HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CẤP THOÁT NƯỚC

ĐỊNH NGHĨA

Chƣơng 2
HỆ THỐNG
CẤP NƢỚC KHU VỰC
2

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

Là hệ thống đƣờng ống & các hạng mục
công trình liên quan xây dựng theo hệ
thống trục giao thông chính của khu vực
cấp nƣớc.

NHIỆM VỤ
Nƣớc trong mạng lƣới sẽ đƣợc lấy ra
cung cấp cho các đơn vị sƣ̉ dụng nƣớc
cuối cùng (hộ dân, nhà máy, xí nghiệp,
công sở,…).
3

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

PHÂN LOẠI
Có 3 loại mạng lƣới:
 Mạng lƣới vòng.
 Mạng lƣới hở (cụt).

 Mạng lƣới hỗn hợp (vòng + hở).
4

5

1


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA

Nút: Là nơi giao nhau các đường ống.

Đoạn ống: Giới hạn bởi 2 nút với quy ước là
d=const. 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). Nút j

Nút i

Nút i

d

D

Đoạn ống có d=conts.

6

7

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA
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.

Điểm lấy nƣớc

j

qj

MẠNG LƢỚI VỊNG

i
8

9

2


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

MẠNG LƢỚI VỊNG

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.

7

6
1

2

Đài nƣớc
Nguồn nƣớc

10
Điểm lấy nƣớc

I
3

II

IV
q3

VI
4

5
V

III
11

9

8

12

13

10

11

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

MẠNG LƢỚI HỞ

MẠNG LƢỚI CỤT (HỞ)
q5 6
5
1

2

q1

7

3

4

9

10

Nguồn nƣớc
Đài nƣớc

8
Điểm lấy nƣớc

12

13

3


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

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.

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

MẠNG LƢỚI HỖN HỢP
(VÒNG + HỞ)

14

15

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

MẠNG LƢỚI HỖN HỢP
7

6
1

2

Đài nƣớc
Nguồn nƣớc

10
Điểm lấy nƣớc

I
3

9

8
q3

4

5

Nhận xét:
Phát huy được ưu điểm của 2 loại
mạng lưới và khắc phục một phần
các khuyết điểm của hai loại trên.

Mạng
lưới hở

II

11
12
1-2; 4-5;…: Đoạn ống
16

17

4


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

MỘT SỐ NGUN TẮC & LƢU Ý
KHI THIẾT KẾ MẠNG LƢỚI CẤP
NƢỚC KHU VỰC
 Xác định vị trí nguồn nƣớc.
 Bớ trí tún cấp 1 trƣớc.
 Bớ trí tún cấp 2,3,…

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CÁC NGUN TẮC & LƢU Ý
 Đầy đủ để có thể lấy nƣớc vào bất
kỳ đơn vị sử dụng nƣớc cuối cùng
nào.
 Theo hệ thống quy hoạch giao
thơng.

18

19

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CÁC NGUN TẮC & LƢU Ý
Cần AN TOÀN cấp nƣớc cao  dạng
mạng lƣới vòng. Nếu khơng  mạng
lƣới cụt.
 Ƣu tiên xem xét mạng lƣới hỗn
hợp.
20

THƠNG SỐ U CẦU

 Cột nước tự do h (áp lực nước tự do) :

h

p
 hmin
g

(=1000kg/m3: khối
lượng riêng của nước

- 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
21

5


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

THIẾT KẾ MẠNG LƢỚI CẤP NƢỚC
LỰA CHỌN
CUỐI CÙNG
- đòa hình.
- đòa chất.
- nguồn nước.
- quy hoạch đô thò.
- dân số.
- đối tượng tiêu
thụ nước.

- quy hoạch giao
thông.

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

LƢU Ý
Chọn sơ bộ đƣờng kính ống:

d(m)  (0.8  1.2)Q0.42

Nghiên cứu các phương án khả thi
và so sánh kinh tế các p/án  l/chọn.

Q(m3/s): lƣu lƣợng qua ống

22

Khảo sát công trình hiện hữu:
- mạng lưới thoát nước
- mạng lưới phân phối gas
- mạng lưới phân phối điện
- mạng luới điện thoại
- ………

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

LƢU Ý
Thơng số tham khảo:
Vtb = (0.5 1.5) m/s
 Lmax = (350 900)m

 pmax= 500 kPa (kN/m2)
 pmin= 150 kPa
24

23

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

• Khái niệm về đường kính kinh tế:
T($)

T1+ T2

Tmin

T1=f(D)
T2=f(D)

dopt
T1: chi phí đƣờng ống
T2: chi phí năng lƣợng

D (m)

25

6


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

QUY LUẬT THỦY LỰC TRONG
ỐNG CĨ ÁP

QUY LUẬT THỦY LỰC
TRONG ỐNG CHẢY CĨ ÁP

dh  KQ
Tổn thất
năng lƣợng
(mH2O)

Hazen-Williams  dh(m)  10.68L(m) Q1.85
d(m)4.87 C1.85
HW

m
Lƣu lƣợng
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

Ống
b/tông

100-140

120-140

Ống
nhựa

Ống
thép

140-150 140-150

26

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

Manning 

L V2
dh   .
(mH 2O)
D 2g

  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
28

27

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

QUY ĐỔI LƢU LƢỢNG
DỌC ĐOẠN ỐNG

29

7


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHÚ Ý
Khi tính tốn thủy lực mạng lƣới cấp
nƣớc khu vực  Nếu có lƣu lƣợng
phân bố trên các đoạn ống  Phải
quy đổi về lƣu lƣợng nút tƣơng
đƣơng ở 2 đầu đoạn ống trƣớc.
30

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

31

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

Quy đổi lưu lượng phân bố đều q
theo chiều dài  l/lượng nút 2 đầu.
L (m)

qL (l/s)

B

A
Q (l/s)

q (l/s/m)
Quy đổi

qL (l/s)

Q (l/s)
B

A

Q=qL/2 (l/s)
32

33

8


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

PHƢƠNG TRÌNH CƠ BẢN
Bài tập: Cho đoạn ống nhƣ hình vẽ. Mất
năng theo Manning có =2.10-2.
a. Tính theo lƣu lƣợng quy đổi ra nút.
b. Tính tổn thất năng lƣợng (mH2O) của
đoạn ống AB
L=150m, D=120mm

Q=… l/s
A

B

- Nguyên lý bảo toàn khối lượng vật chất 
Phương trình liên tục tại nút.
N

Q
j1

j,i

 0   Qvaonut i   Q ranut i
k

m

N số đường ống hội tụ vào nút i của mạng lưới.

Q1
i

q=0.2 l/s/m

Q2 Xét cân bằng
lƣu lƣợng nút i:
Q3 Q1 = Q2+Q3
35

34

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

TRONG TRƢỜNG HỢP TẠI NÚT CĨ LƢU
LƢỢNG VÀO (RA) MẠNG LƢỚI

MẤT NĂNG LƢỢNG
TRONG MẠNG LƢỚI CẤP NƢỚC

KHU VỰC

Q1 = Q2+Q3 + Ci
Ci
Q1

Q2
i

Q3

36

37

9


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

 Tính thủy lực mạng lƣới cấp

PHƢƠNG TRÌNH NĂNG LƢỢNG CHO
MỘT ĐOẠN ỐNG ĐƠN GIẢN

nƣớc khu vực thƣờng chỉ kể đến
tổn thất “đƣờng dài” (bỏ qua tổn
thất cục bộ vì nó thƣờng bé so

với đƣờng dài).

Xét một đoạn ống đơn giản (d=const.,
không có lƣu lƣợng ra, vào dọc tuyến):

Mất năng
lƣợng
A B

HA

A
pA
O

Q

ZA

Mặt chuẩn

ZA 

38

B
pB
ZB O

pA

p
 ZB  B  dh AB
g
g

39

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

PHƢƠNG TRÌNH NĂNG LƢỢNG
CHO MỖI VÒNG KHÉP KÍN

CHÚ Ý

 Tổng đại số các tổn thất năng lƣợng
của các đoạn ống trong 1 vòng khép
kín bằng 0.

40

Tổn thất năng lƣợng đƣờng dài
(dh) luôn cùng dấu với chiều dòng
chảy (nó có thể mang dấu âm hoặc
dƣơng tùy theo chiều dƣơng quy
ƣớc).

41

10


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

- Phương trình năng lượng cho mỗi vòng khép kín:

Chứng minh: Tổng đại số các tổn thất cột
nƣớc cho 1 vòng khép kín ln bằng 0.

  dh 

L i

i

0



K Q
i

m
i

0

i

(dhL)i : tổn thất năng lƣợng trên đoạn thứ i.

Tổn thất năng lượng cùng chiều dòng chảy
H2 2
dh12=H1-H2
dh12++dh23+dh13=0
dh23
dh12
Hi=zi+pi/
+
H1
Ei=Hi+V2/2g
3
1
dh13
H3

dhAB=HA - HB
dhBC=HB - HC
dhCA=HC - HA
------------------------

B

dhAB
A
HA

dhi = 0

HB

+
dhCA

dhBC
HC
C

42

43

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

V2/2g
pA/γ

HA
A

dhAB
Đường cột
nước đo áp H

Q

B

pB/γ
ZB

TÍNH CẤP NƢỚC
MẠNG LƢỚI HỞ

zA

Mặt chuẩn
O
O
HA = HB +dhAB
Với HA=ZA+pA/γ : Cột nước đo áp toàn phần
Và HB =ZB+pB/γ
44

45

11


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG 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
q
F
qE
qD
F
BÌNH ĐỒ

C

qCD

D

46

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC
Đặt vấn đề: Xác đònh đường kính ống di, và chiều cao
đài nước A (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
i

(i )
vaoD

  Q(raj)D  QCD  q D

qD

j

QCD

D

47

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

Tương tự:
 Tính QBE : Xét cân bằng l/lượng nút
E: QBE = qE & QCF = qF
 Tính QBC và QAB: Xét cân bằng
l/lượng lần lượt nút C và B:
 QBC = QCD + QCF và QAB = QBC +
QBE

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)=(0.81.2)Qi0.42
 So sánh và chọn d theo sản phẩm có trên thị
trường!

48

49

12


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

KHÁI NIỆM VỀ TUYẾN
ĐƢỜNG ỐNG CHÍNH

Bước 3: Có Qi, Li, di xác đònh tổn thất cột
nước dhi:
Theo Hazen-Williams:
Theo Manning:

Q2
dhi  2 Li
Ki

E (Ze,pE/)

10.68 * L
dhi  4.87 1.85i Q1.85
d CHW

với

A

K i  C R
50

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

TUYẾN ỐNG CHÍNH
Nối từ NGUỒN nƣớc đến:
 điểm lấy nƣớc “XA NGUỒN”
 điểm lấy nƣớc có thế năng (z) “LỚN”
 điểm lấy nƣớc có u cầu cột nƣớc
áp suất tự do “LỚN”
 dẫn lƣu lƣợng “LỚN”
52

C
D (ZD,pD/)

B

F (ZF,pF/)
Giả thiết ABCD tuyến chính
 HA=HD+dhABCD và các điểm còn lại  HA- dhAB..I> Hi (=E
or F): Cột nước u cầu tại i.
51

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG 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

53

13

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

Chiều cao đài nước: Hđài = pA/γ

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

XÉT TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG ỐNG CHÍNH
ABCD (GIẢ THIẾT):

BẮT ĐẦU TỪ CUỐI TUYẾN  điểm D
ÁP SUẤT TĨNH TẠI A

Hđài= pA/g

(pA) DO Hđài TẠO RA

A (có áp suất pA)

 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

54

55

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

Có HA  Hđài = pA/g = HA – ZA

Bƣớc 5:

Nhận xét:
HA =HD + dhi với i là các đoạn trên
tuyến đường ống chính ABCD (AB,
BC, CD).

Mục đích  Kiểm tra cột nƣớc đo
áp u cầu tại các điểm lấy nƣớc
còn lại trong mạng lƣới.
(nếu khơng thỏa  chọn lại tún
ống chính, tính lại chiều cao đài
nƣớc Hđài).

56

57

14


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

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.

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHÚ Ý
E
A

qAB

qE

dhBE

F

qF

qD
C qCD

B

D

HB = HE +dhBE  HE = HB- dhBE
 pE/ = HE - zE

58

59

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

(ii) Nếu pE/γ < (pE/γ)min  về lại
bƣớc 4, giả thiết lại tún đƣờng
ống chính  Tính lại HA (chiều
cao đài nƣớc mới).

CHÚ Ý

60

Giả sử nếu kiểm tra tại F có pmin
KHƠNG THỎA  Tún đƣờng ống
chính mới giả thiết sẽ là ABCF.
 Nếu cả tại E lẫn F có pmin đều
khơng thỏa  Chọn tún chính mới
nối từ nguồn đến điểm có áp lực
nƣớc so với pmin tƣơng ứng “bất
lợi” nhất.
61

15


CHƯƠNG 22: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

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 
Q1.852dBE
1.852
dh BE *CHW

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

Chú ý:
- Tún đƣờng ống chính: Là tún
nối nguồn nƣớc và điểm lấy nƣớc có
p/ =hmin & cột nƣớc đo áp tại các
điểm lấy nƣớc còn lại đạt u cầu.

(hmin là cột áp u cầu tại điểm lấy
nƣớc)

62

63

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

Chú ý:
Theo dòng chảy 
Hđầu = Hcuối + dhđầucuối
(Quan điểm năng lƣợng khi áp
dụng phƣơng trình Bernoulli
cho dòng chảy từ m/c đầu đến
m/c cuối của 1 đoạn ống).
64

Bài tập 1. Lấy sơ đồ với các số liệu như sau:
AB=CD=BC=500m; BE=CF=350m; qD=0.1m3/s;
qF=0.1m3/s; qE=0.2m3/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=7m+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:

10.68Li

dhi (m) 
d i4.87

1.85

 Qi 


 120 

65

16


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

Đường kính ống d (m) sơ bộ: d  0.8 * Q
Thò trường có d(mm) : 200, 315, 355, 400, 450,
500, 560, 600. Chọn d theo đường ống gần nhất
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. Xét trường hợp cột nước yêu cầu tại F là 17m,
cao độ của F bây giờ là 5m+z0. p lực tại F có
được đáp ứng hay không?

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

SƠ ĐỒ MẠNG LƯỚI

0.42

Hđài

TRẮC DỌC

A

C

B
E

qAB qBE
A

B

qE q
CF
qBC

BÌNH ĐỒ

C

F

qF

qCD

D
qD
D

66

67

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG 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
6

q6 =10l/s68

Số liệu đường ống

L(m)
d(mm)

1-2

2-3

2-4

4-5

4-6

400
250

400
200

400
200

400

200

400
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.
69

17


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

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=120. 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,

Số liệu đường ống

Kngđ-max=1,2 & Kh-max=1,5

2

4

1
7 70

q7 =14l/s
6

1

2 q=0.04 l/s/m
6

2-4
400
250

4-5
400
200

4-6
400
200

2-7
400
200

Giả thiết tuyến đường ống chính là 1-2-4-6.
(Tuyến ống chính đúng 1-2-3 !!!)

q6 =12l/s

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=120. Cao độ các
nút là như nhau (z0) ngoại trừ nút 1 là (z0+6m) .
3

2-3
400
200

q4 =10l/s

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

Khu dân cư: 6000 dân,
qtb=100l/ng/ngđ,
Kngđ-max=1,2 & Kh-max=1,4

1-2

L(m) 400
d(mm) 250

5

4

q5 =12l/s

71

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

Số liệu đường ống

L(m)
d(mm)

1-2

2-3

2-4

4-5

4-6

400
250

400
200

400
200

400
200

400
200

Giả thiết tuyến đường ống chính là 1-2-4-6.

q4 =4l/s
q6 =14l/s72

73

18


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG 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.
74

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

ĐẶT VẤN ĐỀ

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

TÍNH CẤP NƢỚC VỚI
MẠNG LƢỚI VỊNG
Phƣơng pháp giải đúng dần
HARDY CROSS

75

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

qAB , qAC , qBC ???

Khi nhu cầu đã biết & lƣu lƣợng vào
mạng lƣới đã biết:
Nếu là mạng lƣới HỞ  xác định lƣu
lƣợng trong các đoạn ống trực tiếp
“dễ dàng”

 Nếu là mạng lƣới VỊNG  xác định
lƣu lƣợng trong các đoạn ống khơng
thể “trực tiếp” nhƣ mạng lƣới cụt 
76

B

QA=QB+QC: đ/k cân bằng
qAB
A
QA

QB
qBC

qAC
QA=qAB+qAC (1)
C
QC
qAB=QB+qBC (2)
???
QC = qBC+qAC (3)
qAB, qBC, qAC : ẩn số
(hệ p/t phụ thuộc !!!)
77

19


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG 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:

LÝ THUYẾT
PHƢƠNG PHÁP GIẢI
ĐÚNG DẦN

dhi  Ki Q m  Ki (Qi  Q) m
Tổn thất
cột nƣớc
78

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC
m

 Q 
dh i  K i Qim 1 

 Qi 
với khai triển đa thức trên trong đó loại
bỏ các số hạng bé bậc cao sẽ cho ta (giả
thiết Q<

dhi  K i Qim (1  m

Lƣu
lƣợng

Tham số m=1 2

79

CHƯƠNG 2: 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.

Q
) (1)
Qi
80

81

20


CHNG 2: MNG LI CP NC KHU VC

Tớnh cht: Tng i s cỏc tn tht ct
nc cho 1 vũng khộp kớn luụn bng 0.

dhAB=HA-HB
dhBC=HB-HC
dhCA=HC-HA
------------------------

B

dhAB
A
HA

dh = 0

+
dhCA

HB

CHNG 2: MNG LI CP NC KHU VC

Do o, xet cho mi vong khep kin
pt. (1)

dh i K iQim (1 m

dhBC

i

HC

C

i

Q
)0
Qi

K i Qim
mQ
K i Qim
Qi
i
i
83

82

CHNG 2: H THNG CP NC KHU VC

CHNG 2: H THNG CP NC KHU VC

Tửứ ủoự lửu lửụùng hieọu chổnh Q ủửụùc tớnh nhử
sau:
K i Qim
dh i
i
i
Q

(2)
m
dh i
Qi
m
m K i
Q
i Qi
i
i

PHNG PHAP
HARDY CROSS

vụựi m = 1.85 (phửụng trỡnh Hazen-Williams)

Co Q se b sung vo Qi Q
84

Phng phỏp Hardy Cross se
dựng Q va chng minh trờn
tớnh lp tỡm li gii ung ca
mng li theo trỡnh t nh
sau.
85

21


CHƯƠNG 2: MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC KHU VỰC

CÁC BƯỚC ÁP DỤNG P/P HARDY-CROSS
a. Kiểm tra điều kiện cân bằng lưu lượng
của toàn hệ thống:

CÂN BẰNG TOÀN HỆ THỐNG
Xem xét sự cân bằng tổng lƣu
lƣợng VÀO mạng lƣới & tổng
lƣu lƣợng RA khỏi mạng lƣới
(KHƠNG quan tâm đến lƣu
lƣợng chạy trong các đoạn ống
của mạng lƣới).

Q

vao. mang .luoi

i

  Qra. mang. luoi
i

A

QA
QA = QB+QC

qAD

D

B

qAB
qCD
86

QB

qBC
C

QC

87

CHƯƠNG 2: MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CÁC BƯỚC ÁP DỤNG
P/P HARDY-CROSS
b. Giả thiết 1 phân phối lưu lượng ban
đầu trong các đoạn ống. Chú ý tại mỗi
nút phải đảm bảo điều kiện:

• Gọi M là số đoạn 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.

Q2
q12
H1
1
2
H2
+
M =5 (đoạn ống) ;
Q1
N =4 (nút)
 M-N+1 = 2
+
 Giả thiết 2 giá trò
H3
H4
(ví dụ q12 & q34)
3
4

Q
i

vao nut K

  Q ra nutK
j

Trong thực hành việc giả thiết các giá trị q
trong ống như sau:
88

Q4 q34

89

Q3

22


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

• 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).

CHÚ Ý
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.

90

91

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

VÍ DỤ: Xét cân bằng lưu lượng tại A để tính qAB

CÁC BƯỚC ÁP DỤNG P/P HARDY-CROSS
c. Xác đònh các vòng khép kín, chọn chiều
dương quy ước theo chiều kim đồng hồ.
q12>0
2
1
+
q <0

B

C

B

qAB= - 40l/s !!!
A

qAB= +40l/s

qAD=60l/s

QA=100l/s

SAI

C

D

A

23

qAD=60l/s

QA=100l/s

D

3

ĐÚNG

Lặp lần
n: Vòng ABCD
92

93

23


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

 Tính tổn thất cột nước cho các đường ống
dẫn nhờ vào quan hệ theo Hazen-Williams:

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

+

+

H3
3

H4
4

dh L i  K i Qi

q12 > 0
q23 > 0
q13 < 0
Xét vòng khép
kín 1-3-4:
q13>0

q13

94

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

Q 

  K i Qim
i

Qm
m K i i
Qi
i



CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

  dh i

(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:
95

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC
1

i

dh
m i
i Qi

H1

q12

2

+ (1)

Kiểm tra điều kiện sai số cho phép.
max Qi   Q 
(1)
• 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
lượng như sau:
96

1.85

H2

+ (2)
H3

H4

3

4

1-2, 1-4, 2-3, 3-4: ống riêng
1-3 : ống chung
97

24


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

Ví dụ xét vòng khép kín 1
 Trường hợp ống riêng :

Qimoi  Qicu  Q1

 Trường hợp ống chung :

Qimoi  Qicu  Q1  Q2
Q1, Q2 : lưu lượng hiệu chỉnh lần
lượt cho vòng khép kín 1 và 2.

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG 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.
Chú ý: Mỗi lần lặp phải tính lại cho tất cả
các vòng khép kín
 Trở lại các bước (d), (e),...
2. Nếu (1) thỏa  KẾT THÚC  Giá trò
lưu lượng các ống trong bảng lặp cuối
cùng.

98

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

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 trƣớc.

 Giá trị qij trong đƣờng “chung” ln
BẰNG NHAU & TRÁI DẤU trong 2 vòng
khép kín mà nó là thành viên !
100

99

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC KHU VỰC

CHÚ Ý
 Điều kiện cân bằng lưu lượng
nút LN LN đúng tại bất kz
NÚT ở bất kz vòng tính lặp nào !

101

25