CÔNG TRÌNH THU nước mặt

ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM
CÔNG TRÌNH THU NƯỚC MẶT
I. Số liệu tính toán
Công suất thiết kế 3000 m3/ng
Cao trình mặt đất 10,5m
Mực nước cao nhất trên sông 9m
Mực nước thấp nhất trên sông 4,5m
Mực nước cao nhất trên trạm xử lý 19m
Chiều dài ống đẩy 2500m
Số đám cháy xảy ra đồng thời 2x30 l/s
Số giờ làm việc trong ngày 24h
II. Chọn kiểu loại công trình thu nước
Vì bờ sông dạng thoải, mực nước cao nhất và thấp nhất chênh nhau khá cao
(4,5m). Do đó ta chọn loại công trình thu nước xa bờ.
Mặt khác ta thấy cấu tạo đất đá bờ sông là ổn định nên ta sử dụng công trình thu
kết hợp với trạm bơm cấp I. khi đó sẽ giảm được chi phí xây dựng và quản lý
Để đảm bảo cho việc an toàn sử dụng và thuận tiện khi thay rửa nên ta chọn
công trình thu có 2 ngăn thu, 2 ngăn hút. Chọn sơ bộ 1 bơm công tác và 1 bơm dự
trữ
III. Tính toán
1, Tính song chắn rác
Được đặt ở cửa thu nước, cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ ø8
hoặc ø10, hoặc tiết diện chữ nhật kích thước 6 x 50mm đắt song song với nhau,
hàn vào 1 khung thép. Khoảng cách giữa các thanh thép từ 40÷50mm. song chắn
rác được nâng thả nhờ ròng rọc hoặc tời quay tay bố trí trong ngăn quản lý.
SV: BÙI KHÁNH LINH
ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM
Hình dạng song chắn rác cần phù hợp với hình dạng cửa thu nước. hình dạng
của nó có thể là hcn, hình vuông hoặc hình tròn.
Diện tích công tác của song chắn rác được xác định theo công thức:
ω = K

1
K
2
K
3
+ Q: lưu lượng tính toán của công trình (m3/s)
Vì sử dụng 2 bơm công tác nên lưu lượng tính toán là:
Q = (m3/s)
+ v: vận tốc nước chảy qua song chắn (m/s)
Theo TCN 33-85 vận tốc này nên lấy trong khoảng 0.4÷0.8 m/s. khi sông
nước đục và thu nước dùng ống tự chảy nên chọn vận tốc này nhỏ
chọn v = 0.6 m/s
+ K
1
: hệ số co hẹp do các thanh thép, tính theo công thức: K
1
=
+ a: khoảng cách giữa các thanh thép chọn a = 45mm
+ d: đường kính thanh thép. Chọn d= ø9
+ K
2
: hệ số co hẹp do rác bám vào song. Thường lấy K
2
= 1.25
+ K
3
: hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng của thanh thép, tiết diện tròn lấy K = 1.1;
tiết diện hcn lấy K = 1.25
+ n: số cửa thu nước. n = 2
K =

ω = 0.048 m2
2. Lưới chắn rác
Chọn lưới chắn phẳng
Cấu tạo gồm 1 tấm lưới căng trên khung thép. Tấm lưới đan bằng các dây
thép đường kính 1÷1.5mm, mắt lưới 2x2 ÷ 5x5mm
SV: BÙI KHÁNH LINH
ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM
Trong 1 số trường hợp, mặt ngoài của tấm lưới đặt them 1 tấm lưới nữa có
kích thước mắt lưới 25x25mm đan bằng dây thép đường kính 2-3mm để tăng
cường khả năng chịu đựng của lưới
Diện tích công tác của lưới xác định bằng công thức: ω = K
1
K
2
K
3
+ Q: lưu lượng tính toán của công trình (m3/s)
+ n: số lượng cửa đặt lưới, n = 2
+ v: vận tốc chảy qua lưới
lưới chắn phẳng lấy v = 0.2÷0.4 m/s. chọn v= 0.4 m/s
+ K
1
: hệ số co hẹp xác định theo công thức:
K
1
= =
a-Kích thước mắt lưới chọn a= 4x4mm
d- đường kính dây đan lưới chọn d =1.5mm
+ K
2

- hệ số co hẹp do ảnh hưởng của rác bám vào lưới. lấy K
2
= 1.5
+ K
3
- hệ số ảnh hưởng của hình dạng. lấy K
3
= 1.15 ÷ 1.5. Chọn K
3
= 1.25
p- tỉ lệ giữa phần diện tích bị khung và các kết cấu khác chiếm so với diện tích
công tác của lưới. chọn p = 10%
ω =
Chọn kích thước cửa: 0.3 x0.57m
3. Tính toán ngăn thu- ngăn hút
Trong ngăn thu bố trí song chắn rác, thang lên xuống, thiết bị tẩy rửa
SV: BÙI KHÁNH LINH
ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM
Trong ngăn hút bố trí lưới chắn rác, ống hút của máy bơm cấp 1, thang lên xuống,
thiết bị tẩy rửa
Chọn đường kính và vận tốc ống hút và ống đẩy:
D
h
= 300mm, v
h
= 0.24m/s
D
đ
= 250mm, v
đ

= 0.35m/s
a. Kích thước ngăn thu
Chiều dài: 1.6 -3.0m. chọn A
1
= 2m
Chiều rộng: chiều rộng lưới chắn rác +2e
=> B
1
= B
l
+ 2e = 0.3 + 20.5= 1.3m
Mép dưới cửa thu nước đến đáy sông: 0.7-1m
SV: BÙI KHÁNH LINH
ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM
b. Ngăn hút nước
Chiều rộng: B
2
≥ 3D
f
D
f
: đường kính phễu hút. D
f
= (1.3÷1.5)D
h
D
h
: đường kính ống hút
D
f

= 1.4 D
h
= 1.4300 = 420mm. lấy D
f
= 450mm
B
2
≥ 3D
f
= 3 450 = 1350mm
Chọn B
2
= 2m
Chiều dài A
2
= 2m
- Khoảng cách từ phễu hút đến tường tối thiểu bằng ( 0.5÷1)D
f
. chọn khoảng
cách là 400m
- Khoảng cách từ mép dưới ống tự chảy đến đáy sông: h
1
= 0.7m
- Khoảng cách từ mép dưới cửa hút lưới chắn đến đáy công trình thu: h
2
=
0.5m
- Khoảng cách từ MNTN đến mép trên cửa: h
3
=0.6m

- Khoảng cách từ đáy ngăn hút đến miệng phễu hút h
5
= 0.9m
- Khoảng cách từ miệng vào phễu đến MNTN trong ngăn hút h
6
= 1m
Chọn chiều cao gian quản lý là 3m
4. Tính họng thu nước, ống tự chảy
SV: BÙI KHÁNH LINH
ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM
a. Họng thu nước
- Theo đặc điểm cấu tạo và thu nước của công trình, ta dùng loại họng thu nước
thường xuyên ngập
- Họng thu gồm miệng thu có song chắn rác nối với ống tự chảy và bộ phận cố
định bảo vệ miệng thu
- Chọn cửa thu nước và song chắn rác có dạng hình tròn, tính toán như cửa thu
- Song chắn rác
+ Chiều sâu lớp nước tính từ MNTN đến đỉnh họng thu h
1
= 0.4m
chiều cao bảo vệ h
2
= 0.2m
+ Khoảng cách từ đáy sông đến mép dưới miệng thu nước h
3
= 0.6m
Ống tự chảy
Chọn 2 ống tự chảy để đảm bảo cho công trình làm việc an toàn, lưu lượng của 1
ống là 0.0175m3/s
Dùng ống thép, đặt ống hơi dốc ra sông

Chọn vận tốc nước chảy trong ống v = 0.8m/s
Đường kính ống xác định theo công thức:
D = = = 0.028m
Chọn đường kính d = 300mm
V= 0.23m/s, 1000i = 0.35
Q = 0.0175m3/s
Ta có l
ống
= 43m => h
ống
= il =
Tính (ống tự chảy và họng thu) = h
ống
+ h
cb
1 phễu ξ = 0.15
1 song chắn rác h
s
= 0.1
SV: BÙI KHÁNH LINH
ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM
1 khóa ξ( dung để đóng khi rửa ngăn thu) = 1
= 0.25
= il + = 0.015 + 0.25 + 0.1 = 0.116m
c. Phương pháp rửa ống
Rửa thuận: dòng nước rửa cùng chiều với dòng nước làm việc bình thường. Trong
trường hợp này ta đặt ống dốc về phía ngăn thu. Khi cửa đóng bớt 1/3 đến ½ số
ống, các ống sẽ làm việc tăng cường, vận tốc nước trong ống tăng, cặn lắng sẽ
được tẩy rửa.
Thiết kế trạm bơm cấp I

- = 4.5- 0.116 = 4.384m
19m
L
h
L
: tổn thất qua lưới chắn rác, h
L
= 0.2m
4.384 – 0.2 = 4.184m
Lấy tròn số = 4m
1, Chọn sơ bộ số bơm
Chọn 1 bơm công tác, 1 bơm dự trữ
Số lượng ống đẩy của trạm bơm: chọn 2 ống
Q = Q
tr
/2 = 3000/2 = 1500m3/ng
Số lượng ống hút của trạm bơm: 2 ống hút
2, Sơ bộ dựng sơ đồ bố trí máy bơm trong trạm bơm
SV: BÙI KHÁNH LINH
ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM
3, Xác định lưu lượng, áp lực toàn phần của máy bơm
Lưu lượng của bơm:
Q = 3000m3/ng
Q
b
= 0.035m3/s
Cột áp toàn phần
H
b
= H

hh
+ h
h
+ h
đ
+ h
dự trữ
H
hh
: chiều cao bơm nước hình học
H
hh
= = 19 – 4 =15m
Tổn thất trên đường ống hút
SV: BÙI KHÁNH LINH
ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM
h
h
= h
d
+ h
cb
= i.I +
Chọn ống hút thép có đường kính 300mm
Q = 35 l/s => v = 0.46m/s, 1000i = 1.21
Chọn sơ bộ chiều dài ống hút
l
hút
= h
6

+ h
ck
= 1 + 7 = 8m
= 10
h
h
= 8 + 10 = 0.117m
Tổn thất trên đường ống đẩy
h
d
=i.l +
Chọn ống đẩy thép có đường kính 250mm
Q = 35l/s => v= 0.66m/s, 1000i = 2.94
Chiều dài ống đẩy: l = 2500m
= 10
Tổn thất trên đường ống đẩy:
h
đ
= 7.572m
- h
dự trữ
= 1m
Cột áp toàn phần của máy là:
H
b
= 15 + 0.117+ 7.572 + 1 = 23.689m
Lấy tròn số H =24m
4. Chọn bơm
- Dựa vào Q = 35l/s
H =24m

Chọn bơm MD 65-160/15
SV: BÙI KHÁNH LINH
ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM
ɳ = 80%
NPSH = 5.5m => NPSH
A
= 5.5 + 0.5 = 6m
P = 13kW
5. Xác định cao trình trục bơm
Chọn thỏa mãn:
NPSH
A
Trong đó:
P
a
: áp suất khí quyển ở điều kiện làm việc = 1 10
4
(kg/m
2
)
P
bh
: áp suất bốc hơi bão hòa của chất lỏng bơm ở nhiệt độ làm việc. giả sử bơm làm
việc ở nhiệt độnước là 25
o
C, theo bảng 3 trang 7 sổ tay máy bơm tra được:
+ áp suất bốc hơi bão hòa của nước là 0.03166bar
= 0.03166 10
4
( kg/m

2
)
+ tỉ trọng riêng của nước là 0.9971(kg/dm
3
) 10
3
kg/m
3
Do vậy ta có:
h
h
– NPSH
A
= – 0.117 – 6 = 3.5664 m
Chọn = 3m
= 4 + 3 = 7m
6. Tính toán phục hồi nước chữa cháy
- Số đám cháy đồng thời: 2 x 30 l/s
=> Lưu lượng cháy là 60l/s = 216m3/h
Ta có thể sử dụng bơm công tác để phục hồi nước chữa cháy
Lượng nước cần phục hồi:
SV: BÙI KHÁNH LINH
ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM
Q
tc
=
+ coi như trong giờ dùng nước lớn nhất lưu lượng bơm cấp I đầy đủ và
+ Q:lưu lượng của trạm bơm ở chế độ làm việc bình thường(m3/h)
+ Q
cc

: tổng lưu lượng chữa cháy của khu vực dùng nước (m3/h)
+ T
k
: thời gian khôi phục nước chữa cháy 24h
: tổng lượng nước tiêu dùng lớn nhất trong 3 giờ
Lưu lượng tăng cường:
Q
tc
= =
7. Dựng sơ đồ bơm
Dưới đây là mặt cắt bơm và máy
SV: BÙI KHÁNH LINH
ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH THU VÀ TRẠM BƠM
SV: BÙI KHÁNH LINH