ Đầu tư thay thế các đồng hồ cũ, định kỳ bảo dưỡng và kiểm định đồng hồ theo

quy định Đầu tư thiết bị phát hiện rò rỉ, các trang thiết bị máy móc cho công tác sửa chữa đường ống

Tỉnh Nam Định hiện nay có trên 40 công trình cấp nước tập trung vừa và nhỏ phục vụ cho các đô thị, nông thôn khu công nghiệp toàn tỉnh Nhưng hầu hết các công trình cấp nước nông thôn tập trun g tại tỉnh Nam Định khi đi vào hoạt động đều chưa đạt được hiệu quả khai thác cao Vấn đề quản lý khai thác chống thất thoát vẫn còn hạn chế, tỷ lệ thất thoát trung bình trên 20% Đề tài này tác giả ngoài việc đánh giá hiện trạng quản lý

và khai thác của công trình cấp nước sạch tập trung cụm xã Yên Lộc- Yên Cường huyện

Ý Yên Mô phỏng mô hình tính toán thủy lực bằng Epanet, tác giả còn muốn giới thiệu một mô hình quản lý khai thác công trình cấp nước sạch bằng công nghệ quản trị mạng,

đó là ứng dụng quản lý bằng SCADA Tuy ứng dụng này đã được áp dụng ở rất nhiều công trình cấp nước của các tỉnh trên toàn quốc, tuy nhiên ở tỉnh Nam Định ứng dụng này vẫn còn mới mẻ và hạn chế

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỂ

ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KHAI THÁC VÀ QUẢN LÝ CÓ HIỆU QUẢ

HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TẬP TRUNG CỤM XÃ YÊN LỘC – YÊN CƯỜNG- HUYỆN Ý YÊN- TỈNH NAM ĐỊNH

2.1 Phương hướng phát triển của xã yên lộc và yên cường

1.2.1 Định hướng phát triển kết cấu hạ tầng

Để đáp ứng nhu cầu phát triển của hai xã, dự kiến cần phải phát triển hệ thống lưới điện

và các trạm điện như sau:

Xã Yên Lộc : Sử dụng mạng lưới điện 10/0,4KV phục vụ 100% tổng số hộ của xã Số trạm biến áp là 08 trạm, tổng dung lượng các trạm biến áp là 1.660KVA

Xã Yên Cường : Sử dụng mạng lưới điện 10/0,4KV phục vụ 100% tổng số hộ của

xã Số trạm biến áp là 09 trạm

c Thoát nước

+ Phương hướng chung

- Tập trung đầu tư đồng bộ hệ thống thoát nước mưa và nước bẩn, đặc biệt đối với khu vực đô thị, các khu công nghiệp và khu du lịch, đảm bảo khắc phục tình trạng ngập úng cục bộ Nước thải sinh hoạt phải được xử lý trước khi chảy vào hệ thống nước chung

- Thực hiện cứng hoá và thay thế các mương hở bằng cống ngầm trong điều kiện kinh phí cho phép Có phương án xử lý nước thải phù hợp cho khu vực này để giảm thiểu tác động xấu đến môi trường cũng như sức khoẻ của người dân

1.2.2 Định hướng phát triển không gian đô thị

Mục tiêu là tạo bước chuyển biến về chất trong phát triển kinh tế - xã hội khu vực hai

xã Chuyển dịch cơ cấu nông nghiệp và kinh tế nông thôn theo hướng tăng hiệu quả và tăng trình độ công nghệ thông qua ứng dụng khoa học, công nghệ vào sản xuất, bảo quản và chế biến, đẩy mạnh liên kết hoạt động sản xuất nông nghiệp với hoạt động du lịch, giảng dạy đào tạo nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất

Xây dựng nông thôn theo hướng văn minh, xanh, sạch đẹp, có hạ tầng phát triển theo hướng hiện đại, gắn với khu vực đô thị Phát triển đa dạng các ngành nghề, nhất là những ngành có giá trị gia tăng cao và gắn liền với các sản phẩm du lịch

Đảm bảo quy hoạch đồng bộ hệ thống kết cấu hạ tầng nông thôn với các khu dân cư, rà soát các quy hoạch sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ sản ở các xã sao cho phù hợp với yêu cầu của thị trường tiêu thụ sản phẩm tại chỗ và các vùng lân cận; tiếp tục khai thác những lợi thế tự nhiên, kinh tế của từng vùng sinh thái, nâng cao khả năng cạnh tranh của các loại nông sản, ngân hàng sản xuất có thế mạnh

1.2.3 Định hướng phát triển cấp nước

- Quy hoạch nguồn cung cấp nước ổn định cho cả khu vực hai xã và các xã lân cận, quản

lý và sử dụng hiệu quả nguồn nước, không gây những tác động xấu tới môi trường và thiên nhiên của hai xã và các khu vực lân cận

- Huy động mọi nguồn lực để đầu tư cho các công trình cấp nước theo hướng đảm bảo

đủ nước cung cấp cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt của khu vực hai xã, các khu vực công nghiệp, du lịch

- Khuyến khích, tạo điều kiện để các thành phần kinh tế tham gia đầu tư xây dựng các công trình cấp nước sạch, giảm dần mức độ trợ cấp về giá nước

- Xây dựng trạm xử lý nước sạch với quy mô công suất tính đến năn 2020, cấp nước đủ cho khu vực đô thị, khu công nghiệp và du lịch đảm bảo nhu cầu nước sạch cho dân cư toàn bộ hai xã với qui mô 30.000 người, tiêu chuẩn 100 lít/người ngày đêm, 100% người dân được dùng nước sạch

- Điều chỉnh bổ sung mạng lưới đường ống cấp nước phù hợp và việc phát triển các khu dân cư mới, các khu công nghiệp theo phương án phát triển hai xã

2.2 Tính toán nhu cầu sử dụng nước hiện tại và dự báo nhu cầu sử dụng nước trong tương lai của khu vực

2.2.1 Phạm vi nghiên cứu

Gồm ba xã Yên Lộc , Yên Cường, Yên Phúc và ba xã lân cận Yên Nhân , Yên Thắng, Yên Trị

2.2.2 VÙNG PHỤC VỤ CẤP NƯỚC

Khu vực phục vụ cấp nước được xác định dựa trên việc điều tra thực địa, các ranh giới

tự nhiên, các ranh giới theo quy hoạch, đặc trưng dân số và các ý kiến tham khảo từ các

cơ quan ban ngành có liên quan

Vùng phục vụ cấp nước bao gồm 3 xã Yên Lộc và Yên Cường, Yên Phúc và 3 xã lân cận Yên Nhân , Yên Thắng, Yên Trị

Dự báo dân số và nhu cầu dùng nước

Các nguồn thông tin khác nhau về tỷ lệ tăng dân số như Niên giám thống kê và các số liệu theo quy hoạch đã được nghiên cứu và so sánh

Cơ sở tính toán dự báo dân số trong tương lai được xác định trên số lịch sử tăng dân số, dân số hiện tại và tỷ lệ tăng dân số hàng năm

Việc tính toán dự báo dân số được trình bày chi tiết như sau

Theo quy hoạch, trạm xử lý nước sẽ cấp nước cho 6 xã ( Yên Lộc , Yên Cường, Yên Phúc, Yên Nhân, Yên Thắng, Yên Trị )

Bảng 2.1: Dự báo dân số các xã nghiên cứu

2.2.3 Tính toán nhu cầu sử dụng nước

a Phạm vi cấp nước

Phạm vi cấp nước là toàn bộ 6 xã Yên Lộc , Yên Cường, Yên Phúc và Yên Nhân , Yên Thắng, Yên Trị

b Phương pháp ước tính nhu cầu dùng nước của khu vực nghiên cứu

Khả năng chi trả và sự sẵn sàng chi trả

Căn cứ trên báo cáo Khảo sát Kinh tế - Xã hội, dựa trên khả năng và sự sẵn lòng chi tiền cho việc sử dụng nước của người dân ở các khu vực khác nhau của khu vực nghiên cứu,

dữ liệu được lấy từ việc khảo sát Kinh tế - Xã hội

c Xác định nhu cầu dùng nước của khu vực nghiên cứu

- Nhu cầu dùng nước sinh hoạt

Nước cho nhu cầu sinh hoạt bao gồm: ăn uống, tắm, giặt và vệ sinh Nhu cầu về nước sinh hoạt được tính toán dựa vào qui mô dân số và tiêu chuẩn dùng nước đơn vị Theo tiêu chuẩn TCVN 33-2006, định hướng phát triển cấp nước nông thôn có tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt đến năm 2020, 90% dân số được cấp nước sạch với tiêu chuẩn 80-100 l/người.ngày

Theo Quy chuẩn xây dựng Việt Nam - Quy hoạch cấp nước, đối với nhu cầu dùng nước của các điểm dân cư nông thôn thì tiêu chuẩn cấp nước tối thiểu dành cho nhu cầu sinh hoạt là 80 l/người.ngày

Theo báo cáo kinh tế xã hội, hiện nay 100% người dân đang trong khu vực dự án đang dùng nước giếng khoan cho nhu cầu ăn uống, tắm giặt, chăn nuôi, với lượng tiêu thụ bình quân là 85l/người.ngày Tuy nhiên khi có dự án, dùng nước sạch phải trả tiền, nhiều khả năng người dân sẽ tiết kiệm trong việc sử dụng nước Khi đó lượng nước tiêu thụ của các hộ sẽ giảm hoặc người dân sẽ dùng nguồn nước sạch của dự án cho mục đích ăn uống và tiếp tục sử dụng các nguồn nước hiện tại cho mục đích tắm giặt, chăn nuôi,

Do vậy, tỷ lệ phục vụ và tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho các xã được đề xuất như sau:

Đến năm 2020, 90% dân số được cấp nước sạch với tiêu chuẩn 100 l/người.ngày; Đến năm 2030, 100% dân số được cấp nước sạch với tiêu chuẩn 130 l/người.ngày -Nhu cầu dùng nước cho dịch vụ thương mại và các dịch vụ công cộng

-Lưu lượng nước cấp cho nhu cầu dịch vụ, thương mại là lượng nước cấp cho các đơn

vị kinh doanh dịch vụ thương mại trong khu vực nghiên cứu và được xác định theo

%Qsh Theo TCXDVN 33-2006, lượng nước cấp cho nhu cầu này như sau:

Giai đoạn 1 đến năm 2020 là 10%Qsh

Giai đoạn 2 đến năm 2030 là 15%Qsh

Lưu lượng nước cấp cho nhu cầu công cộng và các công sở, các đơn vị hành chính sự nghiệp trong khu vực nghiên cứu như trường học, trạm xá, UBND xã, Lưu lượng nước cấp cho công cộng được lấy như sau:

Giai đoạn 1 đến năm 2020 là 10%Qsh

Giai đoạn 2 đến năm 2030 là 15%Qsh

- Nước dùng phục vụ công nghiệp (Qcn )

Khu vực dự án trong những năm gần đây đã có sự phát triển khá mạnh về kinh tế, việc chuyển đổi ngành nghề từ nông nghiệp sang công nghiệp nhẹ, sản xuất nhỏ diễn ra rất mạnh mẽ trong tương lai Vì vậy lưu lượng nước cấp cho sản xuất quy mô nhỏ lấy như sau:

Giai đoạn 1 đến năm 2020 là 15%Qsh

Giai đoạn 2 đến năm 2030 là 20%Qsh

 Tỷ lệ nước thất thoát, rò rỉ và nước cho bản thân trạm xử lý (Qtt + Qrò rỉ)

Tỷ lệ nước thất thoát, rò rỉ: % tổng lượng nước cấp vào mạng lưới:

Giai đoạn 1 đến năm 2020 là Qtt = 17%×(Qsh+Qdv+Qks+Qcn)

Giai đoạn 2 đến năm 2030 là Qtt = 15%×(Qsh+Qdv+Qks+Qcn)

Nước cho bản thân trạm xử lý được tính theo TCVN 33-2006:

Qrò rỉ = 10% (Qtt+ Qsh+Qdv+Qks+Qcn)

Tổng nhu cầu sử dụng nước trung bình hàng này bao gồm lượng nước sử dụng cho sinh hoạt, công nghiệp, thương mại và các thể chế cộng với lượng nước thất thoát được phép trên mạng lưới

d Sự biến động về nhu cầu dùng nước

Như đã trình bày ở trên, hai xã Yên Lộc và Yên Cường có tốc độ tăng dân số nhanh và ngành công nghiệp phát triển Đây là một nguồn sử dụng nước rất lớn, gây ra sự chênh lệch về nhu cầu dùng nước trong các mùa khác nhau Điều này gây rất nhiều khó khăn trong sản xuất, quản lý và vận hành

Bảng 2.1: Tổng hợp nhu cầu đùngùng nước 6 xã Yên Lộc , Yên Cường, Yên Phúc , Yên Nhân , Yên Thắng, Yên Trị

STT Đối tượng dùng nước

GĐ2 (2030)

2 Dân số dự báo người 30.699 55.346 62.324

4 Số người được phục vụ người 27.629 49.811 62.324

6 Nước sinh hoạt (Qsh) m3/ng.đ 2.763 4.981 8.102

a Chế độ dùng nước của khu công nghiệp

Chế độ dùng nước sản xuất Phụ thuộc vào dây chuyền sản xuất, cũng điều hòa theo các giờ trong ca và trong ngày

b Chế độ dùng nước của khu dân cư

Chế độ dung nước của một khu dân cư thường thay đổi phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yêu tố Chế độ dùng nước của khu dân cư phụ thuộc vào:

Mức độ, chế độ tiêu thụ, phụ thuộc vào trang thiết bị vệ sinh cho các khu nhà Trang bị càng cao thì chế độ tiêu thụ nước càng lớn Nhà càng cao thì càng phức tạp

Điều kiện khí hậu và tập quán dân cư của mỗi vùng

Mật độ và chế độ làm việc của các nhà máy, xí nghiệp trong khu vực đó

Yếu tố thứ tư ảnh hưởng là điều kiện kinh tế của từng vùng

Để thấy rõ chế độ dùng nước của khu dân cư ta có thể tìm hiểu thông qua biểu đồ dùng nước

(QhMax: giờ dùng nước lớn nhất) trong đó:

QhMax: giờ dùng nước lớn nhất, dùng để thiết kế hệ thống và mạng lưới dùng nước

kh: Hệ số không điều hoà giờ

kh = Max.Max

Có kngđ tính được mức độ tiêu thụ theo từng ngày trong 1 năm tính toán:

Dựa vào kh ta xác định số phần trăm tiêu thụ nước theo từng giờ trong ngày của Qngđ

Qua nghiên cứu thực tế, người ta xác định ra chế độ tiêu thụ nước cho các khu dân cư tương ứng với các hệ số dùng nước không điều hòa giờ theo các quy luật chuẩn nhất định Khi thiết kế có thể tra bảng theo các điều kiện nhất định (kh lấy sao gần với các quy chuẩn)

TB h

max h h

Q

Q

k 

ngđ TB ngđ max

ngđ TB

ngđ

max ngđ

Q Q

Thành lập bảng tổng hợp lưu lượng của toàn bộ khu vực trong một ngày đêm tùy thuộc vào các công trình, khu dân cư, điều kiện hiện có của các nhà máy, xí nghiệp ta sẽ có Bảng 2.1: tổng hợp lưu lượng trong các mùa dùng nước của các giai đoạn

(2020)

Mở rộng (2020)

GĐ II (2030)

Tổng nhu cầu dùng nước trung bình

Công suất thiết kế công trình nguồn m3/ngày 6.000 10.000 20.000 Công suất thiết kế công trình xử lý m3/ngày 6.000 10.000 20.000

Công suất thiết kế trạm bơm 1 m3/h 417

Công suất thiết kế trạm bơm 2 m3/h 317 527 998

2.3 Đánh giá khả năng làm việc của hệ thống cấp nước hiện trạng

3.2.1 Mô phỏng hệ thống hiện trạng,

a Công trình thu và trạm xử lý

+ Công trình thu và tuyến ống nước thô

Bơm nước thô: 2 máy bơm trục ngang với thống số Q=417m3/h; H=20m (1 máy hoạt động, 1 máy dự phòng) hoạt động 16h/ngày

Hồ sơ lắng diện tích mặt nước là 2.410m2, mặt bằng hồ hình chứ L với kích thước 23x57 + 25x70 (m) Dung tích 6.000m3

Tuyến ống nước thô, đường kính D300-ST, L=110m từ trạm bơm nước thô đi qua đê tả sông Đào D355-HDPE L= 462m từ trong đê tả sông Đào về trạm xử lý

Thiết bị lọc: công suất 2.000 m3/ngày Bể hình tròn có đường kính 3,4m cao 4,5m Vật liệu chế tạo thiết bị lọc bằng thép CT3 sơn phủ epoxy Đồng bộ cùng hệ thống xi phông điều chỉnh tốc độ rửa ngược

Bể chứa nước sạch được xây nửa nổi nửa chìm, dung tích 1.500m3 với kích thước (20,3x 20,3)m Bể bố trí 1 hố thu cặn, ống nước vào bể D300mm, ống xả tràn D200mm, nước trước khi vào bể được châm Clo khử trùng

Trạm bơm nước sạch lắp đặt 02 máy bơm nước sạch Q=317 m3/h, H=50m, giờ dùng nước max chạy 01 máy, 01 máy dự phòng, mỗi máy bơm lắp đặt với 1 biến tần

Đường ống hút của các máy bơm nước sạch D400/D300mm

Đường ống đẩy của bơm nước sạch D350/D250 mm

Trên đường ống đẩy trạm bơm bố trí đồng hồ tổng D300mm

b Mạng lưới đường ống

Đường kính ống truyền tải từ DN400mm đến DN450mm, tổng dài 3.150 m

Có đường kính từ DN90mm đến DN250mm, truyền tải nước từ điểm đấu cấp nước số

1, 2 (cấp nước xã Yên Lộc) và điểm đấu cấp nước số 3 (cọc 20 - cấp nước xã Yên Cường) đến các nơi tiêu thụ Tổng chiều dài 14.698 m

Mạng đường ống phân phối được lắp đặt dọc theo các trục đường, ngõ ngách Tuyến ống có đường kính D75D32mm Đối với các trục đường chính và ngõ lớn (rộng > 3m

- và căn cứ vào mật độ các hộ gia đình trên tuyến - cụ thể theo thực địa), đặt 2 ống 2 bên đường, đối với các ngõ nhỏ (rộng < 3m), đặt 1 ống dọc theo ngõ Chiều dài đường ống được thiết kế phù hợp ở giai đoạn thiết kế thi công Tổng chiều dài đường ống là 59.693m

2.4 Phân tích và lựa chọn mô hình tính toán thủy lực cho hệ thống cấp nước tập trung cụm xã yên lộc – yên cường huyện ý yên tỉnh nam định

4.2.1 Cơ sở lý thuyết lựa chọn mô hình tính toán thủy lực

a Khái niệm về hệ thống cấp nước

Mạng lưới đường ống cấp nước là một hệ thống bao gồm các đường ống chính, nhánh

và ống phân phối nối với nhau làm nhiệm vụ vận chuyển và phân phối nước từ hệ thống cấp nước đến nơi tiêu thụ.Theo hình dạng và phương pháp vận chuyển nước người ta chia làm 2 loại:

- Sơ đồ mạng lưới phân nhánh

- Sơ đồ mạng lưới vòng

Mạng lưới phân nhánh

Gồm các đoạn ống liên kết với nhau tại những nút tạo ra mạng lưới giống nhành cây Hình dạng mạng lưới phụ thuộc vào địa hình khu vực và sự phân bố dân cư của khu vực Đặc điểm của mạng lưới phân nhánh là nước cung cấp đến một điểm nào đó bằng một hướng nhất định Nên tổng chiều dài mạng lưới nhỏ so với mạng lưới khác và mức độ

an toàn cấp nước thấp, dùng cho mạng lưới nhỏ và có yêu cầu không cao cả về lưu lượng

+ Tạo ra áp lực cần thiết tại các điểm dùng

Áp lực cần thiết của đối tượng dùng nước

Hình 5: Sơ đồ áp lực cần thiết của công trình

Áp lực cần thiết của công trình được tính theo công thức:

Hhh: chiều cao hình học của mạng lưới cấp nước ngoài phố đến miệng vòi cao nhất trong nhà

hms: tổng tổn thất áp lực của hệ thống cấp nước bên trong công trình gồm tổn thất theo chiều dài và tổng tổn thất cục bộ

htd: áp lực tự do cần thiết tại miệng vòi của thiết bị vệ sinh ở vị trí bất lợi nhất

: áp lực cần thiết của công trình (nhà)

Có thể chọn áp lực cần tính theo số tầng nhà

+ Nhà 1 tầng thì cột nước cần thiết là = 8 đến 12m

+ Nhà 2 tầng thì cột nước cần thiết là = 12m

td ml hh

H

nh CT

H

Khi số tầng nhà lớn hơn 2 tầng ta dùng công thức tính sau:

= 12 + (n - 2).4 (m)

n : số tầng của ngôi nhà

c Giới thiệu cách tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước

a Tính toán thủy lực mạng lưới phân nhánh

Trình tự tính toán thủy lực mạng lưới hở theo các bước như sau:

Xác định lưu lượng tính toán của toàn mạng lưới theo các trường hợp tính toán

Qttmax; Qtmin; Qcc trong giờ dùng nước lớn nhất, xác định từ biểu đồ dùng nước

Quy hoạch mạng lưới: chia mạng lưới thành các đoạn tính toán, ghi chiều dài, ghi các lưu lượng tập trung và đánh số các điểm nút lên sơ đồ, đoạn ống tính toán là đoạn ống nằm giữa các nút có đường kính không đổi

Xác định lưu lượng dọc đường đơn vị, lưu lượng dọc đường của các đoạn ống Quy lưu lượng dọc đường về các nút

Xác định lưu lượng tính toán của các đoạn ống và ghi lên sơ đồ

Chọn tuyến tính toán chính là tuyến dài nhất và điểm cuối ở vị trí cao nhất và có cột nước yêu cầu cao nhất (vị trí bất lợi nhất)

Tính toán thủy lực tuyến chính

Chọn đường kính ống theo vận tốc kinh tế (Vkt) hoặc theo lưu lượng kinh tế (qkt)

Tính toán tổn thất thủy lực trên các đoạn ống và tính tổng tổn thất trên tuyến chính

Từ cột nước yêu cầu ở điểm cuối trên tuyến chính Xác định cột nước yêu cầu tại điểm đầu tuyến chính (đầu hệ thống)

Vẽ cắt dọc đường mực nước dọc tuyến chính, trên đó ghi cốt địa hình, đường mực nước

từ đó xác định được cột nước bơm (Hb) chiều cao đài nước (Hđ) và áp lực tại các nút

nh CT

H

Tính toán thủy lực tuyến phụ (nhánh)

Xác định tổn thất thủy lực cho phép H (chênh lệch áp lực giữa điểm đầu và điểm cuối trong tuyến phụ, xác định độ dốc thủy lực)

l: tổng chiều dài các đoạn ống trên tuyến phụ

Từ lưu lượng tính toán (Qtt), và độ dốc thủy lực trung bình (jTB) chọn đường kính D của các đoạn ống

Tính toán kiểm tra tổn thất thủy lực trên tuyến phụ hms tuyến phụ so sánh nếu tổng tổn thất áp lực (hms) trên tuyến phụ lớn hơn tổn thất cho phép [H] thì ta phải tăng đường kính (D) của một số đoạn

Nếu hms tuyến phụ nhỏ hơn [H] thì ta phải giảm đường kính D đi

b Tính toán thủy lực mạng lưới vòng

Đặt vấn đề

Mạng lưới vàng có nhiều ưu điểm nhưng tính toán phức tạp vì nước đến 1 điểm từ hai phía

q1, q2 tỉ lệ thuận với đường kính ống và tỉ lệ nghịch với chiều dài ống

Mỗi một đoạn ống có 2 ẩn là lưu lượng (Q) và đường kính (D)

Một mạng lưới có p đoạn ống, có 2p ẩn để giải bài toán này ta phải có 2p phương trình

Hai phương trình cơ bản:

+) Phương trình cân bằng lưu lượng Tại một nút của đoạn ống lưu lượng vào phải bằng lưu lượng ra: Qvào = Qra

Nếu quy ước vào (+) ra (-) thì

Qnút = 0 +) Phương trình cân bằng áp lực Khi tính tổn thất cột nước từ điểm đầu đến điểm cuối của 1 vòng theo hai chiều thì kết quả tính toán phải bằng nhau

Xét một mạng lưới n vòng, m nút, thì có m-1 phương trình cân bằng lưu lượng và n phương trình cân bằng áp lực

Vậy có tất cả n + m - 1 phương trình

Nếu P là số đoạn ống trong mạng lưới, thì P = n + m - 1

P đoạn ống có P phương trình nhưng có 2P ẩn số nên số ẩn nhiều hơn số phương trình

do vậy để giải được hệ trên ta phải giải bằng phương pháp thử dần

Nguyên lý: Hoặc là giả định đường kính D của tất cả các đoạn ống để số ẩn bằng số phương trình và lưu lượng được xác định tương ứng với D sau đó điều chỉnh dần lưu lượng để đảm bảo hvòng = 0