DH ch3 mangluoicapnuoc
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.24 MB, 32 trang )
TRƯỜNG ĐẠICẤP
HỌCTHỐT
BÁCH KHOA
NƯỚCTP. HCM
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN
NỘI DUNG MƠN HỌC
Giảng viên: PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
E-mail: or
Web: />
CHƯƠNG 1: Tổng quan về cấp nước
CHƯƠNG 2: Nguồn nước & Cơng trình thu nước.
CHƯƠNG 3: Mạng lưới cấp nước khu vực
vực.
CHƯƠNG 4: Mạng lưới cấp nước bên trong.
CHƯƠNG 5: Mạng lưới thốt nước bên trong.
CHƯƠNG 6: Mạng lưới thốt nước khu vực.
CHƯƠNG 7: Tổng quan về xử lý nước thải.
CHƯƠNG 8: Phần mềm EPANET và SWMM
1
PGS. TS. Nguyễn Thống
2
Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3
MẠNG LƯỚI CẤP
NƯỚC KHU VỰC
3
PGS. TS. Nguyễn Thống
ĐỊNH NGHĨA
Là hệ thống đường ống & các hạng
mục c/trình liên quan xây dựng theo
hệ thống trục giao thơng chính của
khu vực cấp nước.
NHIỆM VỤ
Nước trong mạng lưới sẽ được lấy ra
cung cấp cho các đơn vị sử dụng
nước cuối cùng (hộ dân, nhà máy, xí
nghiệp, cơng sở,…).
4
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
PHÂN LOẠI
Có 3 loại mạng lưới:
Mạng lưới vòng.
Mạng lưới hở (cụt).
Mạng lưới hỗn hợp (vòng +
hở).
MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA
Nút: Là nơi giao nhau các đường ống.
Đoạn ống 2
Đoạn ống 1
PGS. TS. Nguyễn Thống
Nút i
D
5
Đoạn ống j
d
6
PGS. TS. Nguyễn Thống
1
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA
MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA
Đoạn ống: Giới hạn bởi 2 nút kề nhau với quy
ước là d=hs. và không có lưu lượng vào, ra
dọc đoạn ống (trong trường hợp có lưu
lượng dọc tuyến biến đổi lưu lượng
“tương đương” về nút 2 đầu đoạn ống).
Điểm lấy nước: là vò trí nút ở đó nước được
lấy ra (hoặc đưa vào) mạng lưới để vào
đơn vò sử dụng nước cuối cùng.
Nút j
Nút i
qj
Điểm lấy nước
j
i
Đoạn ống có d=hs.
7
8
PGS. TS. Nguyễn Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC KHU VỰC
7
6
MẠNG LƯỚI
VỊNG
IV
q3
I
1
2
3
II
Đài nước
9
8
VI
4
5
V
III
Nguồn nước
10
Điểm lấy nước
12
MẠNG LƯỚI VỊNG
9
PGS. TS. Nguyễn Thống
11
10
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Nhận xét: Nước từ nguồn đến điểm lấy
nước có thể đi bằng nhiều tuyến khác
nhau.
ƯU KHUYẾT ĐIỂM
MẠNG LƯỚI VÒNG
Ưu điểm: Bảo đảm an toàn cấp lưu lượng
đến các điểm lấy nước khi có sự cố xảy
ra trên đường ống mạng lưới.
Khuyết điểm: Giá thành cao.
tính thủy lực phức tạp.
MẠNG
LƯỚI HỞ
12
11
PGS. TS. Nguyễn Thống
13
PGS. TS. Nguyễn Thống
2
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
q5
6
7
q1
3
4
9
10
5
1
2
Nhận xét: Nước từ nguồn đến điểm lấy nước chỉ
có thể đi bằng một tuyến.
ƯU KHUYẾT ĐIỂM
MẠNG LƯỚI CỤT
Ưu điểm: Giá thành thấp.
tính thủy lực đơn giản.
Khuyết điểm: KHÔNG bảo đảm an toàn cấp lưu
lượng đến các điểm lấy nước khi có sự cố xảy
ra trên đường ống mạng lưới.
Nguồn nước
Đài nước
8
Điểm lấy nước
MẠNG LƯỚI CỤT (HỞ)
13
14
PGS. TS. Nguyễn Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC KHU VỰC
7
6
MẠNG LƯỚI
HỖN HỢP
I
1
(VỊNG + HỞ)
2
q3
3
4
II
Đài nước
9
8
5
Mạng
lưới hở
Nguồn nước
10
Điểm lấy nước
15
PGS. TS. Nguyễn Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
11
12
1-2; 4-5;…: Đoạn ống
MẠNG LƯỚI HỔN HỢP
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Nhận xét: Phát huy được ưu
điểm của 2 loại mạng lưới
và khắc phục một phần các
khuyết điểm của hai loại
trên.
17
PGS. TS. Nguyễn Thống
16
MỘT SỐ NGUN TẮC &
LƯU Ý KHI THIẾT KẾ MẠNG
LƯỚI CẤP NƯỚC KHU VỰC
Xác định vị trí nguồn nước.
(Chú ý: Nguồn nước thơ, nguồn
nước đã được xử lý)
Nên chọn vị trí có lợi về mặt
năng lượng (áp suất, thế năng
lớn).
PGS. TS. Nguyễn Thống
18
3
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Từ vị trí nguồn nước Bố
trí tuyến cấp 1 trước.
Bố trí tuyến cấp 2,3,…
Thơng thường d cấp nhỏ
nhất >=150mm.
19
PGS. TS. Nguyễn Thống
CÁC NGUN TẮC & LƯU Ý
Đầy đủ để có thể lấy nước
vào bất kỳ đơn vị sử dụng
nước cuối cùng nào cho khu
thiết kế hệ thống cấp nước.
Theo hệ thống quy hoạch
giao thơng.
20
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
CÁC NGUN TẮC & LƯU Ý
Cần AN TỒN cấp nước cao
dạng mạng lưới vòng. Nếu
khơng mạng lưới cụt.
Ưu tiên xem xét mạng lưới
hỗn hợp.
ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG
21
22
PGS. Dr.
PGS.
TS.Nguyễn
NguyễnThống
Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC
THƠNG SỐ U CẦU
LỰA CHỌN
CUỐI CÙNG
Cột nước tự do h (áp lực nước tự do) :
h
p
h min
g
(=1000kg/m3: khối
- Đối với nhà dân cư:
hmin tùy theo u cầu khu vực (10m
40m)
p: áp suất tại điểm lấy nước
Lưu lượng Q(t) >= Qu cầu .
PGS. TS. Nguyễn Thống
- đòa hình.
- đòa chất.
- nguồn nước.
- quy hoạch đô thò.
- dân số.
- đối tượng tiêu
thụ nước.
- quy hoạch giao
thông.
lượng riêng của nước
23
Nghiên cứu các phương án khả thi
và so sánh kinh tế các p/án l/chọn.
Khảo sát c/t hiện hữu:
- mạng lưới thóat nước
- mạng lưới phân phối gaz
- mạng lưới phân phối điện
- mạng luới điện thọai 24
PGS. TS. Nguyễn Thống
4
CẤP THOÁT NƯỚC
CẤP THOÁT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
LƯU Ý
Chọn sơ bộ đường kính ống:
LƯU Ý
Thông số tham khảo:
Vtb = (0.5 1.5) m/s
Lmax = (350 900)m
pmax= 500 kPa (kN/m2)
pmin= 150 kPa
d(m) 0,8 1, 2 Q 0,42
Q(m3/s): lưu lượng qua ống
dmin >= 150mm.
25
PGS. TS. Nguyễn Thống
26
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THOÁT NƯỚC
CẤP THOÁT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
• Khái niệm về đường kính kinh tế:
T($)
T1+ T2
ĐƯỜNG ỐNG
CẤP NƯỚC
Tmin
T1=f(D)
T2=f(D)
dopt
T1: chi phí đường ống
T2: chi phí năng lượng
D (m)
28
27
PGS. TS. Nguyễn Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THOÁT NƯỚC
CẤP THOÁT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
ĐƯỜNG ỐNG NHỰA
OÁng nhöïa (150500
500))
p= 20 N/cm2
30
29
PGS. TS. Nguyễn Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
5
CẤP THOÁT NƯỚC
CẤP THOÁT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Ống nhựa uPVC
L=5.5m, p=6bar
1bar 10mH2O
Ống nhựa HDPE
31
PGS. TS. Nguyễn Thống
32
PGS. TS. Nguyễn Thống
L=56m, p=10 12bar
CẤP THOÁT NƯỚC
CẤP THOÁT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Ống nhựa HDPE
Ống nhựa
PVC
34
33
PGS. TS. Nguyễn Thống
L=56m, p=10 12bar
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THOÁT NƯỚC
CẤP THOÁT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
35
PGS. TS. Nguyễn Thống
36
PGS. TS. Nguyễn Thống
6
CẤP THOÁT NƯỚC
CẤP THOÁT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
37
38
PGS. TS. Nguyễn Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THOÁT NƯỚC
CẤP THOÁT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
ỐNG BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC, NÒNG THÉP
ỐNG
BÊ TÔNG
L=4 5m, 6bar
39
40
PGS. Dr.
PGS.
TS.Nguyễn
NguyễnThống
Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THOÁT NƯỚC
CẤP THOÁT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
ỐNG BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC
L=4.5 7m, 57bar
ỐNG
GANG
42
41
PGS. TS. Nguyễn Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
7
CẤP THOÁT NƯỚC
CẤP THOÁT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
ỐNG GANG DẺO
ỐNG GANG DẺO
L=6m, p=10bar
L=6m, p=10bar
43
PGS. TS. Nguyễn Thống
ỐNG
44
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THOÁT NƯỚC
CẤP THOÁT NƯỚC
PUSH khu
TO JOINT
Chương 3: Mạng lưới cấp nước
vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
NỐI ỐNG
KHUỶU (CHUYỂN HƯỚNG DÒNG CHẢY)
45
PGS. TS. Nguyễn Thống
46
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THOÁT NƯỚC
CẤP THOÁT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
BÙ (CHUYỂN DẠNG LIÊN KẾT)
ỐNG NỐI
47
PGS. TS. Nguyễn Thống
48
PGS. TS. Nguyễn Thống
8
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
ỐNG NỐI T, NỐI THẬP
49
PGS. TS. Nguyễn Thống
50
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
QUY LUẬT THỦY LỰC TRONG
ỐNG CHẢY CĨ ÁP
dh KQ m
Tổn thất
năng lượng
(mH2O)
QUY LUẬT THỦY LỰC
TRONG ỐNG CHẢY CĨ ÁP
10.68L(m) 1.85
Hazen-Williams
dh(m)
Q
d(m)4.87 C1.85
HW
Lưu lượng
trong ống
K hệ số phụ thuộc đường ống; dh(m) tổn thất
năng lượng trên đoạn ống dài L(m); Q(m3/s)
lưu lượng qua ống; m=1 (c. tầng)2 (c. rối).
Ống cũ
CHW
50-120
Ống sắt
cũ
100-140
Ống
b/tông
120-140
Ống
nhựa
140-150 140-150
51
PGS. TS. Nguyễn Thống
52
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Manning
L V2
dh .
(mH 2 O)
d 2g
QUY ĐỔ
ĐỔII
LƯU LƯỢ
LƯỢNG
NG
DỌC
DỌ
C ĐOẠ
ĐOẠN
N ỐNG
Hệ số tổn thất năng lượng đường
dài (biểu đồ Moody or Nicurade)
L chiều dài ống
d đường kính ống
V vận tốc trung bình mặt cắt
54
53
PGS. TS. Nguyễn Thống
Ống
thép
PGS. TS. Nguyễn Thống
9
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Quy đổi lưu lượng phân bố đều q
theo chiều dài l/lượng nút 2 đầu.
CHÚ Ý
Khi tính tốn thủy lực mạng
lưới cấp nước khu vực Nếu
có lưu lượng phân bố trên các
đoạn ống Phải quy đổi về
lưu lượng nút tương đương ở
2 đầu đoạn ống trước.
V(x)
qL (l/s)
L (m)
B
A
x
Q (l/s)
q (l/s/m)
Quy đổi
Q (l/s)
qL (l/s)
B
A
V=hs.
Với Q=qL/2 (l/s)
55
PGS. TS. Nguyễn Thống
56
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Bài tập: Tính tổn thất năng lượng (mH2O)
trên đoạn ống AB. Mất năng đường dài
theo Manning có =1.10-4.
a. Theo sơ đồ với lưu lượng quy đổi tương
đương về nút A & B.
b. Theo pp. tích phân (chính xác).
B
A
N
Q
j1
j,i
0 Q vao nut i Q ra nut i
k
m
N số đường ống hội tụ vào nút i của mạng lưới.
L=1500m, d=120mm
Q=30 l/s
PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN
- Nguyên lý bảo toàn khối lượng vật chất
Phương trình liên tục tại nút.
Q1
i
q=0.02 l/s/m
Q2 Xét cân bằng
lưu lượng nút i:
Q3 Q1 = Q2+Q3
58
PGS. TS. Nguyễn Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
TRONG TRƯỜNG HỢP TẠI NÚT CĨ LƯU
LƯỢNG VÀO (RA) MẠNG LƯỚI
Q1 = Q2+Q3 + Ci
Ci
Q1
Q2
i
PGS. TS. Nguyễn Thống
Q3
MẤT NĂNG LƯỢNG
TRONG MẠNG LƯỚI
CẤP NƯỚC
KHU VỰC
60
59
PGS. TS. Nguyễn Thống
10
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Tính thủy lực mạng lưới
cấp nước khu vực thường
chỉ kể đến tổn thất “đường
dài” (bỏ qua tổn thất cục
bộ vì nó thường bé so với
đường dài).
61
PGS. TS. Nguyễn Thống
PHƯƠNG TRÌNH NĂNG LƯỢNG CHO
MỘT ĐOẠN ỐNG ĐƠN GIẢN
Xét một đoạn ống đơn giản (d=hs.,
khơng có lưu lượng ra, vào dọc
tuyến):
A
Q
Mất năng pA
B
lượng
ZA Mặt chuẩn
O
O
A B
HA
ZA
PGS. TS. Nguyễn Thống
pA
p
Z B B dh AB62
g
g
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
PHƯƠNG TRÌNH
NĂNG LƯỢNG CHO MỖI
VỊNG KHÉP KÍN
Tổng đại số các tổn thất
năng lượng của các đoạn
ống trong 1 vòng khép kín
bằng 0.
CHÚ Ý
Tổn thất năng lượng đường
dài (dh) ln cùng dấu với
chiều dòng chảy (nó có thể
mang dấu âm hoặc dương
tùy theo chiều dương quy
ước).
63
PGS. TS. Nguyễn Thống
64
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
- Phương trình năng lượng cho mỗi vòng khép kín:
dh
L i
0
i
K
i
m
i
Q 0
i
(dhL)i : tổn thất năng lượng trên đoạn thứ i.
Tổn thất năng lượng cùng chiều dòng chảy
H2 2
dh12++dh23+dh13=0
H1
Chứng minh: Tổng đại số các tổn thất cột
nước cho 1 vòng khép kín ln bằng 0.
dh12
1
PGS. TS. Nguyễn Thống
dh23
+
dh13
3
H3
dh12=H1-H2
Hi=zi+pi/
Ei=Hi+V2/2g
dhAB=HA - HB
dhBC=HB - HC
dhAC=HC - HA
------------------------
dhi = 0
65
B
dhAB
A
+
HB
dhBC
HA
dhAC
HC
C
66
PGS. TS. Nguyễn Thống
11
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
V2/2g
TÍNH MẠNG LƯỚI
CẤP NƯỚC
KHU VỰC VỚI
MẠNG
MẠ
NG LƯỚ
LƯỚII HỞ
HỞ
dhAB
pA/γ
HA
Đường cột
nước đo áp H
A
B
pB/γ
ZB
Q
zA
Mặt chuẩn
O
O
HA = HB +dhAB
Với HA=ZA+pA/γ : Cột nước đo áp toàn phần
Và HB =ZB+pB/γ
68
67
PGS. TS. Nguyễn Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
TÍNH THUỶ LỰC MNG LƯỚI HỞ
ĐÀI NUỚC
ĐIỂM LẤY NUỚC
B
Hđài
A
qAB
A
B
Vị trí
bất
lợi
TRẮC DỌC p/γ
C
D
E
qF
qE
qD
F
BÌNH ĐỒ
C
qCD
Đặt vấn đề: Xác đònh đường kính ống di, và chiều cao
đài nước A (áp lực nước tại nguồn, cột nước đo áp
tại A). Các số liệu khác giả thiết đã biết.
Bước 1: Xác đònh lưu lượng trong mỗi đoạn ống di. Bắt
đầu từ ống nhánh trước và từ cuối mạng tiến dần
về hướng nguồn. Dùng p/t điều kiện cân bằng về lưu
lượng tại nút “sau”. Ví dụ cho sơ đồ trên:
Tính QCD: Xét cân bằng l/lượng nút D:
Q
D
(i)
vao D
i
69
PGS. TS. Nguyễn Thống
Q (raj)D Q CD q D
qD
j
C
PGS. TS. Nguyễn Thống
QCD
D
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Tương tự:
Tính QBE : Xét cân bằng l/lượng nút
E: QBE = QE & QCF
Tính QBC và QAB: Xét cân bằng
l/lượng lần lượt nút C và B:
QBC = QCD + QCF và QAB = QBC +
QBE
CHÚ Ý
Khi tìm lưu lượng trong đoạn ống
về ngun tắc ta chưa biết chiều
lưu lượng nên có thể giả định
chiều bất kỳ (lời giải ra có thể hoặc +).
Sau Bước 1, vectơ lưu lượng
trong các đoạn ống PHẢI biểu diễn
ĐÚNG với chiều thực tế.
71
PGS. TS. Nguyễn Thống
70
72
PGS. TS. Nguyễn Thống
12
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Bước 2: Có Qi cho mỗi đoạn ống sẽ xác đònh di
(chọn 2a or 2b):
2a. Trường hợp toàn bộ các đoạn ống (bước
5a).
2b. Trường hợp trên tuyến đường ống chính
(bước 5b).
Công thức kinh nghiệm: di(m)=(0,81,2)Qi0,42
So sánh và chọn d theo sản phẩm có
trên thị trường!
Bước 3: Có Qi, Li, di xác đònh tổn thất cột
nước dhi:
Theo Hazen-Williams:
Theo Manning:
dhi
Q2
Li
K i2
dhi
với
10.679 * Li
d
4.871
C
1.852
HW
Q 1.852
K i C R
73
PGS. TS. Nguyễn Thống
74
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
KHÁI NIỆM VỀ TUYẾN
ĐƯỜNG ỐNG CHÍNH
TUYẾN ỐNG CHÍNH
E (Ze,pE/)
A
B
C
D (ZD,pD/
Giả thiết ABCD tuyến chính F (Z ,p /)
F F
HA=HD+dhABCD và các điểm còn lại HAdhAB..I> Hi (=E or F): Cột nước u cầu tại i.
Nối từ NGUỒN nước đến:
điểm lấy nước “XA NGUỒN”
điểm lấy nước có thế năng (z)
“LỚN”
điểm lấy nước có u cầu cột
nước áp suất tự do “LỚN”
dẫn lưu lượng “LỚN”
75
PGS. TS. Nguyễn Thống
76
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Bước 4 :Tính chiều cao đài Hđài.
Để tính Hđài, ta sẽ tính HA và
từ đó suy ra Hđài
Hđài =pA/g= HA - zA
Chiều cao đài nước: Hđài = pA/γ
ÁP SUẤT TỈNH TẠI A
Hđài= pA/g
A (có áp suất pA)
77
PGS. TS. Nguyễn Thống
(pA) DO Hđài TẠO RA
78
PGS. TS. Nguyễn Thống
13
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
XÉT TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG ỐNG CHÍNH
ABCD (GỈA THIẾT):
BẮT ĐẦU TỪ CUỐI TUYẾN điểm D
HD= pD/γ + zD = (pD/γ)min + zD
Theo chiều dòng chảy từ C đến D:
HC = HD + dhCD
HB =HC + dhBC
HA =HB + dhAB
Có HA Hđài = pA/g = HA - ZA
Nhận xét:
HA =HD + dhi với i là các đoạn
trên tuyến đường ống chính
ABCD (AB, BC, CD).
79
PGS. TS. Nguyễn Thống
80
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Bước 5:
Mục đích Kiểm tra cột nước
đo áp u cầu tại các điểm lấy
nước còn lại trong mạng lưới.
(nếu khơng thỏa chọn lại
tuyến ống chính, tính lại
chiều cao đài nước Hđài).
Bước 5: Có 2 trường hợp (từ bước 2):
5a. Trường hợp di ống nhánh đã có: Cột
nước đo áp tại cuối các ống nhánh sẽ là (ví
dụ nhánh BE):
HE = HB – dhBE pE/γ
So sánh pE/γ và (pE/γ)min. Có 2 khả năng:
(i) Nếu pE/γ >= (pE/γ)min (tương tự tại tất cả
các ống nhánh khác còn lại) Ok.
81
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
CHÚ Ý
E
qE
F
dhBE
A
82
PGS. TS. Nguyễn Thống
qF
qD
qAB
B
C
qCD
D
HB = HE +dhBE HE = HB- dhBE
(ii) Nếu pE/γ < (pE/γ)min về
lại bước 4, giả thiết lại
tuyến đường ống chính
Tính lại HA (chiều cao đài
nước mới).
pE/ = HE - zE
83
PGS. TS. Nguyễn Thống
84
PGS. TS. Nguyễn Thống
14
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
CHÚ Ý
Giả sử nếu kiểm tra tại F có pmin
KHƠNG THỎA Tuyến đường ống
chính mới giả thiết sẽ là ABCF.
Nếu cả tại E lẫn F có pmin đều
khơng thỏa Chọn tuyến chính mới
nối từ nguồn đến điểm có áp lực
nước so với pmin tương ứng “bất
lợi” nhất.
5b: Trường hợp di ống nhánh chưa có:
Đối với các đoạn ống nhánh (ví dụ BE), với
HB và HE đã biết, do đó tổn thất cột nước
sẽ là: dhBE = HB-HE
Với HE lấy theo cột nước yêu cầu.
• Từ đó, ta sẽ xác đònh đường kính đường
ống nhánh.
• Ví du:ï
d 4.871
BE
10.679* Li 1.852 dBE
Q
dh BE * C1.852
HW
85
PGS. TS. Nguyễn Thống
86
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chú ý:
- Tuyến đường ống chính: Là tuyến
nối nguồn nước và điểm lấy nước có
p/ =hmin & cột nước đo áp tại các
điểm lấy nước còn lại đạt u cầu.
(hmin là cột áp u cầu tại điểm lấy
nước)
Chú ý:
Theo dòng chảy
Hđầu = Hcuối + dhđầucuối
(Quan điểm năng lượng khi áp
dụng phương trình Bernoulli
cho dòng chảy từ m/c đầu đến
m/c cuối của 1 đoạn ống).
87
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Bài tập 1. Lấy sơ đồ ví dụ trên với các số liệu như
sau:
AB=CD=BC=1000m;
BE=CF=500m;
qD=75l/s; qF=75l/s; qE=125l/s. Cao trình mặt đất
tự nhiên là như nhau tại mọi vò trí trên mạng
lưới (zi=z0), ngoại trừ A có cao độ ZA=1m+z0.
Yêu cầu cột nước tự do (p/)min tại các điểm lấy
nước ít nhất là 14 mH2O. Quy luật tổn thất năng
lượng dòng chảy:
1.85
PGS. TS. Nguyễn Thống
88
PGS. TS. Nguyễn Thống
10.68L i Q i
dh i (m)
d i4.87 120
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
0.42
Đường kính ống d (m) sơ bộ: d 1.0 * Q
Thò trường có d(mm) : 200, 315, 355, 400, 450,
500, 560, 600. Chọn d theo đường ống lớn hơn
gần nhất có trong thò trường.
a. Giả thiết ABCD là tuyến đường ống chính.
Xác đònh di và cột nước đo áp tại vò trí nút A
Hđài (chiều cao đài nước). Kiểm tra cột nước đo
áp tại các điểm lấy nước còn lại E, F.
b. Trở lại Bước 5, xét trường hợp cột nước yêu
cầu tại F là 17m, cao độ của F bây giờ là z0+1m.
89
90
PGS. TS. Nguyễn Thống
15
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Bài tập 2: Cho sơ đồ mạng lưới cụt như sau. Cột nước đo
áp yêu cầu tối thiểu tại 3,4,6 là (p/γ)min=14m và tại 5
là (p/γ)min=18m. (a) Xác đònh lưu lượng trong các ống
và cột nước cần có tại nút 1. Tổn thất năng lượng
theo Hazen-Williams có CHW=120. Cao độ các nút là
như nhau (z0) ngoại trừ nút 1 là (z0+8m) .
5
3
q5 =12l/s
q3 =15l/s
1
4 q =10l/s
4
2
SƠ ĐỒ MẠNG LƯỚI
B
Hđài
TRẮC DỌC
A
C
qE qCF
qBC
E
qAB qBE
A
B
BÌNH ĐỒ
C
D
qF
F
qD
qCD
D
6
91
PGS. TS. Nguyễn Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
q6 =10l/s92
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Số liệu đường ống
1-2
2-3
2-4
4-5
4-6
L(m)
400
400
400
400
400
d(mm)
250
200
200
200
200
Giả thiết tuyến đường ống chính là 1-2-4-5.
(b) Trở lại Bước 5, giả thiết bây giờ cột
nước u cầu tại nút 6 là 18m. Hãy giải
quyết vấn đề nếu có.
Bài tập 3: Cho sơ đồ mạng lưới như sau. Cột nước đo áp
yêu cầu tối thiểu tại nút 4,6,7 là p/γ=14m, tại 5 là
p/γ=18m, tại 3 là p/γ=20m. Xác đònh lưu lượng trong
các ống và áp lực nước cần có tại nút 1 vào giờ cao
điểm. Tổn thất có CHW=140, m=1.85. Cao độ các
nút là như nhau (z0) ngoại trừ nút 1 là (z0+2m) .
5
Khu dân cư: 4000 dân,
3
q5 =10l/s
qtb=120l/ng/ngđ,
Kngđ-max=1,2 & Kh-max=1,5
2
93
PGS. TS. Nguyễn Thống
4
1
PGS. TS. Nguyễn Thống
7
q7 =14l/s
6
q4 =10l/s
q6 =12l/s94
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
1-2
2-3
2-4
4-5
4-6
2-7
L(m)
1000 1000
1000
1000
1000
1000
d(mm)
400
250
200
200
200
200
Bài tập 4: Cho sơ đồ mạng lưới cấp nước khu vực như
sau. Cột nước đo áp yêu cầu tối thiểu tại nút 3 là
p/γ=18m và tại nút 4, 5, 6 là p/γ=20m. Tổn thất năng
lượng theo Hazen-Williams có CHW=140. Cao độ các
nút là như nhau (z0) ngoại trừ nút 1 là (z0+2m) .
Khu dân cư: 6000 dân,
qtb=100l/ng/ngđ,
Kngđ-max=1,2 & Kh-max=1,4
3
5
q5 =12l/s
4
1
95
PGS. TS. Nguyễn Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
2 q=0.04 l/s/m
6
q4 =4l/s
q6 =14l/s96
16
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
a. Tính lưu lượng (l/s) nước sinh hoạt giờ dùng nước lớn
nhất.
b. Quy đổi lưu lượng trên 2-4. Tính lưu lượng (l/s) trong
các đoạn ống giờ dùng nước lớn nhất.
c. Giả thiết 1-2-4-6 là tuyến đường ống chính. Tính cột
nước cần có tại nút 1 chiều cao đài nước tại nút 1
(lấy tròn số đến 0.5m). Kiểm tra các điểm lấy nước
còn lại.
d. Lấy chiều cao đài nước câu (c), giả sử khu dân cư
dân số gia tăng lên 9000 người. Tiêu chuẩn dùng
nước không đổi, đánh giá sự thay đổi cột nước áp
suất tại các điểm lấy nước.
98
Số liệu đường ống
1-2
2-3
2-4
4-5
4-6
L(m)
800
800
800
800
800
d(mm)
300
200
300
200
200
Giả thiết tuyến đường ống chính là 1-2-4-6.
97
PGS. TS. Nguyễn Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
TÍNH CẤP NƯỚC
KHU VỰC VỚI
MẠNG LƯỚI VỊNG
Phương pháp giải
đúng dần
HARDY CROSS
99
PGS. TS. Nguyễn Thống
ĐẶT VẤN ĐỀ
Khi nhu cầu đã biết & lưu lượng vào
mạng lưới đã biết:
Nếu là mạng lưới HỞ xác định lưu
lượng trong các đoạn ống trực tiếp
“dễ dàng”
Nếu là mạng lưới VỊNG xác định
lưu lượng trong các đoạn ống khơng
thể “trực tiếp” như mạng lưới cụt
100
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
LÝ THUYẾT
PP. GIẢI
ĐÚNG DẦN
qAB , qAC , qBC ???
QA=QB+QC: đ/k cân bằng
qAB=?
A
QA
B
QB
qBC =?
qAC =?
QA=qAB+qAC (1)
C
QC
qAB=QB+qBC (2)
???
qBC+qAC=QC (3)
qAB, qBC, qAC : ẩn số
(hệ p/t phụ thuộc !!!)
102
101
PGS. TS. Nguyễn Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
17
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
• Gọi Qi là lưu lượng ước lượng (biết) trong đường
ống thứ i và Q là lưu lượng hiệu chỉnh cho vòng
kín tương ứng này; lưu lượng trong đường ống sau
lần lặp sẽ là:
Q = Qi + Q
Q lưu lượng cần tìm.
Quy luật thủy lực:
dh i K i Q m K i (Qi Q) m
Tổn thất
cột nước
dh i K i Q im (1 m
Lưu
lượng
Tham số m=1 2
PGS. TS. Nguyễn Thống
m
Q
dh i K i Q im 1
[0]
Qi
với khai triển đa thức trên trong đó loại
bỏ các số hạng bé bậc cao sẽ cho ta (giả
thiết Q<
Q
) (1)
Qi
103
104
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
TÍNH CHẤT
TỔNG ĐẠI SỐ CÁC TỔN THẤT
NĂNG LƯỢNG CỦA CÁC ĐOẠN
ỐNG TRONG 1 VỊNG KHÉP KÍN
LN LN BẰNG 0.
• Tính chất: Tổng đại số các tổn thất cột
nước cho 1 vòng khép kín ln bằng 0.
B
dhAB
dhAB=HA-HB
dhBC=HB-HC
dhCA=HC-HA
A
+
HB
dhBC
HA
------------------------
dhAC
dh = 0
HC
C
105
PGS. TS. Nguyễn Thống
106
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Do đó, xét cho mỗi vòng khép
kín pt. (1)
dh K Q
i
i
i
i
m
i
(1 m
Q
)0
Qi
K i Qim
mQ
K i Q im
Qi
i
i
Từ đó lưu lượng hiệu chỉnh Q được tính như
sau:
K iQ im
dh i
i
i
Q
( 2)
Q im m dh i
m K i
i Q
Qi
i
i
với m = 1.85 (phương trình Hazen-Williams)
Có Q sẽ bổ sung vào Qi Q
107
PGS. TS. Nguyễn Thống
108
PGS. TS. Nguyễn Thống
18
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
CÁC BƯỚC ÁP DỤNG P/P HARDY-CROSS
Bước 1: Kiểm tra (tính) điều kiện cân bằng
vó mô về lưu lượng của toàn hệ thống:
PHƯƠNG PHÁP
HARDY CROSS
Phương pháp Hardy Cross sẽ
dùng Q vừa chứng minh trên
để tính lặp tìm lời giải đúng của
mạng lưới theo trình tự như
sau.
Q
vao.mang .luoi
i
i
qAB
qAD
QA = QB+QC
PGS. TS. Nguyễn Thống
D
qBC
C
QC
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
111
PGS. TS. Nguyễn Thống
CÁC BƯỚC ÁP DỤNG
P/P HARDY-CROSS
Bước 2: Giả thiết 1 phân phối lưu lượng
ban đầu trong các đoạn ống. Chú ý tại
mỗi nút phải đảm bảo điều kiện:
Q
vao nut K
Q ra nut K
i
j
Trong thực hành việc giả thiết các giá trị q trong
ống như sau:
112
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Q2
q12
H1
+
Q1
+
Q4
PGS. TS. Nguyễn Thống
110
PGS. TS. Nguyễn Thống
• Gọi M là số đọan ống và N là số nút trong mạng lưới,
số giá trò lưu lượng THỰC SỰ được giả thiết trong
mạng lưới chỉ là (M-N+1) giá trò.
H4
4
qCD
QB
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
CHÚ Ý CÂN BẰNG VĨ MƠ ?
Xem xét sự cân bằng tổng lưu
lượng VÀO mạng lưới & tổng
lưu lượng RA khỏi mạng lưới
(KHƠNG quan tâm đến lưu
lượng chạy trong các đoạn ống
của mạng lưới).
1
B
A
QA
109
PGS. TS. Nguyễn Thống
Qra.mang .luoi
q34
2
H2
M =5 (đoạn ống) ;
N =4 (nút)
M-N+1 = 2
Giả thiết 2 giá trò
H3
(ví dụ q12 & q34)
3
Q3
• Các giá trò lưu lượng trong các ống
còn lại sẽ xác đònh bằng các phương
trình cân bằng lưu lượng tại nút.
Nên bắt đầu từ các nút “đơn
giản” trước (nút đơn giản là nút mà
tất cả các đoạn ống hội tụ về nút
xét, chỉ còn 1 đoạn ống chưa biết
lưu lượng).
113
114
PGS. TS. Nguyễn Thống
19
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
CHÚ Ý
VÍ DỤ: Xét cân bằng lưu lượng tại A để tính qAB
Từ kết quả tính Vectơ chỉ giá trị
lưu lượng BAN ĐẦU trong các ống
PHẢI trình bày đúng với chiều dòng
chảy thực của nó.
Ví dụ: Kết quả tính ra dấu (+) đã
giả thiết đúng chiều của qij ok
Kết quả tính ra dấu (-) CẦN đổi
chiều dòng chảy trên hình vẽ.
B
C
qAB= - 40l/s !!!
C
qAB= +40l/s
qAD=60l/s
A
qAD=60l/s
A
D
D
QA=100l/s
QA=100l/s
SAI
ĐÚNG
Lặp lần n: Vòng ABCD
115
PGS. TS. Nguyễn Thống
B
116
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
CÁC BƯỚC ÁP DỤNG P/P HARDY-CROSS
Bước 3: Xác đònh các vòng khép kín, chọn
chiều dương quy ước theo chiều kim đồng
q12>0
hồ.
2
1
+
q <0
ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU DƯƠNG QUY ƯỚC
LÊN DẤU CỦA GIÁ TRỊ LƯU LƯNG
TRONG ỐNG
q12
H1
1
2 Xét vòng
H2 khép kín 1-2-3
+
23
3
q13
+
Xem giải thích ảnh hưởng của sự lựa chọn chiều
117
dương ở sau:
PGS. TS. Nguyễn Thống
H3
3
H4
4
PGS. TS. Nguyễn Thống
q12 > 0
q23 > 0
q13 < 0
Xét vòng khép
kín 1-3-4:
118
q13>0
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Bước 4: Lập bảng tính (tham
khảo trong tài liệu).
Chú ý: Mỗi vòng khép kín sẽ
lập 1 bảng tính RIÊNG BIỆT.
BẢNG MẪU TÍNH CHO
MỖI VÒNG KHÉP KÍN
Đoạn Lưu lượng,
Q
D
L
dh
dh/Q
XY
(m /s)
+0,05
(m)
0,200
(m)
1500
(m)
+35,27
(s/m )
705,42
.
YZ
.
-0,05
.
0,305
.
1000
Tổng
.
-3,02
33,45
.
60,33
885,49
3
2
Lặp lần n: Vòng XYZ
119
PGS. TS. Nguyễn Thống
120
PGS. TS. Nguyễn Thống
20
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Tính tổn thất cột nước cho các đường ống
dẫn nhờ vào quan hệ theo Hazen-Williams:
dh L i K i Qi
K i Q im
i
Q
Qm
m K i i
Qi
i
1.852
(Chú ý: Lấy dấu của dhLi luôn luôn cùng dấu với
Qi)
Tính giá trò lưu lượng hiệu chỉnh Q cho từng
vòng khép kín nhờ vào công thức sau đây:
121
PGS. TS. Nguyễn Thống
dh i
i
m
i
dh i
Qi
Kiểm tra điều kiện sai số cho phép.
max Qi Q
(1)
• Q sai số cho phép, theo yêu cầu bài toán
1. Trường hợp (1) không thỏa Bổ sung lưu
lượng hiệu chỉnh vào các ống của từng vòng
khép kín. Nguyên tắc áp dụng hiệu chỉnh lưu
122
PGS. TS. Nguyễn Thống lượng như sau:
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
H1
Ví dụ xét vòng khép kín 1
Trường hợp ống riêng :
q12
1
2
H2
+ (1)
Q imoi Q icu Q1
+ (2)
Trường hợp ống chung :
H3
H4
3
4
Q imoi Q cu
i Q1 Q 2
1-2, 1-4, 3-4, : ống riêng.
1-3 : ống chung.
123
PGS. TS. Nguyễn Thống
Q1, Q2 : lưu lượng hiệu chỉnh lần
lượt cho vòng khép kín 1 và 2.
124
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Sau khi bổ sung lưu lượng hiệu chỉnh vào
các ống, lập bảng tính mới cho dhi của
các vòng khép kín Qi mới.
Chú ý: Mỗi lần lặp phải tính lại cho tất cả
các vòng khép kín (kể cả vòng khép kín
đã có Q i < Q ).
Trở lại các bước (4).
2. Nếu (1) thỏa KẾT THÚC Giá trò
lưu lượng các ống trong bảng lặp cuối
125
cùng.
PGS. TS. Nguyễn Thống
CHÚ Ý
Nên tham khảo giá trị sai số [
Q] để
làm tròn số của giá trị Q tính từ kết
quả lập bảng.
Ln ln có tính chất max[Qi] lần
lặp sau NHỎ hơn max[Qi] lần lặp
trước.
Giá trị qij trong đường “chung” ln
BẰNG NHAU & TRÁI DẤU trong 2
vòng khép kín mà nó là thành viên !
126
PGS. TS. Nguyễn Thống
21
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
CHÚ Ý
Điều kiện cân bằng lưu
lượng nút LN LN đúng
tại bất kỳ NÚT ở bất kỳ vòng
tính lặp nào !
VÍ DỤ
B
Pt. qAD = QD + qCD
Ln ln đúng
ở bất kỳ vòng
tính lặp nào
C
qCD
qAD
A
QD
D
Lặp lần n: Vòng ABCD
127
PGS. TS. Nguyễn Thống
128
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
BẢNG MẪU TÍNH CHO MỖI VÒNG KHÉP KÍN
Luôn luôn dương
Lặp lần n: Vòng XYZ
BẢNG TÍNH LẶP
THAM KHẢO
Đoạn Lưu lượng,
Q
D
L
dh
dh/Q
XY
(m /s)
+0,05
(m)
0,200
(m)
1500
(m)
+35,27
(s/m )
705,42
.
YZ
.
-0,05
.
0,305
.
1000
Tổng
.
-3,02
33,45
.
60,33
885,49
3
Cùng dấu !!!
129
PGS. TS. Nguyễn Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
2
Dùng để tính l/l
hiệu chỉnh Qi
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Bài tập 1: Cho một mạng lưới cấp nước như sau:
B
q 0AB 35l / s
QB=40l/s
Giá trị l/l giả
thiết ban đầu
A
C
QA
Đặc trưng các đường ống như sau:
Đoạn ống
D(mm)
L(m)
Sử dụng phương pháp Hardy-Cross để xác
đònh lưu lượng trong các đường ống. Sai số
tối đa cho phép Q = 0.1 l/s. Cho biết tổn
thất năng lượng cột nước dh do ma sát đường
dài:
1.85
QC=60l/s
dh(m)
AB
BC
AC
200
1500
200
1000
300
1000
10.68L Q
d 4.87 100
trong đó Q chỉ lưu lượng (m3/s) và d đường kính
ống (m) và L chỉ chiều dài đoạn ống (m).
131
PGS. TS. Nguyễn Thống
130
132
PGS. TS. Nguyễn Thống
22
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
• Quy luật thủy lực theo H-W:
1, 85
10,68L Q
dh ( m) 4 ,87
d
140
L(m) chiều dài, d(m) đ/kính. Cột nước tự do yêu
cầu tối thiểu tại nút 5 là 16m, tại nút 3 là 19m.
a. Quy đổi lưu lượng phân bố ql thành lưu lượng
nút.
b. Xét cân bằng lưu lượng vó mô mạng lưới Q1
Lưu lượng trong đường ống 1-2 tại nút 2.
Bài tập 2: Cho mạng lưới cấp nước sau:
q
0
2 4
4
q5=35 l/s 5
ql=0.02 l/s/m
q2=10 l/s
Q1
2
1
3
q3=25 l/s
Ống
D(mm)
L (km)
1-2
400
1.0
2-3
315
2.0
2-4
315
2.0
3-4
315
2.0
4-5
315
1,5
133
PGS. TS. Nguyễn Thống
134
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
• Xét cân bằng lưu lượng đoạn ống 4-5 tính
lưu lượng trong đoạn ống 4-5 tại nút 4.
LOẠI các đoạn 1-2 & 4-5 ra khỏi mạng lưới
và thay vào các giá trò qi tương ứng.
Tính lưu lượng vào, ra khỏi mạng vòng 2-3-4.
c. Giả thiết q2-40=40 l/s, tính phân phối lưu lượng
trong mạng 2-3-4 với sai số 0,15 l/s bằng p/p
Hardy Cross.
d. Tính cột nước áp suất cần thiết tại nút 1. Cho
biết cao độ của 1 là 14m, các điểm còn lại là
12m.
Bài tập 3: Cho một mạng lưới cấp nước như sau:
B
QB=30l/s
q 0AB 25l / s
O
q=0.04l/s/m
LOA=250m
A
DOA =300mm
C
Đặc trưng các đường ống như sau:
Đoạn ống
D(mm)
L(m)
Khu dân cư có
12000dân, kngđ=1.2
và kh_max=1.2,
qtb=120l/ng/ngđ
AB
BC
AC
200
750
200
750
300
750
135
PGS. TS. Nguyễn Thống
136
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
• Cho biết tổn thất năng lượng cột nước
dh do ma sát đường dài:
1.85
10.68L Q
d 4.87 100
trong đó Q chỉ lưu lượng (m3/s) và d
đường kính ống (m) và L chỉ chiều dài
đoạn ống (m).
dh(m)
137
PGS. TS. Nguyễn Thống
a. Biến đổi lưu lượng phân phối thành lưu
lượng nút.
b. Tính lưu lượng nước sinh hoạt giờ dùng
nước cao điểm của khu dân cư.
c. Loại bỏ OA ra khỏi mạng lưới và thay
thế lưu lượng tương ứng. Xác đònh lưu
lượng phân phối ban đầu trong mạng
lưới vòng ABC vào giờ dùng nước cao
điểm, với giả thiết qAB0=25l/s.
138
PGS. TS. Nguyễn Thống
23
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
d. Sử dụng phương pháp Hardy-Cross để
xác đònh lưu lượng trong các đường ống.
Sai số tối đa cho phép 0.25 l/s.
e. Giả thiết áp lực nước tự do yêu cầu tại
điểm lấy nước khu dân cư C là 16m.
Tính áp lực nước tại O. Cho cao độ tất
cả các điểm như nhau Z0, ngoại trừ O là
Z0+3m
Bài tập 4: Cho mạng lưới cấp nước
như hình sau. Cho biết tổn thất năng
lượng dh(m) tính theo cơng thức:
1.85
dh (m )
10.68L Q
d 4.87 140
L(m) chiều dài ống, d(m) là đường
kính ống và Q(m3/s) lưu lượng chảy
qua ống.
139
PGS. TS. Nguyễn Thống
140
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
a. Dùng p/p Hardy Cross tính lưu
lượng trong các đoạn ống với độ
chính xác u cầu là 0.6 l/s.
b. Giả thiết cột nước áp suất u cầu
tại D và G lần lượt là 16m và 14m.
Tính cột nước áp suất cần có tại A.
Biết rằng cao độ các nút là 10m,
ngoại trừ nút A là 14m.
A
F
qAB=60l/s B
qBC=10l/s
G
C
D
E
d(m)
L(m)
AB
0.3
1000
BC
0.2
500
CD
0.2
500
DE EA
0.3 0.3
1000 1000
BF
FG
GC
0.2
500
0.2
500
0.2
500
Nút
B
C
D
E
F
G
q (l/s)
20
10
30
20
20
20
141
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Lần lặp 1, 2: 3.58l/s, -6.47l/s ; -1.69l/s, 1.04l/s
ĐS: Sau 3 lần lặp – Xem . / CTN-DH / Hardy3-5.xls
ABCDE
Đoạn
AB
BC
CD
DE
EA
142
PGS. TS. Nguyễn Thống
Q (l/s)
61.9
17.3
-8.1
-38.1
-58.1
BFGC
Đoạn
BF
FG
GC
CB
Q (l/s)
24.6
4.6
-15.4
-17.3
QA=50l/s
A
E
qEB=35l/s B
QE=30l/s
qAE=60l/s
QF=30l/s
QC=75l/s
143
PGS. TS. Nguyễn Thống
Bài tập 5: Cho mạng luới cấp nước sau. Tính
phân phối lưu lượng trong các đoạn ống
với sai số 0.05l/s (CHW=100). Giả thiết cao độ
các nút bằng nhau. Tính áp suất tại A nếu áp
suất u cầu tại D là 16mH2O.
QB=40l/s
C
PGS. TS. Nguyễn Thống
F
D
QD=25l/s
144
24
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Đoạn
Data: (Xem Excel Hardy3_4):
AE
L(m) 1000
D(m)
0.3
EF
FC
CA
EB
BD
DF
500 1000 500 1000 500 1000
0.2
0.3
0.25
0.3
0.2
0.3
Xem kết quả sau 3 lần lặp .
145
Q
D
L
h
h/Q
l/s
(m)
(m)
(m)
m/(l/s)
AE
61.7
0.300
1000
4.332
0.070
CA
11.7
0.250
500
0.242
0.021
FC
-63.3
0.300
1000
-4.549
0.072
EF
-2.1
0.200
500
-0.031
0.014
Đoạn
delQ =
Q
0.02
D
L
-0.006
h
0.177
h/Q
l/s
(m)
(m)
(m)
m/(l/s)
EB
33.8
0.300
1000
1.423
0.042
BD
-6.21
0.200
500
-0.223
0.036
DF
-31.2
0.300
1000
-1.228
0.039
FE
2.1
0.200
500
0.031
0.014146
0.003
0.132
PGS. TS. Nguyễn
Thống
delQ
=
PGS. TS. Nguyễn Thống
-0.01
l/s
l/s
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Bài tập 6: Mạng lưới cấp nước như sau. Cho biết:
SỐ LIỆU ĐƯỜNG ỐNG
1,85
dh( m)
10,68L Q
d 4 ,87 120
với D(m) là đường kính ống. Q (m3/s) lưu lượng. Xác
đònh lưu lượng với độ chính xác ±0.3 (l/s).
B
A
BC
350
CD
200
DA
350
BD
200
L(m)
4000
4000
5000
3000
5000
Qc=0.05m3/s
qDC=0.012m3/s
C
QD=0.03m3/s
D
PGS. TS. Nguyễn Thống
147
148
PGS. TS. Nguyễn Thống
CẤP THỐT NƯỚC
CẤP THỐT NƯỚC
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Chương 3: Mạng lưới cấp nước khu vực.
Q
D
L
dh
dh/Q
m**3/s
m
m
m
m/m**3/s
AB
0.0519
0.350
4000
4.254
81.882
BD
-0.0067
0.200
5000
-1.858
275.575
DA
-0.0481
0.350
3000
-2.762
57.472
-0.366
414.929
delABD=
dh
0.5 l/s
dh/Q
m/m**3/s
Kết quả sau 2 lần lặp
Đoạn
AB
350
QB=0.02m3/s
QA
qAD=0.049m3/s
Đoạn
D(mm)
Q
D
L
m**3/s
m
m
m
BC
0.0387
0.350
4000
2.466
63.743
CD
-0.0113
0.200
5000
-4.835
427.628
DB
0.0067
0.200
5000
1.858
275.575
-0.511
766.946149
PGS. III
TS. Nguyễn Thống
delBCD=
0.4 l/s
Bài tập 7: Cho mạng luới sau. Tính phân
phối lưu lượng trong các đoạn ống sau
2 lần lặp (CHW=100).
D
E
A
qAD=50l/s
qDE=20l/s
B
C
F
150
PGS. TS. Nguyễn Thống
25
