Bài giảng Công trình thu và trạm bơm cấp thoát nước

Phần 3. CƠNG TRÌNH THU NƯỚC
Chương 10. KHÁI NIỆM VỀ NGUỒN NƯỚC
VÀ CƠNG TRÌNH THU NƯỚC
10.1. PHÂN LOẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI NGUỒN NƯỚC
10.1.1 Nguồn nước ngầm
a. Phân loại
 Nước ngầm mạch nông: Nằm trên tầng đất trên mặt và thường là khơng
áp; Tính chất chịu ảnh hưởng nhiều của mơi trường bên ngồi; Nằm gần
mặt đất; Độ giao động mực nước giữa các mùa khá lớn; Trữ lượng thấp; Có
thể sử dụng cho cấp nươc.
 Nước ngầm ở độ sâu trung bình: Thường là khơng áp, nằm ở độ sâu
không lớn so với mặt đất; Chất lượng tốt hơn nước ngầm mạch nông;
Thường sử dụng để cấp nước.
 Nước ngầm mạch sâu: Nằm trong các tầng chứa nước, giữa các tầng cản
nước; Có áp; Ít chịu ảnh hưởng của mơi trường bên ngồi; Lưu lượng lớn,
ổn định, chất lượng tốt, trữ lượng lớn nên được dùng làm nguồn cấp nước.
 Nước ngầm mạch lộ: Nằm lộ thiên trên mặt đất; Loại chảy xuống và Loại
phun lên; Thường xuất hiện ở các tỉnh miền núi và có chất lượng rất tốt.
b. Đặc điểm
 Phân bố rộng, độ sâu khơng lớn;
 Tầng chứa nước trung bình từ 1530m, có nhiều nơi tới 5070m;
 Chất lượng tốt: hàm lượng cặn nhỏ, ít vi trùng, nhiệt độ ổn định;
 Có hàm lượng muối khống lớn;
 Có hàm lượng sắt lớn, đặc biệt là sắt hoá trị 2.
 Nước ngầm vùng ven biển thường bị nhiễm mặn.
10.1.2 Nguồn nước mặt
Sông, suối, hồ
Nguồn bổ cập là nước mưa, đôi khi cả nước ngầm. Phân bố rộng,
trữ lượng rồi rào.
1

a. Nguồn nước sơng
Nguồn nước chủ yếu cho mục đích cấp nước. Trữ lượng lớn, có thể đáp
ứng được mọi nhu cầu cấp nước.
Đặc điểm chính:
 Chênh lệch giữa các mùa về mực nước, lưu lượng, hàm lượng cặn và nhiệt
độ nước;
 Hàm lượng muối khoáng và sắt nhỏ nhỏ nên rất thích hợp khi sử dụng cho
cơng nghiệp giấy, dệt và nhiệt điện;
 Độ đục và độ màu tương đối cao nên xử lý phức tạp, tốn kém
 Nước sông chịu ảnh hưởng trực tiếp của môi trường bên ngồi
b. Nguồn nước hồ
Chất lượng: Trong, có hàm lượng cặn nhỏ; Thường có màu, có mùi tanh và
dễ bị nhiễm bẩn; Các hồ lớn, ven hồ có sóng nên nước ven hồ có thể đục.
Nguồn nước hồ ở nước ta thường có chất lượng tốt và cũng được sử
dụng nhiều cho mục đích cấp nước.
c. Nguồn nước suối
Là nguồn cung cấp nước quan trọng ở các tỉnh miền núi. Đặc điểm nổi bật
của nước suối là không ổn định về chất lượng nước, mức nước, lưu lượng,
vận tốc dòng chảy giữa mùa lũ và mùa kiệt.
Nếu dùng nước suối làm nguồn cung cấp nước, cần phải có biện pháp dự
trữ, nâng cao mực nước bảo vệ cơng trình thu một cách hợp lý.
10.2. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH THU NƯỚC
10.2.1 Sưu tầm tại liệu
 Các loại nhu cầu dùng nước;
 Bản đồ quy hoạch của khu vực dùng nước;
 Tài liệu về các nguồn nước thiên nhiên có trong khu vực hoặc có thể sử dụng
để cung cấp nước cho khu vực dùng nước;
 Tài liệu về tình hình thuỷ văn;
 Tài liệu về địa chất thuỷ văn;

 Tình hình sử dụng nước thải trong khu vực và các vùng lân cận
10.2.2 Lựa chọn nguồn nước
Các yếu tố cần phân tích:
2


 Chất lượng nước cần phải tốt. Dựa vào tiêu chuẩn TCVN 5942-1995 và
TCVN 5944-1995;
 Lưu lượng cần đảm bảo cung cấp;
 Gần đối tượng dùng nước;
 Không gây trở ngại cho các nhu cầu dùng nước khác;
 Thi công, quản lý thuận tiện, giá thành hạ.
10.2.3 Chọn vị trí đặt cơng trình thu nước
Nguồn nước ngầm: cơng trình thu cần đặt cách các cơng trình kiến trúc
hiện có tối thiểu là 25 m và tuân theo các quy định về bảo vệ vệ sinh nguồn
nước.
Nguồn nước mặt: Vị trí đặt cơng trình thu cần có bờ và lịng sơng ổn định,
thuận tiện cho việc bố trí các cơng trình khác và tuân theo các điều kiện về
bảo vệ vệ sinh nguồn nước.
Vị trí lấy nước nhất thiết phải nằm ở phía thượng lưu so với khu vực dùng
nước, cơng trình thu nên đặt ở phía bờ lõm và có biện pháp gia cố, bảo vệ
thích hợp. Những nơi có sơng nhánh đổ vào, cơng trình thu dễ bị bồi lấp.
Để tránh hiện tượng này, cơng trình thu nên đặt cách vị trí có sơng nhánh
một khoảng hợp lý.

3


CHƯƠNG 11. CƠNG TRÌNH THU NƯỚC NGẦM
. PHÂN LOẠI CƠNG TRÌNH THU NƯỚC NGẦM

Theo loại thu nước ngầm và cách thu nước có thể phân ra:
 Giếng khoan
 Giếng khơi
 Đường hầm thu nước
 Cơng trình thu nước mạch lộ
 Cơng trình thu nước thấm
10.3. ĐƯỜNG HẦM THU NƯỚC
10.1.1 Phạm vi ứng dụng
Đường hầm thu nước được ứng dụng để thu nước ngầm mạch nông, độ sâu
tầng chứa nước không quá 8m, cung cấp cho những điểm dùng nước với
lưu lượng nhỏ.

4


PHẦN I

CƠNG TRÌNH THU

1


CHƯƠNG １

CƠNG TRÌNH THU
NƯỚC MẶT

2

Một số vấn đề cần quan tâm khi TK CTT nước mặt
1. Tỷ lệ giữa lƣợng nƣớc khai thác và lƣu lƣợng nƣớc sông
Q KT
≤ 15%
Q min

+ QKT: lưu lượng khai thác
+ Qmin: Lưu lượng nhỏ nhất của sông
* Nếu không theo chỉ tiêu trên dẫn đến làm thay đổi chế độ chảy của sông và làm
giảm chất lượng nước.
2. Tài liệu thủy văn sông hồ
- Các mức nước đặc trưng của sông hồ: MNCN, MMTB, MNTN.
- Sự biến động của dịng chảy: Bồi lấp hoặc xói lở ở bên bờ của dịng sơng.
- Các sơng vùng ven biển quan tâm tới sự ảnh hưởng của thuỷ triều.
T ≥ 10 năm

3


Một số vấn đề cần quan tâm khi TK CTT nước mặt
3. Dạng mặt cắt ngang của Sông hồ
Ảnh hưởng đến kết cấu, kiểu loại cơng trình thu nước
MNCN

MNCN

MNTN

MNTN

c)

a)
MNCN

MNCN

MNTN
MNTN

b)

d)

Dạng mặt cắt ngang sông
a) Dạng bờ thoải; b) Dạng bờ dốc; c) Dạng dốc đứng; d) Dạng có
thềm

4


Một số vấn đề cần quan tâm khi TK CTT nước mặt
4. Cấu tạo địa chất của bờ
- Cấu tạo của các lớp đất đá.

- Tính chất cơ bản của lớp đất đá nằm ở đáy cơng trình.
ảnh hưởng đến kiểu loại cơng trình và các biện pháp thi cơng
cơng trình

.

5. Các nhu cầu sử dụng nƣớc khác
Có các biện pháp kết hợp quy hoạch việc sử dụng nguồn nước để
đảm bảo cung cấp cho các nhu cầu dùng nước khác nhau, khu vực
đặt cơng trình thu cần đảm bảo thu nước có chất lượng tốt và ổn
định ít chịu ảnh hưởng của các nhu cầu dùng nước khác.
5


Phân loại cơng trình thu nƣớc
1. Phân loại theo vị trí của thu nƣớc

- Cơng trình thu nước ven bờ: Cửa thu nước nằm sát ven bờ.
Điều kiện sử dụng cơng trình:
+ Bờ dốc, ven bờ đủ độ sâu để thu nước.
+ Chất lượng nước ven bờ tốt.
- Cơng trình thu nước xa bờ: Cửa thu nước đặt ở lòng Sơng.
Điều kiện áp dụng.
+ Sơng hoặc Hồ có bờ thoải, ven bờ không đủ sâu để thu
nước.
+ Chất lượng nước xa bờ tốt hơn.
6


Phân loại cơng trình thu nƣớc
2. Phân loại theo đặc điểm kết cấu
- Cơng trình thu nước kiểu kết hợp.

Trạm bơm cấp I và cơng trình thu nước bố trí trong cùng 1 nhà trạm (chi
phí xây dựng và quản lý thấp). Nhưng chỉ áp dụng được khi cấu tạo địa
chất ven bờ ổn định.

- Cơng trình thu nước kiểu phân ly: Trạm bơm cấp I đặt tách riêng so
với cơng trình thu.
- Cơng trình thu nước đập chắn:

* Sử dụng thu nước ở các Sơng cạn.
- Cơng trình thu nước kiểu vịnh.
+ áp dụng ở sơng có nhiều vật trôi nổi hoặc hàm lượng cặn lớn và các
vịnh đều là vịnh nhân tạo: (Đào hoặc đê quai)
7


Cơng trình thu nƣớc ven bờ
1. Sơ đồ cấu tạo, phân loại
Cơng trình thu nước ven bờ kiểu phân ly

+ Điều kiện áp dụng:
- Cấu tạo địa chất không ổn định trạm bơm và cơng trình thu phải
tách riêng.

+ Đặc điểm cấu tạo của cơng trình.
- Cơng trình thu nằm sát bờ Sơng, mặt trước cơng trình nằm trực
tiếp ở lịng Sơng và có bố trí các cửa thu.
- Trạm bơm C1 bố trí nằm sâu vào ven bờ.
8


Cơng trình thu nƣớc ven bờ
* Phần

ống hút nên đặt trong rãnh hút.

Rãnh đặt ống có tác dụng: Tạo điều kiện thuận lợi cho kiểm tra sửa
chữa ống hút:

MNCN

MNTN

9


Cơng trình thu nƣớc ven bờ
Cơng trình thu nước ven bờ kiểu kết hợp
+ Đặc điểm kết cấu: CTTN – trạm bơm CI bố trí trong cùng 1 nhà.

* Cửa thơng giữa ngăn thu và ngăn hút có lưới chắn rác.
+ Ngăn thu:
+ Ngăn hút:

+ Ngăn quản lý: Đặt song chắn, lưới chắn dự phòng của thiết bị nâng
để tẩy rửa.
Thiết bị tẩy rửa.

10


Cơng trình thu nƣớc ven bờ

MNCN

MNTN

MNCN

MNTN

MNCN

MNTN

Cơng trình thu nước ven bờ kiểu kết hợp
11


Cơng trình thu nƣớc ven bờ
Cơng trình thu nước ven bờ kiểu kết hợp (tiếp)
* Cách làm việc: Nước từ sông chảy vào ngăn thu qua song chắn rác
tại đây các rác lớn và các di vật lớn được giữ lại.
Nước chảy từ ngăn thu -> ngăn hút qua lưới chắn rác tại đây các rác
nhỏ và phù du được giữ lại. Song chắn rác được định kỳ vớt rác.
Lưới chắn rác có hai loại:
- Lưới chắn phẳng: định kỳ kéo lưới chắn rác lên sàn công tác rồi xịt
rửa bằng vịi nước có áp.
- Lưới chắn quay: định kỳ rửa bằng hệ thống rửa lưới.

12


Cơng trình thu nƣớc ven bờ
Cơng trình thu nước ven bờ kiểu mương dẫn

Điều kiện áp dụng:
* áp dụng ở sơng có hàm lượng cặn lớn hoặc có nhiều cát sỏi
trôi về vào mùa lũ.
* Nước từ Sông chảy qua song chắn rác vào máng dẫn tại

đây có 1 phần bùn và cát phù sa được lắng xuống nước chảy
từ mương dẫn qua Song chắn rác vào Hố tập trung.
* Khi cần nạo vét đóng cửa van phẳng.

13


Cơng trình thu nƣớc ven bờ

14


Cơng trình thu nƣớc ven bờ
2. Song chắn rác:
- Chức năng:

- Sơ đồ cấu tạo của song chắn rác.
•Song chắn rác được nâng thả bằng
ròng rọc hoặc tời quay tay đặt trong gian

quản lí.
* Khung song chắn rác làm bằng thép.

15

Cơng trình thu nƣớc ven bờ
2. Song chắn rác
* Thanh thép làm song chắn có d= 8 10

mm. Khoảng cách giữa các thanh thép là
a = 40  50 mm.
* Thép tiết diện vng => tổn thất nhiều hơn.

* Tính tốn
Xác định diện tích cơng tác của Song chắn
rác

16


Cơng trình thu nƣớc ven bờ
2. Song chắn rác


Q
.K1 K 2 K 3
V.n

Q- Lưu lượng tính tốn của cơng trình thu nước (m3/s)
V- Vận tốc nước qua song chắn rác 0,4  0,6 (m/s) hoặc
-> 0,8 (m/s)

n- Số cửa thu nước đồng thời làm việc
K1- Hệ số co hẹp do các thanh gây nên

K2- Hệ số kể đến do rác bám vào thanh thép; K2 = 1,15
K3- Hệ số kể đến ảnh hưởng của hình dạng thanh thép;
K3 = 1,15 (tiết diện tròn); K3 = 1,25 (tiết diện chữ nhật)

17


Cơng trình thu nƣớc ven bờ
2. Song chắn rác
* Kích thước tiêu chuẩn cửa Song chắn rác
HXL (mm)

H1

H2

H3

L

600 x 400

841

730

600

500

800 x 600

841

900

800

700

1000 x 800

1250

1130

1000

930

1200 x 1000

1620

1320

1200

1100

1400 x 1200

1820

1520

1400

1300

18


Cơng trình thu nƣớc ven bờ
3. Lƣới chắn rác
Lƣới chắn rác phẳng.
- Điều kiện ứng dụng:
* Thường được sử dụng trong các cơng trình thu cỡ nhỏ hoặc
trung bình.
- Cấu tạo: Gồm một tấm lưới căng trên khung thép.
+ Lưới đơn.

Gồm 1 tấm lưới bằng thép hoặc dây đồng d = 1 1,5 mm
a x a = 2 x 2  5 x 5 mm
19


Cơng trình thu nƣớc ven bờ
3. Lƣới chắn rác
+ Lưới kép:

* Bộ phận chủ yếu giống lưới đơn nhưng phía trước
có lưới thép chịu lực. d = 2  3 mm
a x a = 20 x 20  25 x 25 mm
* Tính tốn:

Q
L 
.K1 .K 2 .K 3
n.VL

Q- Lưu lượng tính tốn của cơng trình (m3/s)

n - Số cửa thu nước
VL - Vận tốc nước chảy qua lưới
Lưới chắn phẳng lấy V= 0,2  0,4 (m/s)

Lưới chắn quay lấy V= 0,15  0,8 (m/s)
20


Cơng trình thu nƣớc ven bờ
4. Lƣới chắn rác quay
Q ≥ 100.000 m3/ng, nguồn nước có nhiều rác
Cấu tạo: gồm một băng lưới chuyển động liên tục qua hai trụ
tròn do một động cơ kéo. Tấm lưới gồm nhiều tấm nhỏ nối với
nhau bằng bản lề. Lưới được đan bằng dây đồng hoặc dây thép
ko rỉ d=0,2-0,4mm. Mắt luoi có kích thước 3x3 đến 10x10mm.
Chiều rộng lưới từ 2-2.5m.

21