HƯỚNG DẪN LÀM ĐỒ ÁN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

- Quy mô và công nghệ của các công trình đơn vị trong hệ thống như: Vị trí và công suất trạm xử lý; Dung tích bể chứa; Vị trí và dung tích đài, chiều cao xây dựng đài; Công suất bơm, số

phần mở đầu: Mục đích vμ yêu cầu

I mục đích

Để hoàn thành và nắm vững môn học “Mạng lưới cấp nước”, song song với việc học lý thuyết ở trên lớp, sinh viên phải thực hiện đồ án: “Thiết kế mạng lưới cấp nước”

Qua việc thiết kế đồ án sinh viên sẽ hiểu được kỹ hơn phần lý thuyết đã học đồng thời biết vận dụng sáng tạo giữa lý thuyết và thực tế sản xuất Đồ án môn học bước đầu giúp cho sinh viên làm quen và tôn trọng các tiêu chuẩn, quy phạm hiện hành của Nhà nước trong thiết kế công trình

II Yêu cầu

Trước khi làm đồ án môn học, sinh viên cần phải nghiên cứu kỹ phần lý thuyết đã học, các số liệu có được từ các đợt tham quan thực tế, thực tập, đồng thời thu thập các tiêu chuẩn, quy phạm hiện hành liên quan

Trên cơ sở vận dụng những kiến thức đã thu thập được từ lý thuyết môn học, sinh viên có thể tự mình thiết kế được hoàn chỉnh mạng lưới cấp nước cho

một đô thị, khu dân cư hay một khu công nghiệp

phần 1: Những số liệu cần thiết để thiết kế

1 Số liệu quy hoạch của Khu vực thiết kế gồm:

- Bản đồ quy hoạch phát triển không gian tỷ lệ 1/5000ữ1/20000 có thể hiện các số liệu quy hoạch chiều cao

- Bản đồ quy hoạch sử dụng đất tỷ lệ 1/5000ữ1/20000

- Các số liệu quy hoạch và tính chất xây dựng các khu dân cư, các chỉ tiêu quy hoạch đạt được trong đồ án quy hoạch

2 Các số liệu để xác định nhu cầu dùng nước về số lượng, chất lượng, áp lực và chế độ dùng nước của các xí nghiệp công nghiệp và các đối tượng dùng nước lớn khác trong đô thị

3 Các số liệu về địa chất công trình, địa chất thuỷ văn của khu vực thiết

kế và các vùng phụ cận

4 Số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế – xã hội của Khu vực thiết kế

5 Số liệu về hiện trạng hạ tầng kỹ thuật nói chung và hiện trạng cấp nước nói riêng của khu vực thiết kế

6 Các số liệu về giá điện năng, giá ống và các thiết bị phụ tùng để xây dựng mạng lưới cấp nước

phần ii: Nội dung thiết kế

I Thuyết minh tính toán

Phần thứ nhất: Cơ sở tính toán thiết kế

1) Mô tả những điều kiện tự nhiên, địa hình trong phạm vi thiết kế Tóm tắt những nét chính về tính chất xây dựng và phân đợt xây dựng cũng như phương hướng phát triển tương lai của khu vực thiết kế (Dựa vào số liệu quy hoạch)

2) Mô tả hiện trạng hiện trạng hạ tầng kỹ thuật nói chung và hiện trạng cấp nước nói riêng (Dựa vào số liệu hiện trạng hạ tầng kỹ thuật)

3) Tính toán xác định quy mô dùng nước và công suất trạm cấp nước Lập bảng thống kê lưu lượng dùng nước của khu vực theo từng giờ trong một ngày

đêm

4) Phân tích lựa chọn nguồn nước

5) Xác định chế độ bơm cấp II, dung tích đài, dung tích bể

6) Phân tích lựa chọn giải pháp cấp nước

Phần thứ hai: Tính toán thiết kế mạng lưới cấp nước

6) Tính toán hệ thống vận chuyển nước từ trạm bơm cấp II đến đầu mạng lưới, từ mạng lưới đến đài nước

7) Xác định áp lực tự do cho các nút trên mạng lưới

8) Xác định chiều cao xây dựng đài nước và cột áp công tác của máy bơm cấp II

9) Tính toán thiết kế một vài chi tiết cấu tạo mạng lưới

10) Khái toán kinh tế hệ thống cấp nước

II thể hiện bản vẽ thiết kế

1 Yêu cầu đối với việc thể hiện bản vẽ là tuân theo các quy định về tỷ lệ, quy cách thể hiện đã được ghi rõ trong tiêu chuẩn thiết kế hiện hành

2 Các nội dung cần thiết phải thể hiện trên bản vẽ:

- Quy hoạch phát triển không gian trên đó có thể hiện thêm số liệu địa hình của Khu vực thiết kế, tỷ lệ 1/5000ữ1/20000

- Mặt bằng mạng lưới cấp nước, tỷ lệ 1/5000ữ1/20000

- Chi tiết hoá mạng lưới cấp nước

- Thiết kế kỹ thuật một đoạn ống cấp nước

- Thiết kế kỹ thuật một số công trình điển hình hoặc chi tiết lắp đặt thiết bị trên mạng lưới cấp nước

Phần iii Phân bổ thời gian

- Thu thập, xác định cơ sở thiết kế: 4 tiết

- Thuyết minh tính toán: 18 tiết

- Thể hiện bản vẽ: 8 tiết

Tổng cộng: 30 tiết

Phần IV Một số chỉ dẫn khi tiến hμnh tính toán

thiết kế mạng lưới cấp nước

* Số liệu điều kiện tự nhiên cho biết:

- Đô thị ở vị trí nào, thuộc miền núi, trung du hay đồng đồng bằng

- Độ dốc, phân bố các khu vực cao thấp, vị trí và hình thù của các sông ngòi, ao, hồ, đầm và các sô liệu về trữ lượng, chất lượng, chế độ thuỷ văn kèm theo trong và xung quanh khu vực thiết kế

- Cấu tạo các tầng địa chất, các tầng nước ngầm và các số liệu về trữ lượng, chất lượng, mực nước kèm theo

- Đặc điểm khí hậu, khí tượng, nhiệt độ bình quân, lượng mưa hàng năm

* Số liệu kinh tế xã hội cho biết:

ii Mô tả hiện trạng hạ tầng kỹ thuật

Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật cho biết mức độ đáp ứng, mức độ hoàn thiện của hệ thống cấp điện, thoát nước, thông tin liên lạc và đặc biệt là hiện trạng hệ thống cấp nước Để từ đó đưa ra giải pháp hợp lý nhất cho từng công trình đơn vị trong hệ thống cấp nước

Các số liệu về hệ thống cấp nước hiện trạng cần thu thập là:

- Hình thù mạng lưới và các số liệu kèm theo như là: chiều dài, đường kính; vị trí các thiết bị điều khiển như van, van xả bùn, xả khí…

- Hình thức phân phối và quản lý nước đang sử dụng

- Tỷ lệ thất thoát nước hiện tại

- Quy mô và công nghệ của các công trình đơn vị trong hệ thống như: Vị trí và công suất trạm xử lý; Dung tích bể chứa; Vị trí và dung tích đài, chiều cao xây dựng đài; Công suất bơm, số lượng bơm, chủng loại bơm…

iii) xác định quy mô dùng nước, công suất trạm cấp nước, và chế độ tiêu thụ nước

1 Quy mô dùng nước

a) Lưu lượng nước sinh hoạt của các khu dân cư:

i ng i i

1000

. max

∑

+ qi: Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt [lít/người ngày]

+ Ni: Dân số tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước qi, [người]

+ fi: Tỉ lệ dân cư được cấp nước

+ kng.max: Là hệ số không điều hoà ngày lớn nhất kng.max=1,25ữ1,5; trị số nhỏ áp dụng cho đô thị lớn và ngược lại

(qi, fi lấy theo tiêu chuẩn TCXDVN 33:06)

b) Lưu lượng nước tưới cây, tưới đường:

1000

. t t

t

q F n

1 Khi có số liệu cụ thể về loại hình công nghiệp, quy mô sản xuất, dây chuyền công nghệ sử dụng, số lượng cán bộ công nhân viên làm việc trong từng

ca, thì sử dụng công thức tính toán sau:

M: Số lượng sản phẩm mà dây chuyền sản xuất ra trong 1 ngày hoạt động

- Qshcn: Là lưu lượng nước sinh hoạt của công nhân khi làm việc tại nhà máy:

1000

. 1 2 2

1 [m3/ngđ]

(qsh1, qsh2 lấy theo tiêu chuẩn TCXDVN 33:06)

- Q ta : Là lưu lượng nước tắm của công nhân tại xí nghiệp:

1000

. 1 4 2

i ta

q N q N

ta q Q

1 [m3/ngđ]

+ qita: Lưu lượng nước tắm công nhân của ca làm việc thứ i trong ngày + qta1, qta2: Tiêu chuẩn dùng nước tắm của công nhân ở phân xưởng toả nhiệt và phân xưởng khác, l/ng.ngđ

+ N3, N4: Số công nhân được tắm khi làm việc ở phân xưởng toả nhiệt và phân xưởng khác tương ứng với ca thứ i

+ n: Số ca làm việc trong ngày của xí nghiệp

* Nếu số liệu không cho số công nhân được tắm mà chỉ cho biết số buồng tắm, số lượng nhóm vòi hoa sen trong các phòng tắm của xí nghiệp thì xác định lưu lượng nước tắm như sau:

1000 60

300 45

n

Q ta = [m3/ngđ]

Trong đó: + 300: Tiêu chuẩn tiêu thụ nước tính cho một nhóm vòi hoa sen, l/h

+ 45: Thời gian tính bằng phút cho phép công nhân tắm sau khi tan ca + N: Số lượng nhóm vòi hoa sen trong nhà máy

+ n: Số ca làm việc trong ngày của xí nghiệp

2 Khi chưa có số liệu cụ thể về nhà máy công nghiệp, thì sử dụng công thức sau:

ngd m N q

q i i i CTCC =

Trong đó:

+ qi: Tiêu chuẩn dùng nước cho một đơn vị tính, [l/đvt.ngđ]

+ Ni: Số lượng đơn vị tiêu thụ (gường bệnh, học sinh, khách, chỗ ngồi )

1 [m3/ngđ]

e) Lưu lượng nước chữa cháy:

) / ( 1000

3600 3

ngd m k n

q

Q cc

cc =

Trong đó: + qcc: Tiêu chuẩn nước chữa cháy, l/s

+ n: Số đám cháy xảy ra đồng thời phụ thuộc vào dân số đô thị, bậc chịu lửa của các công trình

+ k: Hệ số phụ thuộc vào thời gian cho phép phục hồi lượng nước chữa cháy

(q cc , n, k lấy theo tiêu chuẩn TCVN-2622:1995)

2 Quy mô trạm cấp nước

a) Công suất tiêu thụ:

Qtt = (a.QSH.+ QTưới+ QCN + QCTCC) (m3/ngđ) a: Là hệ số kể đến lưu lượng nước dự phòng phát triển, và các loại nước sinh hoạt chưa thống kê hết, a=1,05 ữ 1,10

b) Công suất trạm bơm cấp II phát vào mạng lưới:

Qml=b Qtt (m3/ngđ) b: Hệ số kể đến lượng nước rò rỉ trong mạng lưới cấp nước, b=1,10ữ1,20

c) Công suất trạm xử lý nước cấp của đô thị:

Q = c.Qml + Qcc (m3/ngđ) c:Hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân trạm cấp nước, c=1,05ữ1,10

3 Chế độ tiêu thụ nước

Lập bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ cho toàn đô thị theo từng giờ trong ngày, mục đích là để xác định lưu lượng tính toán cho mạng lưới và quy mô của các công trình liên quan như: đài nước, trạm bơm cấp II, bể chứa

Cần phải điều tra khảo sát hoặc phân tích số liệu tham khảo để tìm ra chế

độ tiêu thụ nước đối với từng loại nhu cầu dùng nước Sau lập bảng tổng hợp sẽ

có được chế độ tiêu thụ nước của toàn đô thị

* Chế độ tiêu thụ nước ăn uống sinh hoạt

Cần phải phân tích các điều kiện cụ thể để phân chia các đối tượng tiêu thụ nước ăn uống sinh hoạt thành các nhóm, mà mỗi nhóm có một đặc điểm chung về mức sống, chế độ nghỉ ngơi và làm việc, phong tục tập quán Từ đó kết hợp với điều kiện chung của đô thị để nghiên cứu, điều tra, khảo sát hoặc tham khảo số liệu và đưa ra chế độ tiêu thụ cho từng nhóm đối tượng Sau đó tổng hợp lại thành chế độ tiêu thụ nước sinh hoạt của toàn đô thị

Tuy nhiên nếu không có điều kiện để thực hiện theo cách trên đây thì dựa vào hệ số không điều hoà giờ lớn nhất kh.max và các đặc điểm của đô thị, để đưa

ra chế độ tiêu thụ nước sinh hoạt (Số liệu tham khảo xem phụ lục I, giáo trình

“Cấp nước đô thị” – TS Nguyễn Ngọc Dung)

max max

max max

tb h

h h

Q

Q K

αmax: Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình, αmax=1,4-1,5

* Chế độ tiêu thụ nước công nghiệp

Nước cấp cho công nghiệp bao gồm nước cấp cho dây chuyền công nghệ, nước sinh hoạt cho công nhân và nước tắm cho công nhân

- Nước cấp cho công nghệ thường có chế độ tiêu thụ ổn định, phụ thuộc vào từng loại công nghệ

- Nước cấp cho sinh hoạt công nhân có chế độ thay đổi Đối với phân xưởng toả nhiệt Kh.max=2,5 và Kh.max=3 đối với các phân xưởng khác

Loại phân Lưu lượng nước tiêu thụ trong từng giờ, tính bằng %Qca

Thứ tự giờ trong ca xưởng

bộ để cấp cho công trình Khi đó mạng lưới cấp nước thành phố chỉ cấp nước vào

bể chứa của công trình Do vậy chế độ tiêu thụ nước của công trình chính là chế

độ nước vào bể, và nó tỷ lệ thuận với chế độ áp lực của mạng lưới cấp nước tại vị trí lấy nước vào bể

Đối với công trình công cộng có điều kiện sử dụng nước trực tiếp từ mạng lưới cấp nước thì cần phải khảo sát, đo đếm chế độ tiêu thụ của các công trình công cộng có tính chất tương tự, để có được chế độ tiêu thụ nước cho từng loại công trình

* Chế độ tiêu thụ nước tưới cây, tưới đường

Chế độ tiêu thụ nước tưới cây, tưới đường phụ thuộc vào thời gian biểu dành cho hoạt động tưới cây, tưới đường của cơ quan đảm trách Thông thường thời gian tưới đường liên tục 7ữ22h, Còn tưới cây từ 5ữ7h và 16ữ18h

IV Chọn Chế độ bơm cấp II, tính dung tích bể chứa và đài nước

1 Chế độ bơm nước vào mạng lưới – chế độ bơm cấp hai

Từ bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ theo từng giờ trong ngày của đô thị, ta thiết lập được biểu đồ tiêu thụ nước Từ đó xác định được chế độ bơm cấp

II dựa trên cơ sở: Đường làm việc của trạm bơm cấp II bám sát đường tiêu thụ và phải ít bậc làm việc nhất Thông thường trạm bơm cấp II làm việc theo chế độ 2ữ3 bậc

Khi chọn bậc làm việc của trạm bơm cấp II cần lưu ý là chủng loại bơm trong trạm bơm nên chọn như nhau, chỉ khác nhau về số lượng bơm hoạt động

trong từng bậc Việc tổ hợp máy bơm cho các bậc làm việc cần chú ý đến hệ số giảm lưu lượng∝khi các bơm hoạt động đồng thời Sơ bộ tham khảo số liệu sau:

2 bơm làm việc song song ∝=0,90

3 bơm làm việc song song ∝=0,88

4 bơm làm việc song song ∝=0,85

2 Tính toán và thiết kế các công trình điều hoà nước

.n q

W cc

cc = (m3) Trong đó: + qcc: Tiêu chuẩn nước chữa cháy, l/s

+ n: Số đám cháy xảy ra đồng thời phụ thuộc vào dân số đô thị, bậc chịu lửa của các công trình

(q cc , n lấy theo tiêu chuẩn TCVN-2622:1995)

+ Wbt: Dung tích chứa nước dành cho bản thân trạm xử lý, m3

Wbt=(5ữ10)%.Qml + Wđh: Dung tích điều hoà, m3

* Đài nước

- Công thức xác định dung tích đài

Wđ = Wđh + Wcc10p (m3) Trong đó:

+ Wđh: Dung tích điều hoà, m3, có thể xác định bằng phương pháp lập bảng hoặc dùng biểu đồ

+ Wcc: Dung tích dự trữ nước trong 10 phút đầu xảy ra hoả hoạn, m3

* Xác định Wđh bể chứa và đài nước theo phương pháp biểu đồ hoặc phương pháp lập bảng

Phương pháp biểu đồ có ưu điểm là trực quan, dễ chọn được chế độ bơm cấp II hợp lý nhất Tuy nhiên độ chính xác không cao, nên thường áp dụng để

chọn chế độ bơm cấp II Sau đó dùng phương pháp lập bảng để tính chính xác dung tích bể chứa, đài nước

Bảng xác định dung tích điều hoà của đài

Giờ

trong

ngày

Lưu lượng nước tiêu thụ

(%Qngđ)

Lưu lượng bơm cấp II (%Qngđ)

Lượng nước vào đài (%Qngđ)

Lượng nước ra đài (%Qngđ)

Lượng nước còn lại trong

Tổng

V Lựa chọn nguồn nước

Phân tích lựa chọn nguồn nước Dựa vào tài liệu thuỷ văn, địa chất thuỷ văn, tài liệu kiểm nghiệm chất lượng nước nguồn, tài liệu địa hình, để đánh giá trữ lượng, chất lượng, vị trí của các nguồn nước hiện có trong khu vực thiết kế, nguồn bổ cập và khả năng bảo vệ nguồn Từ đó, cùng với quy mô của hệ thống

và các nhu cầu khác về sử dụng nguồn nước, quyết định lựa chọn nguồn Một số

đô thị sau khi phân tích giá về trữ lượng, chất lượng không thể chọn được nguồn nước nào, thì phải nghiên cứu, tìm nguồn nước ở các vùng phụ cận

Phần thứ hai: thiết kế mạng lưới cấp nước

A Thiết kế mạng lưới cấp nước theo cách tiếp cận lý thuyết cơ bản

I nghiên cứu Vạch tuyến mạng lưới

1 Lựa chọn vị trí trạm xử lí nước

Vị trí trạm xử lý, đài nước có ảnh hưởng rất lớn đến phương án vạch tuyến

và kết qủa tính toán thuỷ lực mạng lưới Vậy nên cần phải nghiên cứu kỹ các

điều kiện cụ thể của khu vực thiết kế để chọn được vị trí hợp lí nhất cho các công trình đó, trước khi triển khai vạch tuyến mạng lưới

a) Vị trí trạm xử lí đối với hệ thống cấp nước xây dựng mới:

Trong phần lý thuyết môn học đã nêu các cơ sở lý luận để chọn lựa vị trí trạm xử lí Tuy nhiên cần lưu ý thêm một số vấn đề liên quan như sau:

- Trạm xử lí, đài nước nên chọn ở những khu vực đã được đầu tư hạ tầng, hay những khu vực thuộc kế hoạch xây dựng đợt đầu của đô thị để tránh phải

đầu tư những hạng mục phụ trợ như đường giao thông, điện và để thuận tiện trong xây dựng và quản lí

- Trạm xử lí nên đặt trong hoặc gần khu vực tiêu thụ nước lớn để giảm số lượng ống có đường kính lớn

- Vị trí trạm xử lí liên quan nhiều đến kinh phí xây dựng, vận hành hệ thống Ví dụ: về mặt kỹ thuật thì càng đưa trạm xử lí sâu vào trung tâm mạng tiêu thụ thì tổn thất áp lực trong mạng nhỏ hơn, chênh lệch áp lực giữa các vùng tiêu thụ trong mạng nhỏ, áp lực bơm cấp 2 nhỏ hơn, tuyến truyền dẫn nước sạch

từ trạm bơm 2 vào mạng tiêu thụ ngắn Tuy nhiên khi đó tuyến dẫn nước thô sẽ dài hơn, lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lí phải vận chuyển trên quảng

đường dài hơn, áp lực bơm cấp I lớn hơn Mặt khác cần lưu ý là lưu lượng tính toán đối với tuyến dẫn nước thô thường là lưu lượng trung bình thời gian trong thời gian hoạt động của trạm bơm cấp I, còn lưu lượng tính toán cho tuyến ống dẫn nước từ trạm bơm cấp II vào mạng lưới lớn hơn lưu lượng trung bình (tính theo công suất của bậc làm việc lớn nhất của trạm bơm cấp II)

b) Vị trí trạm xử lí đối với hệ thống cấp nước cải tạo mở rộng:

Đối với hệ thống cấp nước cải tạo mở rộng, vị trí trạm xử lí phụ thuộc vào giải pháp tổng thể để cải tạo mở rộng trạm Có thể tham khảo một số giải pháp

tổng thể cải tạo mở rộng trạm xử lí đưa ra trước khi lựa chọn vị trí như sau:

+ Khi công nghệ cũ đang hoạt động hiệu quả, trữ lượng nguồn nước khai thác đảm bảo thì nên dùng giải pháp mở rộng công suất nhà máy theo công nghệ

cũ

+ Khi công nghệ cũ không hiệu quả, công suất nhỏ hoặc nguồn nước đang khai thác không đủ theo công suất mở rộng, thì cần xây dựng nhà máy mới theo công nghệ mới hiệu quả hơn, hoặc là để phù hợp với nguồn nước mới

+ Ngoài ra nếu công suất xây dựng của nhà máy cũ lớn, trữ lượng nguồn nước đang khai thác dồi dào, nhưng công nghệ xử lý không hiệu quả thì có thể kết hợp việc cải tạo công nghệ với việc mở rộng công suất nhà máy

Việc mở rộng công suất nhà máy có thể thực hiện trong khuôn viên nhà máy cũ nếu diện tích dự phòng của nhà máy cũ còn đủ để mở rộng, khi đó vị trí

trạm xử lý đã xác định Hoặc xây dựng thêm nhà máy mở rộng ở vị trí khác, khi

đó vị trí trạm xử lí cần được nghiên cứu lựa chọn dựa vào từng điều kiện cụ thể

2 Vị trí đài nước

Từ vị trí trạm xử lý đã xác định, định hướng các tuyến ống chính và lựa chọn vị trí đặt đài nước Phần lý thuyết môn học đã đưa ra các cơ sở lý luận lựa chọn vị trí đặt đài, tuy nhiên cần lưu ý một số vấn đề sau:

- Đài nước nên đặt ở khu vực có cốt địa hình cao

- Đài nước nên đặt gần khu vực tiêu thụ nước lớn

- Khi tổng dung tích đài lớn và các khu vực tiêu thụ nước lớn lại phân bố rải rác, địa hình phức tạp thì có thể sử dụng sơ đồ mạng nhiều đài

Mỗi vị trí đài sẽ tính toán xác định ra một số liệu thuỷ lực mạng lưới tương ứng Tức là số lượng mỗi loại đường kính ống, chiều cao xây dựng đài, áp lực bơm cấp II tương ứng cho mỗi vị trí đài sẽ khác nhau Do vậy, để chọn được

vị trí đài tối ưu nhất, cần phải phân tích đưa ra một số phương án vị trí đài, sau

đó tính toán, so sánh chọn ra phương án vị trí đài nước có tổng chi phí đầu tư xây dựng mạng lưới, đài nước và vận hành trạm bơm cấp II hợp lý nhất

Ví dụ: Khi đặt đài trên gò hoặc đồi cao nhưng lại nằm cách xa các tuyến ống chính thì chiều cao xây dựng đài thấp, nhưng số lượng ống dẫn vào đài lại tăng lên

3 Vạch tuyến mạng lưới

a) Vạch tuyến ống đối với mạng lưới cấp nước xây dựng mới:

Sau khi lựa chọn được vị trí trạm xử lí, đài nước, cần nghiên cứu cụ thể hiện trạng, quy hoạch, địa hình, địa vật của khu dân cư để tiến hành vạch tuyến Cơ sở để vạch tuyến mạng lưới là các nguyên tắc vạch tuyến đã nêu ở phần lý thuyết môn học Một số điểm cần nhấn mạnh khi nghiên cứu vạch tuyến mạng lưới như sau:

- Đối với những khu vực quan trọng yêu cầu mức độ an toàn cấp nước cao hay những khu vực mà mạng chủ yếu làm nhiệm vụ vận chuyển nước đến các khu vực khác (những khu vực đầu mạng), thì cần phải sử dụng mạng lưới vòng

- Từ trạm xử lý hướng vận chuyển chính của mạng lưới phải hướng tới các khu vực tiêu thụ nước lớn như: khu trung tâm, khu công nghiệp và các tuyến ống chính phải đặt dọc theo hướng vận chuyển chính

- Theo nguyên tắc vạch tuyến thì các tuyến ống chính cách nhau từ 300ữ600m, các tuyến ống nối cách nhau từ 400ữ800m Tuy vậy cần dựa vào khoảng cách giữa các trục đường giao thông để chọn khoảng cách giữa các tuyến ống Ngoài ra với những khu vực đầu mạng thì cần thiết kế vòng mạng nhỏ hơn những khu vực cuối mạng

b) Vạch tuyến ống đối với mạng lưới cấp nước cải tạo mở rộng:

Cần phải phân tích đánh giá hiện trạng hệ thống cấp nước hiện có và quy mô của các công trình đơn vị mở rộng theo quy hoạch, để đưa ra giải pháp tối ưu cho mạng lưới Các vấn đề cụ chể cần phân tích đánh giá là:

- Hình thù mạng lưới, đường kính và tình trạng các tuyến ống hiện có; dung tích và chiều cao đài nước hiện có, dung tích đài tính theo công suất mở rộng

- Vị trí vùng dân cư phát triển theo quy hoạch

Một số giải pháp cải tạo mở rộng mạng lưới cấp nước tham khảo như sau: + Xây dựng mạng lưới mới cho khu vực mở rộng

Ghi chú: KV1- Khu vực dân cư hiện có

KV2- Khu vực dân cư theo quy hoạch mới

+ Xây dựng mới mạng lưới đường ống truyền dẫn, đưa nước đến các khu quy hoạch mới và các khu vực tiêu thụ hiện trạng Với phương án này mạng lưới

cũ chỉ làm nhiệm vụ lấy nước từ mạng truyền dẫn để phân phối cho khu vực dân cư hiện trạng với lưu lượng tính toán xấp xỉ lưu lượng thiết kế ban đầu Do đó có thể giữ nguyên hiện trạng mạng lưới của những khu vực này, nếu chất lượng ống

và các thiết bị vẫn đảm bảo

ii xác định các trường hợp tính toán mạng lưới

Khi làm việc bình thường, cần phải tìm ra thời điểm bất lợi nhất về mặt thuỷ lực cho mạng lưới để thiết kế Mạng lưới, bơm cấp 2 đáp ứng được thời

điểm bất lợi nhất đảm bảo đáp ứng được cho tất cả các thời điểm khác Ngoài ra khi có cháy xảy ở bất kỳ thời điểm nào, mạng lưới vẫn phải đảm bảo làm việc an toàn Do vậy:

1 Đối với sơ đồ mạng lưới có đài đặt ở đầu

Cần tính toán cho hai trường hợp:

a) Trường hợp thứ nhất: Tính toán mạng lưới theo giờ dùng nước lớn nhất b) Trường hợp thứ hai: Tính toán, kiểm tra mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất đồng thời xảy ra cháy

2 Đối với sơ đồ mạng lưới có đài đặt đối diện

Cần tính toán cho ba trường hợp:

a) Trường hợp thứ nhất: Tính toán mạng lưới theo giờ dùng nước lớn nhất b) Trường hợp thứ hai: Tính toán mạng lưới theo giờ vận chuyển nước nhiều nhất vào đài Trong thời điểm này trạm bơm cấp 2 vừa cung cấp nước cho tiêu thụ vừa vận chuyển nước lên đài Lượng nước lên đài được vận chuyển hầu như xuyên suốt từ đầu đến cuối mạng, nên chưa thể khẳng định được là giữa hai thời điểm trên trường hợp nào là bất lợi nhất về mặt thuỷ lực

c) Trường hợp thứ ba: Tính toán, kiểm tra mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất đồng thời xảy ra cháy

3 Đối với sơ đồ mạng lưới có đài đặt ở giữa

Trường hợp này phải xem xét cụ thể, nếu xuất hiện biên giới cấp nước trong giờ dùng nước nhiều nhất thì tính như trường hợp đài đặt đối diện Nếu không xuất hiện biên giới cấp nước thì tính như trường hợp đài đặt đầu mạng

iii xác định chiều dài tính toán, lưu lượng dọc đường và lập sơ

đồ tính toán thuỷ lực mạng lưới

Vẽ phác thảo hình thù mạng lưới theo một tỷ lệ thích hợp Đánh số thứ tự nút, ghi chiều dài thực của các đoạn ống (lt)

1) Xác định chiều dài tính toán cho các đoạn ống

Lưu lượng nước được lấy ra từ mạng lưới theo hình thức phân phối dọc

đường tính cho một đơn vị chiều dài thực của các đoạn ống khác nhau trong mạng lưới có thể khác nhau Để kể đến mức độ phục vụ của các đoạn ống, người

ta đưa ra khái niệm chiều dài tính toán (ltt ) và được xác định theo công thức sau:

+ ltti : Chiều dài tính toán của đoạn ống thứ i trong mạng lưới, m

ltti = li x α + li: Chiều dài của đoạn ống thứ i, m

+ α: Hệ số làm việc của đoạn ống thứ i, kể đến mức độ phục vụ theo hình thức phân phối dọc đường của đoạn ống

Người thiết kế phải phân tích được mức độ phục vụ của các đoạn ống mà

đưa ra hệ số α thích hợp Ngoài ra một số đoạn ống lại phục vụ cho hai hay nhiều khu vực tiêu thụ có tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt khác nhau, khi đó những đoạn ống này sẽ có các chiều dài tính toán tương ứng với từng khu vực tiêu thụ

Đoạn ống 1-2 có chiều dài đo được là l12 Đoạn này phục vụ cho một khu vực tiêu thụ và hai phía của đoạn ống đều lấy nước dọc đường, có thể chọn αI =1

Đoạn ống 2-3 phục vụ cho một khu vực tiêu thụ, nhưng một phía của đoạn ống là công viên cây xanh không lấy nước dọc đường, nên có thể chọn αI =0,5

Đoạn ống 3-4 phục vụ cho hai khu vực tiêu thụ có tiêu chuẩn dùng nước khác nhau, khi đó đoạn ống 3-4 sẽ có hai chiều dài tính toán, có thể chọn αI =0,5

và αII =0,5 và: ltt(I)=0,5l34; ltt(II)=0,5l34

Đối với mỗi trường hợp tính toán đều phải lập một sơ đồ tính toán riêng cho mạng lưới

Sau khi chọn được hệ số phục vụ cho các đoạn ống, tiến hành lập bảng thống kê chiều dài tính toán cho toàn mạng lưới theo từng khu vực

2) Lập sơ đồ tính toán thuỷ lực mạng lưới

2.1) Trường hợp giờ dùng nước nhiều nhất

a) Mạng có đài đặt ở đầu:

Dựa vào bảng thống kê lưu lượng, tìm ra ngay giờ dùng nước nhiều nhất

và biết được trong giờ đó lưu lượng tiêu thụ của từng loại nhu cầu là bao nhiêu

Đồng thời từ chế độ bơm đã lựa chọn cũng xác định được vào thời điểm dùng nước nhiều nhất thì lưu lượng mà trạm bơm cấp II, đài nước cấp vào mạng là bao nhiêu và từ đó xác đinh các lưu lượng tính toán như sau:

- Lưu lượng dọc đường đơn vị của các khu vực được xác định như sau:

qI

đv = (l/s.m)

l

Q I tt

I dd

qIIđv = (l/s.m)

l

Q II tt

II dd

+∑lItt, ∑lIItt: Tổng chiều dài tính toán mạng lưới của khu vực I và khu vực II, [m]

+ Qdđ-I, Qdđ-II: Tổng lưu lượng theo hình thức phân phối dọc đường của khu vực I, khu vực II, [l/s]

Qdđ-I = Qv-I – Qt.tr-I

Qdđ-II = Qv-II – Qt.tr-II + Qv-I, Qv-II: Tổng lưu lượng nước tiêu thụ của khu vực I, khu vực II, [l/s]

Trang:- 22 – Vietnamwater-http://moitruongnuoc.com (st)

+ Qt.tr-I, Qt.tr-II: Tổng lưu lượng nước tiêu thụ theo hình thức lấy nước tập trung của khu vực I, khu vực II, [l/s]

- Lưu lượng dọc đường của đoạn ống:

qdđ(i) = qIđv.lItt(i)+ qIđv.lItt(i) (l/s) Thống kê lưu lượng dọc đường cho từng đoạn ống của toàn mạng lưới

Khu vực I Khu vực II STT Đoạn

ống

Chiều dài thực Chiều dài

- Xác định lưu lượng nút (qnút):

Để đơn giản trong tính toán, các lưu lượng dọc đường giả thiết được lấy ra

từ hai nút ở hai đầu đoạn

q

1

) / ( 2

1

+ n: Số đoạn ống tập trung tại nút tính toán

+ qdđ(i): Lưu lượng dọc đường của đoạn thứ i trong số n đoạn tập trung tại nút tính toán, [l/s]

b) Mạng có đài đặt đối diện:

Sơ đồ tính toán mạng lưới có đài đối diện trong trường hợp dùng nước nhiều nhất khác so với sơ đồ tính toán mạng có đài đặt ở đầu là sẽ xuất hiện biên giới cấp nước, do trong giờ dùng nước nhiều nhất, nước từ trạm bơm và đài cung cấp vào mạng lưới từ hai phía đối diện nhau Lưu lượng lấy ra tại các vị trí trên biên giới cấp nước sẽ bao gồm cả lưu lượng từ đài và từ trạm bơm cấp đến từ hai hướng đối diện nhau

Biên giới cấp nước được xác định như sau:

Khi biết lưu lượng nước do đài cung cấp Qđ, ta có thể tính tổng chiều dài tính toán phần mạng lưới do đài phục vụ

dv

d ttr d

d tt

q

Q Q

Trong đó: ∑Qttr.đ: Tổng lưu lượng nước của những điểm lấy nước tập trung trong phạm vi đài cấp, khi chưa có ∑ltt.đ có thể dựa vào trị số Qđ và các trị số lưu lượng tập trung lân cận đài mà dự đoán xem những vị trí lấy nước tập trung nào

sẽ nằm trong vùng đài cung cấp

qđv: Lưu lượng đơn vị dọc đường của khu vực tiêu thụ do đài cung cấp Dựa vào ∑ltt.đ và những điểm lưu lượng tập trung lân cận đài nước sẽ xác

định được biên giới cấp nước

đài nước Trạm bơm cấp II

2.2) Trường hợp giờ vận chuyển nước nhiều nhất vào đài

Trong giờ vận chuyển nước nhiều nhất, trạm bơm vừa cấp vào mạng tiêu thụ vừa cấp lên đài và lưu lượng tiêu thụ trên toàn mạng khác với giờ dùng nước nhiều nhất Do vậy lưu lượng dọc đường và lưu lượng nút cũng thay đổi Sự thay

đổi này sẽ tỷ lệ với nhu cầu dùng nước của đô thị Như vậy, tất cả các trị số lưu lượng nút trong giờ vận chuyển nhiều nhất có thể xác định theo trị số lưu lượng nút tính với giờ dùng nước nhiều nhất nhân với hệ số tỷ lệ f

1 2

tr v

tr v

Q Q

Q Q

Trong đó: Q1v; Q2v: Tổng lưu lượng cấp vào mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất và trong giờ dùng nước mà mạng vận chuyển nhiều nhất lên đài

Q1

tr; Q2

tr: Tổng lưu lượng tập trung của mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất và trong giờ dùng nước mà mạng vận chuyển nhiều nhất lên đài

Khi đã có lưu lượng nút trong giờ vận chuyển nhiều nhất ta cũng lập sơ đồ tính toán theo trình tự trên và xem lưu lượng vận chuyển nước lên đài là lưu lượng tập trung

Lưu ý: Đối với trường hợp đài đối diện, giữa hai trường hợp tính toán thuỷ

lực mạng lưới: trường hợp dùng nước nhiều nhất (1) và trường hợp giờ vận chuyển nước nhiều nhất, kết quả tính toán thuỷ lực có thể khác nhau Cụ thể: theo kết quả tính toán ở trường hợp (1) thì các đoạn ống xung quanh biên giới cấp nước thường nhỏ hơn so với trường hợp (2), cho nên với những đoạn ống này trong trường hợp (1) nên chọn đường kính lớn hơn đường kính kinh tế Mục tiêu của việc chọn lựa này là để giảm mức độ chênh lệch áp lực bơm trong hai trường hợp và đảm bảo vận tốc trong mọi trường hợp không lớn hơn vận tốc cho phép

2.3) Trường hợp giờ dùng nước lớn nhất có cháy

Dựa vào tính chất của đô thị, bậc chịu lửa của các công trình, lựa chọn

được số lượng đám cháy xảy ra đồng thời và lưu lượng tính toán cho một đám cháy Trong sơ đồ tính toán của trường hợp này coi lưu lượng lấy nước chữa cháy

là những lưu lượng tập trung

Trên cơ sở sơ đồ tính toán của trường hợp dùng nước nhiều nhất ta đặt thêm các thêm lưu lượng tập trung mới (lưu lượng nước chữa cháy) vào các nút Các nút lấy nước chữa cháy được chọn sao cho áp lực bơm chữa cháy sau khi tính toán là lớn nhất

Lưu lượng cần cấp vào mạng trong trường hợp dùng nước nhiều nhất có cháy bằng:

∑Qv=Qvmax+∑Qcc

IV Tính toán thuỷ lực mạng lưới

1 Chuẩn bị số liệu

a) Phân phối sơ bộ lưu lượng trong mạng lưới

Dựa vào sơ đồ tính toán mạng lưới vừa lập được, phân phối lưu lượng tính toán sơ bộ trên các đoạn ống trong mạng lưới Đây là công việc rất quan trọng, nếu phân phối lưu lượng hợp lý sẽ giúp cho quá trình điều chỉnh sai số nhanh

hơn và đáp ứng được mục tiêu đặt ra ban đầu Phân phối lưu lượng sơ bộ dựa trên các cơ sở sau:

+ Phải thoả mãn định luật I Kirgôfa: ∑qi-k+Qi=0

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

+ Xuất phát từ trạm bơm, nước phân phối cho các khu vực tiêu thụ chủ yếu được vận chuyển trên các tuyến ống chính theo hướng vận chuyển chính đã xác định

- Với mạng lưới cụt thì lưu lượng phân phối sơ bộ cũng là lưu lượng tính toán

b) Chọn đường kính cho các đoạn ống trong mạng lưới

Từ lưu lượng phân phối sơ bộ cho các đoạn ống, căn cứ vào vận tốc kinh tế

để chọn đường kính cho các đoạn ống Vận tốc kinh tế chọn theo bảng sau:

Đường kính ống

(mm)

Vận tốc kinh tế (m/s)

Đường kính ống (mm)

Vận tốc kinh tế (m/s)

Từ bảng trên ta thấy giá trị vận tốc kinh tế của mỗi loại đường kính khá rộng, nên khi lựa chọn đường kính cần phải cần nhắc để chọn được giá trị tính toán hợp lý nhất Một số vấn đề cần cân nhắc như sau: