Thiết kế mạng lưới cấp nước cho khu vực đô thị nam sông đào thành phố nam định tỉnh nam định

Phần III: Tính toán thiết kế mạng lới cấp nớc
3.1. Xác định quy mô dùng nớc của trạm bơm cấp nớc.
Lập bảng thống kê lu lợng dùng nớc cho toàn khu theo từng giờ trong
ngày.
1. Xác định lu lợng nớc cho nhu cầu sinh hoạt của các khu dân c:
Mức độ xây dựng và tiện nghi sinh hoạt của từng khu ở là nh nhau
trong đô thị, nên lấy cùng một tiêu chuẩn cấp nớc sinh hoạt là 135 l/ng n.đ
8370
1000
13562000
Q
d.ng
=
ì
=
(m
3
/ng.đ)
11718
1000
4.113562000
Q
max
d.ng
=
ìì
=
(m
3
/ng.đ)
2. Lu lợng nớc dùng cho các xí nghiệp công nghiệp, nhà máy:

Trên địa bàn theo quy hoạch sẽ có 3 xí nghiệp nằm tập trung ở phía
tây nam khu đô thị.
Lu lợng nớc phục vụ sản xuất, cho nhu cầu sinh hoạt và tắm của công
nhân trong thời gian làm việc tại nhà máy, xí nghiệp:
Tên
xn
Tổng
số CN
(ngời)
Số
ca
Phân bố CN
trong các phân
xởng (ngời)
Lu l
ợng n-
ớc sinh
hoạt
(m
3
/ca)
Lu lợng
nớc tắm
(m
3
/ca)
Lu lợng n-
ớc sản xuất
(m
3

/ng.đ)
Tổng lu
lợng
(m
3
/ng.đ)
Nóng Lạnh
1 2100 3 950 1150 71.5 103 2100 2623.5
2 2400 3 900 1500 78 114 1800 2376
3 1500 3 400 900 40.5 60 1200 1501.5
Lu lợng nớc sinh hoạt đợc tính theo công thức:
1000
N25N45
Q
21
sh
ì+ì
=
(m
3
/ng.đ)
Lu lợng nớc tắm cho công nhân tính theo công thức:
1000
N40N60
Q
21
tam
ì+ì
=
(m

3
/ng.đ)
Tổng lu lợng nớc dùng cho nhà máy: 5567 m
3
/ng.đ
3. Lu lợng nớc cho trờng học:
13
Lấy với tiêu chuẩn 25l/ng ng.đ.
Tổng số học sinh trên toàn khu vực đô thị nghiên cứu lấy = 5400 ng-
ời.
Lu lợng nớc cấp cho trờng học: Q
th
=
135
1000
255400
=
ì
(m
3
/ng.đ)
4. Lu lợng nớc tính cấp cho bệnh viện:
Tổng số giờng bệnh: 500 giờng, với tiêu chuẩn cấp nớc 350l/giờng
ng.đ
Lu lợng tập trung cấp cho bệnh viện: Q
bv
=
175
1000
350500

=
ì
(m
3
/ng.đ)
5. Lu lợng nớc cho công sở, công trình công cộng:
Khu vực đô thị phía nam sông Đào tập trung tơng đối nhiều công
trình công cộng, cơ quan, công sở. Lấy lợng nớc cấp cho đối tợng này bằng
10% Q
sinh hoạt max
Q
cs, cc
=
1172
100
1011718
=
ì
(m
3
/ng.đ)
6. Lu lợng nớc phục vụ cho tới cây, rửa đờng:
Diện tích khu đô thị phía nam sông Đào theo quy hoạch là 915ha.
Diện tích mặt đờng giao thông và phần công viên cây xanh lấy với chỉ tiêu
20% tổng diện tích đất toàn khu S
đờng, cây xanh
= 915 ì 20% = 183ha
Với tiêu chuẩn tới cây rửa đờng (bằng cơ giới hoá) là 1.5l/m
2
Lu lợng nớc cần cấp là:

Q
t
=
2745
1000
5.118310000
=
ìì
(m
3
/ng.đ)
7. Lu lợng cấp nớc khi xảy ra hoả hoạn:
Dân số khu vực 62000 ngời trên diện tích 915ha, chọn 2 đám cháy
xảy ra đồng thời, trong thời gian 3h, lu lợng tiêu chuẩn 30l/s
Q
ch
=
648
1000
3600330
2 =
ìì
ì
(m
3
/ng.đ)
Lập bảng thống kê lu lợng tiêu dùng nớc trong 1 ngày đêm:
Tổng lu lợng cần cấp cho đô thị trong 1 ngày đêm:
14
Q

tr
=
( )
cbQQQQQQa
rdtccsbvthsx
max
sh
ìì+++++ì

( )
05.11.1274511721751355567117181.1 ìì+++++ì=
26200=
(m
3
/ng.đ)
Nh vậy công suất trạm bơm cần thiết phục vụ cho nhu cầu toàn đô thị
là 26200 (m
3
/ng.đ)
3.2. Xác định dung tích đài:
Giờ trong
ngày
Lu lợng nớc
tiêu thụ
(%Q
ngđ
)
Lu lợng trạm
bơm II
(%Q

ngđ
)
Lợng nớc vào
đài (%Q
ngđ
)
Lợng nớc ra
đài (%Q
ngđ
)
Lợng nớc còn
lại trong đài
(%Q
ngđ
)
0-1 2.18 2.7 0.52

0.52
1-2 2.27 2.7 0.43

0.95
2-3 1.04 2.7 1.66

2.61
3-4 1.05 2.7 1.65

4.26
4-5 3.02 2.7 0.32 3.94
5-6 4.58 2.7

1.88 2.06
6-7 6.29 4.9

1.39 0.67
7-8 3.87 4.9 1.03

1.7
8-9 3.46 4.9 1.44 3.14
9-10 3.37 4.9 1.53

4.67
10-11 3.33 4.9 1.56 6.23
11-12 6.63 4.9

1.73 4.5
12-13 3.45 4.9 1.45 5.95
13-14 3.70 4.9 1.2

7.15
14-15 3.33 4.9 1.56

8.71
15-16 3.36 4.9 1.54 10.25
16-17 3.77 4.9 1.13 11.38
17-18 6.44 4.9 1.54 9.84
18-19 5.02 4.9 0.12 9.72
15
19-20 1.79 4.9 3.11 12.83
20-21 3.38 4.9 1.52 14.35
21-22 3.25 4.9 1.65 16

22-23 1.51 2.7 1.19
17.19
23-24 2.43 2.7 0.27 0
Thể tích đài điều hoà:
dh
d
W
= (3.340 + 2.494)%. Q
ngđ
= 1510 m
3
Thể tích thiết kế của đài nớc:
tk
d
W
=
'10
cc
dh
d
WW +
= 1510 +
1000
1060230 ììì
=1546 m
3
Trong đó: 30 là tiêu chuẩn chữa cháy (l/s), 2 là số đám cháy đồng
thời lấy tơng ứng với dân số đô thị, 10 là thời gian dập tắt cháy (phút).
Nhận thấy, thể tích đài nớc xây dựng quá lớn, chọn lại chế độ làm
việc của trạm bơm cấp II theo 3 cấp: 2.1%, 5.16%, 3.79%

Giờ trong
ngày
Lu lợng nớc
tiêu thụ
(%Q
ngđ
)
Lu lợng trạm
bơm II
(%Q
ngđ
)
Lợng nớc vào
đài (%Q
ngđ
)
Lợng nớc ra
đài (%Q
ngđ
)
Lợng nớc còn
lại trong đài
(%Q
ngđ
)
0-1
2.18
2.1 0.08 16.81
1-2
2.27

2.1 0.17 16.89
2-3
1.04
2.1 1.06 17.06
3-4
1.05
2.1 1.05 17
4-5
3.02
2.1 0.92 15.95
5-6
4.58
5.16 0.58 16.87
6-7
6.29
5.16 1.13 16.29
7-8
3.87
5.16 1.29
17.42
8-9
3.46
5.16 1.7 16.13
9-10
3.37
5.16 1.79 14.33
10-11
3.33
5.16 1.83 12.64
16

11-12
6.63
5.16 1.47 10.81
12-13
3.45
5.16 1.71 12.28
13-14
3.70
5.16 1.46 10.57
14-15
3.33
5.16 1.83 9.11
15-16
3.36
5.16 1.8 7.28
16-17
3.77
5.16 1.39 5.48
17-18
6.44
5.16 1.28 4.09
18-19
5.02
5.16 0.14 5.37
19-20
1.79
3.79 2 5.23
20-21
3.38
3.79 0.41 3.23

21-22
3.25
3.79 0.54 2.82
22-23
1.51
3.79 2.28 2.28
23-24
2.43
2.1 0.33 0
Thể tích đài điều hoà:
dh
d
W
= (1.462+0.732)%. Q
ngđ
= 568 m
3
Thể tích thiết kế của đài nớc:
tk
d
W
=
'10
cc
dh
d
WW +
= 568 +
1000
1060230 ììì

=604 m
3
Trong đó: 30 là tiêu chuẩn chữa cháy (l/s), 2 là số đám cháy đồng
thời lấy tơng ứng với dân số đô thị, 10 là thời gian dập tắt cháy (phút).
Thể tích đài nớc tính toán đã giảm đi đáng kể.
Lựa chọn phơng án chế độ bơm của trạm II trên.
Khi đó chọn kích thớc đài là R = 5 m, h
đ
= 8 m
* Chọn vị trí khai thác nớc và nguồn nớc khai thác:
Trong bản vẽ các phơng án mạng lới cấp nớc có thể hiện vị trí đặt
trạm bơm cấp I, cấp II, trạm xử lý và đài nớc. Các công trình này đợc đặt ở
vị trí đầu nguồn nớc (đầu sông Đào - đoạn nối với sông Hồng ở phía bắc
vùng nghiên cứu)
17
3.3. Vạch mạng lới cấp nớc:
Dựa trên các nguyên tắc vạch mạng lới cấp nớc, tiến hành thiết kế
các phơng án mạng lới cấp nớc.
Kết quả đợc thể hiện ở bản vẽ Các phơng án mạng lới cấp nớc (02-
PA).
Đề xuất 2 phơng án so sánh và một phơng án chọn, với các thông số
nh sau:
Phơng án Số đoạn Số nút Số vòng
Tổng chiều
dài
Lu lợng tập
trung tại
1 30 23 8 17263 (m) Nút 14-15
2 40 28 11 20249 (m) Nút 19-20
3 38 29 10 18853 (m) Nút 27-28

Với phơng án 3 là phơng án chọn.
Trên bản vẽ thể hiện mạng lới cấp nớc sơ bộ với chiều dài, vị trí nút,
vị trí trạm bơm cấp I, trạm xử lý, bể chứa nớc, trạm bơm cấp II và vị trí đài
nớc.
3.4. Tính toán thuỷ lực mạng lới - phơng án chọn:
Nh ở trên đã tính toán, giờ dùng nớc nhiều nhất trong ngày là từ 15h
đến 16h, chiếm 6.374% lu lợng ngày max. Với lu lợng tính toán là 1649.5
(m
3
/h). Coi nh trong giờ này, lu lợng phân bố đều theo từng giây. Đổi sang
đơn vị l/s:
6.458
3600
10005.1649
Q =
ì
=
(l/s)
Do vị trí đài chọn ở đầu nguồn nớc, tính 2 trờng hơp:
- Tính toán mạng lới cho giờ dùng nớc lớn nhất.
- Tính toán kiểm tra mạng lới khi có cháy xảy ra trong giờ dùng nớc
lớn nhất.
3.4.1. Tính toán mạng lới cho giờ dùng nớc lớn nhất.
6.458
3600
10005.1649
Q =
ì
=
(l/s)

18
Số điểm lấy nớc tập trung:
Lấy tiêu chuẩn q = 3 l/s, xem xét các vị trí có thể là điểm lấy nớc tập
trung trên toàn đô thị. Nhận thấy chỉ có khu công nghiệp tập trung gồm 3 xí
nghiệp (đặt ở mạn tây nam khu đô thị), điểm lấy nớc tập trung.
Thống kê riêng cho từng xí nghiệp:
Xí
nghiệp
Số công nhân Số ca LV Nớc SX
(m
3
)
NớcSH (m
3
) Nớc tắm
(m
3
)
1 2100 3 2100 71.5 103
2 2400 3 1800 78 114
3 1500 3 1200 40.5 60
Lu lợng (tính theo m
3
/h) trong giờ dùng nớc lớn nhất (15h-16h):
6.107
6
103
24
5.71
24

2100
Q
1
=++=
(m
3
/h)
25.97
6
114
24
78
24
1800
Q
2
=++=
(m
3
/h)
7.61
6
60
24
5.40
24
1200
Q
2
=++=

(m
3
/h)
Tính theo l/s:
30
3600
10006.107
q
1
=
ì
=
(l/s)
27
3600
100025.97
q
2
=
ì
=
(l/s)
17
3600
10007.61
q
3
=
ì
=

(l/s)
Lu lợng q
1
đợc lấy từ nút 27
Lu lợng q
2
và q
3
lấy từ nút 28
Tổng chiều dài tính toán của các đoạn ống trong mạng lới:
18853l
tt
=
(m)
0204.0
18853
172730458
l
Q
q
tt
dd
dvdd
=

=


=
(l/s.m)

Tính toán lu lợng dọc đờng cho từng đoạn:
Đoạn ống Chiều dài (m) Q
dọc đờng
(l/s) Đoạn ống Chiều dài (m) Q
dọc đờng
(l/s)
0-1 108 2.2 9-15 677 13.8
19
0-2 107 2.2 11-16 687 14.0
1-3 630 12.9 14-26 366 7.5
2-5 892 18.2 26-27 341 7.0
3-4 943 19.2 17-26 564 11.5
4-5 459 9.4 17-28 384 7.8
5-6 320 6.5 17-18 297 6.1
6-7 258 5.3 18-19 224 4.6
7-8 403 8.2 19-20 370 7.5
8-9 544 11.1 15-18 589 12.0
9-10 309 6.3 16-20 388 7.9
10-11 303 6.2 17-21 824 16.8
5-10 816 16.6 21-22 309 6.3
4-11 1090 22.2 18-22 829 16.9
8-12 368 7.5 20-22 770 15.7
12-13 244 5.0 21-23 283 5.8
13-14 324 6.6 23-25 482 9.8
14-15 644 13.1 22-24 404 8.2
15-16 650 13.3 24-25 653 13.3
Lu lîng lÊy ra t¹i c¸c nót:
Nót Lu lîng (l/s) Nót Lu lîng (l/s)
0 2.2 15 26.1
1 7.5 16 17.6

2 10.2 17 21.1
3 16.0 18 19.8
4 25.4 19 6.1
5 25.4 20 15.6
6 5.9 21 14.4
7 6.7 22 23.6
8 13.4 23 7.8
9 15.6 24 10.8
10 14.6 25 11.6
11 21.2 26 13.0
12 6.2 27 33.5
13 5.8 28 47.9
20
14 13.6 Tổng 458.6
Sau khi tính toán xong lu lợng dọc đờng, quy về lu lợng nút. Tiến
hành tính toán hiệu chỉnh lu lợng, đờng kính để đạt vận tốc và tổn thất hợp
lý.
Quá trình điều chỉnh này là phục vụ cho tính toán lu lợng cần cấp cho
toàn đô thị trong trờng hợp giờ dùng nớc lớn nhất.
Chi tiết quá trình tính toán và kết quả thể hiện ở bản vẽ 03-TT
Trong đó
- Sơ đồ 1 là sơ đồ lu lợng dọc đờng và lu lợng nút
- Sơ đồ 2: phân bố lu lợng và chọn đờng kính ống
- Sơ đồ 3: kết quả tính toán giờ cao điểm không có cháy sau khi phân
bố lại lu lợng
- Sơ đồ 4: kết quả tính toán lần 2 với giờ cao điểm có cháy sau khi
thay đổi đờng kính từ sơ đồ 3 và phân bố lại lu lợng.
- Sơ đồ 5: kết quả tính toán lần 3 sau khi kiểm tra lại với trờng hợp
giờ cao điểm không cháy khi giữ nguyên đờng kính ở sơ đồ 4.
3.4.2. Tính toán mạng lới cho giờ dùng nớc lớn nhấtvà có cháy.

Trong bản vẽ 03-TT đã có đủ kết quả tính toán cả cho trờng hợp
mạng lới cấp nớc giờ cao điểm có cháy.
Các tiêu chuẩn và phơng pháp tính:
Đô thị có khu công nghiệp với diện tích 30 ha < 150 ha; dân số đô
thị = 62000 ngời > 25000 ngời. Lấy tiêu chuẩn có 2 đám cháy xảy ra đồng
thời, tiêu chuẩn cấp nớc chữa cháy là 30 l/s.
Sơ đồ tính toán đã chọn 2 đám cháy xảy ra đồng thời: 1 đám cháy ở
điểm bất lợi nhất - nút 25, 1 đám cháy ở khu công nghiệp tập trung - nút 28.
Mỗi đám cháy cần tiêu chuẩn cấp nớc chữa cháy là 30 l/s. Khi đó lu lợng
nút 25 thay đổi thành 41.6 l/s, lu lợng nút 28 thành 77.9 l/s
Sơ đồ 4 thể hiện kết quả của quá trình kiểm tra hệ thống ống chọn ở
sơ đồ 3 xem có khả năng phục vụ tốt cho trờng hợp bất lợi nhất: giờ cao
điểm và có cháy không.
Sau khi kiểm tra, thấy nhiều đoạn tổn thất quá lớn, thay đổi đờng
kính. Với hệ đờng ống có đờng kính mới đợc thay đổi này, tiến hành kiểm
tra lại cho trờng hợp cấp nớc vào giờ cao điểm. Khi đờng kính ống thay đổi
(ở trờng hợp này sẽ tăng), vận tốc nớc và tổn thất đều giảm, dẫn đến áp lực
21
cần thiết giảm - so với trờng hợp tính toán đầu tiên. Cụ thể, áp lực cần cung
cấp cho mạng lới trong giờ cao điểm chỉ còn là 37.41 m so với 43.98 m
trong trờng hợp đầu.
Kết quả đợc một mạng lới có đờng kính ống, chiều dài ống đảm bảo
cho cả 2 trờng hợp: cấp nớc giờ cao điểm và giờ cao điểm có cháy.
3.4.3. Xác định chiều cao đài nớc và áp lực trạm bơm cấp II:
* Xác định chiều cao đài nớc:
H
đ
=
nh
ct

H
- (Z
đ
- Z
nh
) + h
đ-nh
=16 - (3.20 - 2.20) + 21.41 = 36.41 (m)
* Xác định áp lực trạm bơm II:
H
b
= (Z
đ
- Z
n-min
) + H
đ
+ h
đ
+ h
b-đ
Do máy bơm có khả năng làm việc trong một khoảng áp lực nhất
định phụ thuộc vào lu lợng và chế độ tiêu thụ nớc của đô thị, vì thế có thể
lấy chiều cao lớp nớc trong đài nớc là chiều cao trung bình = h
đ
/2. Khi đó
cột áp của máy bơm II là:
H
b
= (Z

đ
- Z
n-min
) + H
đ
+ h
đ
/2 + h
b-đ
= (3.20 - 1.30) + 36.41 + 8/2 + 1.95 = 44.26 (m)
22