Bài tập thiết kế mạng lưới cấp nước

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

<b>KHOA MÔI TRƯỜNG </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>MỤC LỤC</b>

I. Thiết kế mạng lưới cấp nước ... 1

1.1. Cơ sở thiết kế ... 1

1.2. Phân tích lựa ch n mọ ạng lướ ấp nưới c c ... 1

1.3. Xác định nhu cầu dùng nước... 2

1.3.1. Nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt... 2

1.3.2. Lưu lượng nước cấp cho các công trình cơng cộng ... 2

1.3.3. Lưu lượng nước tưới cây, rửa đường... 2

1.3.4. Nước cho tiểu thủ công nghiệp và công nghiệp địa phương... 2

1.4. Cơng suất hữu ích ... 2

1.4.1. Cơng suất của trạm bơm cấp II khi phát vào mạng lưới cấp nước ... 3

1.4.2. Lưu lượng nước rị rỉ và dự phịng ... 3

1.4.3. Cơng suất trạm xử lý ... 3

1.4.4. Chế độ tiêu thụ nước ... 3

1.5. Xác định dung tích đài nước ... 6

1.5.1. Dung tích đài nướ ... 7 c 1.5.2. Tính tốn sơ bộ kích thước đài nướ ... 7 c 1.6. Xác định dung tích bể chứ ... 8 a II. Tính tốn thiết kế mạng lưới cấp nước... 9

2.1. Vạch tuyến mạng lưới cấp nước... 9

2.2. Tính tốn thủy lực phương án mạng vòng, h n h p ỗ ợ ... 10

2.2.1. Tính tốn mạng lưới trong giờ dùng nướ ớc l n nh t ấ ... 10

2.2.2. Tính toán lưu lượng dọc đường cho các đoạn ống trong mạng lưới ... 11

III. Tính tốn mạng lưới thoát nướt ... 17

3.1. Xác định lưu lượng nước thải ... 17

3.2. Diện tích các khu đất ... 17

3.3. Lưu lượng tính tốn ... 18

3.4. Tính tốn th y lủ ực... 19

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

1

<b>I. Thiết kế mạng lưới cấp nước 1.1. Cơ sở thiết kế </b>

Diện tích khu dự án: 996 ha Dân số năm 2022 : 401700 người

Tiêu chuẩn cấp nước là: q<small>tc</small> = 180 (l/người/ngày đêm).

<b>1.2. Phân tích lựa ch n m</b>ọ ạng lướ ấp nướ<b>i cc </b>

Tùy theo mức độ yêu cầu về độ an toàn cấp nước của các đối tượng dùng nước, mà khi thiết kế mạng lưới cấp nước có thể lựa chọn các mạng lưới cấp nước khác nhau.

Mạng lưới cụt : Là loại mạng lưới chỉ có thể cấp nước cho các điểm theo một hướng nhất định và kết thúc tại các đầu mút của các tuyến ống.

Ưu điểm: tính tốn dễ dàng, chi phí xây dựng ít. Dễ phát hiện ra chỗ hư hỏng khi có sự cố xảy ra.

Nhược điểm: cấp nước khơng an tồn, khi có một đường ống gặp sự cố thì các thì tồn khu vực phía sau nó khơng được cấp nước.

Mạng lưới cụt chỉ được phép áp dụng trong các trường hợp sau đây : Cấp nước sản xuất khi được phép dùng để sữa chữa.

Cấp nước sinh hoạt khi đường kính khơng lớn hơn 100 mm. Cấp nước chữa cháy khi chiều dài không quá 300 m .

Mạng lưới vòng : là loại mạng lưới có đường kính ống khép kín mà trên đó tại mọi điểm có thể cấp nước từ hai hay nhiều phía. Mạng lưới vịng sử dụng cho các cơng trình địi hỏi cấp nước liên tục.

Ưu điểm: cấp nước an tồn vì khi trên mạng lưới có chỗ nào đó bị hỏng thì các đoạn ống sau vẫn có nước.

Nhược điểm:

Mạng lưới vịng gồm nhiều vịng khép kín nên số lượng đường ống nhiều hơn, tính tốn phức tạp hơn.

Quản lý mạng và phát hiện chỗ hư hỏng khó khăn hơn.

Căn cứ vào khu vực cấp nước mức độ yêu cầu cấp nước của khu dân cư ta chọn phương án mạng lưới vòng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>1.3. Xác định nhu c</b>ầu dùng nướ<b>c 1.3.1. Nhu cầu dùng nước cho sinh ho t </b>ạ

q<small>tc</small> : tiêu chuẩn dùng nước theo qui hoạch là q<small>tc</small> = 180 (l/ng.ngđ). Lưu lượng nước sinh hoạt cho ngày dùng nước lớn nhất:

Q<small>sh</small>_{ngày max} = Q<small>sh</small>_{ngày TB} x K_{ngày max} = 72306 x 1.2 = 86767.2 (m<small>3</small>/ngd) Trong đó:

K<small>ng.max</small>: hệ số dùng nước khơng điều hịa ngày. Thơng thường K<small>ng.max</small> = 1.2 ÷ 1.4 (theo TCVN 33-2006). Ta ch n ọ K<small>ng.max</small> = 1.2.

<b>1.3.2. Lưu lượng nước cấp cho các cơng trình cơng cộng </b>

Do các cơng trình n m rãi rác trong ằ đô thị ớ v i quy mô khác nhau và khơng có s ố liệu cụ thể, theo TCXDVN 33 2006 : –

Q<small>CTCC</small> = ^{(10 ÷20)}₁₀₀ Q<small>sh</small>_{ngày max} = 15% Q<small>sh</small>_{ngày max} = 15% x 86767.2 = 13015.08 (m<small>3</small>/ngđ)

<b>1.3.3. Lưu lượng nước tưới cây, rửa đường Lưu lượng nước cho tưới cây </b>

Tổng diện tích cây xanh : F = 32.6 (ha)

Tiêu chuẩn dùng nước cho 1 lần tưới : q<small>tc</small> = 3-4 (l/m<small>2</small>). Chọn q<small>tc</small> = 3(l/m ). <small>2</small> Q<small>tưới</small> = ^q<small>tc∗F</small>

<small>1000</small> = ^{3∗32.6∗10000}

<small>1000</small> = 978 (m<small>3</small>/ngđ)

<b> Lưu lượng nước cho rửa đường </b>

Tiêu chuẩn dùng nước cho 1 lần rửa : q<small>tc</small> = 0.3-0.4 (l/m<small>2</small>). Chọn q<small>tc</small> = 0.3(l/m ). <small>2</small> Q<small>rửa</small> = ^q<small>tc∗F</small>

<small>1000</small> = ^{0.3∗67∗10000}₁₀₀₀ = 201 (m<small>3</small>/ngđ)

<b>1.3.4. Nước cho tiểu thủ công nghiệp và công nghiệp địa phương </b>

Q<small>TTCN</small> = 10% Q<small>sh</small>_{ngày max} = 86767.2 × 10% = 8676.7 (m<small>3</small>/ngđ)

<b>1.4. Công suất hữu ích </b>

Q<small>hi</small> = Q<small>sh</small>_{ngày max} + Q<small>rửa đường</small> + Q<small>tưới cây</small> + Q<small>CTCC</small>+ Q<small>TTCN</small>

86767.2 + 201 + 978 13015.08 + 8676.7 109637.98 = + = (m<small>3</small>/ngđ)

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

3

<b>1.4.1. Công suất của trạm bơm cấp II khi phát vào mạng lưới cấp nước </b>

Q<small>ML</small> = Q<small>hi</small> x K<small>r</small> = 109637.98 x 1.1 = 120601.8 (m<small>3</small>/ngđ)

K<small>r</small>: hệ số kể đến lượng nước rò rỉ trên mạng lưới và lượng nước dự phòng, theo TCXD VN 33 2006 K = 1.1 – <small>r</small> – 1.2 tính hệ thống cấp nước cho giai đoạn 2015

β<small>max</small> : hệ số kể đến số dân trong khu dân cư (Theo TCXDVN 33-2006). Số dân đến 50000 người thì β<small>max</small> = 1.15 , Chọn β<small>max</small> = 1.16

<b> K<small>giờ max </small>= 1.3*1.16 = 1.508 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Lưu lượng nước ăn uống sinh hoạt ^{Nước tưới}

Bảng 1. B ng tiêu thả ụ nước trong ngày quận Đống Đa

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>1.5. Xác định dung tích đài nước </b>

Dựa vào biểu đồ có bậc thang đã được lập, chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II dựa trên nguyên tắc: Đường làm việc của trạm bơm cấp II bám sát đường tiêu thụ nước và theo chế độ ít bậc nhất.

Khi có nhiều máy bơm cùng làm việc thì các hệ số hoạt động đồng thời của các máy bơm như sau:

2 bơm làm việc đồng thời: α = 0.9 3 bơm làm việc đồng thời: α = 0.88 4 bơm làm việc đồng thời: α = 0.85 Ta có trạm bơm cấp I bơm điều hịa suốt ngày đêm. Ta có trạm bơm cấp II làm việc theo:

Căn cứ vào biểu đồ tiêu thụ nước ta có thể chọn chế độ 2 cấp bơm trong trạm bơm

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Bảng 2: Bảng xác định dung tích điều hịa của đài nước

<b>1.5.1. Dung tích đài nước </b>

Dung tích đài nước tính theo cơng thức:

(Tra b ng 12 M c 10.3 TCVN 2622: 1995 phòng cháy ch a cháy cho nhà và ả – ụ – – ữ cơng trình u c u thi t k ) – ầ ế ế

Ta có: s dân Nố <small>1</small> = 401700 người > 25000 người Số đám cháy trong cùng một thời gian: n =2

Giả s khu v c có nhà xây h n h p các lo i t ng không phử ự ỗ ợ ạ ầ ụ thuộc vào b c ch u l a ậ ị ử q<small>cc </small>= 30 (l/s)

Số đám cháy trong cùng một thời gian: n = 2 và q = 30 (l/s) <small>cc </small> W<small>cc = </small>0,6 × n × q<small>cc (KVI)</small> = 0,6 × 2 × 30 = 36 (m³) Vậy: W<small>đ</small> = 79536.6 + 36 = 79572.6 = 79573 (m<small>3</small>)

<b>1.5.2. Tính tốn sơ bộ kích thước đài nước </b>

Ta chọn chiều cao đài sơ bộ là H<small>đài</small> = 10m Tiết diện đài nước:

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Vậy: D<small>đài </small>= 101m và H<small>đài</small> = 10.5m (thêm 0,5m chiều cao bảo vệ) Chọn chiều cao chân đài = 0 m, đài có cốt mặt đất = 5 m 5

Tổng chiều cao mực nước trong đài = 50 + 5 + 10 = 65 m

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

9

Bảng 3 : Bảng xác định dung tích điều hịa của bể chứa Theo b ng 3ả , dung tích điều hòa l n nh t c a bớ ấ ủ ể chứa là 13.42% Q <small>TR</small>

Thể tích c a bủ ể chứa:

W<small>bc</small> = W<small>đh</small> + W<small>cc</small> + W<small>bt</small> (m<small>3</small>) Trong đó:

W<small>đh</small>: dung tích điều hịa của bể chứa (m<small>3</small>), W<small>đh</small> = 79536.6 (m<small>3</small>)

W<small>cc</small>: dung tích dự trữ cho ch a cháy c a pham vi thi t kữ ủ ế ế trong 3 giờ liền (m<small>3</small>), W<small>cc</small> = 10,8 × n × q<small>cc</small> (m<small>3</small>)

Trong đó:

q<small>cc</small>: tiêu chu n chẩ ữa cháy n: số đám cháy xảy ra đồng th ời

W<small>cc = </small>10,8 × n × q<small>cc (KVI)</small> = 10,8 × 2 × 30 = 648 (m<small>3</small>) W<small>bt</small>: lượng nước dự trữ cho bản thân tr m x lí (mạ ử <small>3</small>)

W<small>bt </small>= 7% Q<small>TR</small> = 7% × 130000 9100 (m= <small>3</small>)

W<small>bc</small> = 79536.6 + 648 + 9100 = 89284.6 (m<small>3</small>) l y tròn 89285 mấ <small>3</small>

Chọn chi u cao b 9,5m; chi u r ng 30m; chi u dài 55m; chi u cao b o về ể ề ộ ề ề ả ệ 0,5m.

<b>II. Tính tốn thiết kế mạng lưới cấp nước 2.1. Vạch tuyến mạng lưới cấp nước</b>

Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước:

Mạng lưới cấp nước phải bao trùm tới tất cả các điểm dùng nước trong đô thị. Các tuyến ống chính phải kéo dài theo hướng vận chuyển chính của mạng lưới

(theo hướng phát triển của thị trấn).

Các tuyến ống chính phải được liên hệ với nhau bằng các ống nối, tạo thành các vịng khép kín liên tục. Các vịng cũng nên có hình dạng kéo dài theo hướng vận chuyển chính của mạng lưới.

Các tuyến ống chính phải bố trí sao cho ít quanh co gấp khúc, có chiều dài ngắn nhất và nước chảy thuận tiện nhất.

Các đường ống ít phải vượt qua các chướng ngại vật.

Khi vạch tuyến mạng lưới cấp nước phải có sự liên hệ chặt chẽ với việc bố trí và xây dựng các cơng trình kỹ thuật ngầm khác.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Kết hợp chặt chẽ giữa hiện tại và phát triển trong tương lai của khu vực. Vạch tuyến mạng lưới cấp nước:

Dựa trên nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước ở trên, tiến hành vạch tuyến mạng lưới cấp nước với 2 phương án.

<b>Phương án 1 : Sử dụng m</b>ạng lướ ấp nưới c c d ng c t ạ ụ Ưu điểm :

Tổng chi u dài toàn mề ạng lưới ngắn

Công vi c thi t kệ ế ế, xây d ng, quự ản lý đơn giản và kinh tế.

Do khó xác định được chiều nước chảy nên khó tính tốn thiết kế

Tổng chiều dài đường ng l n dố ớ ẫn đến chi phí đầu tư xây dựng cũng như chi phí quản lý mạng lưới cao

Do quy mơ dân s , di n tích cố ệ ủa quận khá r ng l n,, dân sộ ớ ố cũng đông nên yêu cầu cấp nước liên t c, quụ ận Đống Đa, đô thị ại II, và đả lo m b o an toàn nên ta ả chọn mạng lướ ấp nưới c c d ng h n h p. Tuy nhiên, t ng chi u dài l n. ạ ỗ ợ ổ ề ớ

<b>2.2. T ính tốn thủy lực phương án mạng vịng, h n h p </b>ỗ ợ

<b>2.2.1. Tính tốn mạng lưới trong giờ dùng nướ ớc l n nh t </b>ấ Chiều dài tính tốn: L = m × L <small>ttt.tế</small>

Trong đó:

M: hệ số kể đến mức độ phục vụ của đoạ ống ( m≤1)n m = 0.5 khi cấp nước cho 1 phía

m = 1 khi cấp nước cho 2 phía

m = 0 khi đoạ ốn ng qua sông hay làm nhi m vệ ụ truyề ản t i

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Bảng 4: Chi u dài tính tốn c a m ng vịng ề ủ ạ

<b>2.2.2. Tính tốn lưu lượng d</b>ọc đường cho các đoạ<b>n ống trong m</b>ạng lướ<b>i </b>

Xác định lưu lượng đơn vị: q_dv=^Q<small>dd</small>

<small>∑ ltt </small> (l/s.m) Q<small>dd </small>= Q<small>vào</small> – Q<small>ttr</small> (l/s) Trong đó:

q_dv : Lưu lượng đơn vị dọc đường (l/s.m) Q<small>dd</small> : Tổng lưu lượng dọc đường của mạng lưới (l/s) Q<small>vào</small>: Tổng lưu lượng tiêu thụ của mạng lưới (l/s)

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Q<small>ttr</small>: Tổng lượng nước lấy ra từ các điểm tập trung trên mạng lưới (l/s) Ta có lưu lượng cấp nước cho khu cơng nghiệp là lưu lượng tập trung:

Lưu lượng nước tập trung của khu công nghiệp trong giờ dùng nước lớn nhất, do KDC khơng có khu cơng nghiệp tập trung nên Q<small>cn</small>^tt = 0 (l/s)

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<b> Kết quả tính tốn th y lủ ực mạng lưới </b>

Tính tốn thu l c mỷ ự ạng lưới bằng ph n m m epanet 2.0 ầ ề

Nhập các thông số như trên vào Epanet, chạy Epanet và điều chỉnh ta có kết quả tính tốn thu l c giỷ ự ờ dùng nước max.

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>Tank D.nuoc1 </b> #N/A 3.46 10.2 10.2

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

<b>Pump Bom1 </b> #N/A 806.04 0 14.01 0

<b>Pump Bom2 </b> #N/A 806.04 0 14.01 0 Bảng 7. Thông số đoạ ốn ng giờ dùng nướ ớc l n nh t ấ

<b>Resvr Bechua1 </b> #N/A -1695.39 0 0

<b>Tank D.nuoc1 </b> #N/A 1.75 10.18 10.18

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Bảng 8. Thông số đoạ ốn ng giờ dùng nướ ớc l n nh t có cháy ấ

<b>Pump Bom1 </b> #N/A 847.7 0 -11.26 0

<b>Pump Bom2 </b> #N/A 847.7 0 -11.26 0

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

17

<b>III. Tính tốn mạng lưới thốt nướt 3.1. Xác định lưu lượng nước thải </b>

Dân số: 401700 người Diện tích: 996 ha

Mật độ dân số: P = 403.313 người/ha Tiêu chuẩn thoát nước: n = 180 l/người. ngày.<small>o </small> Mô đun lưu lượng:

q<small>o</small> = ^{q x P} <small>24 3600 x </small> (l/s.ha) P : mật độ dân số (người/km<small>2</small>)

Tính tốn th y l c hủ ự ệ thống thoát nước sinh hoạt

Hệ số khơng điều hịa K<small>c</small> tra b ng 2-3 trang 23 b ng cách n i suy ả ằ ộ

</div>