Nghiên cứu thiết kế hợp lý mạng lưới cấp nước cho thị trấn Chờ huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh (Luận văn thạc sĩ file word)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

NGUYỄN PHAN VIỆT

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỢP LÝ MẠNG LƯỚI
CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN CHỜ
HUYỆN YÊN PHONG, TỈNH BẮC NINH

Chuyên ngành: Cấp thoát nước
Mã số: 60.58.70

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Hà Nội – 2014


LỜI CẢM ƠN
Sau quá trình thực hiện, dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS. Nguyễn
Tuấn Anh, được sự ủng hộ động viên của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, cùng với
sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành
Kỹ thuật tài nguyên nước đúng thời hạn và nhiệm vụ với đề tài “ Nghiên cứu thiết
kế hợp lý mạng lưới cấp nước cho thị trấn Chờ, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh”
Trong quá trình làm luận văn, tác giả đã có cơ hội học hỏi và tích lũy thêm
được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu phục vụ cho cơng việc của mình.
Tuy nhiên do thời gian có hạn, trình độ cịn hạn chế, số liệu và cơng tác xử lý
số liệu với khối lượng lớn nên những thiếu sót của luận văn là khơng thể tránh khỏi.

Do đó tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo
cũng như những ý kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp.
Qua đây tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS.
Nguyễn Tuấn Anh, người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cung cấp
những tài liệu, thông tin cần thiết cho tác giả hoàn thành Luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Thủy Lợi, các thầy giáo, cô
giáo Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, các thầy cô giáo các bộ môn đã truyền đạt
những kiến thức chuyên mơn trong suốt q trình học tập.
Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các cơ quan, đơn vị đã nhiệt tình giúp đỡ
tác giả trong quá trình điều tra thu thập tài liệu cho Luận văn này.
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và đồng
nghiệp đã động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt q trình học tập và hồn thành
Luận văn
Xin chân thành cảm ơn./.
Hà nội, ngày……tháng….năm 2014
Tác giả

Nguyễn Phan Việt


BẢN CAM KẾT
Tên tác giả: Nguyễn Phan Việt
Học viên cao học CH20CTN
Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh
Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu thiết kế hợp lý mạng lưới cấp nước cho
thị trấn Chờ, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh”
Tác giả xin cam đoan đề tài Luận văn được làm dựa trên các số liệu, tư liệu
được thu thập từ nguồn thực tế, được công bố trên báo cáo của các cơ quan Nhà
nước để tính tốn ra các kết quả, đánh giá và đưa ra một số đề xuất giải pháp.
Tác giả không sao chép bất kỳ một luận văn hoặc một đề tài nghiên cứu nào

trước đó.
Hà nội, ngày……tháng….năm 2014
Tác giả

Nguyễn Phan Việt


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU....................................................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN...................................................................................................4

1.1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU........................................................4
1.1.1. Tổng quan các nghiên cứu xác định Dống.....................................................4
1.1.2. Tổng quan các nghiên cứu về bài toán thiết kế tối ưu............................... 5
1.1.3. Phần mềm tính tốn mạng lưới cấp nước EPANET.................................. 5
1.2. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU..................................................13
1.2.1. Điều kiện tự nhiên.................................................................................. 13
1.2.2. Điều kiện kinh tế xã hội......................................................................... 17
1.2.3. Hiện trạng hệ thống hạ tầng kỹ thuật...................................................... 19
1.2.4. Quy hoạch phát triển đô thị đến năm 2020, 2030...................................21
1.2.5. Quy hoạch xây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật........................................... 26
1.3. QUY HOẠCH HỆ THỐNG CẤP NƯỚC ĐẾN NĂM 2030.............................32
1.4. SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ.........................................................................33
CHƯƠNG II: CƠ SỞ KHOA HỌC TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỢP LÝ MẠNG
LƯỚI CẤP NƯỚC THỊ TRẤN CHỜ.................................................................. 35
2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ TỐI ƯU.....................................................35
2.1.1. Phương pháp quy hoạch tuyến tính(QHTT)........................................... 35
2.1.2. Phương pháp quy hoạch phi tuyến(QHPT)............................................. 36
2.1.3. Phương pháp quy hoạch động(QHĐ)..................................................... 37
2.1.4. Phương pháp so sánh trực tiếp(thử nghiệm độc lập)............................... 38

2.2. CÁC QUY ĐỊNH VỀ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC.......................43
2.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỂ THIẾT KẾ
MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC THỊ TRẤN CHỜ.....................................................44
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỢP LÝ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC CHO THỊ
TRẤN CHỜ............................................................................................................ 46
3.1. TÍNH TỐN NHU CẦU NƯỚC VÀ LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC..............46


3.1.1. Lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt....................................................... 46
3.1.2. Lưu lượng nước công nghiệp................................................................. 46
3.1.3. Lưu lượng nước công cộng.................................................................... 47
3.1.4. Lưu lượng nước cho dịch vụ đô thị........................................................ 47
3.1.5. Lưu lượng nước thất thoát...................................................................... 47
3.1.6. Lưu lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý...................................... 47
3.2. CÔNG SUẤT TRẠM CẤP NƯỚC......................................................................47
3.2.1.Lưu lượng ngày tính tốn trung bình trong năm của hệ thống cấp nước....48
3.2.2. Lưu lượng nước tính tốn trong ngày dùng nước nhiều nhất và ít nhất
Qngày.max và Qngày.min...................................................................... 49
3.2.3.Lưu lượng tính tốn cơng trình thu nước, trạm bơm cấp I và trạm xử lý49
3.2.4. Lưu lượng giờ tính tốn mạng lưới (cơng suất trạm bơm cấp II)............49
3.3. NHU CẦU DÙNG NƯỚC CHO CHỮA CHÁY................................................50
3.4. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TRẠM BƠM CẤP II, LỰA
CHỌN SỐ MÁY BƠM, SỐ BẬC BƠM................................................................50
3.5. LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC VÀ TRẠM BƠM II...........................................51
3.5.1. Các loại nguồn nước............................................................................... 51
3.5.2. Phương án đặt TBII................................................................................ 54
3.5.3. Kết luận.................................................................................................. 54
3.6. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI KHÁC NHAU...54
3.6.1. Xác định các khu vực dùng nước........................................................... 54
3.6.2. Lựa chọn sơ đồ, nguyên tắc vạch tuyến.................................................. 55

3.6.3. Xác định các trường hợp tính tốn......................................................... 56
3.6.4. Xác định chiều dài tính tốn của các đoạn ống....................................... 56
3.6.5. Tính tốn lưu lượng dọc đường cho các đoạn ống.................................. 57
3.6.6. Chọn vật liệu ống................................................................................... 58
3.6.7. Tính tốn thủy lực mạng lưới cấp........................................................... 59
3.7. TÍNH TỐN HÀM MỤC TIÊU CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN............................62
3.7.1. Chi phí xây dựng(Cxd)............................................................................ 62


3.7.2. Chi phí quản lý....................................................................................... 67
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO


DANH MỤC BẢNG
Hình 1.1: Sơ đồ chọn đường kính tối ưu...................................................................5
Bảng 1: Dự báo tăng tỷ lệ tăng dân số thị trấn Chờ (theo quy hoạch).....................11
Bảng 2: Bảng cân bằng đất đai (kể cả đất dân dụng và ngoài dân dụng).................16
Bảng 3 : Bảng chỉ tiêu cấp điện...............................................................................23
Bảng 4: Chất lượng nước ngầm tại lỗ khoan...........................................................53
Bảng 5: Tổng hợp đường kính thay đổi của các phương án như sau:......................61
Bảng 6: Tổng chi phí xây lắp...................................................................................67
Bảng 7: Chi phí điện năng cho các phương án như sau:..........................................68
Bảng 8: Kết quả tính toán hàm mục tiêu(chỉ tiêu kinh tế) của các phương án:........69


8

MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết của đề tài

Nước sạch là nhu cầu không thể thiếu trong đời sống hàng ngày của người
dân. Nó ảnh hưởng trực tiếp tới sinh hoạt hàng ngày của các gia đình, ảnh hưởng tới
sức khỏe của mọi người.
Các nhà khoa học trên thế giới đã cảnh báo thế kỷ 21 loài người sẽ phải đối
mặt với nhiều mối đe dọa thiên nhiên, đặc biệt là phải đối mặt với hiểm họa thiếu
nước và ô nhiễm nguồn nước.
Nước sạch và vệ sinh môi trường đô thị là một vấn đề có ý nghĩa quan trọng
mà Đảng, Nhà nước, Chính phủ đã và đang đặc biệt quan tâm. Trong những năm
qua, vị trí, vai trị, ý nghĩa và các mục tiêu của công tác này đã liên tục được đề cập
đến trong nhiều văn bản của Đảng, Nhà nước và Chính phủ, cụ thể là Chiến lược
phát triển cấp nước đô thị Việt nam được thể hiện qua Định hướng phát triển cấp
nước đô thị Việt nam đến 2025 và tầm nhìn đến 2050 được Thủ tướng Chính phủ
phê duyệt tại quyết định số 1929/QĐ-TTg ngày 20 tháng 11 năm 2009.
Hiện nay, thị trấn Chờ, tỉnh Bắc Ninh chưa có hệ thống cấp nước tập trung.
Nguồn nước mà người dân thị trấn đang sử dụng được khai thác từ các giếng khoan,
giếng khơi phần lớn là không đảm bảo về mặt chất lượng. Trong tương lai, thị trấn
Chờ sẽ trở thành đô thị loại IV, một đô thị vệ tinh quan trọng của thành phố Bắc
Ninh. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch của người dân cần xây dựng hệ thống
mạng lưới cấp nước tập trung cho khu vực này.
Trong thực tế hiện nay, khi thiết kế các mạng lưới cấp nước, các kỹ sư
thường chọn đường kính ống cấp nước dựa trên lưu lượng thiết kế của đường ống
và vận tốc cho phép trong một phạm vi rộng ( thường từ 0,8 - 1,8 m/s) và thường đề
xuất chỉ 1-2 phương án thiết kế. Do vậy phương án thiết kế được chọn có thể dẫn
đến sự lãng phí trong đầu tư xây dựng và quản lý hệ thống.


Để giải quyết phần nào bất cập trên, đề tài “Nghiên cứu thiết kế hợp lý
mạng lưới cấp nước cho thị trấn Chờ, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh” được
đề xuất nghiên cứu.
1.

Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu đề xuất được mạng lưới đường ống cấp nước hợp lý cho thị trấn Chờ.
2.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống mạng lưới đường ống cấp nước thị trấn
Chờ, Bắc Ninh.
3.2 Phạm vi nghiên cứu:
Phạm vi nghiên cứu: Các tuyến ống chính của mạng lưới cấp nước.
3.

Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1 Cách tiếp cận
- Tiếp cận các thành tựu nghiên cứu của các nước trong khu vực và trên thế giới
- Tiếp cận thực tế: đi khảo sát thực địa, tìm hiểu các hồ sơ.
- Tiếp cận hệ thống: tính tốn, lựa chọn phương án thiết kế hệ thống cấp nước
sinh hoạt theo hướng tối ưu.
4.2 Phương pháp nghiên cứu.
Luận văn sử dụng các phương pháp sau:
- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa;
- Phương pháp kế thừa;
- Phương pháp ứng dụng mơ hình tốn Epanet để tính tốn mạng lưới cấp nước
- Phương pháp ứng dụng lý thuyết tối ưu hóa;
5. Bố cục của luận văn
- Luận văn gồm 3 chương, phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo.

Chương I : Tổng quan
1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
1.2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
1.3. Quy hoạch hệ thống cấp nước đến năm 2030
1.4. Sự cần thiết phải đầu tư
Chương II : Cơ sở khoa học tính tốn thiết kế mạng lưới cấp nước thị trấn Chờ
2.1. Các phương pháp thiết kế tối ưu
2.2. Phần mềm tính tốn mạng lưới cấp nước Epanet
2.3. Lựa chọn phương pháp thiết kế tối ưu để thiết kế MLCN thị trấn Chờ
Chương III : Thiết kế hợp lý mạng lưới cấp nước cho thị trấn Chờ
3.1. Tính tốn nhu cầu nước và lựa chon nguồn nước
3.2. Công suất trạm cấp nước
3.3. Nhu cầu dùng nước cho chữa cháy
3.4. Xác định chế độ làm việc của TBII, lựa chọn số máy bơm, số bậc bơm
3.5. Lựa chọn nguồn nước và TBII
3.6. Đề xuất các phương án thiết kế mạng lưới khác nhau


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.1. Tổng quan các nghiên cứu xác định Dống
* Phương pháp xác định đường kính kinh tế theo nguyên lý chi phí quản lý nhỏ
nhất. Để xác định được đường kính kinh tế của đường ống có thể thơng qua so sánh
phương án với các đường kính khác nhau theo nguyên lý phí tổn quản lý nhỏ nhất.
Phí tổn quản lý được xác định theo công thức:
C = aE + bK
Trong đó:

a – Giá thành 1kW h năng lượng tiêu thụ (đ/kwh)
E - Tổng năng lượng hao tổn hàng năm trên 1m dài đường ống (kwh
K - Vốn đầu tư cho 1 mét đường ống (đ/m)
b - Tỷ lệ khấu hao hồn vốn và sửa chữa tính theo phần trăm tiền vốn đầu tư K.
Tổng năng lượng E được tính theo công thức sau:
E=

T

∫
0

9,81h

T
Qdt = 9,81 Q dt
ηtb tt
Kηtb 0 3

∫

Q – Lưu lượng của đường ống từng thời gian (m3/s)
htt

- Tổn thất cột nước trên 1 mét đường ống
đẩy

ht



2

Q
K (m)

t

T - Thời gian làm việc của ống đẩy trong năm (giờ)
γ - Trọng lượng đơn vị của nước (N/m3)
Thường để tính tốn cho thuận lợi với các biểu đồ dùng nước kiểu bậc thang biểu
thức dưới dấu tích phân sẽ bằng:
T

∫ Q dt = q
3

0

3
t
b

T


Đưa về dạng sai phân ta
có:

n

 (Q .t )

qtb =
3

⇒

E=

3
ii
i1
n

t

i i1

9,81q3 T
tb
Kηtb

Các cách tính tốn theo chi phí quản lý nhỏ nhất tức là:
Cmin = (aE + bK)min
muốn vậy, chúng ta lập với các đường kính khác nhau theo hai phương trình sau:
aE = f1(D)
bK = f2(D)
tính với nhiều giá trị của D ta sẽ có hai đường biểu diễn bằng phươg pháp cộng đồ
thị tìm được điểm có Cmin

C
GHT
GQL

GXD

Cmin = (aE + bK)min

Dtk

D cm

Hình 1.1: Sơ đồ chọn đường kính tối ưu
Nhận xét: Phương pháp xác định đường kính kinh tế (tối ưu) theo nguyên lý
chi phí quản lý nhỏ nhất ở trên đã coi vốn đầu tư và các loại chi phí ở trạng thái tĩnh
tức là khơng kể đến lãi suất của đồng tiền.
1.1.2. Tổng quan các nghiên cứu về bài toán thiết kế tối ưu
Trong những năm gần đây, lý thuyết phân tích hệ thống và lý thuyết tối ưu
hoá đã được áp dụng nhiều trong các bài toán về quy hoạch, thiết kế, quản lý, vận


hành tối ưu các hệ thống nói chung và hệ thống thuỷ lợi nói riêng. Trong đó, bài
tốn thiết kế tối ưu các cơng trình trong hệ thống cấp, thốt nước, tưới, tiêu, đã được
một số tác giả trong nước nghiên cứu, điển hình như:
Đề tài “ Hệ số tiêu thiết kế tối ưu của trạm bơm cho các vùng trồng lúa
đồng bằng Bắc Bộ - Việt Nam” (1997) của TS. Dương Thanh Lượng. Tác giả đã áp
dụng phương pháp mơ hình mơ phỏng và phương pháp tối ưu hố cho bài toán thiết
kế hệ thống tiêu bằng trạm bơm vùng trồng lúa với chỉ tiêu tối ưu là chỉ số NPV (Giá
trị thu nhập ròng quy về thời điểm hiện tại). Gía trị hệ số tiêu thiết kế nào tương ứng
với giá trị NPV max thì đó là giá trị hệ số tiêu thiết kế tối ưu của trạm bơm.

Đề tài “Nghiên cứu xác định quy mô đường ống tối ưu cho hệ thống tưới
Trung tâm nghiên cứu và sản xuất giống ngơ Sơng Bơi – Hồ Bình” (2002) của
Th.S Đỗ Hồng Quân. Bằng phương pháp tối ưu hoá, tác giả đã tìm ra phương án
đường kính ống tối ưu cho hệ thống tương ứng với chỉ tiêu tối ưu: IRRmax.
Đề tài “Nghiên cứu xác định phương án bố trí và quy mơ hợp lý của trạm
bơm tưới vùng cao” (2003) của Th.S Nguyễn Tuấn Anh. Sử dụng phương pháp mơ
hình, mơ phỏng và tối ưu hố, tác giả đã thiết lập được bài tốn tìm phương án thiết
kế tối ưu trạm bơm tưới vùng cao qua chỉ tiêu tối ưu là tổng chi phí quy về năm đầu
nhỏ nhất.
Đề tài “Nghiên cứu xác định đường kính ống tối ưu trong hệ thống cấp nước
bằng bơm”của Th.S Đỗ Chí Cơng. Sử dụng phương pháp mơ hình, mơ phỏng và tối

ưu hoá, tác giả đã thiết lập được bài toán xác định đường kính tối ưu trơng hệ thống
cấp thốt nước bằng bơm.
Trong luận văn này, phương pháp tối ưu hoá sẽ được áp dụng để xây dựng
bài toán xác định đường kính tối ưu trong hệ thống mạng lưới cấp nước.
1.1.3. Phần mềm tính tốn mạng lưới cấp nước EPANET
Hiện nay có một số phần mềm thiết kế mạng lưới cấp nước như: Loop, Epanet,
WaterCad...nhưng phần mềm Epanet có tính trực quan và phương pháp điều chỉnh
đơn giản chính xác. Nên tác giả lựa chọn Epanet là phần mềm để tính tốn.
1.1.3.1. Khái niệm


EPANET là chương trình tính tốn mạng lưới cấp nước, có khả năng mơ
phỏng thủy lực và chất lượng nước có xét đến yếu tố thời gian. Mạng lưới cấp nước
được EPANET mô phỏng bao gồm các đoạn ống, các nút, các máy bơm, các van,
các bể chứa và đài nước. EPANET tính được lưu lượng trên mỗi đoạn ống, áp suất
tại các nút, chiều cao nước ở từng bể chứa, đài nước, nồng độ của các chất trên
mạng trong suốt thời gian mô phỏng nhiều thời đoạn.
Chạy trên nền Windows, EPANET tạo được một mơi trường hồ hợp cho

việc vào dữ liệu của mạng, chạy mơ hình mơ phỏng quá trình thủy lực và chất
lượng nước, quan sát kết quả theo nhiều cách khác nhau.
EPANET được phát triển bởi Bộ phận Cấp nước và nguồn nước thuộc Viện
Nghiên cứu quản lý các rủi ro quốc gia của Cơ quan Bảo vệ mơi trường Hoa Kỳ.
a.Ứng dụng của EPANET
Ngồi việc mơ hình hố thủy lực, EPANET cho phép mơ hình hố chất
lượng nước với các khả năng sau:
Mơ hình hố sự chuyển động của chất không phản ứng trong mạng.
Mô hình hố chuyển động và sự biến đổi của các chất có phản ứng trong
mạng như sự gia tăng (ví dụ như sản phẩm khử trùng) hoặc sự suy giảm (như dư
lượng Clo) theo thời gian.
Mơ hình hố thời gian lưu nước trong khắp mạng.
Theo dõi được phần trăm lưu lượng nước từ một nút cho trước đến các nút
khác theo thời gian.
Mơ hình hố phản ứng cả trong dịng chảy lẫn trên thành ống.
Sử dụng động học bậc 'n' để mơ hình hố phản ứng trong dịng chảy.
Sử dụng động học bậc '0' hoặc bậc nhất để mơ hình hoá phản ứng tại thành
ống. Kể đến việc cản trở sự vận chuyển nước khi mơ hình hố phản ứng tại thành
ống. Cho phép các phản ứng gia tăng hoặc suy giảm đến một nồng độ giới
hạn.
Sử dụng các hệ số mức phản ứng chung, tuy nhiên cũng có thể thay đổi riêng
cho từng đoạn ống.
Cho phép hệ số phản ứng của thành ống liên hệ được với độ nhám của ống.


Cho phép nồng độ hoặc khối lượng vật chất biến đổi theo thời gian đưa vào
một vị trí bất kỳ trong mạng.
Mơ hình hố các bể chứa như là bể phản ứng với các kiểu trộn khác nhau.
Với các đặc điểm như vậy, EPANET có thể xem xét được các vấn đề về chất
lượng nước như:

Sự pha trộn nước từ các nguồn khác nhau;
Thời gian lưu nước trong hệ thống;
Sự suy giảm dư lượng Clo;
Sự gia tăng các sản phẩm khử trùng;
Theo dõi sự lan truyền các chất ô nhiễm.
b.Ưu nhược điểm
EPANET có rất nhiều ưu điểm là mơ phỏng đầy đủ các tính tốn thủy lực một
cách trực quan và có cả yếu tố thời gian và chất lượng nước.
Chương trình tính cho độ chính xác cao, kết quả dễ sử dụng và có thể linh
kết với các phần mềm khác.
Có thể tính tốn được nhiều thơng số và mô phỏng tất cả các chi tiết của
mạng lưới.
Khi dùng chương trình này ta có thể tính tốn các thơng số của mạng lưới
trong bất cứ giờ nào trong ngày mà khơng cần nhập lại số liệu.
Tính ưu việt nhất của EPANET là dùng để tính tốn mở rộng mạng lưới cấp
nước hoặc mạng lưới có nhiều nguồn nước cấp đồng thời vào mạng lưới.
Chương trình này cũng dùng cho tính tốn, sửa chữa, nâng cấp và quản lý
vận hành mạng lưới cũng rất tốt.
Giao diện với chương trình EPANET trực quan dễ hiểu
EPANET có nhược điểm là địi hỏi người chạy chương trình phải có trình độ
và địi hỏi nhiều số liệu.
1.1.3.2. Mô phỏng mạng lưới bằng phần mềm EPANET
EPANET mơ hình hố hệ thống phân phối như là một tập hợp các đường nối
được nối với các nút. Các đường nối miêu tả các ống, máy bơm, và van điều khiển.


Các nút miêu tả các mối nối, đài nước và bể chứa. Hình dưới đây minh hoạ các đối
tượng này được nối với nhau như thế nào để tạo thành một mạng lưới.

Các thành phần vật lý trong một hệ thống phân phối nước.

Các mối nối (Junctions)
Mối nối là những điểm trong mạng lưới nơi các đường nối được nối lại với
nhau và nơi nước đi vào hoặc đi ra khỏi mạng lưới. Các số liệu đầu vào cơ bản của
mối nối là:
-

Độ cao trên một mức chuẩn nào đó (thường mức chuẩn là mực nước biển

trung bình);
-

Lưu lượng yêu cầu (lưu lượng nước lấy ra khỏi mạng);

-

Chất lượng nước ban đầu.
Các kết quả đầu ra được tính tốn cho các mối nối trong mọi khoảng thời

gian mô phỏng là:
-

Cột nước (năng lượng trên một đơn vị trọng lượng chất lỏng);

-

Áp suất;

-

Chất lượng nước. Các

mối nối cũng có thể:

-

Có lưu lượng yêu cầu thay đổi theo thời gian;

-

Có các mẫu hình khác nhau của lưu lượng yêu cầu gắn cho chúng;

-

Có các lưu lượng âm biểu thị nước đi vào mạng lưới;

-

Chứa các vịi phun (hoặc bình phun) cho lưu lượng chảy ra phụ thuộc vào áp lực.

Bể chứa (Reservoirs)
Bể chứa là những nút biểu thị cho nguồn nước bên ngồi khơng xác định tới


mạng lưới. Chúng được sử dụng để mơ hình hố cho những vật thể như: hồ, sông,
các tầng ngậm nước ngầm và các mối liên hệ với các hệ thống khác. Các bể chứa
cũng đóng vai trị như những điểm nguồn chất lượng nước.
Các thuộc tính đầu vào ban đầu của bể chứa là cột nước của nó (bằng với độ
cao mặt nước nếu bể chứa khơng có áp) và chất lượng ban đầu của nó cho việc phân
tích chất lượng nước.
Vì bể chứa là một điểm biên tới một mạng lưới, nên cột nước và chất lượng
nước có thể khơng bị ảnh hưởng bởi những gì xảy ra bên trong mạng lưới. Do đó nó

khơng có các thuộc tính đầu ra theo tính tốn. Tuy nhiên cột nước của nó có thể
thay đổi theo thời gian bằng cách ấn định cho nó một mẫu hình thời gian (xem các
mẫu hình thời gian bên dưới).
Đài nước (Tanks)
Đài nước là các nút có khả năng trữ nước, nơi mà thể tích nước có thể thay
đổi theo thời gian trong suốt quá trình mơ phỏng. Các thuộc tính đầu vào của đài
nước là:
-

Độ cao đáy (nơi độ sâu nước bằng khơng);

-

Đường kính (hay hình dạng nếu khơng phải là hình trụ);

-

Mặc nước ban đầu, mực nước thấp nhất và mực nước cao nhất;

-

Chất lượng ban đầu.
Các đài nước đòi hỏi phải vận hành trong một phạm vi từ mức nước nhỏ nhất

tới mực nước lớn nhất của chúng. EPANET ngưng dòng chảy ra nếu nước trong đài
ở mực nhỏ nhất và ngưng dòng chảy vào nếu ở mức cao nhất. Các đài nước cũng
đóng vai trị như là các điểm nguồn chất lượng nước.
Đầu lấy nước (Emitters)
Đầu lấy nước là các thiết bị kết hợp với mối nối mà có thể mơ hình hố dịng
chảy qua một vịi hoặc lỗ xả ra khơng khí. Lưu lượng lấy ra từ đầu lấy nước biến

đổi như là một hàm số của áp suất tại nút:
q = C.pγ
trong đó:


q - lưu lượng;
p - áp suất;
C - hệ số lưu lượng;
γ - số mũ của áp suất.
Đối với các đầu vịi và lỗ thì lấy γ =0,5 và nhà sản xuất thường cung cấp trị
số của hệ số lưu lượng (theo đơn vị l/s), biểu thị lưu lượng qua thiết bị ở áp suất có
trị số 1 đơn vị.
Đầu lấy nước được sử dụng để mô phỏng lưu lượng qua hệ thống vòi trong
mạng lưới tưới nước. Chúng cũng có thể sử dụng để mơ phỏng lỗ hở trong ống nối
với nút (nếu hệ số lưu lượng và số mũ áp suất cho chỗ thủng hoặc chỗ nối có thể
đánh giá được) hoặc tính lưu lượng chữa cháy tại nút đó (lưu lượng có thể tại vài
điểm có áp suất dư nhỏ nhất). Trường hợp cuối cùng, đầu lấy nước sử dụng một giá
trị lớn của hệ số lưu lượng (chẳng hạn 100 lần dòng chảy lớn nhất) và thay đổi cao
trình nút để bao gồm cột nước tương đương của đích áp suất. EPANET xử lý đầu
lấy nước như là một thuộc tính của mối nối và khơng phải là thành phần mạng
riêng.
Các ống (Pipes)
Ống là đường nối có thể vận chuyển nước từ một điểm này tới một điểm
khác trong mạng. EPANET cho rằng tất cả các đoạn ống đầy nước tại mọi thời gian.
Hướng của dòng chảy là từ nơi có cột nước cao sang nơi có cột nước thấp. Các
thơng số thuỷ lực đầu vào chủ yếu cho các ống là:
-

Nút đầu và nút cuối;

-

Đường kính ống;

-

Chiều dài;

-

Hệ số nhám (để tính tốn tổn thất thuỷ lực);

-

Trạng thái (mở, đóng hoặc có van).

Các thơng số về trạng thái cho phép ống hoàn toàn chứa van ngắt (van cửa), van
một chiều (chỉ cho dòng chảy đi theo một chiều nhất định).
Các thông số đầu vào chất lượng nước cho ống gồm:


-

Hệ số phản ứng khối;

-

Hệ số phản ứng thành.

Kết quả tính tốn cho các ống gồm:

-

Lưu lượng;

-

Vận tốc;

-

Tổn thất cột nước;

-

Hệ số ma sát Darcy-Weisbach;

-

Hệ số phản ứng trung bình (trên chiều dài ống);

-

Chất lượng nước trung bình (trên chiều dài ống).

Máy bơm
Máy bơm là đường nối truyền năng lượng cho chất lỏng, qua đó nâng cột áp
thuỷ lực lên. Các thông số đầu vào cơ bản của máy bơm là: nút đầu và nút cuối,
đường đặc tính (tổ hợp của các lưu lượng và các cột nước mà máy bơm có thể cung
cấp). Thay cho đường đặc tính, máy bơm có thể được miêu tả như một thiết bị năng
lượng không đổi, một thiết bị cung cấp một năng lượng (mã lực hoặc kilowat) cho

dòng chảy cho tất cả các kết hợp giữa lưu lượng và cột nước.
Các thông số đầu ra cơ bản là lưu lượng và cột nước thu được. Dịng chảy
qua bơm chỉ có một hướng duy nhất và EPANET không cho phép một máy bơm
hoạt động ngồi phạm vi đường đặc tính của nó.
Máy bơm có tốc độ quay thay đổi được cịn có thể được xem xét bằng cách
định rõ rằng tốc độ của nó thay đổi trong cùng một loại các điều kiện. Theo định
nghĩa đường đặc tính gốc của máy bơm mà ta cấp cho chương trình có tốc độ tương
đối bằng 1. Nếu tốc độ của máy bơm gấp đơi thì giá trị tương đối sẽ là 2, nếu chạy
với một nửa tốc độ thì giá trị tương đối của tốc độ sẽ là 0,5, v.v... Việc thay đổi tốc
độ sẽ làm biến đổi đường đặc tính của máy bơm.
Như đối với các ống, máy bơm có thể được bật và tắt vào những thời gian
định trước hay theo một điều kiện nhất định tồn tại trong mạng lưới. Sự vận hành
máy bơm cũng có thể được mơ tả bằng cách ấn định cho nó một mẫu hình thời gian
với những giá trị nhân tử là các tốc độ tương đối. EPANET cũng có thể tính được


năng lượng tiêu thụ và chi phí cho việc bơm nước. Mỗi máy bơm có thể được ấn
định một đường đặc tính hiệu suất và một chế độ giá điện. Nếu những thứ này
khơng được cung cấp thì một tập hợp các lựa chọn năng lượng sẽ được sử dụng.
Dòng chảy qua bơm là dòng chảy một chiều. Nếu điều kiện của hệ thống đòi
hỏi cột nước bơm cao hơn khả năng của máy thì EPANET đóng máy bơm lại. Nếu
lưu lượng yêu cầu lớn hơn lưu lượng của máy bơm thì EPANET ngoại suy đường
đặc tính của máy bơm đến lưu lượng yêu cầu, thậm chí điều này sinh ra một cột
nước âm. Trong cả hai trường hợp thì một thông điệp cảnh báo sẽ được đưa ra.
Van (Valves)
Van là những đường nối mà có thể khống chế áp suất hay lưu lượng tại một
điểm nhất định trong mạng lưới. Các thơng số đầu vào chính của van là:
- Nút đầu và nút cuối;
- Đường kính;
- Thiết lập;

- Trạng thái.
Các giá trị đầu ra tính tốn là lưu lượng và tổn thất cột nước.
Các loại van khác nhau có ở trong EPANET là:
- Van giảm áp

Pressure Reducing Valve (PRV)

- Van giữ áp

Pressure Sustaining Valve (PSV)

- Van ngắt áp

Pressure Breaker Valve (PBV)

- Van kiểm soát lưu lượng

Flow Control Valve (FCV)

- Van kiểm soát tiết lưu

Throttle Control Valve (TCV)

- Van mục đích chung

General Purpose Valve (GPV).

1.2. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.2.1. Điều kiện tự nhiên
1.2.1.1. Vị trí địa lý

Yên Phong là một huyện nằm ở phía Tây tỉnh Bắc Ninh, được bao bọc bởi
sông Cầu, sông Cà Lồ và sông Ngũ Huyện Khê.


-

Phía Bắc giáp huyện Hiệp Hồ, huyện Việt n của tỉnh Bắc Giang.

-

Phía Đơng giáp thị xã Bắc Ninh và huyện Tiên Du.

-

Phía Nam giáp huyện Từ Sơn.

-

Phía Tây giáp huyện Sóc Sơn và Đơng Anh của thị trấn Hà Nội.
Huyện lỵ của huyện Yên Phong là Thị trấn Chờ, cách thị xã Bắc Ninh 13km,

cách đô thị Từ Sơn 8km, cách Hà Nội khoảng 35km. Thị trấn Chờ có hệ thống giao
thông thuận tiện, nằm trên trục QL 18 Nội Bài-Quảng Ninh và nằm trên giao lộ của
hai tuyến đường 295 và 286. Các tuyến đường qua Thị trấn có: đường 286 từ Bắc
Ninh Sóc Sơn, Đơng Anh và đi Thái Nguyên, đường 295 nối Hiệp Hoà - Từ Sơn đi
Hà Nội, đường 271 nối với Từ Sơn. Giao thơng đường thuỷ có phà Đơng Xun
cách thị trấn Chờ 3km, là bến sơng có lưu lượng hàng hố, bn bán sầm uất. Trong
tương lai sẽ có dự án cầu Đơng Xun góp phần tăng cường các mối giao lưu ngoại
tỉnh.
Yên Phong là huyện có truyền thống cách mạng, có hệ thống di tích lịch sử

văn hố đa dạng, nhiều lễ hội truyền thống phong phú, đặc sắc có khả năng khai
thác du lịch trong nước và quốc tế. Nhiều ngành nghề truyền thống đã và đang được
khôi phục và có đà phát triển mạnh mẽ. Ví dụ như: giấy Phong Khê, đúc nhôm Văn
Môn, rượu Đại Lâm, dâu tằm Dũng Liệt, Tam Giang, thép Đa Hội.
Ngày 09 tháng 01 năm 1998, Thủ tướng Chính phủ đã có Quyết định số
5/1998/NĐ-CP về việc thành lập Thị trấn Chờ. Hiện nay Thị trấn đang là đô thị loại
IV, là huyện lỵ huyện Yên Phong, là trung tâm hành chính - kinh tế - văn hố - xã
hội của tồn huyện. Tuy nhiên trong tương lai, quy hoạch hệ thống đô thị tỉnh Bắc
Ninh, thị trấn Chờ được xác định có quy mô đô thị loại III, là một trong ba đô thị vệ
tinh quan trọng của thị trấn trung tâm Bắc Ninh.
1.2.1.2. Đặc điểm địa hình địa và diện tích
a. Đặc điểm địa hình

Tỉnh Bắc Ninh nói chung có địa hình tương đối bằng phẳng, dốc đều từ Tây
sang Đông và từ Bắc xuống Nam, được thể hiện qua các dòng chảy bề mặt đổ về
sông Đuống và sông Bắc Ninh.


Địa hình khu vực dự án là nơi có địa hình tương đối cao nhưng khơng đều,
xen kẽ nhiều ao, vùng trũng, nằm trên khu vực giao lộ của hai tuyến đường 295 và
286, phía Nam đường cao tốc Nội Bài - Hạ Long, có địa hình bằng phẳng, cao độ
trung bình +5,00 đến +6,00.
Khu vực các thơn Ngân Cầu, Nghiêm Xá, Phú Mẫn, Trung Bạn và Trác Bút
có địa hình bằng phẳng, mật độ xây dựng cao, ít đất trống. Nhìn chung khu vực đơ
thị có điều kiện địa hình thuận lợi cho xây dựng, địa hình tương đối bằng phẳng, độ
chênh không lớn, hàng năm không bị ngập lụt.
b. Đặc điểm diện tích
Theo tài liệu địa chính thu thập được cho thấy: Diện tích tự nhiên của Thị
trấn Chờ là 845ha
Trong đó :

- Đất nơng nghiệp : 3.699,54 ha.
- Đất lâm nghiệp : 4.102,80 ha.
- Đất chuyên dùng : 1.224,45 ha.
- Đất ở : 306,71 ha.
- Đất chưa sử dụng : 7.861,22 ha.
c. Đặc điểm khí hậu
Nhiệt độ:
-

Nhiệt độ khơng khí trung bình năm:

23.30 C.

-

Nhiệt độ khơng khí thấp nhất tuyệt đối năm:

70 C.

-

Nhiệt độ khơng khí cao nhất tuyệt đối năm:

37.30C.

-

Số giờ nắng bình quân trong ngày:

4,5 h.

Lượng mưa:
-

Lượng mưa trung bình năm:

1400mm.

-

Mưa thường tập trung vào tháng 7, tháng 8 hàng năm.

Gió:
-

Tốc độ gió trung bình

Độ ẩm:

1.9 m/s.


-

Độ ẩm tuyệt đối trung bình năm:

82%.

-

Độ ẩm cao tuyệt đối:

90-100% vào các tháng 2,3.

-

Độ ẩm thấp tuyệt đối:

54% vào tháng 11 hàng năm.

d. Đặc điểm thuỷ văn
Cách thị trấn Chờ khoảng 4km có sơng Cầu chảy qua, đây là con sơng lớn
chạy qua địa giới hành chính hai huyện n Phong và Hiệp Hồ.
Sơng Cầu bắt nguồn từ vùng núi Tam đảo chảy qua Chợ Đồn - Bắc Kạn,
Thái Nguyên, chảy qua Bắc Ninh và đổ vào sông Bắc Ninh tại Phả Lại. Sơng Cầu
dài 288 km, lịng sơng rộng 70-150 m và sâu trung bình trong mùa cạn 2-7 m, lưu
lượng sông Cầu biến động lớn Qmax = 3490m 3/s, Qmin = 4.3m3/s. Phía thượng lưu
sơng Cầu chảy qua thị trấn Thái Nguyên. Do nước thải của nhà máy giấy Hoàng
Văn Thụ và khu gang thép Thái Nguyên và của nhiều cơ sở sản xuất khác và khu
dân cư phía thượng nguồn nên nước bị ơ nhiễm nặng, vì vậy khơng thể lấy nước
sơng Cầu làm nguồn cung cấp nước sinh hoạt được.
Hồ ao trong khu vực phố huyện ít, một vài hồ nhỏ dần dần bị san lấp, ngồi
ra cịn có các hồ, thùng đấu cạnh các thơn và xen kẽ trong đất ruộng điều hồ bằng
hệ thống thuỷ nông.
e. Điều kiện địa chất
- Địa chất công trình.
Kết quả khảo sát địa chất khu vực dự án sẽ được trình bày trong khn khổ
của một báo cáo khác trình Chủ đầu tư. Các thơng tin tóm tắt cơ bản địa chất khu
vực dự án được trình bày như sau:
Cấu tạo địa chất chủ yếu là đất sét pha có cường độ chịu nén khá, nói chung

khu vực trung tâm thị trấn Chờ có điều kiện địa chất thuận lợi cho việc xây dựng
cơng trình xử lý và các tuyến ống cấp nước.
Các thành tạo của hệ tầng này có mặt hầu hết khắp vùng nghiên cứu song
chúng khơng lộ ra mà bị phủ bởi các trầm tích hệ Thứ Tư.


Thành phần đất đá là các trầm tích lục nguyên bao gồm chủ yếu là bột kết
màu tím gụ, xem kẹp là các lớp đá sét kết, cát kết và các mạch thạch anh tái kết sinh
bề dày trung bình của hệ tầng 600m.
Các thành tạo hệ Thứ Tư có mặt khắp trong vùng được lộ ra ngay trong bề mặt.
Thành phần đất đá bao gồm sét, sét cát, cát sạn và cát chứa mùn thực vật
nguồn gốc sông bề dày trung bình của hệ tầng 16 – 17 m.
- Địa chất thuỷ văn.

Qua kết quả khoan thăm dò nguồn nước ngầm tại khu vực dự án của Công ty
cổ phần Công nghệ địa vật lý thực hiện tháng 6/2012 cho thấy, nguồn nước ngầm
khu vực Thị trấn khá phong phú. Trữ lượng và chất lượng hoàn toàn đủ khả năng
cung cấp cho hệ thống cấp nước của Thị trấn Chờ.
1.2.2. Điều kiện kinh tế xã hội
1.2.2.1. Điều kiện tự nhiên
Hiện nay, Thị trấn Chờ là trung tâm của huyện và đang trên đường chuyển
đổi nhanh về kinh tế-xã hội. Theo các cán bộ của thị trấn, có khoảng 40% số hộ có
nền kinh tế phi nơng nghiệp. Nguồn thu nhập chính của dân cư thị trấn là từ thương
mại và dịch vụ trong đó chủ yếu là bn bán đường dài và dịch vụ vận tải. Ngoài ra
các nguồn thu nhập khác như nông nghiệp, sản xuất nhỏ, mộc và xây dựng... chiếm
tỉ trọng nhỏ. Theo số liệu thu thập từ người dân, mức thu nhập bình quân đầu người
của thị trấn Chờ đạt 5.000.000 đồng/năm.
1.2.2.2. Tình hình dân số
Hiện tại dân số của toàn bộ thị trấn là 13.200 người, nghành nghề chủ yếu là
kinh doanh, thợ mộc, thợ nề, chăn nuôi, trồng hoa cây cảnh.... Khu phố huyện có

khoảng 300 hộ là cán bộ cơng nhân viên trong các cơ quan huyện, phần lớn có các
nghề phụ như kinh doanh dịch vụ, cơ khí, sửa chữa, vận tải.
Tỷ lệ tăng dân số bình quân của khu vực thị trấn trong những năm vừa qua là
2,4%. Với tốc độ đơ thị hố nhanh như hiện nay, dự báo tỷ lệ tăng dân số trong 5
đến 10 năm tới vẫn ở mức cao.
Dân số toàn thị trấn:

13.200 người


Lao động:

7.023 người

Trong đó lao động phi nơng nghiệp:

4.760 chiếm 66%.

Mật độ dân số:

1.563 người/Km2.

Số hộ gia đình:

2.885 hộ.

Bảng 1: Dự báo tăng tỷ lệ tăng dân số thị trấn Chờ (theo quy hoạch)
Năm

Dự báo dân số

Qui mô dân số tính tốn

2013

2020

2030

13.200

16.000

20.500

1.2.2.3. Tình hình phát triển kinh tế xã hội.
Nhìn chung các hoạt động kinh tế của dân cư trong thị trấn hiện nay vẫn là
kinh doanh buôn bán nhỏ, sản xuất lương thực, chăn nuôi, thủ công mỹ nghệ ...
Những năm gần đây và trong tương lai huyện Yên Phong nói chung và thị
trấn Chờ nói riêng chủ trương phát triển và mở rộng các ngành nghề khác như công
nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, dịch vụ, du lịch... và thực tế các chuyển dịch cơ cấu
kinh tế này đang bắt đầu khởi sắc với nhiều tín hiệu đáng mừng. Đời sống của
người dân địa phương đã có những thay đổi rõ rệt. Sức tiêu thụ và nhu cầu hưởng
thụ chất lượng cuộc sống của người dân biến chuyển từng ngày.
Trong khu vực đơ thị, chưa hình thành các cơ sở tiểu thủ công nghiệp rõ rệt,
mặc dù Yên Phong có rất nhiều ngành nghề truyền thống, có đóng góp đáng kể
trong phát triển kinh tế của các địa phương trong huyện.
Công nghiệp chế biến sản phẩm nông nghiệp như thuốc lá, thức ăn gia súc
cũng chưa hình thành để tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có của địa phương.
Các cơng trình dịch vụ phục vụ sản xuất nơng nghiệp như trạm giống cây
trồng, trạm bảo vệ thực vật, trạm thú y đã được xây dựng với quy mô đất đai rộng.

Nằm phía Bắc của đường cao tốc, tỉnh Bắc Ninh đã quy hoạch khu CN tập
trung Yên Phong quy mô 600 ha và tương lai sẽ là trọng điểm quan trọng nhất về
công nghiệp của vùng kinh tế trọng điểm Bắc sông Đuống của tỉnh Bắc Ninh. Đây
là thuận lợi vô cùng to lớn để đô thị Chờ và toàn huyện Yên Phong phát triển mạnh
mẽ.