Bài giảng Cấp thoát nước

CẤP THỐT NƯỚC Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CẤP NƯỚC NGUỒN NƯỚC XỬ LÝ NƯỚC THƠ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤP NƯỚC 9 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN • Cung cấp đầy đủ và liên tục lưu lượng nước đến nơi tiêu dùn

Trang 1

MỤC ĐÍCH MÔN HỌC

1 Thiết kế tính toán hệ thống cấp nước khu

4 Thiết kế tính toán hệ thống cấp thoát

nước trong công trình

NỘI DUNG MƠN HỌC

I CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 1: Tổng quan về cấp nước CHƯƠNG 2: Hệ thống cấp nước khu vực

Kiểm tra giữa học kỳ

4

NỘI DUNG MƠN HỌC

II THỐT NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 3: Khái niệm chung về thốt nước

CHƯƠNG 4: Hệ thống thốt nước cho khu vực

III CẤP THỐT NƯỚC TRONG CƠNG TRÌNH

Thi cuối học kỳ

CẤP THỐT NƯỚC

5

CÁC TIÊU CHUẨN THAM KHẢO

•Cấp nước – Mạng lưới đường ống và cơng trình – Tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 33:2006)

•Thốt nước – Mạng lưới và cơng trình bên ngồi – Tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 7957:2008)

•Cấp nước bên trong – Tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 4513:1988) Tiêu chuẩn Việt Nam Bộ Xây Dựng

•Thốt nước – Mạng lưới và cơng trình bên ngồi – Tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 7957:2008) Bộ Xây Dựng.

•Phịng cháy, chống cháy cho nhà và cơng trình – Yêu cầu thiết kế (TCVN 2622:1995) Tiêu chuẩn Việt Nam Bộ Xây Dựng.

•Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về Quy hoạch Xây dựng (QCVN : 01/2008/BXD)

Trang 2

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ CẤP NƯỚC

NGUỒN NƯỚC

XỬ LÝ NƯỚC THƠ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤP NƯỚC

9

CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN

• Cung cấp đầy đủ và liên tục lưu lượng nước đến nơi tiêu dùng với chất lượng nước và áp lực đạt yêu cầu sử dụng

• Chi phí xây dựng : -> thấp

• Chi phí quản lý vận hành: điện năng, xử lý, … -> thấp

• Dễ quản lý, khả năng tự động hóa cao trong quá trình vận hành

Trang 4

CHỌN SƠ ĐỒ HTCN

17

Trang 5

NHU CẦU DÙNG NƯỚC

CÁC NHU CẦU DÙNG NƯỚC CHÍNH

1 Nước sinh hoạt.

2 Nước phục vụ sản xuất.

3 Nước tưới cây, tưới đường.

4 Nước sinh hoạt của công nhân khi làm việc tại nhà máy.

5 Nước tắm của công nhân khi làm việc tại xí nghiệp.

6 Nước dùng trong các công trình công cộng.

7 Nước mất do rò rỉ từ mạng lưới phân phối.

8 Nước dùng trong khu xử lý.

9 Nước phục vụ chữa cháy.

Q i

i

Biểu đồ dùng nước ngày điển hình

Giả thiết dạng bậc thang

• Qngđ-max: lưu lượng ngày dùng nước lớn nhất (m3/ngđ)

• Qtb= Qngđ-max/24: lưu lượng trung bình giờ (m3/h)

• Qi: lưu lượng giờ thứ i (m3/h)

• Qh-max: lưu lượng giờ dùng nước lớn nhất (m3/h)

• Ki=Qi/Qtb: hệ số không điều hòa giờ thứ i (định nghĩa sử dụng trong các phần mềm mô phỏng dòng chảy có áp trong mạng lưới,

ví dụ EPANET, gọi là hệ số patterns )

21

Trang 6

• Kh-max=Qh-max/Qtb: hệ số không điều hòa

giờ dùng nước lớn nhất.

Ghi chú : Trong một số trường hợp người ta

còn định nghĩa hệ số không điều hòa giờ

TIÊU CHUẨN DÙNG NƯỚC SINH HOẠT

Được tính theo bình quân đầu người (qtb), lượng nước dùng trong một ngày đêm (lít/ngày-đêm)

Tiêu chuẩn cấp nước hiện hành:

Trang 7

TCVN 33:2006

27

NƯỚC SINH HOẠT

lưu lượng tính toán nước sinh hoạt

ngày dùng nước lớn nhất.

 h ệ số không điều hòa ngày dùng nước

lớn nhất, phụ thuộc vào đặc tính khí hậu

từng vùng, xã hội,

q tb : tiêu chuẩn dùng nước (lit/người/ngđ).

N : dân số dự báo cho khu quy hoạch (người).

) / ( 1000

3 max max q N K m ngđ

• Lưu lượng cho giờ dùng nước lớn nhất:

• Lưu lượng nước sử dụng theo giờ (m3/h) :

 lưu lượng tính toán giờ dùng lớn nhất

 hệ số không điều hoà giờ dùng nước lớn nhất (phụ thuộc dân số, chế độ làm việc, ) Chú ý: Theo trên ta có  Ki/24 =ki(%)

)/(24

3 max max

sh ngđ sh

3 max max

h m k Q

K

Q

Q i ngđ sh i

sh ngđ sh

Trang 9

CHÚ Ý

Với mỗi Kh-max đã xác định cho nhu

cầu nước sinh hoạt  dựa vào số

liệu thống kê người ta xác định được

24 giá trị ki tương ứng với 24 h trong

Biết rằng khu vực có:

k i =4.5% lúc 67h

k i =5.5% lúc 1718h (với K h-max =1.5  Phụ lục 1 )

5 1

; 2

NƯỚC TƯỚI CÂY, ĐƯỜNG

- q t : tiêu chuẩn nước rửa đường, tưới cây (lit/m 2 /ngđ)

Sơ bộ lấy 0.5-11 lit/m 2 /ngđ

- F t : diện tích tưới (m 2 )

-Q t-ngđ:lưu lượng nước tưới trong một ngày đêm

(m 3 /ngđ)

- Q t-h:lưu lượng nước tứơi trong một giờ (m 3 /h)

-T : thời gian tưới trong một ngày đêm (h)

) h / m ( T

Q

Qth  tngd 3)

/ ( 1000

3

ng đ m

F q

ngđ

t 

36

NƯỚC TƯỚI CÂY, ĐƯỜNG

37

Trang 10

NƯỚC SINH HOẠT CÔNG NHÂN

• q n , q l :tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt của công nhân

trong phân xưởng nóng, lạnh (m 3 /ng/ca)

• N 1 ,N 2 :số công nhân làm việc trong phân xưởng nóng &

lạnh trong từng ca (ng) C số ca kíp trong ngày

• T 0 :số giờ làm việc trong một ca (h)

38

2

1 q N N

q

Qsh CNca  n  l

) / (

; ) / (

0

3

h m T

Q Q

ngđ m Q C

Q

CN ca sh CN h sh CN

ca sh

NƯỚC SINH HOẠT CƠNG NHÂN

39

NƯỚC TẮM CÔNG NHÂN Ở XÍ NGHIỆP

 nước tắm của công nhân

trong một giờ, trong một ngày đêm.

n : số buồng tắm hương sen bố trí trong nhà

Qt CNngđ  t CNh.

(m 3 /h) (m 3 /ngđ)

CN ngđ t

CN

h

NƯỚC RÒ RỈ TỪ MẠNG LƯỚI Không có tiêu chuẩn rõ rệt, tùy theo tình trạng mạng lưới có thể lấy từ 5% đến 10% tổng công suất cấp nước của hệ thống.

Trong trường hợp mạng lưới đã cũ, tỷ lệ nước mất có thể lên đến 15%-20%.

(Mất nước của hệ thống cấp nước Tp Hồ Chí Minh >35%).

41

Trang 11

NƯỚC TỰ DÙNG CHO TRẠM XỬ LÝ NƯỚC

Sơ bộ lấy theo tỷ lệ 5% đến 10% công suất

trạm xử lý (trị số nhỏ dùng cho trường hợp

công suất lớn hơn 20000 m3/ngày-đêm).

Lượng nước này dùng cho nhu cầu kỹ thuật

Tưới, m 3 Xí nghiệp Ga,

cảng Rò rĩ Tổng cộng

điều hồ k i (12)=100*(11)/Sum(11)%

CÔNG SUẤT CẤP NƯỚC KHU VỰC

Công suất cấp nước TB cấp I (từ nguồn vào NM xử lý):

Công suất cấp nước TB cấp II (từ bể chứa nước sạch về khu vực tiêu thụ):

a, b, c là các hệ số không đơn vị (xem định nghĩa sau).

Trang 12

• a : hệ số kể đến lượng nước dùng cho công

nghiệp địa phương, tiểu thủ công nghiệp

(chưa kể hết trong QSX, thường lấy a=1.1).

• b : hệ số kể đến lượng nước do rò rỉ phụ

thuộc vào điều kiện quản lý, thiết bị:

b=1.11.15.

• c : hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản

thân trạm xử lí nước (rửa các bể lắng, lọc…),

c=1.051.1 Trị số lớn cho công suất trạm

cấp nước nhỏ và ngược lại.

46

Bài tập : Một mạng lưới cấp nước được quy hoạch để cung cấp nước cho một khu có các thông số sau :

- Khu dân cư có 15 nghìn dân với tiêu chuẩn dùng nước là qtb=120 l/(ng.ngđ), có giá trị

Kngđ-maxvà Kh-max lần lượt là 1.3 và 1.5

47

- Một nhà máy ngày làm việc 2 ca, mỗi ca 6 giờ

và có 500 công nhân/ca (ca 1 từ 6h đến 12h,

ca 2 từ 13h đến 19h) Nước dùng cho sản xuất

trong mỗi ca là 300 m3/ca Nước sinh hoạt cho

công nhân trong mỗi ca là 24 l/(ng-ca).

- Diện tích cây xanh cần tưới là 5ha, với tiêu

chuẩn tưới là qt=2 l/(m2-ngđ) Thời gian tưới

từ 15h đến 19h.

48

Cho biết hệ số dùng nước cho sản xuất nhỏ trong khu là a=1.1 ; rò rỉ do mạng lưới đường ống b=1.15 ; hệ số dùng nước cho trạm xử lý c=1.04 Xác định :

a Lưu lượng nước sinh hoạt ngày dùng nước lớn nhất, lưu lượng giờ dùng nước lớn nhất và từ 67h của khu dân cư.

b Tính các nhu cầu dùng nước  công suất cấp nước của trạm bơm cấp I và cấp II (m 3 /ngđ).

cho toàn khu (bỏ qua nước dùng cho trạm xử lý).

(điển hình từ 13h  19h)

49

Trang 13

Nhiệm vụ: Bổ sung năng lượng cho nước (dưới dạng áp năng) nhằm mục đích cho phép nước di chuyển từ nơi có năng lượng thấp  nơi có năng lượng lớn hơn (vùng thấp lên vùng cao  tăng thế năng).

Năng lượng = Thế năng + Áp năng + Động

gQH

P  

52

( Trục bơm: trục nối liền giữa BƠM

& ĐỘNG CƠ).

Trang 14

Sơ đồ nguyên lý Bơm LI TÂM

tiếp xúc cánh bơm nhận năng

lượng sẽ di chuyển theo phương

Trang 15

HƯỚNG

TRỤC

58

2 Van điều khiển:

Cấu tạo một số loại vane điều tiết dòng chảy:

(a) vane rôbinet (b) vane bướm (c) vane clapet một chiều (d) vane giảm áp trạng thái đóng và mở

59

CÁC LOẠI VAN

- Van cửa - Gate Valve

- Van bi - Ball valve

- Van hơi (van cầu) - Globe Valve

- Van bướm - Butterfly Valve

- Van một chiều - Check Valve

60

CÁC LOẠI VAN

- Van điều khiển, van điện từ - Control Valve, Electric Valve

- Van giảm áp, pressure Reducing Valve

- Van an tồn - Pressure Relief Valve

- Van xả khí - Air Valve

- Van gi ữ áp – Pressure Sustaining Valve

61

Trang 18

71

VAN TRONG MẠNG LƯỚI

72

Van Nguồn nước

qi

qinhu cầu nước dùng tại nút i.

i

CÔNG TRÌNH CHỨA NƯỚC

1 Bể chứa nước.

2 Đài nước.

Tác dụng :

• Điều hòa lưu lượng nước dùng và nước cấp khi

không cân bằng: tạm trữ khi nhu cầu thấp hơn công suất nước bơm vào hệ thống mạng lưới và bổ sung vào mạng lưới khi nhu cầu lớn hơn  yêu cầu dung tích điều hòa của hệ thống.

• Điều hòa áp suất nước trong mạng lưới (đài

nước).

73

Trang 19

SƠ ĐỒÀ HOAïT ĐỘNG: BỂ+BƠM+ĐÀI

H=z+ p/g : cột nước đo áp

Khu sử dụng nước

Δt : thời đoạn tính toán (h).

Q(t) :cường độ dùng nước (cấp nước) (m3/h).

 Sichỉ lượng nước bổ sung (lấy ra khỏi hệ

thống) trong thời đoạn tương ứng (m3).

S   Q(t)dt   Q t 

DUNG TÍCH ĐIỀU HÒA (Wđh)

Thể tích nước tạm trữ

Nước ra từ đài vào hệ thống Thể tích nước

Trang 20

BƠM MỘT CẤP &

BƠM NHIỀU CẤP

 Để giảm thể tích điều hịa cĩ thể dùng bơm

“NHIỀU CẤP” nhằm cho phép lưu lượng

DUNG TÍCH ĐIỀU HÒA: Wđh

Định nghĩa : Xét một hệ thống cấp nước với

nhu cầu dùng nước và cấp nước trong 1

chu kỳ dùng nước là đã biết.

 Thể tích nhỏ nhất cần phải có để trữ

nước khi nước cấp từ NM vào mạng lưới

lớn hơn nhu cầu và cấp vào mạng khi nhu

cầu lớn hơn nước cấp từ NM vào hệ thống

 gọi là DUNG TÍCH ĐIỀU HÒA.

80

Phương trình cân bằng nước:

dt chỉ thời đoạn tính (1h, 2h )

 dung tích nước cấp bổ sung vào mạng lưới

(hoặc trữ) vào giờ thứ i.

 l/l nước dùng vào mạng lưới vào giờ thứ i.

 l/l nước cấp vào mạng lưới vào giờ thứ i.

) ( )

Q

i mang vao

Trang 21

3 t

dung

t mang vao Q ) t ( m ) Q

( )

Trang 22

Minh họa đồ thị về dung tích điều hịa:



86

Nước cấp bổ sung vào mạng lưới

sai biệt l/l cộng dồn từ t=0 đến t.

Ghi chú: Giả thiết có W 0 trữ bất kỳ tại t=0 để phục vụ hệ thống khi không có sự cân bằng lưu lượng NM cấp vào HT và lưu lượng dùng.

Dung tích điều hòa:

t dung t

mang

Q ( ) t ( W

87dieuhoa max min

DUNG TÍCH ĐIỀU HÒA Wđh

Ví dụ 1:

88

24h 20h

a Kiểm tra thể tích nước cấp từ NM vào hệ thống bằng thể tích nước dùng trong 24h.

b Gọi W0 là một dung tích nước ban đầu t=0 (tưởng tượng hoặc thực) có trong một bể chứa:

Xác định sự thay đổi thể tích nước chứa trong bể này khi có xét đến sự tạm trữ vào bể hoặc cấp bổ sung vào mạng lưới, từ đó xác định:

 Thể tích nước Max trong bể ?

 Thể tích nước Min trong bể ?

 Dung tích điều hòa Wđh? 89

Trang 23

0 max

m ) 420 W

(

6

* ) 40 110 ( W ) 6 ( W W

max min

) 280 (

14

* ) 110 160 ( )

20 (

m W

W h W W

260 80

Trang 24

Bài tập 3 : Một hệ thống cấp nước sinh

hoạt cho khu dân cư có lưu lượng tính

toán ngày dùng nước lớn nhất W(m3).

Cho biết Kh_max=1.5 Nước được cung cấp

bởi trạm bơm hoạt động theo chế độ

một cấp liên tục có lưu lượng không đổi

như ban đầu.

Trang 25

Nước được cung cấp bởi trạm bơm gồm 2 bơm giống nhau, hoạt động theo chế độ 2 cấp Bơm 1 hoạt động liên tục 24h và bơm 2 hoạt động từ 3h và kết thúc lúc 19h.

Xác định dung tích điều hòa cho hệ thống Hãy cho biết lúc nào mực nước trong đài cao và thấp nhất.

Nhận xét kết qua so với Bài tập 3 Giải thích ?

101

W đh = (11.0 – (-1.75))%W = 12.75%W Bài 5: Giống như bài 4 nhưng trong trường hợp bơm 2 bắt đầu lúc 5h và kết thúc lúc 21h.

Trang 26

PHỤ LỤC 1

HỆ SỐ KHÔNG ĐIỀU HÒA ki (i=1-24 )

CỦA NƯỚC SINH HOẠT

PHỤ LỤC 1

Gio\K h-max 1,25 1,3 1,35 1,5 1,7 2 2,5 01 3,23 3,20 3,00 1,50 1,00 0,75 0,60

Trang 28

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

Trang 29

Điểm lấy nước: là vị trí nút ở đó nước được

lấy ra (hoặc đưa vào) mạng lưới để vào

đơn vị sử dụng nước cuối cùng.

Trang 30

11 10

q 3 I

II III

IV

V VI

11

Nhận xét: Nước từ nguồn đến điểm lấy nước có thể đi bằng nhiều tuyến khác nhau.

ƯU KHUYẾT ĐIỂM MẠNG LƯỚI VÒNG

Ưu điểm: Bảo đảm an toàn cấp lưu lượng đến các điểm lấy nước khi có sự cố xảy

ra trên đường ống mạng lưới.

Khuyết điểm: Giá thành cao, tính thủy lực phức tạp.

Trang 31

Nhận xét: Nước từ nguồn đến điểm lấy

nước chỉ có thể đi bằng một tuyến.

ƯU KHUYẾT ĐIỂM MẠNG LƯỚI CỤT

Ưu điểm: Giá thành thấp, tính thủy lực đơn

giản.

Khuyết điểm: KHÔNG bảo đảm an toàn

cấp lưu lượng đến các điểm lấy nước khi

có sự cố xảy ra trên đường ống mạng

10

q 3 I

II

Mạng lưới hở

17

Nhận xét:

Phát huy được ưu điểm của 2 loại mạng lưới và khắc phục một phần các khuyết điểm của hai loại trên.

Trang 32

MỘT SỐ NGUYÊN TẮC & LƯU Ý

KHI THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP

NƯỚC KHU VỰC

 Xác định vị trí nguồn nước.

 Bơ ́ trí tuyến cấp 1 trước.

 Bơ ́ trí tuyến cấp 2,3,…

19

CÁC NGUYÊN TẮC & LƯU Ý

 Đầy đủ để có thể lấy nước vào bất

ky ̀ đơn vị sử dụng nước cuối cùng nào.

 Theo hê ̣ thống quy hoạch giao thơng.

THƠNG SỐ YÊU CẦU

 Cột nước tự do h (áp lực nước tự do) :

- Đối với nhà dân cư:

hmin tùy theo yêu cầu khu vực (10m 40m) p: áp suất tại điểm lấy nước

 Lưu lượng Q(t) >= Qyêu cầu

min

h g

p

h  



lượng riêng của nước

Trang 33

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

LỰA CHỌN CUỐI CÙNG

Khảo sát công trình hiện hữu:

- mạng lưới thoát nước

- mạng lưới phân phối gas

- mạng lưới phân phối điện

- mạng luới điện thoại

Q(m3/s): lưu lượng qua ống

0.42

1.2)Q (0.8

Trang 34

QUY LUẬT THỦY LỰC TRONG

ỐNG CĨ ÁP

K hệ số phụ thuộc đường ống; dh(m) tổn thất năng

lượng trên đoạn ống dài L(m); Q(m 3 /s) lưu lượng qua

10.68L(m)

d(m) C



Ống cũ Ống sắt

cũ Ống b/tông Ống nhựa Ống thép

C HW 50-120 100-140 120-140 140-150 140-150

28

Manning 

  Hệ số tổn thất năng lượng đường

dài (biểu đồ Moody or Nicurade)

L  chiều dài ống

D  đường kính ống

V  vận tốc trung bình mặt cắt

) (

2

O mH g

V D

Trang 35

CHÚ Ý

Khi tính toán thủy lực mạng lưới cấp

nước khu vực  Nếu có lưu lượng

phân bố trên các đoạn ống  Phải

quy đổi về lưu lượng nút tương

đương ở 2 đầu đoạn ống trước.

Trang 36

Bài tập : Cho đoạn ống như hình vẽ Mất

năng theo Manning cĩ =2.10-2.

a Tính theo lưu lượng quy đổi ra nút.

b Tính tổn thất năng lượng (mH2O) của

đoạn ống AB

q=0.2 l/s/m

L=150m, D=120mm Q=… l/s

- Nguyên lý bảo toàn khối lượng vật chất 

Phương trình liên tục tại nút.

N số đường ống hội tụ vào nút i của mạng lưới.

TRONG TRƯỜNG HỢP TẠI NÚT CĨ LƯU

LƯỢNG VÀO (RA) MẠNG LƯỚI

Trang 37

 Tính thủy lực mạng lưới cấp

nước khu vực thường chỉ kể đến

AB

B B

A

g

p Z g

CHO MỖI VÒNG KHÉP KÍN

 Tổng đại số các tổn thất năng lượng

của các đoạn ống trong 1 vòng khép

Trang 38

dh12++dh23+dh13=0 dh12=H1-H2

Hi=zi+pi/

Ei=Hi+V2/2g

Tổn thất năng lượng cùng chiều dòng chảy

43

Chứng minh: Tổng đại số các tổn thất cột nước cho 1 vịng khép kín luơn bằng 0.

B /γ

dh AB Đường cột

nước đo áp H

Trang 39

B A

H đài

q AB

Vị trí

bất lợi p/ γ

q CD

47

Đặt vấn đề : Xác định đường kính ống d i , và chiều cao đài nước A (cột nước đo áp tại A) Các số liệu khác giả thiết đã biết.

Bước 1 : Xác định lưu lượng trong mỗi đoạn ống d i Bắt đầu từ ống nhánh trước và từ cuối mạng tiến dần về hướng nguồn Dùng p/t điều kiện cân bằng về lưu lượng tại nút “sau” Ví dụ cho sơ đồ trên:

Tính Q CD : Xét cân bằng l/lượng nút D:

qD

D CD j

) j ( i

) i (

q Q Q

Q

D ra D

 Tính QBC và QAB: Xét cân bằng

l/lượng lần lượt nút C và B:

Trang 40

* 68 10

Q C

d

L dh

HW

i

i 

i i

Gia ̉ thiết ABCD tuyến chính

 H A =H D +dh ABCD va ̀ các điểm cịn lại  H A - dh AB I > H i (=E

or F) : Cột nước yêu cầu tại i.

E (Ze,pE/ )

A

F (ZF,pF/ )

D (ZD,pD/ ) B

C

52

TUYẾN ỐNG CHÍNH

Nối từ NGUỒN nước đến:

 điểm lấy nước “XA NGUỒN”

 điểm lấy nước cĩ thế năng (z) “LỚN”

 điểm lấy nước cĩ yêu cầu cột nước

áp suất tự do “LỚN”

53

Bước 4 :Tính chiều cao đài H đài

từ đó suy ra H đài

 H đài =p A / g= H A - z A

Định dạng
Số trang	127
Dung lượng	5,75 MB