NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẤP NƯỚC BẰNG NGUỒN NƯỚC NGẦM TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MIN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ
YYYY ZZZZ

TRẦN HẢI PHỤNG

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẤP NƯỚC BẰNG NGUỒN
NƯỚC NGẦM TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TP. Hồ Chí Minh
Tháng 08 năm 2007


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ
YYYY ZZZZ

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẤP NƯỚC BẰNG NGUỒN
NƯỚC NGẦM TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành: Cơ Khí Nông Lâm

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

THS. VÕ VĂN THƯA

TRẦN HẢI PHỤNG

THS. THI HỒNG XUÂN

TP. Hồ Chí Minh
Tháng 08 năm 2007
i


MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING
NONG LAM UNIVERSITY
FACULTY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY
YYYY ZZZZ

STUDYING AND CALCULATING WATER SUPPLY
SYSTEM BY UNDERGROUND WATER AT NONG
LAM UNIVERSITY IN HO CHI MINH CITY

Specially: Agricultural Engineering

Supervisor:

Student:

THS. VÕ VĂN THƯA

TRẦN HẢI PHỤNG

THS. THI HỒNG XUÂN

Ho Chi Minh, City
August, 2007
ii


CẢM TẠ
Lời đầu tiên, cho phép Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến toàn thể
quý Thầy (Cô) giáo Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh nói chung và quý
Thầy (Cô) giáo Khoa Cơ Khí Công Nghệ nói riêng, những người đã mang đến cho
chúng em trí tuệ, niềm tin, đã dẫn dắt chúng em đi theo con đường của khoa học, đã
tạo cho chúng em có một cái nhìn khoa học trước những sự vật và hiện tượng, đã tạo
ra một xuất phát điểm đầy thuận lợi và trang bị cho chúng em những kiến thức bổ ích
làm hành trang vững bước vào đời. Trong đó, Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
thầy Võ Văn Thưa và thầy Thi Hồng Xuân đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo để Em hoàn
thành tốt đề tài này.
Sau đó, Em xin gửi lời biết ơn đến những người thân sinh ra Em đã nuôi dạy
Em khôn lớn, luôn bên Em những lúc khó khăn, chỉ bảo điều hay lẽ phải.
Bên cạnh đó, Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến những người bạn gần xa đã gửi
tới những lời đóng góp, những lời động viên đầy bổ ích, những người Công nhân tổ
điện nước Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh đã tạo mọi thuận lợi cho quá
trình thu thập những thông số cần thiết. Những tác giả của những cuốn sách với đầy
tâm huyết nghề nghiệp, những nhà khoa học đã cống hiến cả cuộc đời cho khoa học,
cho sự nghiệp giáo dục.
Để bày tỏ lòng biết ơn đó Em xin gửi đến lời chúc cho những người Thầy (Cô),
Cha Mẹ, bạn bè, những nhà khoa học một sức khỏe, hạnh phúc và thành công để cùng
hướng tới một tương lai tươi sáng, đưa đất nước lên một vị thế mới, đưa nền khoa học
nước nhà và thế giới đến những đỉnh cao mới.

iii

TÓM TẮT
Đề tài: “Nghiên cứu hệ thống cấp nước bằng nguồn nước ngầm tại Trường
Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh” đã được thực hiện từ tháng 5/2007
đến tháng 8/2007, tại Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.
Đề tài đã tập trung nghiên cứu những hệ thống cấp nước bằng nguồn nước
ngầm. Với mỗi hệ thống, lần lượt tiến hành theo những bước sau:
- Tìm hiểu nguồn nước ngầm.
- Tiến hành khảo nghiệm, thu thập các thông số thực tế của từng hệ thống.
- Tính toán rồi kiểm nghiệm lại các thông số như: lưu lượng và cột áp bơm, đường
kính, tổn thất đường ống, cột áp cần thiết, thể tích các bể chứa.
- Tính toán hệ thống chữa cháy: .
Trên cơ sở tính toán lý thuyết đưa ra những đề nghị chỉnh sửa và phương pháp
để xây dựng những hệ thống mới.

iv


SUMMARY
Thesis: “Studying and calculating water supply system by underground water
at Nong Lam University in Ho Chi Minh City”. The thesis was carried out from May
2007 to August 2007 at Nong Lam University in Ho Chi Minh City.
The thesis concentrated searching the water supply systems by underground
water. At the each system, we have carried out step to step such as:
- Searching underground water source.
- Testing, collection parameters of each system reality.
- Calculating and then testing again parameters such as: flow and column of
pressure of pump, diameter of pipe, loss culumn of pressure water pipe, necessary
column of pressure, volume of tank.

- Calculating extinguishable fire system.
Based on calculating theory in order to recommend modificative systems and
method builds new systems.

v


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa ................................................................................................................. i
Cảm tạ ..................................................................................................................... iii
Tóm tắt .................................................................................................................... iv
Mục lục ................................................................................................................... vi
Danh sách các hình .................................................................................................. ix
Danh sách các bảng ................................................................................................. x
Chương 1Mở đầu ..................................................................................................... 1
Chương 2 Tra cứu tài liệu, sách báo phục vụ trực tiếp đề tài .................................. 3
2.1 Phương trình Becnuli đối với dòng chảy thực: .................................................. 3
2.2 Tổn thất năng lượng của dòng chảy thực: ......................................................... 4
2.2.1 Tổn thất dọc đường: ....................................................................................... 4
2.2.2 Tổn thất cục bộ: .............................................................................................. 5
2.3 Hệ thống cấp nước trong nhà:

.............................................................. 5

2.3.1 Xác định lưu lượng nước tính toán:

................................................. 5

2.3.2 Lưu lượng của bơm dùng cho hệ thống cấp nước trong nhà: ......................... 6

2.3.3 Lưu lượng tính toán cho ngôi nhà trong một ngày đêm: ............................... 6
2.3.4 Áp lực trong mạng lưới cấp nước: .................................................................. 6
2.4 Tài liệu về các giếng khoan: .............................................................................. 7
2.5 Đài nước: ........................................................................................................... 7
2.5.1 Chức năng của đài nước: ................................................................................ 7
2.5.2 Xác định dung tích và chiều cao đặt đài nước: ............................................... 7
2.5.2.1 Xác định dung tích đài nước: ....................................................................... 7
2.5.2.2 Chiều cao đặt đài nước: ............................................................................... 7
2.5.2.3 Cấu tạo đài nước: ........................................................................................ 8
2.6 Hệ thống cấp nước chữa cháy bên trong nhà: ................................................... 8
vi


2.7 Lý thuyết cơ bản về bơm: .................................................................................. 9
2.7.1 Công dụng và phân loại: ................................................................................. 9
2.7.1.1 Công dụng:................................................................................................... 9
2.7.1.2 Phân loại: .................................................................................................... 9
2.7.2 Các thông số cơ bản của bơm: ........................................................................ 10
2.7.2.1 Lưu lượng ................................................................................................... 10
2.7.2.2 Cột áp .......................................................................................................... 11
2.7.2.3 Công suất và hiệu suất: ................................................................................ 12
2.7.2.4 Cột áp hút và chiều cao hút cho phép của bơm: .......................................... 13
2.7.2.5 Đường đặc tính của bơm ly tâm: ................................................................. 13
2.7.3 Ghép bơm ly tâm: ........................................................................................... 14
Chương 3 Phương pháp và phương tiện .................................................................. 15
3.1 Phương pháp: ..................................................................................................... 15
3.1.1 Phương pháp xác định xác định lưu lượng tính toán cho từng đoạn
ống và cho toàn ngôi nhà: ....................................................................................... 15
3.1.2 Phương pháp xác định lưu lượng và cột áp (chọn bơm) cho hệ thống ...........
cấp nước: ................................................................................................................. 15

3.1.3 Phương pháp xác định dung tích của đài nước và bể trung chuyển: .............. 16
3.1.4 Phương pháp chọn nguồn nước cấp cho ngôi nhà: ........................................ 17
3.1.5 Phương pháp xác định lưu lượng bơm giếng ngầm: ...................................... 17
3.2 Phương tiện: ....................................................................................................... 17
Chương 4 Kết quả và thảo luận ............................................................................... 18
4.1 Giới thiệu chung: ............................................................................................... 18
4.2 Hệ thống điện:.................................................................................................... 18
4.3 Tìm hiểu giếng khoan và bơm giếng ngầm: ...................................................... 20
4.3.1 Nguồn nước ngầm: ......................................................................................... 21
4.3.2 Bơm chìm dùng cho giếng ngầm: ................................................................... 21
4.4 Hệ thống cấp nước khu nhà Phượng Vỹ:........................................................... 23
4.4.1 Bộ phận phân phối – cung cấp nước: ............................................................. 23
4.4.1.1 Các thông số thực tế của hệ thống: ............................................................. 24
4.4.1.2 Lưu lượng tính toán cho từng điểm nút: ..................................................... 24
vii


4.4.1.3 Cột áp cần thiết và chiều cao đặt tháp nước: ............................................... 25
4.4.1.4 Tính toán lại các thông số đài nước: ............................................................ 27
4.4.2 Bộ phận tạo áp lực cần thiết: .......................................................................... 28
4.4.2.1 Tiến hành thu thập các thông số của hệ thống thực tế, như sau: ................ 28
4.4.2.2 Tính toán lý thuyết hệ thống: ....................................................................... 29
4.5 Hệ thống cấp nước khu nhà Cư Xá E: ............................................................... 31
4.5.1 Bộ phận phân phối – cung cấp nước: ............................................................. 31
4.5.1.1 Các thông số thực tế: ................................................................................... 31
4.5.1.2 Tính toán lý thuyết hệ thống: ....................................................................... 31
4.5.2 Bộ phận tạo áp lực cần thiết: .......................................................................... 35
4.5.2.1 Các thông số của hệ thống thực tế: ............................................................. 35
4.5.2.2 Tính toán lý thuyết hệ thống: ....................................................................... 36
4.5.3 Hệ thống cấp nước chữa cháy:........................................................................ 38

Chương 5 Kết luận và đề nghị ................................................................................ 41
5.1 Kết luận: ............................................................................................................. 41
5.1.1 Hệ thống cấp nước khu nhà Phượng Vỹ:........................................................ 41
5.1.2 Hệ thống cấp nước khu nhà Cư Xá E: ............................................................ 41
5.2 Đề nghị:.............................................................................................................. 42
5.2.1 Đề nghị chỉnh sửa hệ thống đã xây dựng: ...................................................... 42
5.2.2 Đề xuất phương pháp tính toán, thiết kế lắp đặt hệ thống mới: ..................... 42
Tài liệu tham khảo ................................................................................................... 44
Phụ lục ..................................................................................................................... 45

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
1) Hình 2.1 sơ đồ dòng chảy thực.
2) Hình 2.2 cấu tạo đài nước.
3) Hình 2.3 sơ đồ làm việc hệ thống bơm ly tâm.
4) Hình 4.1 sơ đồ hệ thống điện sử dụng thực tế.
5) Hình 4.2 sơ đồ giếng khoan và bơm giếng ngầm.
6) Hình 4.3 sơ đồ cấu tạo bơm dùng cho giếng ngầm.
7) Hình 4.4 sơ đồ điểm nút và vị trí các mặt cắt của hệ thống cấp nước khu nhà
Phượng Vỹ.
8) Hình 4.5 sơ đồ vị trí điểm nút bất lợi trong hệ thống cấp nước khu nhà Phượng Vỹ.
9) Hình 4.6 sơ đồ bộ phận tạo áp lực cần thiết cho hệ thống cấp nước khu nhà Phượng
Vỹ.
10) Hình 4.7 sơ đồ điểm nút cấp nước khu nhà Cư Xá E.
11) Hình 4.8 sơ đồ điểm nút cấp nước bất lợi nhất của hệ thống cấp nước khu nhà Cư
Xá E.
12) Hình 4.9 sơ đồ bộ phận tạo áp lực cần thiết cho hệ thống cấp nước cho khu nhà Cư
Xá E.

13) Hình 4.10 sơ đồ hệ thống chữa cháy khu nhà Cư Xá E.

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG
1) Bảng 4.1 thống kê các thiết bị sử dụng nước của khu nhà Phượng Vỹ.
2) Bảng 4.2 kết quả tính toán thủy lực tại những điểm nút.
3) Bảng 4.3 kết quả đo lưu lượng bơm trung chuyển khu nhà Phượng Vỹ.
4) Bảng 4.4 thống kê thiết bị sử dụng nước khu nhà Cư Xá E.
5) Bảng 4.5 kết quả đo lưu lượng bơm trung chuyển khu nhà Cư Xá E.
6) Bảng 4.6 các đại lượng thực tế và tính toán của hệ thống cấp nước khu nhà Phượng
Vỹ.
7) Bảng 4.7 các đại lượng thực tế và tính toán của hệ thống cấp nước khu nhà Cư Xá E

x


Chương 1
MỞ ĐẦU
Cùng với nhiều ngành khoa học hiện đại nhằm phục vụ cho lợi ích của con
người, hệ thống cấp nước đóng một vai trò quan trọng.
Cấp nước là một hệ thống những công trình, thiết bị và giải pháp kỹ thuật nhằm
nhiệm vụ cấp nước sinh hoạt, công nghiệp, trường học, bệnh viện… Không ai một
ngày không dùng nước, vì thế hệ thống cấp nước trở nên vô cùng quan trọng là điều
kiện để duy trì đời sống hàng ngày của con người, có thể nói ở đâu có sự hiện diện của
con người là ở đó có hệ thống cấp nước tồn tại dưới những hình thức khác nhau.
Nguồn gốc của việc ra đời những hệ thống cấp nước là do nước thường tồn tại ở
dạng thế năng thấp, mặt khác nguồn nước phân bố không đều, với mỗi địa điểm tài
nguyên nước thường là hữu hạn đặc biệt với nguồn nước ngầm.

Như đã phân tích, ta thấy hệ thống cấp nước phải hoạt động liên tục và ổn định
để đáp ứng nhu cầu hàng ngày của con người. Bên cạnh đó, vì nước thường tồn tại ở
dạng thế năng thấp vì thế hệ thống cấp nước phải tiêu tốn năng lượng để tạo nên thế
năng lớn hơn cho nguồn nước, để cấp nước đến nơi cần nước theo yêu cầu.
Với điều kiện làm việc như vậy của hệ thống cấp nước, từ đó cần phải được xây
dựng dựa trên lý thuyết tính toán khoa học, để giải quyết vấn đề về năng lượng (một
vấn đề cả thế giới đang quan tâm và đặt lên hàng đầu) một cách triệt để để đảm bảo sự
làm việc lâu dài và ổn định của hệ thống. Mặt khác, hiện trạng chung của những hệ
thống cấp nước vừa và nhỏ tại Việt Nam đều phần lớn được xây dựng theo kinh
nghiện không dựa trên lý thuyết tính toán. Vì vậy một yêu cầu được đưa ra đó là cần
phải có phương pháp tính toán làm cơ sở cho việc thiết kế những hệ thống mới và sửa
chữa những hệ thống đã xây dựng một cách khoa học.

1


Để giải quyết tất cả những vấn đề đã nêu trên đối với hệ những hệ thống cấp
nước, đặc biệt với những hệ thống cấp nước bằng nguồn nước ngầm tại trường Đại
Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh vì thế đề tài “Nghiên cứu hệ thống cấp nước bằng
nguồn nước ngầm tại Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh” được
thực hiện nhằm những mục đích sau:
- Khảo nghiệm, đánh giá tình trạng hoạt động của những hệ thống đã được xây
dựng và đưa vào sử dụng. Từ đó tìm ra những khuyết điểm của những hệ thống và
những phương pháp sửa chữa, khắc phục với từng hệ thống.
- Đề nghị phương pháp, cơ sở tính toán thiết kế cho những hệ thống cấp nước sẽ
xây dựng mới. Đặc biệt với những hệ thống cấp nước chữa cháy.

2

Chương 2
TRA CỨU TÀI LIỆU, SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC
TIẾP ĐỀ TÀI
2.1 Phương trình Becnuli đối với dòng chảy thực:
Theo Nguyễn Phước Hoàng và cộng tác viên (1996).
Xét một đoạn
dòng chất lỏng thực
chuyển động ổn định
giới hạn bởi hai mặt cắt
1 - 1 và 2 – 2
(Hình 2.1)
Tại trọng tâm
của hai mặt cắt ta có:
- Độ cao hình học
Z1 và Z2(m).
- Áp suất thủy động
p1 và p2(N/m2).
- Vận tốc v1 và v2(m/s).
- Diện tích mặt cắt f1 và f2(m2).

Hình 2.1

Phương trình Becnuli viết cho dòng nguyên tố chất lỏng thực chuyển động ổn
định, như sau:
Z1 +

p1

γ

+

v12
p
v2
= Z 2 + 2 + 2 + ∑ hw(1− 2 )
2g
γ 2g

Trong đó: γ (N/m3) là trọng lượng riêng của chất lỏng.
g (m/s2) là gia tốc trọng trường.

3

(2 – 1)


∑h

w (1− 2 )

(m) là tổng tổn thất năng lượng của một đơn vị trọng lượng chất

lỏng di chuyển từ mặt cắt 1 -1 đến mặt cắt 2 – 2.
2.2 Tổn thất năng lượng của dòng chảy thực:
Theo Nguyễn Phước Hoàng và cộng tác viên (1996).
Khi chất lỏng thực chảy có tổn thất năng lượng do lực cản chuyển động. Căn cứ
vào nguyên nhân phát sinh tổn thất năng lượng trong dòng chảy, người ta chia tổn thất
đường ống ra làm hai loại sau:
+ Tổn thất dọc đường: (hwd )

+ Tổn thất cục bộ: (hwc )
2.2.1 Tổn thất dọc đường:
Tổn thất năng lượng dọc đường là do lực cản tác dụng lên chất lỏng chảy do lực
ma sát trong của chất lỏng gây nên, hay do lực cản theo chiều dài của bề mặt bao
quanh dòng chảy.
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất dọc đường, Darcy đã thiết lập công
thức chung xác định tổn thất năng lượng dọc đường vào năm 1856, gọi là công thức
Darcy:
hwd = λ

Trong đó: i = λ

l v2
= il
d 2g

(2 – 2)

v2
8λ.Q 2
= 2
là độ dốc thủy lực của ống (hay tổn thất trên một đơn vị
2dg π .g .d 5

dài của ống).
λ - hệ số cản theo chiều dài.

Q – Lưu lượng dòng chảy trong ống (m3/s).
d - đường kính trong của ống (m).
v - vận tốc dòng chảy trung bình trong ống (m/s).

g – gia tốc trọng trường (m/s2).
Tra tổn thất dọc đường trong tài liệu “Các bảng tính toán thủy lực”, tác giả Th.s
Nguyễn Thị Hồng, NXB Xây Dựng, 2001.

4


2.2.2 Tổn thất cục bộ:
Sức cản cục bộ sinh ra khi thay đổi đột ngột mặt cắt, hay hình dạng dòng chảy
(trị số, phương, chiều của vận tốc). Ở chỗ có sức cản cục bộ có thể quan sát thấy hiện
tượng va đập và chảy xoáy. Sự tương tác giữa dòng chảy và các chất điểm chảy xoáy.
Đó là nguyên nhân phát sinh ra tổn thất năng lượng cục bộ.
Thường dùng công thức Weisbach để tính tổn thất cục bộ:
hwc = ζ

v2
2g

(2 – 3)

Trong đó: v - vận tốc trung bình dòng chảy thường lấy ở sau chỗ có sức cản cục bộ;
ζ - hệ số tổn thất cục bộ, thường được xác định bằng thực nghiệm.

2.3 Hệ thống cấp nước trong nhà:
Theo Hoàng Huệ (2003).
2.3.1 Xác định lưu lượng nước tính toán:
Để xác định lưu lượng nước tính toán sát với thực tế và bảo đảm cung cấp nước
được đầy đủ, thì lưu lượng nước tính toán phải xác định theo số lượng các thiết bị sử
dụng nước được bố trí trong ngôi nhà.
Mỗi thiết bị tiêu thụ một lượng nước khác nhau, do đó để dễ dàng tính toán

người ta thường đưa tất cả các lưu lượng nước của các thiết bị về dạng lưu lượng đơn
vị tương đương gọi là đương lượng (N). Một đương lượng tương ứng với lưu lượng là
0,2 l/s có đường kính φ15 mm. Lưu lượng nước tính toán và trị số đương lượng của các
thiết bị lấy theo bảng (5 – 3).
Trong thực tế không phải tất cả các thiết bị đều làm việc đồng thời, mà nó phụ
thuộc vào chức năng của ngôi nhà, vào số lượng thiết bị và mức độ trang bị kỹ thuật
cho ngôi nhà.
Vì vậy để xác định lưu lượng nước tính toán người ta thường sử dụng các công
thức có dạng phụ thuộc vào số lượng thiết bị và áp dụng cho từng loại nhà khác nhau.
Các công thức này được thành lập trên cơ sở điều tra thực nghiệm về sự hoạt động
đồng thời của các thiết bị dùng nước trong các ngôi nhà khác nhau.
qtt = α * 0,2 N

(l/s)

(2 – 4)

Trong đó: qtt là lưu lượng nước tính toán,
α là hệ số phụ thuộc vào chức năng của ngôi nhà, lấy theo bảng (5 – 6).
5


2.3.2 Lưu lượng của bơm dùng cho hệ thống cấp nước trong nhà:
Lưu lượng bơm dùng cho hệ thống cấp nước trong nhà phải chọn như sau:
Qb = qttmax + q cc

(2 – 5)

Trong đó: qttmax là lưu lượng sử dụng tính toán lớn nhất, tính theo công thức (2 – 4);
q cc là lưu lượng của bơm dùng cho chữa cháy.

2.3.3 Lưu lượng tính toán cho ngôi nhà trong một ngày đêm:
Qmax. ngàyđêm=
Qmax.h=
q max .s =

qtb P
3
k ng (m /ngày đêm)
1000

Qmax .ng .d

(2 – 6)

k h (m3/h)

(2 – 7)

Qmax .h .1000
(l/s)
3600

(2 – 8)

24

Trong đó:
Qmax.ng.đ, Qmax.h, qmax.s - lần lượt là lưu lượng lớn nhất ngày đêm, giờ và giây;
kng, kh – hệ số không điều hoà ngày đêm, giờ;

qtb- tiêu chuẩn dùng nước trung bình (l/người ngày đêm), tra bảng tiêu chuẩn;
P - Số người sử dụng tính toán (người).
2.3.4 Áp lực trong mạng lưới cấp nước:
Muốn đưa nước tới các nơi tiêu dùng, thì tại mỗi điểm của mạng lưới cấp nước
bên ngoài phải có một áp lực tự do dự trữ cần thiết. Áp lực này do bơm hoặc đài nước
tạo ra. Muốn việc cấp nước được liên tục thì áp lực của máy bơm hoặc chiều cao của
đài nước phải đủ lớn, để đảm bảo đưa nước tới những vị trí bất lợi nhất, tức là điểm
đưa nước tới nằm ở vị trí cao nhất, xa nhất so với trạm bơm hay đài nước.
Áp lực tự do cần thiết tại vị trí bất lợi nhất trên mạng lưới cấp nước bên ngoài,
còn gọi là áp lực cần thiết của hệ thống, có thể lấy sơ bộ như sau: nhà một tầng 10m,
hai tầng 12m, ba tầng 16m, bốn tầng 20m,…, cứ như vậy, khi tăng thêm một tầng thì
áp lực cần thiết tăng thêm 4m. Áp lực tự do cần thiết ở những thiết bị hoặc máy móc
dùng nước lấy theo Tiêu Chuẩn Việt Nam (TCVN) 18 - 64.

6


2.4 Tài liệu về các giếng khoan:
Từ hồ sơ của các giếng khoan do các nhà thầu cung cấp, ta có các thông số về
các giếng khoan và bơm giếng ngầm tương ứng với những hệ thống cấp nước ngầm.
Cụ thể các thông số này xem thêm phần phụ lục.
2.5 Đài nước:
2.5.1 Chức năng của đài nước:
Chức năng chính của đài nước là thực hiện nhiệm vụ điều hoà nước, tức là dự
trữ nước khi thừa và cung cấp nước khi thiếu. Đồng thời két nước tạo áp lực để đưa
nước tới các nơi tiêu dùng nước một cách ổn định và thường xuyên. Ngoài ra, đài nước
còn dùng để lắng lọc tạp chất có trong nước, dự trữ nước lâu dài và sẵn sàng cung cấp
cho hệ thống chữa cháy nếu cần.
2.5.2 Xác định dung tích và chiều cao đặt đài nước:
2.5.2.1 Xác định dung tích đài nước:

Dung tích toàn phần của đài nước xác định theo công thức sau:
Vdn = K.(Vđh+Vcc) (m3)

(2 – 9)

Trong đó:
Vđh – dung tích điều hoà của đài nước (m3). Xác định như sau, khi dùng máy
bơm theo kinh nghiệm Wđh không nhỏ hơn 5% lưu lượng nước cung cấp ngày đêm
Qngày.đêm.
Vcc – dung tích nước chữa cháy (nếu có) lấy bằng lượng nước chữa cháy trong
10 phút khi vận hành tay và 5 phút khi vận hành tự động.
K - hệ số dự trữ kể đến chiều cao xây dựng và phần cặn lắng ở đáy đài nước.
Thường lấy K = 1,2 đến 1,3.
2.5.2.2 Chiều cao đặt đài nước:
Chiều cao đặt đài nước được xác định trên cơ sở bảo đảm tạo ra đủ áp lực để
đưa nước tới những thiết bị dùng nước bất lợi nhất theo đúng lưu lượng yêu cầu.
Như vậy đài nước phải có đáy cao hơn thiết bị bất lợi nhất một khoảng bằng
tổng áp lực tự do tại những thiết bị bất lợi nhất và tổng tổn thất áp lực từ đài nước đến
thiết bị bất lợi đó.

7


2.5.2.3 Cấu tạo đài nước:

Hình 2.2
2.6 Hệ thống cấp nước chữa cháy bên trong nhà:
Tùy theo chiều cao, chức năng và tính chất nguy hiểm về cháy của ngôi nhà mà
người ta quy định phải thiết kế hệ thống cấp nước chữa cháy. Theo quy phạm TCVN
4513-88, hệ thống cấp nước chữa cháy bên trong nhà loại thông thường phải được bố

trí trong các loại ngôi nhà sau đây:
-

Các nhà ở gia đình cao từ bốn tầng trở lên, các nhà ở tập thể, khách sạn, cửa
hàng ăn cao từ năm tầng trở lên.

-

Các cơ quan hành chính, trường học cao từ ba tầng trở lên.

-

Các nhà ga, kho hàng hoá, các công trình công cộng, các cơ quan khám
bệnh, nhà giữ trẻ, mẫu giáo khi khối tích mỗi nhà từ 5000m3 trở lên.

-

Các rạp hát, chiếu bóng, câu lạc bộ, nhà văn hóa mà phòng khán giả có từ
300 chỗ ngồi trở lên.

-

Các phòng dưới khán giả của sân vận động có từ 5000 chỗ ngồi xem trở lên.

Tiêu chuẩn chất lượng nước của mỗi vòi phun chữa cháy và số vòi phun chữa
cháy hoạt động đồng thời trong nhà có thể tham khảo bảng phụ lục III, trang 171, sách
“Giáo trình cấp thoát nước”, tác giả Hoàng Huệ, NXB Xây Dựng, 2003.
Hệ thống cấp nước chữa cháy thông thường, thường được xây dựng rộng rãi và
thường kết hợp với hệ thống cấp nước sinh hoạt hoặc sản xuất.
8

Với hệ thống cấp nước chữa cháy áp lực thấp, áp lực cần thiết ở các cột lấy
nước chữa cháy bất lợi nhất tối thiểu là 10m, với hệ thống cấp nước chữa cháy áp lực
cao, áp lực cần thiết của cột lấy nước chữa cháy bất lợi nhất phải đảm bảo đưa nước
qua các ống vải gai chữa cháy (l= 50 đến 100m) đến vị trí bất lợi nhất có cháy và tại
đó cũng phải có áp lực đủ lớn tối thiểu là 10m.
2.7 Lý thuyết cơ bản về bơm:
Theo Nguyễn Phước Hoàng và cộng tác viên (1996).
2.7.1 Công dụng và phân loại:
2.7.1.1 Công dụng:
Bơm là loại máy thủy lực biến đổi cơ năng của động cơ thành năng lượng để
vận chuyển chất lỏng hoặc tạo nên áp suất cần thiết trong hệ thống truyền dẫn thủy
lực.
2.7.1.2 Phân loại:
- Theo nguyên lý làm việc, bơm được chia thành hai loại chủ yếu:
+ Bơm cánh dẫn: bơm ly tâm, hướng trục.
+ Bơm thể tích: bơm piston, bơm rotor….
+ Đặc biệt: nước va, phun tia….
- Theo công dụng:
+ Bơm cấp nước nồi hơi (nhà máy nhiệt điện)
+ Bơm dầu (truyền động thủy lực)
+ Bơm nhiên liệu….
+Bơm cấp nước sinh hoạt.
+ Bơm cứu hoả
+ Bơm hóa chất…
- Theo phạm vi cột áp hoặc lưu lượng: bơm có cột áp cao, trung bình, thấp, lưu
lượng lớn, trung bình, nhỏ.

9

2.7.2 Các thông số cơ bản của bơm:
Xét một sơ đồ thiết bị của một bơm làm việc trong hệ thống đơn giản sau:

Hình 2.3
Bơm có năm thông số làm việc cơ bản sau:
- Lưu lượng: Q (l/s, m3/s, m3/h, N/s…)
- Cột áp: H (m)
- Công suất: N (kW, Hp….)
- Hiệu suất: η
- Cột áp hút cho phép: [H ck ] (m)
2.7.2.1 Lưu lượng của bơm là lượng chất lỏng mà bơm vận chuyển được trong một
đơn vị thời gian.
Lưu lượng được xác định bằng các dụng cụ đo tức thời lắp trên ống đẩy (ống
Venturi, tấm chắn) hoặc các dụng cụ đo trung bình đặt ở cuối ống đẩy (thùng lường
hoặc cân)

10


2.7.2.2 Cột áp của bơm chính là năng lượng đơn vị mà bơm truyền được cho chất lỏng
(thường kí hiệu là H, đo bằng m cột chất lỏng).
Từ sơ đồ hệ thống làm việc của bơm (hình 2.3). Viết phương trình Becnuli cho
mặt cắt (2 - 2) và (3 - 3), mặt chuẩn đi qua tâm bơm, kết hợp với khái niệm về cột áp
như đa nêu, ta có:
⎛p
⎞ ⎛p
⎞ p − p 2 v32 − v 22
v2

v2
+
+y
H = era − evao = ⎜⎜ 3 + 3 + Z h + y ⎟⎟ − ⎜⎜ 2 + 2 + Z h ⎟⎟ = 3
γ
2g
2g
2g
⎠
⎝ γ
⎠ ⎝ γ

(2 - 10)

Trong công thức trên, p3 , p 2 là những áp suất tuyệt đối. Được đọc trực tiếp từ
áp kế pak và chân không kế pck, nên ta có:
⎧ p 2 = p a − p ck ⎫
p3 − p 2
p + p ck
= ak
⎨
⎬⇒
γ
γ
⎩ p3 = p a + p ak ⎭

(2 – 11)

Nếu đường kính ống đẩy và ống hút bằng nhau (v3 = v2), khoảng cách y nhỏ có
thể bỏ qua thì cột áp yêu cầu của bơm được xác định như sau:

H=

p ak + p ck

(2 – 12)

γ

Trong đó: era , evao , γ , p a lần lượt là năng lượng đơn vị của chất lỏng ra và vào,
trọng lượng riêng của chất lỏng, áp suất khí quyển.
Đây chính là cơ sở cho việc xác định cột áp của bơm đang hoạt động trong một
hệ thống nhất định, khảo nghiệm cột áp thực của bơm và vẽ đường đặc tính thực
nghiệm cho bơm.
Mặt khác, chúng ta có thể xác định cột áp yêu cầu của bơm dựa vào các thông
số khác (p1, p2, Z…) như sau:
Viết phương trình Becnuli cho mặt cắt 1-1 và 2-2, mặt chuẩn 1-1, ta có:
v12 p1
p
v2
+
= Z h + 2 + 2 + ∑ hh
2g γ
γ
2g

∑h

h

(2 - 13)

là tổng tổn thất năng lượng ở ống hút.
Viết phương trình Becnuli cho mặt cắt 3-3 và 4-4, mặt chuẩn 3-3, ta có:
v32 p3
p
v2
+
= Z d + 4 + 4 + ∑ hd
2g γ
γ
2g

∑h

d

là tổng tổn thất năng lượng ở ống đẩy.

11

(2 - 14)


Từ (2 - 12), (2 - 13) và (2 - 14) suy ra:
H=

p 4 − p1

Đặt:

∑h = ∑h + ∑h

γ

+ Z h + Z d + y + ∑ hh + ∑ hd +
h

d

v 42 − v12
2g

(2 – 15)

là tổng tổn thất năng lượng trong hệ thống mà bơm làm

việc. Chiều cao hình học Z = Z h + Z d + y .
Vậy:
H=

p 4 − p1

γ

+ Z + ∑h +

v 42 − v12
2g

(2 - 16)

Từ phương trình (2 - 16) ta thấy rõ cột áp yêu cầu của bơm nhằm khắc phục:
-

Độ chênh mặt thoáng Z, hay độ cao dâng.

-

Độ chênh áp suất trên mặt thoáng ở bể chứa và áp suất tại đầu ra của bơm.

-

Độ chênh động năng giữa mặt thoáng của bể chứa và động năng của dòng
chảy tại đầu ra của bơm .

-

Tổn thất năng lượng trong ống đẩy và ống hút.

Phương trình (2 - 16) cho ta biết cột áp của bơm làm việc trong một hệ thống.
Đó cũng chính là cột áp của hệ thống. Ta nhận thấy ở vế phải có những đại lượng
không đổi được gọi là cột áp tĩnh của hệ thống và các đại lương thay đổi gọi là cột áp
động của hệ thống:
p 4 − p1
⎫
⎧
+Z ⎪
⎪H t =
γ
⎪

⎪
⇒ H = Ht + Hd
⎨
2
2 ⎬
−
v
v
4
1
⎪H = h +
⎪
⎪⎩ d ∑
2 g ⎪⎭

2.7.2.3 Công suất và hiệu suất:
Công suất thủy lực của bơm là cơ năng mà chất lỏng trao đổi với bơm trong
một đơn vị thời gian.
Công suất thủy lực của bơm được cho bởi công thức:
N tl =

γQH
1000

(kW)

(2 – 17)

Muốn tạo được một công suất thủy lực N tl , thì trục bơm phải có một công suất
lớn hơn công suất này, vì trong khi làm việc bơm phải tiêu hao một phần năng lượng

để bù vào các tổn thất thủy lực, tổn thất ma sát giữa các bộ phận làm việc của bơm…
12


N=

N tl

η

(kW)

(2 – 18)

Trong đó: N là công suất làm việc tại trục của bơm, η là hiệu suất toàn phần của
bơm.
2.7.2.4 Cột áp hút và chiều cao hút cho phép của bơm:
Đối với bơm ly tâm, khả năng làm việc của bơm không chỉ phụ thuộc vào quá
trình đẩy mà phụ thuộc vào cả quá trình hút. Trong quá trình hút chất lỏng, bánh công
tác phải tạo được độ chênh áp nhất định giữa miệng hút của bơm và mặt thoáng của bể
hút. Độ chênh áp này gọi là cột áp hút (nhờ nó mà chất lỏng chảy được từ bể hút vào
bơm):
Hh =

p1 − p 2

γ

= Zh +

v22
+ ∑ hh
2g

(2 – 19)

Trong trường hợp p1 = p a , thì khả năng hút tối đa của bơm ứng với p 2 = 0
là: H h max =

pa

γ

= 10m cột nước. Trong thực tế thì cột áp hút lớn nhất của bơm (khi

p1 = p a ) không bao giờ đạt đến 10m cột nước, vì áp suất tại miệng vào của bơm khi

nhỏ đến một mức nào đó bằng áp suất hơi bão hòa của chất lỏng thì đã gây ra hiên
tượng xâm thực trong bơm. Vậy điều kiên để bơm có thể làm việc được
là: H h = Z h +

v 22
+ ∑ hh ≤ [H h ] < H h max , [H h ] là cột áp hút cho phép.
2g

2.7.2.5 Đường đặc tính của bơm ly tâm:
+ Các thông số Q, H, N, η thay đổi theo các chế độ làm việc của bơm với số
vòng quay (n) không đổi hoặc thay đổi.
+ Các quan hệ H = f1 (Q ); N = f 2 (Q );η = f 3 (Q ) , biểu thị đặc tính làm việc của
bơm, được biểu diễn dưới dạng giải tích gọi là các phương trình đặc tính hoặc biểu

diễn bằng các đồ thị gọi là các đường đặc tính của bơm. Trong thực tế kỹ thuật, thường
chỉ hay dùng các đường đặc tính.

13


+ Các đường đặc tính được xây dựng nên từ các số liệu tính toán gọi là đuờng
đặc tính toán; nếu xây dựng từ các giá trị đo được qua thí nghiệm gọi là đường đặc
tính thực nghiệm. Đường đặc tính ứng với số vòng quay làm việc không đổi (n=
constant), gọi là đường đặc tính làm việc.
+ Công dụng của các đường đặc tính làm việc của bơm là:
- Qua các đường đặc tính H-Q, η -Q, N-Q, thấy được khu vực làm việc có lợi
nhất ứng với hiệu suất cao nhất của bơm. Vì vậy để nâng cao chỉ tiêu kinh tế sử dụng
bơm, ta nên chọn chế độ làm việc của bơm ứng với điểm có η max , hoặc khu vực gần
đấy sao cho có η = (η max − 7% ) . Thường khu vực này có đánh dấu trên đường H-Q.
- Qua hình dạng của các đường đặc tính, ta có thể biết được tính năng làm việc
của bơm để sử dụng hợp lý. Bơm dùng trong hệ thống cấp nước có cột áp tương đối ổn
định, bơm làm việc với số vòng quay của động cơ không đổi có thể điều chỉnh lưu
lượng bằng khoá, nên chọn bơm có đường đặc tính (H-Q) dạng thoải…
- Công dụng của đường đặc tính H ck = f (Q ) để tính toán ống hút và xác định vị
trí đặt bơm một cách hợp lý.
2.7.3 Ghép bơm ly tâm:
Trong thực tế có trường hợp phải ghép nhiều bơm cùng làm việc trong một hệ
thống, khi có yêu cầu về cột áp hoặc lưu lượng lớn hơn cột áp, lưu lượng của một
bơm. Có hai cách ghép sau đây:
- Ghép song song: Dùng trong trường hợp hệ thống có yêu cầu lưu lượng lớn hơn
lưu lượng của một bơm, cột áp của hệ thống không đổi. Điều kiện để các bơm ghép
song song có thể làm việc được là khi làm việc, các bơm ghép phải có cùng cột áp.
- Ghép nối tiếp: Dùng trong trường hợp hệ thống có yêu cầu cột áp lớn hơn cột áp
của một bơm, lưu lượng của hệ thống không đổi. Điều kiện để các bơm ghép nối tiếp

có thể làm việc được bình thường là khi làm việc, các bơm ghép phải có cùng lưu
lượng. Khi đó cột áp của bơm ghép nối tiếp bằng tổng cột áp của các bơm đem ghép:
n

H t = ∑ H i , i là thứ tự của bơm đem ghép.
i =1

14