Tài liệu Luận văn " Mạng lưới cấp nước đô thị"_ Chương 2 pdf

Các tiêu chuẩn dùng nước để tính toán cấp nước trong khu dự án được tra theo TCN 85: -Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu sinh hoạt của khu dân cư: Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu sinh ho

Chương 2: THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

A.XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG THIẾT KẾ:

2 1TÍNH TOÁN SỐ DÂN KHU VỰC

Giả thiết số người trong một hộ gia đình là 6 người/hộ ta đi tính toán mật độ cho các loại nhà điển hình trong khu dân cư Ta có bảng tính sau :

Tiểu khu Kí hiệu Số người/hộ Số hộ Diên tích (ha) Mđ(ng/ha)

Bảng tổng hợp diện tích khu vực

Tiểu khu Diện tích(ha) %

-Tổng diện tích khu chung cư là: 4.24(ha)

- Diện tích xây dựng :0.828 (ha)

- Diện tích cây xanh( tính gộp vào trong diện tích công viên) là1.56(ha) (lấy 45% tổng diện tích khu chung cư)

- Diện tích đường ( đã tính gộp vào phần tổng diện tích đường của khu dân cư) là 1.917 (ha)

2.2 Tính toán lưu lượng nước tiêu thụ của khu vực

2.2.1 Tiêu chuẩn dùng nước

Tiêu chuẩn dùng nước là lượng nước trung bình tính cho một đơn vị tiêu thụ

nước trong một đơn vị thời gian (ngày đêm) hay cho một đơn vị sản phẩm (lít/người, lít/đơn vị sản phẩm) Đây là thông số cơ bản khi thiết kế hệ thống cấp nước, dùng để xác định quy mô hay công suất cấp nước cho khu vực

Các tiêu chuẩn dùng nước để tính toán cấp nước trong khu dự án được tra theo TCN 85:

-Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu sinh hoạt của khu dân cư: Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu sinh hoạt của khu dân cư xác định theo mức độ trang thiết bị vệ sinh cho các khu nhà

-Khu nhà phố: Có hệ thống cấp thoát nước, dụng cụ vệ sinh và thiết bị tắm nước nóng

cục bộ, chọn q np = 150 lít/người.ngđ

-Khu chung cư: có hệ thống cấp thoát nước, dụng cụ vệ sinh và thiết bị tắm thông

thường, chọn q cc = 130 lít/người.ngđ

-Khu biệt thự: có hệ thống cấp thoát nước, dụng cụ vệ sinh và thiết bị tắm nước nóng

cục bộ, chọn q bt = 200 lít/người.ngđ

-Tiêu chuẩn dùng nước cho trường học: q th = 20 lít/họcsinh.ngđ

-Tiêu chuẩn dùng nước cho trung tâm thương mại,CLBTTTD: q tm =10%Qsh

-Tiêu chuẩn nước tưới rửa đường: q td = 0.5 lít/m 2 lần tưới

-Tiêu chuẩn nước tưới cây xanh, công viên: tiêu chuẩn này phụ thuộc vào cách tưới, loại cây và các điều kiện địa phương khác: q cv = 4 lít/m 2 lần tưới

-Tiêu chuẩn dùng nước cho chữa cháy: Tiêu chuẩn này phụ thuộc vào quy mô dân số

của khu vực, số tầng cao, bậc chịu lửa và mạng lưới đường ống chữa cháy Tiêu chuẩn

dùng cho chữa cháy để tính toán cho khu dự án: q cc = 15 lít/s

2.2.2 Tính toán lượng nước tiêu thụ

- Lượng nước tiêu thụ cho khu dân cư xã Long Thọ-Phước An bao gồm các lượng nước dùng cho nhu cầu sử dụng của các khu, trung tâm thương mại, trường học, nhà phố (Liên kế,Song lập,Nhà vườn), chung cư, biệt thự,Câu lạc bộ thể dục thể thao, công viên và tưới đường

a/Lưu lượng nước sinh hoạt :

- Lưu lượng sinh hoạt cho khu dân cư bao gồm lượng nước sử dụng cho nhà phố, chung cư, nhà song lập, nhà liên kế, biệt thự, được tính theo công thức sau:

-Theo tính toán số dân là 15763 (người) thi hệ số Kng lấy bằng 1.2

sh K N q Q

1000

.maxngd = (m 3 /ngđ)

Trong đó:

- Qmax,ngàyđêm: lưu lượng lớn nhất ngày đêm

- Kng: hệ số không điều hòa ngày đêm, chọn Kng =1,2 (TCXDVN 33-2006)

- N: dân số tính toán

- qsh: tiêu chuẩn dùng nước:

Bảng 2.1 Diện tích, dân số các tiểu khu

Tiểu khu kí hiệu F(ha) q(l/ng-ngày) Dsố (người) Qmax.ng(m3/ng) Qmax(m3/h) Qmax(l/s)

b/Lưu lượng nước sinh hoạt cho Câu lạc bộ thể dục thể thao,, trung tâm thương mại:

- Lượng nước sử dụng cho câu lạc bộ thể dục thể thao được phân bổ sử dụng đều trong 14giờ ( từ giờ sáng đến 7giờ tối )

- Lượng nước sử dụng cho trung tâm thương mại được phân bổ sử dụng đều trong 15giờ ( từ 7 giờ sáng đến 10 giờ tối )

- Tiêu chuẩn cấp nước cho câu lạc bộ TDTT và trung tâm thương mại lấy gần đúng bằng 10% lượng nước sinh hoạt của khu vưc cấp nước

Bảng 2.3 Lượng nước cho nhu cầu sử dụng Câu lạc bộTDTT & trung tâm thương mại

Tiểu khu Kí hiệu F(ha) Qmax.ng(m3/ng) Qmax(m3/h) Qmax(l/s)

Q bv ngd th = sh (m 3 /ngđ)

Với : - Qngd : Lưu lượng nước sử dụng trong một ngày đêm

- qsh : Tiêu chuẩn nước cho trường học ,

q trườnghọc = 20lít/họcsinh.ngđ

- N : số học sinh

- Theo quy hoạch,trường học có 1700 học sinh

- Lượng nước sử dụng cho trường học được phân bổ sử dụng đều trong 12giờ ( từ 6h sáng đến 6h chiều)

Bảng 2.4 Lượng nước cho nhu cầu sử dụng của trường học

Q phân bổ đều theo từng giờ Khu N ( l/mq 2.ngđ) (m3Q /ngđ)

Với : - Qngd : Lưu lượng nước tưới đường và công viên trong một ngày đêm

- qt : Tiêu chuẩn nước tưới đường và công viên, q tđ = 0.5lít/m 2 ngđ ,

Tiểu khu Kí hiệu F(ha) Qt(l/m2,ngày) Q(m3/ngày) Qpb(m3/h) Qpb điều(l/s)

n : Số đám cháy đồng thời xảy ra, do tổng dân số N = 15763 người → lấy n = 2

qcc : Tiêu chuẩn nước cho chữa cháy, qcc = 15 lít/s

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

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

2.2.3 Thống kê lưu lượng dùng nước cho toàn khu dự án

a Tổng lượng nước sử dụng

- Tổng lượng nước sử dụng trong 1 ngày đêm :

Qngđ = Qdâncư + Qthươngmai + Qclb + Qtrườnghọc + Qtưới

Giờ NSH Nước tưới 10% Qtong %Qng

b Hệ số sử dụng nước

Hình 2.1 : Biểu đồ tiêu thụ nước của toàn khu

Biểu đồ lưu lượng nước theo giờ vào ngày dùng nứơc lớn nhấ t

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Giờ

Biểu đồ dùng nước tồn khu

0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Giờ

2.3 Xác định sơ bộ chế độ bơm cấp II, thể tích đài nước, thể tích bể chứa

2.3.1 Chế độ bơm :

- Chế độ bơm của trạm bơm cấp II được lựa chọn sao cho có đường làm việc gần với đường tiêu thụ nước đồng thời thể tích đài nước và bể chứa là nhỏ nhất

- Nếu có nhiều bơm ghép song song thì bước nhảy của các bậc làm việc của trạm bơm phải thõa điều kiện hệ số giảm lưu lượng α khi các bơm làm việc đồng thời :

- 2 bơm làm việc song song : α = 0,9

- 3 bơm làm việc song song : α = 0,88

Xét các phương án bơm sau :

• Phương án 1 : bơm 1 cấp ( bảng 2.8)

2.3.2 Xác định sơ bộ thể tích đài nước theo các chế độ bơm :

Thể tích đài nước được xác định theo phương pháp lập bảng : chọn giờ đài cạn hết nước thường xảy ra sau một giai đoạn lấy nước liên tục, nước trong đài xem như cạn và bằng 0 Từ đó ta tính được thể tích đài theo từng giờ, lượng nước trong đài lớn nhất và dung tích điều hòa của đài

• Xác định thể tích đài nước theo chế độ bơm 1 cấp :

Bảng 2.8 Bảng tính thể tích đài nước theo chế độ bơm 1 cấp

Giờ

Lưu lượng tiêu thụ (%Qngđ)

Lưu lượng bơm cấp (%Qngđ)

Lưu lượng vào đài (%Qngđ)

Lưu lượng

ra đài (%Qngđ)

• Xác định thể tích đài nước theo chế độ bơm 2 cấp :

Bảng 2.9 Bảng tính thể tích đài nước theo chế độ bơm 2 cấp

Giờ

Lưu lượng tiêu thụ (%Qngđ)

Lưu lượng bơm cấp (%Qngđ)

Lưu lượng vào đài (%Qngđ)

Lưu lượng

ra đài (%Qngđ)

• Xác định thể tích đài nước theo chế độ bơm 3 cấp :

Bảng 2.10 Bảng tính thể tích đài nước theo chế độ bơm 3 cấp

Giờ Lưu lượng tiêu thụ

(%Qngđ)

Lưu lượng bơm cấp (%Qngđ)

Lưu lượng vào đài (%Qngđ)

Lưu lượng

ra đài (%Qngđ)

Đường dùng nước Bơm 1 cấp

Bơm 2 cấp Bơm 3 cấp

BẢNG TỔNG KẾT THỂ TÍCH ĐÀI NƯỚC THEO CÁC PHƯƠNG ÁN :

Phương án Số bơm Thể tích điều hòa (m3) Thể tích ban đầu (m3)

so với các phương án khác

Mặt khác, khu dự án có tổng lượng nước cung cấp trong ngày đêm không lớn nên

không nhất thiết phải sử dụng trạm bơm quy mô lớn Vậy ta chọn phương án 2, trạm

bơm cấp II có 2 bơm cho khu dự án

Theo đó , ta có :

- Thể tích điều hòa của đài : Vdh = 428 m3

- Thể tích dự trữ chữa cháy trong 10 phút : Vcc =0.6*n*qcc= 0.6*2*15=18 (m3)

Với : - n : số đám cháy đồng thời xảy ra , chọn n =1

- qc : Tiêu chuẩn dùng nước cho chữa cháy, chọn qc = 15l/s

→Thể tích của đài nước :

Vdai = Vdh + Vcc = 428+ 18 = 446 (m3)

Chọn thể tích đài nước : V = 450 (m 3 )

2.3.3 Xác định thể tích bể chứa

Thể tích bể chứa được xác định theo phương án bơm 2 cấp đã chọn ở phần trên Phương pháp xác định thể tích bể chứa cũng giống như phương pháp xác định thể tích đài nước

Lưu lượng từ đường ống cấp nước chính chảy vào bể chứa xem như không đổi :

Qh = 4,17% Qngđ

• Thể tích bể chứa được xác định theo :

Vbể = Vđh + Vcc + Vtb

Với : - Vbể : thể tích của bể chứa nước

- Vđh : thể tích điều hòa của bể chứa

- Vcc : thể tích dự trữ dùng cho chữa cháy trong 3giờ

- Vtb : thể tích dùng cho bản thân trạm bơm (đã xác định ở phần II) -Vtb = 198.459 m3

• Xác định thể tích dự trữ dùng cho chữa cháy của bể chứa :

Vcc = 10,8.n.qc ( m3) Với : - n : số đám cháy đồng thời xảy ra , chọn n =1

- qc : tiêu chuẩn dùng nước cho chữa cháy, chọn qc = 15l/s

→Vcc = 10,8.2.15= 324 (m3)

• Xác định thể tích điều hòa của bể chứa

Bảng 2.11 Bảng tính thể tích điều hòa của bể chứa

Giờ Lưu lượng bơm của trạm bơm

(%Qngđ)

Lưu lượng cấp từ ống chính (%Qngđ)

Lưu lượng vào bể (%Qngđ)

Lưu lượng

ra bể (%Qngđ)

B TÍNH TOÁN THỦY LỰC MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

2.4 Sơ đồ và nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước

• Sơ đồ mạng lưới cấp nước :

Do khu dự án có mật độ dân số đông, có nhiều đối tượng có yêu cầu cấp nước liên tục và đủ áp lực Do đó ta bố trí sơ đồ mạng lưới vòng cho khu dự án, để đảm bảo cấp nước liên tục cho khu dự án ngay cả khi có sự cố hoặc khi có sửa chữa đường ống

• Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước :

- Mạng lưới cấp nước phải bao trùm được các điểm tiêu thụ nước

- Tuyến ống chính đặt theo hướng đi từ nguồn nước và chạy theo hướng nước chủ yếu

- Các tuyến ống phải bố trí có chiều dài ngắn nhất, nước chảy thuận tiện nhất và lấy nước được từ 2 phía Phải tránh các ao hồ, đường tàu, bãi rác …

- Cần đặt ống ở những điểm cao để bản thân ống chịu áp lực bé mà vẫn đảm bảo đường mực nước theo yêu cầu

- Vị trí đặt ống trên mặt cắt ngang đường phố do quy hoạch xác định, tốt nhất nên đặt trong vỉa hè Khoảng cách nhỏ nhất trên mặt bằng tính từ thành ống đến các công trình phải đảm bảo theo các quy định

Theo các nguyên tắc trên, ta có sơ đồ vạch tuyến như sau :

Hình 2.4 : Sơ đồ tuyến ống cấp nước

2.5 Tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước

Sử dụng chương trình Epanet 2.0 để thực hiện tính toán mạng lưới cấp nước

2.5.1 Xác định các thông số ban đầu

a Xác định lưu lượng tại các nút và hệ số sử dụng

Khu dự án có nhiều đối tượng có yêu cầu lấy nước vào các giờ khác nhau, được trình bày trong bảng sau :

Lưu lượng nút:

Khu Số nút Lưu lượng 1 nút lấy Nút Lưu lượng Q tung nut

Đoạn ống Chiều dài(m) Đoạn ống Chiều dài(m) Đoạn ống Chiều dài(m)

- Phương án 1 : Đài đặt ở đầu mạng lưới

- Phương án 2 : Đài đặt ở giữa mạng lưới

- Phương án 3 : Đài đặt ở cuối mạng lưới

Hệ số sử dụng cho bơm 1 :

Hệ số sử dụng cho bơm 2 :

g/ Đường đặc tình bơm

2.5.2 Kết quả tính toán

a Kết quả tính toán đối với phương án 1 : Đài đặt ở đầu mạng lưới

Đài nước, Bể chứa : Được mô tả bằng Tank với các thông số sau

d/Aùp lực: -Aùp lực vào giờ cao điểm (17 giờ): Min=15.06m ,Max=16.88

Aùp lực vào giờ thấp điểm nhất (0 giờ)ø:Min= 20.42m Max=20.47

ÁP LỤC NƯỚC DAO ĐỘNG TRONG ĐÀI (3 NGÀY)

ÁP LỤC NƯỚC DAO ĐỘNG TRONG BỂ (3 NGÀY)

b Kết quả tính toán đối với phương án 2 : Đài đặt ở giữa mạng lưới

Đài nước, Bể chứa : Được mô tả bằng Tank với các thông số sau

Aùp lực: -Aùp lực vào giờ cao điểm (17 giờ):Min= 15.34m,Max=16.95m

Aùp lực vào giờ thấp điểm (0 giờ):Min= 20.11m,Max=20.43m

ÁP LỤC NƯỚC DAO ĐỘNG TRONG ĐÀI (3 NGÀY)

ÁP LỤC NƯỚC DAO ĐỘNG TRONG BỂ(3 NGÀY)

b Kết quả tính toán đối với phương án 3 : Đài đặt ở cuối mạng lưới

Đài nước, Bể chứa : Được mô tả bằng Tank với các thông số sau

Aùp lực: -Aùp lực vào giờ cao điểm(17 giờ)Min= 15.34m: Max=16.95m

-Aùp lực vào giờ thấp điểm nhất (0 giờ)Min= 20.28m: Max=20.42m

ÁP LỤC NƯỚC DAO ĐỘNG TRONG ĐÀI (3 NGÀY)

ÁP LỤC NƯỚC DAO ĐỘNG TRONG BỂ (3 NGÀY)

Nhận xét : Qua kết quả tính toán ta nhận thấy như sau :

- Cùng sử dụng một loại bơm, nhưng phương án 3 cho áp lực thấp nhất trong mạng lưới cao hơn 2 phương án 1 và 2

- Chiều cao đài nước của phương án 2 thấp thấp nhất nhưng vị trí đặt trong khu biệt thự cho nên về mặt kiến trúc cảnh quan không hợp lý lắm

- Phương án 1 đặt đài ở đầu mạng lưới sẽ gây ra tổn thất áp lực dọc đường của các đoạn ống lớn

- Phương án 3 đặt đài cuối mạng và đặt trong khu công viên, do đó thuận tiện cho việc xây dựng đài hơn phương án 1và 2

Vậy ta chọn phương án 3, đặt đài nước ở cuối mạng ( trong khu công viên CV9)

MỘT SỐ KẾT QUẢ THỦY LỰC CỦA PHƯƠNG ÁN 3

Vận tốc trong ống vào giờ cao điểm:

Vận tốc trong ống vào giờ dung nước trung bình:

Tổn thất dọc đường vào giờ cao điểm(17 giờ)

Lưu lượng bơm

Lưu lượng sử dụng

- Lưu lượng sử dụng lớn nhất : 128l/s ( lúc 18giờ, giờ có hệ số sử dụng nước toàn khu vực lớn nhất : 1,724 )

- Lưu lượng sử dụng nhỏ nhất 18.26l/s ( lúc 24giờ, giờ có hệ số sử dụng nước toàn khu vực nhỏ nhất 0,246 )

- Do nguồn được mô tả bằng một Junction có lưu lượng âm không đổi (-74.45 l/s) nên lưu lượng cấp không đổi

*KIỂM TRA ÁP LỰC CHỮA CHÁY (Phương án đài đặt cuối mạng )

Áp lực nước khi có cháy

- Tổng dân số N = 15763 người → số đám cháy đồng thời n = 2

Tiêu chuẩn nước cho chữa cháy, qcc = 15 lít/s

- Lưu lượng chữa cháy được gán cho nút 55 và15 nằm cuối mạng lưới, thời gian cháy kéo dài 3 giờ, từ 16h → 18h ( giờ cao điểm )

- Cột áp yêu cầu ≥10(m)

Áp lực thấp nhất trong mạng lưới là 8.63m ⇒Aùp lực trong mạng lưới không đảm bảo chữa cháy ⇒Vì vậy ta cần lắp đặt thêm bơm dự phòng để đảm bảo áp lực chữa cháy ( tối thiểu là 10m)

Pattem bơm chữa cháy

Đường đặc tính bơm chữa cháy (AFP2001-4)

-Aùp lực sau khi lắp bơm chũa cháy (AFP2001-4)

-Aùp lực nhõ nhất là 10.11(m)