Báo cáo kết quả nghiên cứu khoa học đề xuất nội dung và qui trình thực hiện một số giải pháp quản lý kỹ thuật mạng lưới cấp nước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC
KHOA ĐÔ THỊ
BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
TÊN ĐỀ TÀI:
ĐỀ XUẤT NỘI DUNG VÀ QUI TRÌNH
THỰC HIỆN MỘT SỐ GIẢI PHÁP QUẢN
LÝ KỸ THUẬT MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC
(Lấy khu vực phía Nam TP Nam Định làm ví dụ)
NHÓM SINH VIÊN:
- Hoàng Huệ Quân
- Bùi Thanh Hùng
HÀ NỘI 2014
1
A. PHẦN MỞ ĐẦU:
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:
Để đảm bảo cấp nước cho các nhu cầu dân sinh và công nghiệp thì mạng
lưới cấp nước là một trong những bộ phân hết sức quan trọng của hệ thống cấp
nước, nó đảm bảo vận chuyển và phân phối nước tới các hộ tiêu dung.
Các đô thị và thành phố Việt Nam nói chung và Thành phố Nam Định nói
riêng được thiết kế mạng lưới theo hình thức khép kín (mạng lưới vòng), đó là 1
điều kiện tốt đảm bảo cấp nước liên tục, tuy nhiên do nhiều nguyên nhân khác
nhau mà việc cấp nước hiện tại còn nhiều bất cập, thường xuyên thiếu áp lực, mất
nước hoặc nước đục, chất lượng sút kém…. Thường trong thời gian không cấp
nước, lòng ống với vật liệu sắt thép tiếp xúc với không khí sẽ gây han gỉ, do đó khi
cấp nước trở lại những han rỉ này hòa tan vào nước gây ô nhiễm. Để đảm bảo chất
lượng nước thì phải thường xuyên tiến hành thau rửa, khử trùng hệ thống đường
ống. Những thiết bị như van xả cặn thường đặt ở vị trí thấp của mạng lưới, giữ vai
trò quan trong trong trường hợp thau rửa mạng lưới, cũng tương tự các van xả khí
đặt ở vị trí cao của mạng lưới để thoát hơi khí đảm bảo cho hệ thống hoạt động
bình thường. Ngoài ra, để điều chỉnh lưu lượng và áp lực cũng như đảm bảo công
tác sửa chữa trong những trường hợp hư hỏng, sự cố… người ta còn đặt các thiết bị

van khóa và nhiều các thiết bị khác phục vụ cho công tác vận hành khai thác hệ
thống mạng lưới. Từ đó ta thấy việc nghiên cứu thiết kế và chi tiết hóa mạng lưới
và các thiết bị trên mạng lưới là rất cần thiết đối với một đồ án mạng lưới cấp nước
đô thị.
Chính vì lẽ đó, đề tài “Nghiên cứu nội dung và qui trình cho các giải pháp
quản lý kỹ thuật với sự tham gia của các thiết bị trên mạng lưới cấp nước, lấy hệ
thống mạng lưới khu vực phía Nam sông Đào, TP Nam Định làm ví dụ” là cần
thiết.
2. MỤC TIÊU:
2
Đưa ra các nội dung và qui trình thực hiện các giải pháp vận hành quản lý
kỹ thuật hệ thống mạng lưới đường ống cấp nước với sự tham gia của các thiết bị,
phụ tùng nhằm đảm bảo dịch vụ cấp nước an toàn và bền vững cho khu vực phía
Nam TP Nam Định cũng như các đô thị khác.
III. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:
1. Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu là một số giải pháp quản lý, bao gồm:
- Kiểm tra chế độ dòng chảy thủy lực trong các ống chính.
- Thau rửa mạng lưới đường ống.
- Giảm thiểu nước va và chống dòng nước ngược trong mạng lưới.
- Đánh giá độ tin cậy của hệ thống mạng lưới.
2. Phạm vi nghiên cứu:
Hệ thống mạng lưới cấp nước phía Nam sông Đào, TP Nam Định
4. Phương pháp nghiên cứu :
- Nghiên cứu lý thuyết về thiết kế qui hoạch và quản lý kỹ thuật mạng lưới
cấp nước;
- Điều tra khảo sát thực trạng quản lý vận hành mạng lưới cấp nước;
- Thiết kế hệ thống mạng lưới cấp nước phía Nam sông Đào TP Nam Định;
- Đề xuất nội dung thực hiện một số giải pháp quản lý kỹ thuật mạng lưới
cấp nước khu vực phía Nam sông Đào, TP Nam Định;

- Tham vấn ý kiến của nhóm sinh viên, các chuyên gia và thầy giáo hướng
dẫn về nội dung nghiên cứu đề tài khoa học sinh viên nhằm phục vụ cho công tác
học tập chuyên ngành tốt hơn.
3
B. PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC PHÍA NAM
SÔNG ĐÀO TP NAM ĐỊNH
1.1 Điều kiện tự nhiên – Kinh tế xã hội của thành phố Nam Định
1.1.1 Điều kiện tự nhiên
a) Địa chất công trình:
Về đặc điểm địa chất công trình: nói chung, khu vực quy hoạch thuộc thềm
đất bồi tương đối yếu, mức nước ngầm cao, đặc biệt là khu vực phía Tây của vùng
nghiên cứu nằm trong vùng trầm tích đầm lầy gốc sông. Căn cứ vào 125 lỗ khoan
phân bố không đều trong thành phố cho thấy cột địa tầng phân bố từ trên xuống
dưới là: Lớp đất sét – Lớp sét pha – Lớp bùn sét pha – Lớp cát và lớp bùn sét pha.
Cường độ chịu lực của đất yếu ≤1kg/cm
2
.
b) Địa hình:
Nhìn chung, khu vực quy họach là vùng phù sa sông, địa hình tương đối bằng
phẳng, cao độ từ 0,3 ÷ 5,7m. Thành phố Nam Định có hướng dốc địa hình từ Tây
sang Đông.
Tuy cùng là gốc phù sa, nhưng đất đai khu vực phía Nam màu mỡ, thuận lợi
cho việc canh tác hơn hẳn khu vực phía Bắc. Đất ở đây thuộc loại phù sa ít chua,
tốt nhất của tỉnh Nam Định. Trong khi đó phía Bắc, ở những khu vực không làm
nhà cửa thì chỉ trồng lúa. Vùng này có năng suất lúa thấp nhất tỉnh Nam định
c) Thủy văn:
1. Theo tài liệu của trạm khí tượng thủy văn Nam Định, chế độ thủy văn
sông Đào tại Nam Định như sau:

- Chế độ mực nước:
+ Mực nước trung bình năm: 1,52m
4
+ Mực nước cao nhất: 5,77m
+ Mực nước thấp nhất: -0.4m
- Lưu lượng:
+ Trung bình: 896m
3
/s
+ Lớn nhất: 6.650m
3
/s
+ Nhỏ nhất: 0m
3
/s (nước ngừng chảy).
- Độ dốc trung bình sông: 0,0012.
- Cao độ đáy sông: -0,6m đến -0,8m.
2. Kênh hồ ngoại thành:
+ Hồ Truyền Thống: H
max
= +1,8m
H
đáy
= +0,8m
H
bờ
= +2,2m
F = 15,32ha.
+ Hồ Vị Xuyên: H
max

= +2,0m
H
đáy
= +0,8m
H
bờ
= +2,5m
F = 6,95ha.
+ Hồ Năng Tĩnh: H
max
= +2,0m
H
đáy
= +0,78m
H
bờ
= +2,2m
F = 4,96ha.
e. Khí hậu:
+ Nhiệt độ
- Nhiệt độ trung bình năm: 23,50C
5
- Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối: 39,50C (tháng 5/1994)
- Nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối : 5,10C (tháng 12/1975).
+ Nắng:
- Số giờ nắng trung bình năm: 1586 giờ
- Số giờ nắng cao nhất năm: 1984 giờ (năm 1987)
- Số giờ nắng nhỏ nhất năm: 1234 giờ (năm 1995).
+ Mưa: Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 chiếm 70 – 75% lượng mưa cả
năm

- Lượng mưa trung bình năm: 1.717mm
- Lượng mưa cao nhất/năm : 2.989mm (năm 1994)
- Lượng mưa thấp nhất/năm: 985mm (năm 1988).
+ Độ ẩm không khí:
- Độ ẩm trung bình: 86%
- Độ ẩm thấp nhất tuyệt đối: 28%.
+ Gió:
- Tốc độ gió lớn nhất: 48m/s
- Tốc độ gió trung bình: 2,4m/s
- Hướng gió chủ đạo: Mùa hè: gió Đông Nam;
Mùa Đông: gió Bắc.
1.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội
a) Hiện trạng dân số:
Bảng: Hiện trạng dân số và đô thị hoá
Hạng mục
Dân số (1000
người) Tỷ lệ (%)
1999 2009 1999 2009
Tổng dân số 230 244 100 100
6
Dân số thành thị 169 195 73 80
Dân số nông thôn 61 49 27 20
Tỷ lệ đô thị hóa 73 80
Tốc độ tăng trưởng dân số đô thị
TB (%/năm) 1,46
b) Mật độ dân cư:
Mật độ dân cư nội thành đạt được mức độ rất tốt là trung bình khỏang 200-
300 người/ha. Mật độ dân cư này là tối ưu để có thể đạt được sự sầm uất đô thị mà
chưa bị quá tải về giao thông và hạ tầng, trên cơ sở đó đạt được hiệu quả tích hợp
giữa các hoạt động đô thị.

c) Hiện trạng phát triển kinh tế và lao động:
Cơ cấu ngành nghề của thành phố Nam định hiện nay cho thấy vai trò của
công nghiệp đã không còn chiếm vị trí độc tôn như trước đây. Thay vào đó là xu
hướng chuyển dần sang dịch vụ.

7
1.2 Hiện trạng và định hướng cấp nước
1.2.1 Hiện trạng cấp nước
a/ Khu vực nội thành:
- Hiện nay thành phố Nam Định đã có nhà máy nước công suất 75.000 m
3
/nđ,
dùng nguồn nước sông Đào.
- Mạng lưới đường ống có tổng chiều dài 98.570m với đường kính từ 50mm
đến ∅600mm trong đó: ∅<100mm : 20.340m ; ∅100mm : 7.890m ; ∅125mm:
9.030m; ∅150mm : 7.980m ; ∅200mm : 14.140m ; ∅250mm : 12.350m ;
∅300mm : 6.820m ; ∅400mm : 8.820m ; ∅500mm : 2.270m ; ∅600mm :
8.930m.
- Tỷ lệ thất thoát nước khoảng 25%
Nhìn chung hệ thống cấp nước thành phố Nam Định tương đối tốt.
8
b/ Khu vực ngoại thành:
- Xã Nam Vân:
Đã có nhà máy nước công suất 1.000 m
3
/ngđ, dùng nguồn nước sông Đào,
phục vụ khoảng 7.600 người.
- Xã Nam Phong:
Đã có nhà máy nước công suất 1.400 m
3

/ngđ, dùng nguồn nước sông Đào,
phục vụ khoảng 12.000 người.
1.2.2 Định hướng cấp nước
- Lựa chọn nguồn nước : Nguồn nước ngầm tại khu vực rất nghèo và bị
nhiễm mặn, vì thế sông Đào và sông Hồng với trữ lượng lớn dự kiến sẽ là nguồn
cung cấp nước cho thành phố.
- Công trình đầu mối:
+ Giai đoạn đầu sử dụng nhà máy nước Thành phố hiện có công suất
75.000m3/ngđ, nguồn nước sông Đào. Đồng thời xây dựng trạm bơm nước thô,
nhà máy nước phía Bắc sông Đào thuộc xã Mỹ Trung công suất dự kiến 25.000
m3/ngđ, nguồn nước sông Hồng bổ sung phục vụ cho khu vực phía Bắc và xây
dựng trạm bơm nước thô, nhà máy nước Nam sông Đào thuộc xã Nam Phong công
suất dự kiến 20.000 m3/ngđ, nguồn nước sông Đào phục vụ cho khu vực phía
Nam.
+ Giai đoạn dài hạn: tiếp tục sử dụng nhà máy nước thành phố công suất
75.000 m3/ngđ, nguồn nước sông Đào; nâng công suất trạm bơm, nhà máy nước
phía Bắc từ 25.000m3/ngđ lên 55.000m3/ngđ, nguồn nước sông Hồng và nâng
công suất trạm bơm, nhà máy nước phía Nam từ 20.000 m3/ngđ lên
50.000m3/ngđ, nguồn nước sông Đào.
9
- Công nghệ xử lý nước dự kiến: nước từ trạm bơm I  bể trộn  phản
ứng kết hợp sơ lắng  lắng trong  lọc nhanh  khử trùng  bể chứa  mạng
lưới tiêu thụ.
- Mạng lưới đường ống: Mạng lưới đường ống cấp nước thành phố Nam
Định tương đối hoàn chỉnh, thiết kế thêm các đường ống cấp nước có đường kính
∅100mm- ∅600mm để đảm bảo cấp nước bao phủ toàn bộ khu vực thiết kế.
Bảng : Thống kê đường ống cấp nước:
TT Đường kính ống Số lượng (m)
1
∅600

630
2
∅500
700
3
∅400
1470
4
∅300
5860
5
∅200
15750
6
∅150
69710
7
∅100
55265
8 Cộng 149385
1.3 Nhu cầu và nguồn cấp nước
1.3.1 Nhu cầu dùng nước:
Bảng 1: Dự báo nhu cầu dùng nước:
TT
Thành phần
dùng nước
Đợt đầu Dài hạn
Quy mô TC
Nhu cầu
(m

3
/ngđ)
Quy mô TC
Nhu cầu
(m
3
/ngđ)
1
Nước sinh hoạt
cho dân cư nội
thành
260.000
(người)
150
(l/ng.ngđ)
33150
337.000
(Người)
180
(l/ng.ngđ)
57627
2
Nước sinh
hoạt của dân
cư ngoại
thành
155.000
(người)
120
(l/ng.ngđ)

15810 154.000
(người)
150
(l/ng.ngđ)
21945
3 Nước cho 30.000 120 3060 33.000 150 4702
10
TT
Thành phần
dùng nước
Đợt đầu Dài hạn
Quy mô TC
Nhu cầu
(m
3
/ngđ)
Quy mô TC
Nhu cầu
(m
3
/ngđ)
khách vãng lai (người) (m
3
/ngđ) (l/ng.ngđ)
4
Nước công
trình và dịch
vụ công cộng
15% Qsh 7803 15% Qsh
12641

5
Nước tưới cây
rửa đường
10% Qsh 5202 10% Qsh 8427
6
Nước công
nghiệp tập
trung
551 ha
25m
3
/ha-
ngđ (tính
cho 80%
diện tích)
10138 624 ha
25m
3
/ha-
ngđ (tính
cho 80%
diện tích)
12480
7
Nước giáo dục
chuyên
nghiệp,chuyển
giao công nghệ
và đô thị đại
học

199 ha
10m
3
/ha-
ngđ
1990 199 ha
10m
3
/ha-
ngđ
1990
10
Nước dự
phòng rò rỉ
25%∑Q
1-8
19288
20%∑Q
1-8
23962
11
Nước bản
thân nhà máy
5%∑Q1
-9
4822
5%∑Q1
-9
7189
12 Tổng cộng 101263 150963

13
Lấy tròn với
K=1,2
120.000 180.000
1.3.1 Nguồn cung cấp nước
1- Nước ngầm:
Cho tới nay chưa có tài liệu đánh giá về trữ lượng cũng như khả năng khai
thác nước ngầm ở khu vực Nam Định và vùng phụ cận
2- Nước mặt :
11
Khu vực nghiên cứu có nguồn nước mặt phong phú với 2 con sông lớn có
khả năng cung cấp nước cho mục đích sinh hoạt là sông Đào và sông Hồng, các
thông số kỹ thuật cụ thể như sau:
+ Sông Đào: Là con sông lớn cấp nước sinh hoạt cho thành phố Nam Định
bắt nguồn từ sông Hồng ở phía Nam cầu Tân Đệ chảy qua thành phố Nam Định
gặp sông Đáy ở xã Hoàng Nam huyện Nghĩa Hưng có chiều dài khoảng 34 km,
chiều rộng trung bình từ 500 ÷ 600m.
Các thông số chính của dòng chảy:
ST
T Thông số
Gía trị
Max Min T.bình
1 Q(m
3
/s) 6500 129 896
2 V(m/s) 3,34 0,42
3
Mực
nước(m) 5,7 -0,38 1,52
4 B(m) 180 180

Kết quả phân tích chất lượng nước thô sông Đào:
ST
T Các chỉ tiêu
Đơn
vị
Gía
trị
1 Ph 8,05
2 BOD
5
mg/l
24,1
2
3 COD mg/l 117
4 Độ màu
Pt/C
o 25
5 Hàm lượng cặn lơ lửng mg/l 860
6
Hàm lượng cặn không
tan mg/l 180
7
Hàm lượng cặn toàn
phần mg/l 1040
8 Độ đục NTU 625
12
ST
T Các chỉ tiêu
Đơn
vị

Gía
trị
9 CO
2
tự do mg/l 4,85
10 Ca
2+
mg/l 27,2
11 Fe
2+
mg/l 5,35
12 Mn
2+
mg/l 1,81
13 NH4
+
mg/l 1,36
14 Cl
-
mg/l
13,4
9
15 SO4
2-
mg/l
28,9
6
16 NO2
-
mg/l

0,04
6
17 NO3
-
mg/l
1,00
4
18 PO4
3-
mg/l
0,00
38
19 Tổng coliform con/l 930
+ Sông Hồng: Bắt nguồn từ Vân Nam, Trung Quốc, chảy theo hướng Tây-
Tây Nam ra hướng Đông Nam, gặp sông Lô và sông Đà tại Việt Trì, rồi chảy xuôi
về đồng bằng Bắc Bộ, chiều rộng lòng sông từ 1000m ÷3000m, hai bên sông có đê
ngăn lũ là đê cấp Quốc gia, bảo vệ các khu vực dân cư và vùng đồng bằng Bắc Bộ.
Sông Hồng với lưu vực khoảng 169.000 km2, trong đó có 82.400km2 nằm trên địa
phận Trung Quốc. Sông Hồng là hợp lưu của 3 con sông lớn: sông Thao, sông Đà,
sông Lô. Lưu lượng dòng chảy trung bình ước tính khoảng 4.100m
3
/giây. Lưu
lượng tối thiểu được báo cáo vào ngày 16/3/1995 là 385m
3
/giây. Các kết quả đo tại
trạm Hà Nội từ năm 1990 đến năm 2001 cho thấy mực nước lớn nhất là 10,63m
(1990), trung bình là 5,09m, thấp nhất là 2,78m.
13
- Nc ma : Lng nc ma trờn a bn ton tnh cú tr lng tng i
ln vi tng lng ma khong 1750 mm - 1800 mm gúp phn b sung ngun ti

nguyờn nc cho thnh ph.
1.4. Thc trng h thng cp nc v qun lý k thut mng li cp nc
khu vc phớa Nam sụng o, TP Nam nh
1.4.1 Hin trng h thng cp nc ca khu vc phớ Nam sụng o
1.4.2 Hin trng qun lý k thut mng li phớa Nam sụng o
CHNG 2:
THIT K H THNG MNG LI CP NC V B TR CC
THIT B TRấN MNG LI CP NC KHU VC PH NAM SễNG
O, TP NAM NH
2.1 Lý thuyt v h thng mng li cp nc
Hệ thống cấp nớc là tập hợp các công trình, thiết bị có chức năng thu nớc, xử
lý nớc, vận chuyển, điều hoà và phân phối nớc tới các nơi tiêu thụ. Sơ đồ một hệ
thống cấp nớc cho đô thị xem hình 2.1.
6 7
14
1
5
4
2
3
Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống cấp nớc đô thị
1. Công trình thu; 2. Trạm bơm nớc cấp I; 3. Trạm xử lý; 4. bể chứa nớc sạch; 5.Trạm bơm n-
ớc cấp II; 6. Đài nớc; 7. Mạng lới đờng ống vận chuyển và phân phối nớc trong đô thị
Từ hình 2.1 cho thấy các b phn chính của hệ thống cấp nớc bao gồm: công
trình thu nớc, công trình vận chuyển nớc, công trình điều hoà nớc, trạm xử lý nớc,
mạng lới cấp nớc.
2.1.1 Phân loại hệ thống cấp nớc
Hệ thống cấp nớc đợc phân loại theo: đối tợng phục vụ, phơng pháp sử dụng,
nguồn nớc, phơng pháp vận chuyển và phơng pháp chữa cháy.
1. Theo đối tợng phục vụ

Theo đối tợng phục vụ hệ thống cấp nớc phân thành:
- Hệ thống cấp nớc sinh hoạt, phục vụ các nhu cầu sinh hoạt của ngời dân trong các
đô thị nh cấp nớc cho ăn uống, tắm rửa, giặt d và cấp nớc cho khu vệ
sinhChất lợng nớc đòi hỏi cao.
- Hệ thống cấp nớc sản xuất, phục vụ cho sản xuất trong các xí nghiệp công nghiệp.
Nớc cấp cho sản xuất yêu cầu về số lợng, chất lợng và áp lực rất khác nhau tuỳ
thuộc vào lĩnh vực công nghiệp, dây chuyền công nghệ, nguyên liệu đầu vào và sản
phẩm đầu ra.
- Hệ thống cấp nớc chữa cháy, phục vụ dập tắt các đám cháy cú th xy ra trong các
khu dân c và công nghiệp.
- Hê thống cấp nớc kết hợp, kết hợp các loại hệ thống kể trên.
Tuỳ theo yêu cầu cụ thể về số lợng và chất lợng mà có thể kết hợp hệ thống
cấp nớc sinh hoạt và sản xuất làm một với chất lợng nớc đạt yêu cầu sinh hoạt khi
chất lợng nớc sản xuất tơng tự nh chất lợng nớc sinh hoạt hoặc chất lợng nớc sản
xuất yêu cầu thấp hơn chất lợng của nớc sinh hoạt, nhng vi khi lợng ít. Cũng có
thể áp dụng hệ thống kết hợp khi yêu cầu chất lợng nớc sản xuất cao hơn nớc sinh
hoạt, khi đó cần thêm các công trình xử lý cục bộ nớc sinh hoạt để đạt yêu cầu chất
15
lợng nớc sản xuất. Hệ thống cấp nớc chữa cháy cũng thờng đợc thiết kế kết hợp với
hệ thống cấp nớc sinh hoạt và sản xuất vì cháy không xảy ra thờng xuyên.
2. Theo phơng pháp sử dụng
Theo phơng pháp sử dụng, hệ thống cấp nớc phân thành:
Hệ thống cấp trực tiếp,
chỉ cấp nớc một lần, nớc
sau khi đã sử dụng đợc
xử lý và xả vào nguồn
tip nhn, ví dụ nh hệ
thống cấp nớc cho sinh
hoạt ăn uống (xem hình
2.2).

Hình 2.2. Hệ thống cấp nớc trực tiếp
1. Công trình thu nớc; 2. Trạn xử lý nớc cấp; 3. Đối tợng sử dụng
nớc; 4. Trạm xử lý nớc thải; 5. Cửa xả nớc thải vào nguồn tiếp
nhận
- Hệ thống cấp nớc tuần hoàn, trong đó nớc đợc sử dụng theo chu kỳ kín
(hình 2.3.). Hệ thống này thờng dùng trong cấp nớc công nghiệp, đặc biệt là đối với
những nơi nguồn nớc khan hiếm.
- Sơ đồ hệ thống này có thể tiết kiệm đợc nớc nguồn (bổ sung nớc nguồn bằng lợng
tiêu hao do tổn thất và xả nớc bẩn sau xử lý khoảng 5 10% tổng công suất cấp n-
ớc) và giảm chi phí điện năng bơm nớc góp phần hạ giá thành sản phẩm, nhất là khi
nớc nguồn khan hiếm hoặc nguồn nớc ở xa xí nghiệp công nghiệp, việc vận chuyển
khó khăn, không kinh tế
16
5
3
2
4
Hình2.3. Hệ thống cấp nớc tuần hoàn
1. Công trình thu nớc; 2. Trạm xử lý nớc cấp; 3. Xí nghiệp công nghiệp; 4. Trạm xử lý nớc thải; 5.
Trạm xử lý bổ sung nớc cấp; 6. Cửa xả nớc thải đã xử lý vào nguồn tiếp nhận; 7. Nớc thải đi xử lý
thêm; 8. Cấp tuần hoàn lại cho xí nghiệp công nghiệp.
- Hệ thống cấp nớc dùng lại nối tiếp - tun hon (xem hình 2.4) sử dụng khi chất l-
ợng nớc thải của đối tợng dùng nớc trớc đáp ứng hoặc gần đáp ứng yêu cầu chất l-
ợng của đối tợng dụng nơc sau. Khi đó nớc thải của đối tợng trớc là nớc nguồn
cung cấp trực tiếp cho đối tợng sau cần hoặc không cần qua xử lý sơ bộ.
Hệ thống này thờng áp dụng trong các khu công nghiệp mà các nhà máy đợc
thiết kế thành khu liên hợp.
2. Theo nguồn nớc
Theo nguồn cung cấp nớc, hệ thống cấp nớc phân biệt thành:
- Hệ thống cấp nớc ngầm;

- Hệ thống cấp nớc mặt;
- H thng cp nc ma.
Hình 2.4. Sơ đồ hệ thống cấp nớc dùng lại ni tip tun hon
1. Công trình thu nớc; 2. Trạm xử lý nớc cấp; 3. XNCN I; 4. XNCN II; 5. Trạm xử lý nớc để dùng
lại; 6. Trạm xử lý nớc thải; 7. Cửa xả nớc thải vào nguồn tiếp nhận; 8. Nớc tuần hoàn cho XNCN
II; 9- Nớc tuần hoàn cho XNCN I; 10. Nớc cấp cho XNCN II (sau khi đã đợc sử dụng cho XNCN
I
3. Theo phơng pháp vận chuyển
Theo phơng pháp vận chuyển, hệ thống cấp nớc phân biệt thành:
17
- Hệ thống cấp nớc có áp, nớc đợc vận chuyển trong ống nhờ áp lực của máy bơm
hoặc bể chứa nớc đặt ở vị trí cao tạo ra.
- Hệ thống cấp nớc không áp (tự chảy), nớc tự chảy theo ống hoặc mơng hở do chênh
lệch cao độ địa hình tạo ra, thờng áp dụng đối với qui mô nhỏ cú a hỡnh thun li
(khu dõn c nụng thụn vựng i núi).
4. Theo phơng pháp chữa cháy
Theo phơng pháp chữa cháy, hệ thống cấp nớc phân chia thành:
- Hệ thống cấp nớc chữa cháy áp lực thấp, đợc thiết kế với áp lực nớc ở mạng lới đ-
ờng ống cấp nơc đô thị chỉ đủ để đa nớc lên xe chữa cháy. Máy bơm đặt trên xe
chữa cháy có nhiệm vụ tạo áp lực cần thiết để dập tắt đám cháy. áp lực yêu cầu tại
điểm bất lợi nhất của mạng lới cấp nớc chữa cháy áp lực thấp của đô thị là 10 m cột
nớc.
- Hệ thống cấp nớc chữa cháy áp lực cao, đợc thiết kế với áp lực tại mọi điểm dùng
nớc của mạng lới luân đảm bảo để dập tắt các đám cháy xy ra. Hệ thống này áp
dụng đối với từng công trình hoặc cho xí nghiệp công nghiệp.
2.1.2 Phn loi mng li
Sơ đồ mạng lới cấp nớc có thể phân biệt thành 3 loại sau:
Sơ đồ mạng lới cụt (hình 2.5) là sơ đồ mạng lới đờng ống mà tại một điểm bất
kỳ trên nó nớc chỉ đợc cấp tới từ một hớng (tr trng hp cú nhiu ngun cp
nc vo mng li, khi ú ti cỏc im ranh gii phõn chia vựng cp nc trờn

dng ng chớnh, nc cú th c cp t hai hng). Theo nguyên tắc này thì sơ
đồ mạng lới ct l s phân nhanh.
Sơ đồ mạng lới vòng (hình 2.6) là sơ đồ mạng lới đờng ống khép kín mà tại một
điểm bất kỳ trên nó nớc đợc cấp tới ít nhất là từ hai hớng.
Sơ đồ mạng lới hỗn hợp là sơ đồ kết hợp giữa sơ đồ mạng lới vòng và mạng lới
cụt.
18
Hình 2.5. Sơ đồ mạng lới cụt Hình 2.6. Sơ đồ mạng lới vòng
Nguyên tắc làm việc của mạng lới cụt là chỉ cho nớc chảy đến một điểm bất
kỳ nào đó theo một chiều nhất định và kết thúc tại các đầu mút của các tuyến ống.
Vì vậy, tại một chỗ bất kỳ trên mạng lới bị h hỏng thì toàn bộ khu vực phía sau
(theo hớng nớc chảy) sẽ bị mất nớc. Rõ ràng mức độ an toàn cấp nớc là thấp, song
mạng lới cụt lại có u điểm là tổng chiều dài đờng ống ngắn, công việc thiết kế, xây
dựng, quản lý đơn giản và kinh tế. Sơ đồ mạng lới cụt thờng đợc áp dụng cho các
thị trấn, thị tứ, các khu dân c, những đối tợng dùng nớc tạm thời (công trờng xây
dựng), nói chung là những đối tợng có thể cho phép ngừng cp nớc trong một
thời gian nhất định đủ để sửa chữa những h hỏng trên mạng lới.
Nguyên tắc làm việc của mạng lới vòng là cho nớc cấp tới một điểm bất kỳ
nào đó trên mạng lới ít nhất là từ hai hớng khác nhau. Các tuyến ống của mạng lới
vòng đều liên hệ với nhau tạo thành các vòng khép kín liên tục, cho nên đảm bảo
cấp nớc an toàn. Chính vì lẽ đó mà tổng chiều dài đờng ống thờng lớn hơn, giá
thành xây dựng và quản lý đắt hơn so với mạng lới cụt. Trong mạng lới vòng khi có
sự cố xẩy ra hay cần ngắt một đoạn ống nào đó để sửa chữa thì nớc vẫn có thể chảy
theo một đờng ống khác để cấp nớc cho các đối tợng dùng nớc phía sau. Ngoài ra,
mạng lới vòng còn có u điểm là có thể giảm bớt đáng kể hiện tợng nớc va. Sơ đồ
19
mạng lới vòng đợc áp dụng rộng rãi trong cấp nớc thành phố, khu công nghiệp và
những đối tợng yêu cầu cấp nớc liên tục và an toàn.
Lựa chọn sơ đồ mạng lới cụt hay sơ đồ mạng lới vòng là căn cứ vào qui mô
đô thị, mức độ yêu cầu cấp nớc có liên tục hay không mà quyết định.

Trên thực tế, mạng lới cấp nớc của đô thị thờng là một sơ đồ mạng lới kết
hợp của mạng lới vòng và mạng lới cụt. Các đờng ống truyền dẫn, các đờng ống
chính và ống nối tạo thành các vòng khép kín, còn các ống phân phối và đặc biệt là
các ống dịch vụ thì tạo thành các nhánh đa nớc vào các tiểu khu và các công trình.
Nh vậy, các tuyến ống cấu thành mạng lới tuỳ thuộc vào qui mô mạng lới
(qui mô đô thị) và cỡ ống (kích thớc ống) thờng chia thành hai cấp với qui mô nhỏ
và ba cấp với qui mô lớn.
- Tuyến ống cấp I thờng có đờng kính D 300 mm, làm nhiệm vụ truyền dẫn và điều
hoà áp lực. Nớc từ tuyến ống cấp I điều tiết lu lợng và áp lực bằng các van cho
tuyến ống cấp II ở những điểm nhất định theo từng khu vực.
- Tuyến ống cấp II thờng có đờng kính 150 250mm, làm nhiệm vụ dẫn và phân
phối nớc cho các khu vực, đấu nối với các tuyến cấp III bằng tê chờ.
- Tuyến ống cấp III còn gọi là tuyến ống dịch vụ, là mạng lới cụt dạng nhánh cây,
gồm các tuyến ống có đờng kính nhỏ hơn hoặc bằng 150mm, dẫn nớc vào các khu
nhà ở, các đối tợng và các hộ dùng nớc. Các nhánh lấy nớc đợc phép đấu trực tiếp
vào tuyến ống cấp III.
Theo TCXDVN 33-2006 thì mạng lới cụt chỉ đợc phép áp dụng trong các tr-
ờng hợp:
Cấp nớc sản xuất khi đợc phép dùng để sửa chữa;
Cấp nớc sinh hoạt khi đờng kính không lớn hơn 100 mm;
Cấp nớc cho điểm dân c số dân dới 5 000 ngời với tiêu chuẩn cấp nớc chữa cháy
10 l/s nếu với chiều dài không quá 300 m. Trong trờng hợp này cần đợc phép của
cơ quan phòng chống cháy, đồng thời phải có dung tích trữ nớc cho chữa cháy;
Cấp nớc chữa cháy khi chiều dài không quá 300 m.
20
Phân đợt xây dựng trớc khi hoàn chỉnh mạng lới vòng theo qui hoạch.
2.1.3 Nguyờn tc vch tuyn mng li
Để vch tuyn mạng lới cấp nớc đô thị phải tiến hành thu thập đầy đủ các số
liệu về hiện trạng cấp nớc và các tài liệu về qui hoạch kiến trúc, sự phân chia khu
vực quản lý hành chính của đô thị cho giai đoạn thiết kế. Sau đó cần xác định qui

mô dùng nớc cho giai đoạn thiết kế, xác định một cách chính xác chế độ tiêu thụ n-
ớc trong đô thị, chế độ làm việc của trạm bơm cấp II, dung tích của bể chứa và đài
nớc.
Căn cứ vào số liệu về nguồn nớc, điều kiện địa chất thuỷ văn, cốt địa hình
khu vực thiết kế và tìm hiểu kỹ bản đồ qui hoạch kiến trúc cho giai đoạn thiết kế để
xác định tính chất cấp nớc của các đối tợng dùng nớc, đồng thời xác định vị trí lấy
nớc, trạm xử lý, đài nớc và các tuyến đờng có cốt địa hỡnh cao. Sau khi đã làm
xong các công việc kể trên, ta tiến hành vch tuyn mạng lới tức là xác định vị trí
các tuyến ống, hình dáng nhất định của mạng lới trên mặt bằng qui hoạch kiến trúc
đô thị. Sự phân bố các tuyến ống cấp nớc phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Đặc điểm qui hoạch kin trỳc, sự phân bố các đối tợng dùng nớc riêng lẻ,
sự bố trí các tuyến đờng, hình thù và kích thớc các khu nhà ở, khu công nghiệp,
công viên, cây xanh
- Các chớng ngại vật thiên nhiên và nhân tạo i vi vic đặt ống nh: sông
hồ, mơng máng, đờng săt,
- Địa hình của khu vực (bằng phẳng, cao thấp, độ dốc lớn hay thoải) so
với nguồn cung cấp nớc.
- Vị trí nguồn, công trình điều hoà và dự trữ nớc (bể chứa và đài nớc).
- Đặc điểm v quản lý hành chính
Khi vạch tuyến mạng lới cần cp ti các yếu tố nói trên, phải cân nhắc kỹ
lỡng, triệt để lợi dụng địa hình của đô thị để bố trí tuyến ống một cách hợp lý nhất.
21
Tuỳ từng trờng hợp, khi vch tuyn và tính toán thuỷ lực mạng lới có thể
không tính đến mạng lới ống cấp III, coi nớc đi vào mạng cấp III nh là phân phối
đều trên tuyến cấp II và có giá trị lu lợng qui về hai nút ở đầu và cuối của mỗi đoạn
ống cấp II.
Thông thờng khi thiết kế mạng lới cấp nớc đô thị, ngời ta phải tính đồng thời
mạng cấp I và cấp II. ở những nơi khi cấu tạo mạng cấp II là những vòng riêng biệt
(mođun phân phối) không nối với nhau, thì có thể tính cân bằng thuỷ lực cho mạng
lới cấp I riêng rẽ .

Nhiệm vụ chủ yếu của mạng lới là vận chuyển nớc tới các khu vực của đô
thị, do đó vạch tuyến mạng lới cần tuân theo các nguyên tắc sau đây:
(1) Mạng lới cấp nớc phải bao trùm tới tất cả các điểm dùng nớc trong đô thị.
(2) Các tuyến ống chính đặt theo các đờng phố lớn, có hớng đi từ nguồn nớc và chạy
dọc đô thị theo hớng chuyển nớc chủ yếu.
Nếu có thể đợc, các tuyến ống chính nên đặt theo tuyến đờng có cốt địa hình
cao để có thể tạo ra áp lực tự do cần thiết cho các điểm thấp mà áp lực trong các
tuyến ống chính sẽ không cao tạo điều kiện cho những tuyến này làm việc tốt hơn.
Dọc theo hớng tới điểm dùng nớc lớn hay đài nớc phải đặt ít nhất 2 tuyến song
song. Số đờng ống chính ít hay nhiều là tuỳ thuộc vào qui mô đô thị, sự phân bố
các điểm dùng nớc lớn và vị trí đài nớcKhoảng cách giữa hai đờng ống chính
theo TCXD 33-85 là 300 ữ 600m và đờng kính của chúng chọn tơng đơng để có thể
thay thế nhau trong trờng hợp xẩy ra sự cố (xem hình 2.7).
(3) Các tuyến ống chính phải đợc liên hệ với nhau thành vòng khép kín bằng các ống
nối. Các vòng cũng nên có hình dạng kéo dài theo hơng vận chuyển chính của
mạng lới.
400-800m
300 - 600m
400-800m
400-800m
300 - 600m
22
Hỡnh 2.7
Khoảng cách giữa các ống nối lấy bằng 400 ữ 800m hoặc tối đa ti 1000m.
(4) Các đờng ống chính phải đợc bố trí ít quanh co, gấp khúc sao cho chiều dài đờng
ống là ngắn nhất và nớc chảy thuận chiều nhất.
(5) Các đờng ống phải ít cắt ngang qua các chớng ngại vật nh: đê, sông , hồ,
đờng sắt, nút giao thông quan trong; những địa hình xấu nh bãi lầy, đồi núi, bãi rác,
nghiã địa, nơi xả nớc bẩn của đô thị
(6) Khi vạch tuyến mạng lới cấp nớc cần nghiên cứu việc bố trí ống trên mặt

cắt ngang của đờng phố phù hợp với TCXD, phải có sự liên hệ chặt chẽ với việc bố
trí và xây dựng các công trình kỹ thuật ngầm khác của đô thị ( cống thoát nớc, cáp
điện, cáp điện thoại, đờng dẫn hơi đốt ) để có sự phối hợp tốt nhất, tạo điều kiện
thuận lợi cho việc xây dựng, quản lý về sau.
(7) Khi ống chính có đờng kính lớn và có nhiều điểm lấy nớc, có thể bố trí
thêm ống song song với ống chính để cung cấp nớc cho các ống phân phối và bố trí
các họng chữa cháy.
Ngoài các nguyên tắc nêu trên, khi vch tuyn mạng lới cấp nớc cần lu ý:
- Vch tuyn cấp nớc hiện tại phải quan tâm đến khả năng phát triển đô thị và mạng
lới cp nc trong tơng lai
- Khi vch tuyn cải tạo mạng lới cần nghiên cứu sơ đồ mạng lới hiện trạng về các
mặt: vật liệu, đờng kính ống, sức bền hiện tại của ống, tình hình thu hẹp đờng kính
lòng dẫn để tính toán, so sánh và lựa chọn phơng án phù hợp.
- Có thể vch tuyn theo nhiều phơng án v sơ đồ mạng lới khác nhau mà vn thoả
mãn các nguyên tắc, tuy nhiên cần lựa chọn phơng án hợp lý và tối u nhất trên cơ
sở so sánh các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật.
2.1.4 Lý thuyt tớnh toỏn thit k mng li
1 Cơ sở tính toán mạng lới
23
Trong mạng lới vòng, nớc chuyển đến một điểm bất kỳ có thể từ hai hay
nhiều hớng khác nhau. Do đó, khó có thể xác định chính xác đợc ngay lu lợng chảy
ở trong các đoạn mạng lới. Từ đó mà kích thớc ống và tổn thất áp lực cũng cha thể
xác định chính xác đợc.
Trong thực tế, để tính toán thuỷ lực mạng lới vòng ngời ta buộc phải chấp
nhận phơng án tính toán ung dõn trên cơ sở thiết lập hai loại phơng trình sau đây:
Phơng trình loại I: Tại mỗi nút của mạng lới, tổng số các lu lợng chảy đến nút bằng
tổng số các lu lợng chảy ra khỏi nut, kể cả lu lợng tập trung (cũn gi l nh lut
bo ton khi lng hoc Phng trinh liờn tuc hoc nh lut I Krgụfa).
Nếu qui ớc chiều của lu lợng chảy đến nút bằng dấu (+), lu lợng chảy ra khỏi
nút bằng dấu (-), thì tại mỗi nút sẽ có phơng trình:

= 0
q
nut
(4.38)
Trong đó: q
nut
- lu lợng nút (lu lợng liên quan tới một nút), m
3
/s;
Nếu ký hiệu số nút của mạng lới là n thì số phơng trình (4.38) s bằng tng
số nút của mạng lới bớt đi một đơn vị, tức là có (n-1) phơng trình.
Phơng trình loại II: Trong một vòng, tổn thất áp lực từ điểm đầu đến điểm
cuối tính theo hai hớng, cùng chiờu kim ụng hụ (mang dấu +) và ngợc chiều kim
đồng hồ (mang dấu -), phải bằng nhau (cũn gi l Phng trinh bo ton nng
lng hoc nh lut II Kirgụfa). Đối với mỗi vòng ta có phơng trình dạng:
h
vong
= 0 (4.39)
Mạng lới có m vòng, sẽ thiết lập đợc m phơng trình. Phơng trình loại II biểu
diễn quan hệ giữa dờng kính và lu lợng các đoạn ống, bởi vì h = s

q

hay
h=(k

/d
m
).q

.l ( với khác 2. Trong khu vực bình phơng sức cản: h = sq
2
hay h=
k.q
2
/d
m
).l, nghĩa là có phơng trình S

q

= (kq

/d
m
).l=0 hoặc sq
2
=
(k.q
2
/d
m
).l=0.
24
Để tính toán mạng lới cấp nớc, trớc tiên phải sơ bộ phân phối lu lợng tính
toán cho từng đoạn ống trên mạng lới sao cho tha mãn điều kiện của phơng trình
loại I: q
nut
=0. Sau đó, xác định đờng kính ống theo vận tốc kinh tế trung bình. Từ

đó, điều chỉnh dần lu lợng ở mỗi đoạn ống thoả mãn phơng trình loại I, đồng thời
thảo mãn điều kiện của phơng trình loại II: h
vòng
= 0.
3. Phân bố sơ bộ lu lợng cho mạng lới
Nh đã nói ở trên, sau khi qui hoạch mạng lới tức là đã có sơ đồ mạng lới, trị
số và vị trí lu lợng lấy ra tại các điểm dùng nớc trên mạng lới, chúng ta có thể đa ra
các phơng án phân phối lu lợng nớc chảy trong các đoạn ống.
Khi phân phối lu lợng nớc chảy trong các đoạn ống cần phải tha mãn các
điều kiện cân bằng lu lợng Tại mỗi nút của mạng lới, tổng số các lu lợng chảy đến
nút phải bằng tổng số các lu lợng chảy ra khỏi mỗi nút đó và đảm bảo đa nớc tới
các đối tợng dùng nớc theo con dờng ngắn nhất (phơng trình 4.36).
Để đảm bảo nớc cung cấp cho các đối tợng dùng nớc đợc ổn định và tin cậy,
ngoài sơ đồ mạng vòng thì các tuyến ống của mạng lới còn phải có khă năng thay
thế đợc cho nhau khi có sự cố xẩy ra ở một trong các tuyến chính.
Lu lợng cần c phõn phi đều cho các tuyến chính nhm m bo h tr
nhau trong trng hp s c. Các tuyến ống nối và tuyến ống cấp II làm nhiệm vụ
liên hệ và điều hoà lu lợng cho các tuyến ống chính khi có sự cố xẩy ra. Khi làm
việc bình thờng các tuyến ống nối ít tham gia vào việc vận chuyển nớc, mà chủ yếu
phục vụ để đảm bảo cung cấp nớc cho các khu vực và phân phối cho các đối tợng
dùng nớc.
3 .Trình tự tính toán thuỷ lực
Trình tự tính toán thy lc mạng lới theo các bớc sau đây:
B ớc 1: Vạch tuyến mạng lới theo nguyên tắc đã nêu ở mục 3.3 - chơng 3,
đánh số nút và xác định chiều dài của từng đoạn ống. Sơ bộ vạch hớng nớc chảy bắt
đầu từ các nguồn cấp nớc.
25