Quy hoạch hệ thống cấp nước cho thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai, giai đoạn 2020 2030

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và thực hiện đồ án tốt nghiệp ngoài sự cố gắng, nỗ lực
của bản thân, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ và chỉ báo từ phía mọi người xung
quanh. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành
tới:
ThS. Nguyễn Thị Bình Minh cùng các thầy cô giáo trong khoa Môi Trường đã
hướng dẫn, giúp đỡ, dạy bảo tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt
quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Em xin cảm ơn gia đình và các bạn đã luôn chăm lo, động viên, tạo điều kiện để
em học tập và nghiên cứu.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do sự hạn chế về thời gian và kiến thức nên đồ án
không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô để em
có thể hoàn thiện đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn!


MỤC LỤC


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Tăng cường khả năng cấp nước sinh hoạt chất lượng cho các cộng đồng dân cư
thành phố là một trong những mục tiêu phát triển quan trọng của Việt Nam nói chung
và của Lào Cai nói riêng. Trong những năm qua, nhằm thực hiện thành công sự nghiệp
phát triển và hiện đại hóa của Đảng và Nhà nước đề ra thì một trong những vấn đề có
tính then chốt là việc xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng. Trong đó vấn đề cung cấp
nước sạch cho sinh hoạt của người dân là một trong những yếu tố tiền đề quan trọng
nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống của dân cư.
Năm 2004 thị xã Lào Cai trở thành thành phố Lào Cai và là đô thị loại III. Năm
2014, Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 1975/QĐ-TT công nhận thành
phố Lào Cai là đô thị loại II trực thuộc tỉnh Lào Cai

Quá trình đô thị hóa tại thành phố Lào Cai diễn ra ngày càng mạnh mẽ. Từ một
thị xã nhỏ bé cách chừng hơn mười năm trước, Lào Cai bây giờ đã là đô thị mang dáng
dấp hiện đại, phố xá khang trang, không gian ngày càng mở rộng, nhiều vùng quê phát
triển thành đô thị với sự cân nhắc và tính toán kỹ lưỡng. Tại thành phố Lào Cai tỉ lệ
dân số được cấp nước sạch hiện nay là 90% số hộ dân trong nội thành và 30% tỉ lệ hộ
dân ngoại thành. Chỉ chủ yếu các hộ tiêu thụ nằm gần trục đường giao thông chính nơi
có đường ống cấp nước đi qua là được cấp nước. Dân số ở các ngõ và nhiều tuyến
đường trong nội thị không được phục vụ do không có đường ống cấp nước.
Nhận thức được mức độ cấp thiết của vấn đề cung cấp nguồn nước sạch cho
người dân thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai, em lựa chọn đề tài nghiên cứu: ” Quy
hoạch hệ thống cấp nước cho thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai, giai đoạn 2020 - 2030”,
nhằm nghiên cứu giải quyết vấn đề này.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đề xuất được phương án quy hoạch hệ thống cấp giai đoạn 2020 - 2030 phù hợp
với quy hoạch KTXH cho thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai.
3. Nội dung nghiên cứu
a) Thu thập tài liệu liên quan đến khu vực nghiên cứu:
- Dân số khu vực
- Hạ tầng cơ sở

3


- Thuyết minh quy hoạch (đặc điểm đường xá, bề rộng mặt đường, độ dốc địa
hình, tỷ lệ gia tăng dân số)
- Bản vẽ mặt bằng quy hoạch
b) Đề xuất tính toán phương án cấp nước (02 phương án)
c) Đề xuất và tính toán hệ thống xử lý nước cấp (02 phương án)
d) Khai toán kinh tế cho hệ thống quy hoạch
e) Chọn phương án tối ưu và thể kết quả tính toán thiết kế trên 06 bản vẽ kỹ thuật

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Nước cấp cho sinh hoạt của thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai.
- Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống cấp nước cho thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập tài liệu: Tìm hiểu, thu thập số liệu, tài liệu có liên quan,
các công thức và mô hình dựa trên các tài liệu có sẵn và từ thực tế.
- Phương pháp tính toán: dựa vào các tài liệu và thông tin thu thập được để tính
toán quy mô công suất của nhà máy, thiết kế hệ thống xử lý nước cấp.
- Phương pháp đồ họa: dùng phần mềm AutoCAD để mô tả mặt bằng và các
công trình trong hệ thống xử lý của nhà máy.
6. Dự kiến kết quả và sản phẩm
- 6 bản vẽ theo yêu cầu:
2 sơ đồ mạng lưới cấp nước ( 2 phương án)
1 bản mặt bằng trạm xử lý với phương án đã chọn
1 bản áp lực vòng bao với phương án đã chọn
2 bản chi tiết 2 công trình
- Bản thuyết minh đồ án quy hoạch hoàn chỉnh.
+ Mở đầu
+ Chương 1: Tổng quan
+ Chương 2: Đề xuất và tính toán các phương án thiết kế mạng lưới cấp nước
+ Chương 3: Đề xuất và tính toán các phương án thiết kế trạm xử lý nước cấp
+ Kết luận, kiến nghị

4


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KẾ HOẠCH PHÁT
TRIỂN CỦA THÀNH PHỐ LÀO CAI, TỈNH LÀO CAI

1. Vị trí

Thành phố Lào Cai là đô thị nằm ở vùng Tây Bắc của Tổ Quốc, giáp biên giới
Việt Nam - Trung Quốc, có vị trí tiếp giáp như sau:
- Phía Bắc giáp Hà Khẩu tỉnh Vân Nam Trung Quốc với đường biên giới là sông
Hồng và sông Nậm Thi;
- Phía Nam giáp huyện Bảo Thắng và Sa Pa;
- Phía Tây giáp huyện Bát Xát và Sa Pa;
- Phía Đông và Đông Bắc giáp huyện Bảo Thắng.
2. Phạm vi, ranh giới quy hoạch
- Phạm vi lập điều chỉnh quy hoạch chung thành phố Lào Cai bao gồm toàn bộ
thành phố Lào Cai cũ và mở rộng về các khu vực như sau:
+ Phía Đông Bắc: giữ nguyên ranh giới hiện trạng của thành phố;
+ Phía Tây: đến hết cầu Cốc San - xã Cốc San;
+ Phía Tây Bắc: đến suối Quang Kim, nối liền vào khu kinh tế cửa khẩu liên
hoàn với khu công nghiệp Kim Thành;
+ Phía Nam: đến suối Ngòi Bộ xã Gia Phú huyện Bảo Thắng;
- Diện tích toàn thành phố sau khi mở rộng là 28.288 ha gồm các khu vực như
sau:
+ Diện tích hiện tại thành phố Lào Cai: 22.967,20 ha.
+ Diện tích phía Tây Bắc và Tây Nam: 1.452 ha.
+ Diện tích phía Nam: 3.868,8 ha.
3. Quy mô dân số
Hiện trạng năm 2010: Dân số của toàn thành phố là 102.000 người trong đó dân
số nội thành là 79.960 người, dân số ngoại thành 22.040 người.
- Quy hoạch phát triển:

5


+ Năm 2020: Dân số của toàn thành phố là 200.600 người, trong đó dân số nội
thành 148.700 người, dân số ngoại thành 51.900 người. Tỷ lệ tăng dân số là 6,1%, bao

gồm tăng tự nhiên 1,1%, tăng cơ học 5,0 %.
+ Năm 2030: Dân số của toàn thành phố là 296.900 người, trong đó dân số nội
thành 227.600 người, dân số ngoại thành 69.300 người. Tỷ lệ tăng dân số là 4,0%, bao
gồm tăng tự nhiên 1,0%, tăng cơ học 3,0%.
4. Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
- Diện tích thành phố: 229,67km2
- Diện tích đất xây dựng đô thị (bình quân đầu người): 192 m2/người(năm 2020);
167 m2/người (năm 2030);
- Mật độ đường chính và khu vực: 5,13 km/km2;
- Chỉ tiêu cấp nước sạch: 120 l/ng.ng.đ (2020) – 130 l/ng.ng.đ (2030)
5. Định hướng phát triển tới năm 2030
* Thiết kế đô thị các không gian chủ đạo
+

+
+
+
+
+

Tổ chức không gian kiến trúc và cảnh quan chính thành phố được cơ bản xác định theo
một số khu vực trọng điểm sau:
Khu vực phát triển mới bao gồm: Khu cửa khẩu đường bộ số II và khu Thương mại Công nghiệp Kim Thành; công nghiệp, đô thị; các khu du lịch sinh thái và du lịch văn
hóa, tôn giáo;
Các khu vực cửa ngõ đô thị;
Khu vực bảo tồn và tôn tạo cảnh quan;
Khu vực phát triển mới kết hợp bảo tồn cấu trúc hiện có;
Trục không gian kiến trúc chủ đạo của thành phố Lào Cai;
Các điểm cảnh quan quan trọng cần bảo tồn tôn tạo.
* Giao thông nội thị

a. Mạng lưới đường
+ Tổ chức mạng lưới đường kết nối với các tuyến quốc lộ và hệ thống đường
hiện có, phục vụ các khu chức năng trong thành phố.
+ Tổ chức mạng đường dạng xương cá bám dọc theo tuyến đường trục chính
Trần Hưng Đạo với các trục đường lớn cắt ngang đô thị và tuyến đường vành đai bao
quanh kết hợp đường tự do liên hoàn và phương án thiết kế kiến trúc.
+ Tập trung cải tạo nâng cấp hệ thống đường đã có, kết hợp xây dựng mới tạo
thành mạng lưới đường liên hoàn phục vụ cho nhu cầu phát triển thành phố.
6


+ Lào Cai có địa hình khá phức tạp, mạng lưới đường được tổ chức theo dạng tự
do bám sát địa hình tự nhiên để tránh đào đắp lớn.
b. Xác định quy mô phân cấp đường
+ Đường giao thông đối ngoại: quy mô mặt cắt 1 - 1 (lộ giới 10m)
+ Đường trục chính đô thị: quy mô mặt cắt 1A- 1 A (lộ giới 58,5 m)
+ Đường liên khu vực: quy mô mặt cắt 2-2 (lộ giới 28m), mặt cắt 2A-2A (lộ giới
45m), mặt cắt 3-3 (lộ giới 27m).
+ Đường khu vực: quy mô mặt cắt 4-4 (lộ giới 18m), mặt cắt 5-5 (lộ giới 15,5m).
* Quy hoạch cấp nước:
a. Nguồn nước
Nguồn nước lựa chọn cấp cho thành phố Lào Cai tiếp tục là kết hợp nguồn nước
mặt lấy chủ yếu ở sông Hồng tuy nhiên cần phải xử lý nước trước khi sử dụng.
b. Tiêu chuẩn và nhu cầu:
- Nước sinh hoạt:
+ Đối với khu vực nội thị: 120 - 150 l/người.ngày đêm;
+ Đối với khu vực ngoại thị: 100 - 120 l/người.ngày đêm;
+ Tỷ lệ dân số được cấp: 90% vào năm 2030;
c. Giải pháp
Cấp nước theo hình thức tập trung với các công trình xử lý nước hoàn chỉnh.

* Mang lưới đường ống:
- Mạng lưới đường ống bố trí dạng vòng, cụt kết hợp thuận tiện cho việc phân
phối nước đến các điểm tiêu thụ.
* Cấp nước chữa cháy:
- Tổng lượng nước cần dùng để chữa cháy đồng thời Qch=45 l/s. Hệ thống nước
chữa cháy dùng áp lực lực thấp. áp lực tự do trong mạng lưới cấp nước chữa cháy phải
đảm bảo ≥ 10m.
CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT, LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN CÁC PHƯƠNG ÁN
THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

7


1. Xác định nhu cầu dùng nước của khu vực
1.1.

−
−
−

−

−
+
+
+
+
−
+
−

−
+
+
+
1.2.

Xác định nhu cầu dùng nước của khu dân cư
Thống kê số liệu dân số và cơ cấu quy hoạch đến năm 2030 của thành phố Lào Cai [6]
Đô thị loại II
Diện tích thành phố: 229,67km2
Dân số nội thị: 227.600 người
Tiêu chuẩn dùng nước
Theo cơ cấu quy hoạch đên năm 2030 của thành phố Lào Cai
Thành phố Lào Cai là đô thị loại II với nhu cầu dùng nước định hướng đến năm 2030
là 90% số dân được cấp nước . Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt: q TC = 120-150 l/ng.ngđ,
chọn 150l/ng.ngđ
Lưu lượng nước sinh hoạt dùng cho ngày dùng nước lớn nhất, theo [1_mục 3.3]
QSHngày max = × Kngày max = × 1,3 = 39943,8 (m3/ngđ)
Trong đó:
qi – Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt (l/ng.ngđ), [1_ bảng 3.1]
Ni – Số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước (người)
Fi – Tỷ lệ dân được cấp nước (%) bảng 3.1 [1]
Hệ số dùng nước không điều hòa: Kngày max = 1,2 – 1,4 , Chọn Kngày max = 1,3
Lưu lượng nước sinh hoạt dùng cho ngày ít nhất, theo [1_mục 3.3]
QSHngày min = × Kngày min = × 0,8 = 24580,8 (m3/ngđ)
Trong đó:
Kngày min – Hệ số dùng nước không điều hòa ngày. K ngày min = 0,7 – 0,9, Chọn Kngày max =
0,8
Lưu lượng nước sinh hoạt cho giờ dùng nước lớn nhất
Qgiờ.max = = = 2496,5 m3/h

Lưu lượng nước sinh hoạt cho giờ dùng nước ít nhất
Qgiờ.min = = = 409,68 m3/h
Trong đó:
Hệ số không điều hòa Kgiờ xác định theo công thức:
Kgiờ.max = × = 1,4 × 1,068 = 1,5
Kgiờ.min = × = 0,5 × 0,796 = 0,4
Với α – hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình
= 1,2 – 1,5. Chọn = 1,4
= 0,4 – 0,6. Chọn = 0,5
Với – hệ số kể đến số dân trong khu dân cư lấy theo [1_bảng 3.2] . Dân số của nội thị
là 227.800 người, ta có: = 1,068; = 0,796
Xác định nhu cầu dùng nước của khu công nghiệp

− Gồm 2 khu công nghiệp là Bắc Duyên Hải với diện tích 80ha và khu công nghiệp Phố
Mới diện tích 80ha.
− Theo [1_mục 2.4], tiêu chuẩn cấp nước cho công nghiệp

8


+ Đối với công nghiệp sản xuất rượu bia, sữa, đồ hộp, chế biến thực phẩm, giấy, dệt q CN
= 45 m3 /ha/ngày
+ Đối với các ngành công nghiệp khác qCN = 22 m3 /ha/ngày
Giả sử 2 khu công nghiệp sản xuất các sản phẩm thuộc ngành công nghiệp khác.
− Lưu lượng nước cấp cho khu công nghiệp Bắc Duyên Hải
QCN = S × qCN = 80 × 22 = 1710 (m3/ngđ)
− Lưu lượng nước cấp cho khu công nghiệp Phố Mới
QCN = S × qCN = 80 × 22 = 1710 (m3/ngđ)
− Ta giả thiết số ca làm việc là 2 ca, lưu lượng nước cấp cho sản xuất chiếm 70%, nước
cấp cho sinh hoạt của công nhân chiếm 25% ( một nửa phân xưởng nóng, một nửa

phân xưởng lạnh) và nước tắm chiếm 5%.
− Tổng lưu lượng nước cấp cho công nghiệp trong ngày là
QCN = 1710 + 1710 = 3520 (m3/ngđ)
1.3.

Xác định nhu cầu dùng nước của trường học

− Tiêu chuẩn dùng nước cho trường học: qTH = 15 – 20 (l/người.ngđ) [5]
Chọn qTH = 20 (l/người.ngđ)
− Lưu lượng nước cấp cho trường học trong ngày:
QTH = (m3/ngđ)
− Ta có:

9


Bảng 2.2 Nhu cầu dùng nước của trường học
SỐ HS/SV

T/c cấp nước q
(l/hs.ngd)

Q (m3/ngđ)

Chuyên Lào Cai

1500

20

30

Cao đẳng sư phạm Lào Cai

1600

20

32

THCS Lý Tự Trọng

280

20

5,6

THCS Bắc Lệnh

500

20

10

THCS Cam Đường

850

20

17

THCS Nam Cường

500

20

10

THPT số 1 Lào Cai

1300

20

26

THPT số 2 Lào Cai

1150

20

23

THPT số 3 Lào Cai

1000

20

20

THPT nội trú tỉnh Lào Cai

900

20

18

THCS Kim Tân

1300

20

26

THCS Lê Quý Đôn

1310

20

26,2

THCS Ngô Văn Sở

460

20

9,2

Tiểu học Bình Minh

890

20

17,8

Tiểu học Bắc Cường

750

20

15

Tiểu học Lê Văn Tám

900

20

18

Tiểu học Hoàng Hoa Thám

600

20

12

Tiểu học Vạn Hòa

780

20

15,6

Tiểu học Nam Cường

740

20

14,8

THCS Hợp Thành

500

20

10

THCS Tả Phời

910

20

18,2

TRƯỜNG

Tổng

18720

- Tổng lưu lượng cấp nước cho trường học: QTH = 374,4 (m3/ngđ)
10

374,4


1.4.

Xác định nhu cầu dùng nước của bệnh viện

− Tiêu chuẩn cấp nước cho bệnh viện qBV = 250 – 300 (l/người.ngđ) [5].
Chọn qBV = 250 (l/người.ngđ).

− Lưu lượng nước cấp cho bênh viện trong ngày:
QBV = (m3/ngđ)
− Ta có
Bảng 2.3 Nhu cầu dùng nước của bệnh viện

Bệnh viện

Giường

Tiêu chuẩn cấp
nước qBV
(l/người.ngđ)

Đa khoa tỉnh Lào Cai

500

250

125

Sản Nhi

150

250

37,5

Nội tiết tỉnh Lào Cai

50

250

12,5

Đa khoa Hưng Thịnh

50

250

12,5

Tổng

750

Q (m3/ngđ)

187,5

− Tổng lưu lượng cấp nước cho bệnh viện: QBV = 187,5 (m3/ngđ)
1.5.

Xác định nhu cầu dùng nước của các công trình dịch vụ, công cộng
Lưu lượng nước cấp cho các khu trung tâm thương mại, trung tâm văn hóa tỉnh
lấy bằng 10% QSH, theo [1_bảng 3.1]
Ta có:

QDV = 10% × 39943,8 = 3994,38 m3/ngđ

1.6.

Xác định nhu cầu dùng nước của cho UBND tỉnh, công an tỉnh
Thành phố Lào Cai có 8 khối trụ sở hành chính. Ta giả thiết có 800 cán bộ
Tiêu chuẩn dùng nước trong ngày của trụ sở hành chính: q HC = 10 – 15
l/người.ngđ
Chọn qHC = 15 l/người.ngđ
QHC = = = 12 m3/ngđ

11


1.7.

Xác định nhu cầu dùng nước của cho dịch vụ tưới cây, rửa đường

Lưu lượng cấp nước cho dịch vụ tưới cây, rửa đường lấy bằng 10% Q SH = 10% ×
39943,8 = 3994,38 (m3/ngđ) , theo [1_mục 3.5]
Trong đó tưới đường chiếm tỉ lệ 60%Qtưới = 2396,63 (m3/ngđ), tưới cây chiếm tỉ
lệ 40%Qtưới = 1597,75 (m3/ngđ).
Một ngày tưới cây và đường 1 lần từ 16h-18h.
 Vậy tổng nhu cầu dùng nước là:
QHI = a × QSH + QCN + QTH + QBV + QDV + QHC + Q tưới
= 1,05 × 39943,8 +3520 +3994,38 + 187,5 + 374,4 + 12 + 3994,38
= 54023,65 (m3/ngđ)
1.8.

Xác đinh công suất nước cấp của trạm bơm cấp II cần để bơm vào mạng lưới

QML = b × QHI = 1,2 × 54023,65 = 64828,38 (m3/ngđ)

1.9.

Công suất nước cần chữa cháy
Lưu lượng nước chữa cháy:
Qcc = 10,8 × qcc × n (m3/ngđ)
Trong đó: qcc là tiêu chuẩn chữa cháy (l/s)
n: số đám cháy xảy ra đồng thời
đối với khu dân cư 300000 người thì số đám cháy xảy ra đồng thời là 3; đối với
nhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa qcc=40l/s, theo [4]
=> Qcc= 10,8 × 40 × 3 = 1296 m3

1.10. Lưu lượng nước cho bản thân trạm xử lý
QBTTXL = 7% × QML = 7% × 64828,38 = 4538 (m3/ngđ)
1.11. Công suất của trạm xử lý cấp nước cho khu dân cư
QTXL = QML + QBTTXL + Qcc – 12000 = 64828,38 + 4538 +1296 - 12000 =
58662,38 (m3/ngđ)
Trong đó: 12000m3/ngd là công suất của nhà máy nước Lào Cai, lấy từ sông
Nậm Thi.
Tính toán thiết kế trạm xử lý với công suất 60000m3/ngđ.
2. Xác định dung tích điều hòa cửa đài nước.
2.1. Xác định chế độ làm việc của trạm bơm.
Trạm bơm cấp 1 hoạt động suốt ngày đêm cấp nước vào công trình xử lý nên
công suất giờ của trạm bơm cấp 1 là:
QTBgiờ = 100/24*Qngđ=4,17%.Qngđ
Trạm bơm cấp II hoạt động điều hòa do nhu cầu cung cấp nước trong các giờ
khác nhau là khác nhau. Vì vậy dựa vào biểu đồ tiêu thụ nước trong ngày chia quá
trình hoạt động của trạm bơm thành 3 bậc:
12

Bậc I: thời gian từ 23h đến 4h với 1 bơm làm việc, chế độ bơm 1,72% Qngđ
Bậc II: thời gian từ 4h đến 14h với 2 bơm làm việc song song, chế độ bơm 4,28%
Qngđ
Bậc III: thời gian từ 14h đến 23h với 3 bơm làm việc song song, chế độ bơm
5,4% Qngđ

Biểu đồ 2.1. tiêu thụ nước của thành phố
2.2.

Xác định dung tích đài nước.
Dung tích đài nước được xác định theo công thức:
Wđ= Wđh + Wcc10’
Trong đó: Wđ là dung tích tổng cộng của đài nước, m3
Wcc10’ là dung tích phục vụ chữa cháy cho 10 phút đầu đám cháy
Wcc10’ = n×qcc×10’
N là số đãm cháy xảy ra đồng thời, n= 3
qcc là lưu lượng nước chữa cháy cho 1 đám cháy, qcc=40l/s
 Wcc10’ = = 72 m3
Wđh là thể tích điều hòa của đài nước được xác định bằng phương pháp lập bảng
thống kê. Trạm bơm II làm việc 3 chế độ bơm, 5 giờ bơm với Q= 1,72% Qngđ , 10 giờ
bơm với Q= 4,28% Qngđ, 9 giờ bơm với Q= 5,4% Qngđ
Bảng 2.3. Thống kê lưu lượng điều hòa nước của đài

Giờ

Số
bơm

Lưu lượng
nước tiêu
thụ
(%Qngđ)

0_1

1

1,5

1,72

0,22

8,38

1_2

1

1,5

1,72

0,22

8,6

2_3

1

1,45

1,72

0,27

8,87

3_4

1

1,43

1,72

0,29

9,16

Lưu lượng
bơm cấp II
(%Qngđ)

13

Lưu lượng

Lưu lượng
nước vào đài nước đài ra
(%Qngđ)
(%Qngđ)

Lưu lượng
nước còn lại
trong đài
(%Qngđ)


4_5

2

2,21

4,28

2,07

11,23

5_6

2

2,99

4,28

1,29

12,52

6_7

2

4,17

4,28

0,11

12,63

7_8

2

5,09

4,28

0,81

11,82

8_9

2

4,95

4,28

0,67

11,15

9_10

2

4,74

4,28

0,46

10,69

10_11

2

5,63

4,28

1,35

9,34

11_12

2

5,55

4,28

1,27

8,07

12_13

2

4,62

4,28

0,34

7,73

13_14

2

4,73

4,28

0,45

7,28

14_15

3

4,93

5,4

0,47

7,75

15_16

3

5,32

5,4

0,08

7,83

16_17

3

9,08

5,4

3,68

4,15

17-18

3

9,27

5,4

3,87

0,27

18-19

3

5,67

5,4

0,27

0

19_20

3

4,24

5,4

1,16

1,16

20_21

3

3,78

5,4

1,62

2,78

21_22

3

3,1

5,4

2,3

5,08

22_23

3

2,32

5,4

3,08

8,16

23_0

1

1,72

1,72

0

8,16

100

100

Tổng

Qua bảng thống kê ta thấy lượng nước lớn nhất còn lại trong đài là:
Wđn= 12,63% Qngđ = 12,63 × 54023,65 = 6823,2(m3)
Wđài = 6823,2+72 = 6895,2 (m3)
Vậy chọn thể tích của đài là 7000(m3)
− Tính kích thước đài:
Ta xác định kích thước của đài theo mối quan hệ
14


=> H=0,7 × D
Mà : Wđ =
D = = 23,4m

2.3.

Chọn D = 24m
Chiều cao của đài: 17m
Chiều cao xây dựng của đài nước là: Hxd = 0,25 + 17 + 0,25 = 17,5 m
Trong đó: 0,25 là chiều cao xây dựng thành đài
0,25 là chiều cao mực nước thấp nhất của đài
Xác định dung tích của bể chứa
Dung tích bể chứa tính theo công thức
Wbc= Wđhbc + WBTTXL + Wcc3h (m3)
Trong đó:
Wcc3h là lưu lượng chữa cháy trong 3 giờ và được xác định theo công thức:
Wcc3h= n × qcc× t = = 1296m3
Wđhbc là dung tích điều hòa của bể chứa được xác định bằng phương pháp lập
bảng thống kế:
Bảng 2.4.

Giờ

Số
bơm

Lưu lượng
bơm cấp I
(%Qngđ)

Lưu lượng
bơm cấp II
(%Qngđ)

Lưu lượng
nước vào bể
chứa
(%Qngđ)

0_1

1

4,17

1,72

2,45

4,9

1_2

1

4,17

1,72

2,45

7,35

2_3

1

4,17

1,72

2,45

9,8

3_4

1

4,17

1,72

2,45

12,25

4_5

1

4,17

4,28

0,11

12,14

5_6

2

4,17

4,28

0,11

12,03

6_7

2

4,17

4,28

0,11

11,92

7_8

2

4,17

4,28

0,11

11,81

8_9

2

4,17

4,28

0,11

11,7

9_10

2

4,17

4,28

0,11

11,59

10_11

2

4,17

4,28

0,11

11,48

11_12

2

4,17

4,28

0,11

11,37

15

Lưu lượng
nước ra bể
chứa
(%Qngđ)

Lưu lượng nước
còn lại trong bể
(%Qngđ)


12_13

2

4,17

4,28

0,11

11,26

13_14

2

4,17

4,28

0,11

11,15

14_15

3

4,17

5,4

1,23

9,92

15_16

3

4,17

5,4

1,23

8,69

16_17

3

4,17

5,4

1,23

7,46

17-18

3

4,17

5,4

1,23

6,23

18-19

3

4,17

5,4

1,23

5

19_20

3

4,17

5,4

1,23

3,77

20_21

3

4,17

5,4

1,23

2,54

21_22

3

4,17

5,4

1,23

1,23

22_23

3

4,17

5,4

1,23

0

23_0

1

4,17

1,72

100

100

Tổng

2,45

2,45

Từ bảng ta thấy lượng nước lớn nhất còn lại trong bể là:
Wđhbc = 12,25% × 54023,65 = 6618m3
Dung tích của bể chứa: Wbc = 6618+ 1296+ 4538 = 12452 m3
Chọn chiều cao bể chứa : H= 6m
Xây 2 bể chứa hình vuông bằng bê tông cốt thép, bể được xây nửa chìm nửa nổi,
kích thước mỗi bể: L × B × H=32× 32× 6m
3. Vạch tuyến mạng lưới theo 2 phương án.
Do đây là tính toán thiết kế cho một thành phố nên phải đảm bảo cấp nước an
toàn, tránh xảy ra các sự cố hỏng hóc đường ống gây mất nước. Vì lý do này nên ta
không thể sử dụng mạng cụt mà sử dụng mạng hỗn hợp. Áp lực yêu cầu tại điểm bất
lợi trên mạng lưới theo quy hoạch xây dựng cho nhà xây 3 tầng.
3.1 . Tính toán thủy lực mạng lưới theo phương án 1
3.1.1. Chia đoạn ống, xác định chiều dài thưc tế, chiều dài lý thuyết đoạn ống.
− Chiều dài tính toán của các đoạn ống trên mạng lưới
Chiều dài tính toán của mỗi đoạn ống được xác định theo công thức:
ltt = lthực × m
16

3.1.2.
−

−
−
+
+
+
−

3.1.3.
−

Trong đó: ltt là chiều dài tính toán của các đoạn ống (m)
lthực là chiều dài hực của đoạn ống (m)
m là hệ số kể tới mức độ phục vụ của đoạn ống
Khi đoạn ống phục vụ 1 phía m = 0,5
Khi đoạn ống phục vụ 2 phía m = 1
Khi đoạn ống qua sông m=0
Bảng xác định chiều dài tính toán cho các đoạn ống, (m), tham khảo bảng 2.1,
phụ lục 2
Tính qđv , qdđ
Căn cứ vào bảng 1.1, phụ lục 1, bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ các giờ dùng
nước lớn nhất ta có : đô thị dùng nước nhiều nhất vào lúc 17 - 18h, 9,27%Q ngđ tức là
6010,82 m3/h= 1670 l/s
Ta có lưu lượng cấp nước cho bệnh viện, trường học, công nghiệp là lưu lượng tập
trung.
Lưu lượng đơn vị dọc đường xác định theo [công thức 5.3-3]
= = 0,029 (l/s.m)
Trong đó :

qđv – lưu lượng đơn vị dọc đường, l/s.m
– lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt (có kể tới hệ số a).
∑L – tổng chiều dài tính toán mạng lưới. ∑L = 54549 m
Lưu lượng dọc đường của từng đoạn ống:
Qdđ = qđv × L (l/s)
Trong đó: L – chiều dài từng đoạn ống, m
Xem chi tiết tại bảng 2.1 phụ lục2
Xác định lưu lượng dọc đường quy về nút
qnút = + qtt ( l/s) [công thức 5.11-3]
Xem chi tiết tại bảng 2.2 phụ lục 2

3.1.4. Tính toán thủy lực tại các đoạn ống và nút trong giờ dùng nước lớn nhất (sử dụng
phần mềm epanet 2.0)
Xem chi tiết tại bảng 4.1 và 4.2 phụ lục 4
3.1.5. Tính toán thủy lực tại các đoạn ống và nút khi có cháy (sử dụng phần mềm epanet
2.0)
Lưu lượng chữa cháy là 120l/s, gồm 3 đám cháy, 2 đám cháy xảy ra ở nút 11 và
1 đám cháy xảy ra ở nút 12
Xem chi tiết tại bảng 4.3 và 4.4 phụ lục 4
3.2. Tính toán thủy lực mạng lưới theo phương án 2
3.2.1. Chia đoạn ống, xác định chiều dài thưc tế, chiều dài lý thuyết đoạn ống.
− Chiều dài tính toán của các đoạn ống trên mạng lưới
Chiều dài tính toán của mỗi đoạn ống được xác định theo công thức:
17


3.2.2.
−

−

−
+
+
+
−

3.2.3.
−

ltt = lthực × m
Trong đó: ltt là chiều dài tính toán của các đoạn ống (m)
lthực là chiều dài hực của đoạn ống (m)
m là hệ số kể tới mức độ phục vụ của đoạn ống
Khi đoạn ống phục vụ 1 phía m = 0,5
Khi đoạn ống phục vụ 2 phía m = 1
Khi đoạn ống qua sông m=0
Bảng xác định chiều dài tính toán cho các đoạn ống, (m), tham khảo tại bảng 3.1
phụ lục 3
Tính qđv , qdđ
Căn cứ vào bảng 1.1 phụ lục 1, bảng thống kê lưu lượng nước tiêu thụ các giờ dùng
nước lớn nhất ta có : đô thị dùng nước nhiều nhất vào lúc 17 - 18h, 9,27%Q ngđ tức là
6010,82 m3/h= 1670 l/s
Ta có lưu lượng cấp nước cho bệnh viện, trường học, công nghiệp là lưu lượng tập
trung.
Lưu lượng đơn vị dọc đường xác định theo [công thức 5.3-3]
= = 0,03 (l/s.m)
Trong đó :
qđv – lưu lượng đơn vị dọc đường, l/s.m
– lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt (có kể tới hệ số a).
∑L – tổng chiều dài tính toán mạng lưới. ∑L = 51956 m

Lưu lượng dọc đường của từng đoạn ống:
Qdđ = qđv × L (l/s)
Trong đó: L – chiều dài từng đoạn ống, m
Xem chi tiết tại bảng 3.1 phụ lục 3
Xác định lưu lượng dọc đường quy về nút
qnút = + qtt ( l/s) [công thức 5.11-3]
Xem chi tiết tại bảng 3.2 phụ lục 3

3.2.4. Tính toán thủy lực tại các đoạn ống và nút trong giờ dùng nước lớn nhất (sử dụng
phần mềm epanet 2.0)
Xem chi tiết tại bảng 5.1 và 5.2 phụ lục 5
3.2.5. Tính toán thủy lực tại các đoạn ống và nút khi có cháy (sử dụng phần mềm epanet
2.0)
Lưu lượng chữa cháy là 120l/s, gồm 3 đám cháy xảy ra ở nút 11
Xem chi tiết tại bảng 5.3 và 5.4 phụ lục 5
4. Khái toán kinh tế xây dựng mạng lưới cấp nước.
4.1. Khái toán kinh tế cho phương án 1
− Ta có chi phí mua ống nước là 256176,02 triệu đồng (Tham khảo bảng 6.1 phụ lục 6)

18


− Chi phí phụ tùng và nhân công lắp đặt bằng 30% tổng chi phí đường ống. Vậy tổng chi
phí cho xây dựng đường ống là:
− G ống1 = 256176,02 × 1,3 = 333 028,826 (triệu đồng)
− Tính sơ bộ giá thành cho 1m3 đất đào và san lấp là 100.000 đồng
− Dựa vào chiều dài tuyến ống, chiều rộng, độ sâu chôn ống. Ta sẽ xác định được khối
lượng và kinh phí.
Với tổng chiều dài tuyến ống là 66 036,12m, sơ bộ lấy chiều rộng trung bình
đường hào là b= 0,5m, chiều sâu trung bình là h=1m. Ta có: khối lượng trung bình đất

cần dào và đắp là:
Vđất1 = L × b × h = 66036,12 × 0,5 × 1 = 33 018,06 m3
− Chi phí cho đào và đắp đất là: G đào1 = 33 018,06 × 100 000 = 3 301 806 000 (đồng)
= 3 301,806 ( triệu đồng)
− Tổng chi phí = G ống1 + G đào1 = 336 330,632( triệu đồng)
4.2.
Khái toán kinh tế cho phương án 2
Ta có chi phí mua ống nước là 292 173,22 triệu đồng (Tham khảo bảng 6.2 phụ
lục 6)
Chi phí phụ tùng và nhân công lắp đặt bằng 30% tổng chi phí đường ống. Vậy
tổng chi phí cho xây dựng đường ống là:
G ống1 = 292173,22× 1,3 = 379 825,186 (triệu đồng)
Tính sơ bộ giá thành cho 1m3 đất đào và san lấp là 100 000 đồng
Dựa vào chiều dài tuyến ống, chiều rộng, độ sâu chôn ống. Ta sẽ xác định được
khối lượng và kinh phí.
Với tổng chiều dài tuyến ống là 68 825,33m, sơ bộ lấy chiều rộng trung bình
đường hào là b= 0,5m, chiều sâu trung bình là h=1m. Ta có: khối lượng trung bình đất
cần dào và đắp là:
Vđất1 = L × b × h = 68 825,33× 0,5 × 1 = 34 412,665 m3
Chi phí cho đào và đắp đất là: G
(đồng)

đào1

= 34 412,665 × 100 000 = 3 441 266 500

= 3 441,2665 ( triệu đồng)
Tổng chi phí = G ống1 + G đào1 = 383 266,45525 ( triệu đồng)
5. Lựa chọn mạng lưới cấp nước

19


Cả 2 phương án lựa chọn đều đảm bảo khả năng cấp nước tới từng khu dân cư,
khu công nghiệp, trường học, ... tuy nhiên dựa trên hiệu quả cấp nước, chi phí ban đầu
thì ta sử dụng phương án 1 là phương án cấp nước cho thành phố Lào Cai, tỉnh Lào
Cai.

20


CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP
1. Chất lượng nguồn nước.
1.1. Lựa chọn nguồn nước
- Lựa chọn nguồn nước: tại thành phố Lào Cai có nguồn nước mặt chính là sông Hồng
và nhánh sông Nậm Thi. Hiện nay nhà máy nước Lào Cai đang hoạt động lấy nước từ
sông Nậm Thi, sông Hồng có trữ lượng nước lớn, chất lượng nước tốt nên chọn làm
nguồn cấp nước thô cho trạm xử lý.
- Công suất cấp nước: 60000m3/ngđ
- Chỉ tiêu chất lượng nguồn nước:
Bảng 3.1: Chất lượng của nguồn nước (Kết quả lấy theo đợt quan trắc đột xuất
ngày 25/02/2011 của Trung tâm Quan trắc môi trường và Cục Kiểm soát ô
nhiễm, Chi cục BVMT tỉnh để điều tra, khảo sát, đánh giá hiện trạng và tiến
hành quan trắc).
Chỉ tiêu
Nhiệt độ

Đơn vị

Giá trị

QCVN 02:2009/BYT

˚C

22,3

-

7,4

6-8,5

pH
Độ đục

NTU

111

5

Độ màu

TCU

90

15

TSS

mg/l

399

-

COD

mg/l

27

-

BOD5

mg/l

6

-

Tổng N

mg/l

0,79

-

Hàm lượng muối

mg/l

235

-

Độ kiềm

mg/l

1,70

-

Tổng Fe

mg/l

7

0,5

mg/l

8,79

-

Ca2+

Nhận xét: theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt QCVN
02:2009/BYT, ta thấy nguồn nước sông Hồng vẫn chưa đủ chỉ tiêu để cấp nước sạch
cho thành phố, vì vậy cần có phương án xử lý nguồn nước.
1.2. Xác định các chỉ tiêu của nguồn nước.
1.2.1. Xác định CO2 tự do trong nguồn nước.
- Nhiệt độ: t = 22,3˚C
21


- tổng hàm lượng muối: P = 235mg/l
- Độ kiềm: K = 1,70mg/l
- pH= 7,4
Tra biểu đồ Langlier, [1_hình 6.2] ta được lượng CO2= 7mg/l
1.2.2. Xác định hàm lượng phèn dùng để keo tụ
Mục đích của qua trình keo tụ là tại ra các tác nhân có khả năng kết dính các chất
làm bẩn ở dạng hòa tan lơ lửng thành các bông cặn có khả năng lắng trong các bể lắng
và dính kết trên bề mặt hạt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế.
Với hàm lượng cặn là 399 mg/l, tra bảng [1- bảng 6-3] ta chọn lượng phèn để xử
lý ao 44,9mg/l
Hàm lượng phèn để xử lý độ màu xác định theo [1_mục 6.11]

•

a = 4 = 4 = 37,95mg/l
trong đó: M là độ mầu của nguồn nước.
ta có ao > a, vậy chọn Pp= 44,9mg/l

1.2.3 Xác định độ kiềm hóa của nước.
Xác định mức độ kiềm hóa.
Trong quá trình keo tụ nước bằng phèn nhôm thì độ kiềm trong nước giảm, trong
nước sẽ xuất hiện các ion H+, các ion này sẽ được khử bằng độ kiềm tự nhiên của
nước. Nếu như độ kiềm tự nhiên của nước nhỏ không đủ để trung hòa ta phải tiến hành
kiềm hóa nước bằng vôi CaO.
Kiểm tra độ kiềm của nước theo yêu cầu keo tụ xác định theo công thức [1-mục
6.15]:
P

DK = K  P − K t + 1 (mg / l )
e


Trong đó:
- e : Đương lượng của phèn không chứa nước. Đối với Al2 (SO3)4 e = 57
- DK: Liều lượng hoá chất để kiềm hoá (mg/l).
- PP : Liều lượng phèn lớn nhất trong thời gian kiềm hóa PP = 44,9 (mg/l).
- K : Đương lượng gam đối với vôi (theo CaO) K = 28.
- Kt : Độ kiềm nhỏ nhất của nước Kt = 1,7 (mg/l).
Dk = 28 ( – 1,7 + 1) = 2,456 mg/l
1.2.4. Kiểm tra độ ổn định của nước sau khi xử lý.

22


Sau khi cho phèn nhôm vào để keo tụ thì độ pH của nước giảm, do đó khả năng
nước có tính xâm thực. Cần phải kiểm tra độ ổn định của nước.
-

Kiểm tra độ kiềm của nước sau khi keo tụ
K i* = Kio −

Pp
e

(mg / l )

Trong đó :
-

K *i :

Độ kiềm của nước sau khi keo tụ.

- Kio: Độ kiềm ban đầu của nước nguồn, Kio = 1,7 (mgđl/l).
- PP : Liều lượng phèn dùng để keo tụ, PP = 44,9 (mg/l).
- e : Đương lượng của phèn không chứa nước. Đ/v Al2 (SO3)→ e = 57
Ki*= 1,7 - = 0,91 (mg/l)
− Độ ổn định của nước được đánh giá bằng chỉ số J
− Chỉ số J được xác định như sau:
J = pHo - pHs
Trong đó:
+ pHo – độ pH của nước
+ pHs – độ pH của nước ở trạng thái bão hoà CaCO3 sau khi keo tụ
• Xác định CO2 của nước sau keo tụ:
(CO2) = (CO2)o + 44. = 7 + 44× = 41,66 mg/l [1]
Trong đó: CO2 – Lượng CO2 của nước sau khi keo tụ
(CO)o – Lượng CO2 của nước nguồn, (CO2)o = 7
• Xác định pHs theo công thức sau:

pHs = f1(t) - f2(Ca2+) - f3(K) + f4(P)
Trong đó: f1(to), f2(Ca2+), f3(K), f4(P) là những trị số phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng
độ canxi, độ kiềm, tổng hàm lượng muối trong nước.
+
+
+
+
→
→

Tra biểu đồ Langlier [1_hình 6-1]
t = 22,30C  f1 (22,30C) = 2,052
Ca2+ = 8,79  f2 (8,79) = 0,942
K = 1,7 (mg/l)  f3 (1,7) = 1,23
P = 235 (mg/l)  f4 (235) = 8,785
pHs = 2,052 – 0,942 – 1,23 + 8,785 = 8,665
J = pHo - pHs = 7,4 – 8,665 = -1,265 <0
Với chỉ số J vừa tính -1,265 < -0,5 và pHo < 8,4 < pHs
Vậy : nước không ổn định, có hàm lượng CO 2 lớn hơn giá trị cân bằng. Nước có
tính gỉ, cần kiềm hóa.
23


Xác định liều lượng vôi đưa vào kiềm hóa nước.
Dk = ek × (χ + ξ + χ.ξ) × K1 × (mg/l)
Trong đó: ek: đương lượng hóa chất đưa vào kiềm hóa khi dùng vôi, ek = 28
K1 là độ kiềm toàn phần của nguồn nước ( trước khi kiềm hóa)
P: hàm lượng chất kiềm hoạt tính trong sản phẩm kỹ thuật, %
ξ, χ : là hệ phụ thuộc vào pH0, pHs của nguồn nước
theo [1_hình 6.5] ta tra: ξ = 0,005, χ = 0,1

Dk = ek × (χ + ξ + χ.ξ) × K1 ×
= 28 × (0,1 + 0,005 + 0,1.0,005) × 1,7 × = 7,174 (mg/l)
c. Hàm lượng cặn lớn nhất trong nước sau khi đưa hoá chất vào để kiềm hoá và keo tụ
Ta có công thức tính như sau:
Cmax =

o
Cmax

+ K×Pp + 0,25M + DK (mg/l)

Trong đó:
-

o
Cmax

: Hàm lượng cặn lớn nhất của nước nguồn 399 (mg/l)

- K: Hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng. Đối với phèn nhôm
không sạch K = 1.
Trạm bơm cấp I

- Pp: Lượng phèn đưa vào để keo tụ Pp =44,9 (mg/l)
- M: Độ màu của nước nguồn theo thang độ Platin - Coban. M = 90
Chất keo tụ

- DK: Liều lượng vôi đưa vào để kiềm hoá DK =7,174 (mg/l).
Bể trộn có tấm chắn khoan lỗ

⇒ Cmax= 399 + 1×44,9 + 0,25×90 + 7,174 = 473,574 (mg/l).
2. Đề xuất phương án xử lý nước cấp và lựa chọn phương án xây dựng.
2.1. Phương án 1
Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

Bể lắng ngang
Hồ lắng tự nhiên

Bể lọc nhanh

24
Trạm clo

Bể chứa nước sạch

Trạm bơm cấp II


Thuyết minh phương án 1:
Nước mặt từ trạm bơm cấp 1 được đưa về bể trộn có tấm chắn khoan lỗ, được
trộn cùng phèn định lượng, quá trình khuấy trộn hóa chất tạo điều kiện phản ứng
nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối nước cần xử lý. Khi trộn đều phèn với nước
đưa tất cả hỗn hợp này vào bể phản ứng có vách ngăn, ở đây sẽ có các phản ứng hóa
học, kết các chất bẩn trong nước ở dạng hòa tan hoặc lơ lửng thành các bông cặn có
khả năng lắng.
Sau quá trình tạo bông, nước được chuyển đến bể lắng ngang. Tại đây hàm lượng
cặn lơ lửng trong nước giảm đi nhờ quá trình lắng trọng lực các bông cặn.
Để đảm bảo chất lượng nước sau xử lý: sau quá trình lắng, nước được chuyển tới
bể lọc nhanh. Khi nước chảy qua các lớp vật liệu lọc là cát, thạch anh và than thì các
loại cặn chưa lắng ở bể lắng ngang sẽ được giữ lại. Nước rửa bể lọc sẽ được lắng sơ

trong hồ tự nhiên và xả ra mương thoát nước chung của khu vực, bùn cặn trong hồ
lắng sẽ được phơi khô và đưa tới khu xử lý chất thải rắn của thành phố. Cuối cùng
nước được chuyển đến bể khử trùng để đảm bảo án toàn về mặt vi trùng khi cấp nước
cho thành phố.

25