Bài tập lớn cấp thoát nước

1

BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
MIỀN TRUNG - PHÂN HIỆU ĐÀ NẴNG
KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
Học phần:

CẤP THỐT NƯỚC

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Hồng Tình
SVTH: Nguyễn Hữu Nam
Lớp: D18X1DN
MSSV: 20DL5802011012

--- Năm 2021 ---


2
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
MIỀN TRUNG - PHÂN HIỆU ĐÀ NẴNG
KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
Học phần: CẤP THOÁT NƯỚC
Học kỳ: 2 , năm học: 2020 - 2021

Họ tên: Nguyễn Hữu Nam

MSSV: 20DL5802011012

Lớp: D18X1DN

Đề số (BD): 25

A. Yêu cầu
I. Phần câu hỏi
1. Các yêu cầu để thiết kế hệ thống cấp nước trong cơng trình
Bài làm:
a. Về mặt lựa chọn phương án – kinh tế
- Đường ống phải đi tới mọi thiết bị, dụng cụ vệ sinh bên cơng trình
- Tổng chiều dài của đường ống ngắn nhất.
- Dễ gắn ống với các kết cấu của công trình: tường, trần nhà, dầm
- Thuận tiện, dễ dàng cho quản lý: kiểm tra, sửa chữa đường ống, đóng mở van ...
- Đưa ra các phương án để so sánh rồi chọn phương án hợp lý nhất.
b. Về mặt tính toán hệ thống cấp nước:
- Phải vạch được tuyến mạng lưới cấp nước trên mặt bằng hoặc sơ đồ không gian của hệ
thơng cấp nước cho cơng trình.
- Tiến hành đánh số thứ tự các đoạn ống cần tính tốn
- So sánh chọn tuyến ống bất lợi nhất
+ Xác định lưu lượng tính tốn:
- Phải theo u cầu, từng đối tượng sử dụng
- Chế độ dùng nước và tiêu chuẩn dùng nước, đối với từng đối tượng sử dụng thì có các
tính khác nhau để đảm bảo lưu lượng:
+ Đối với nhà ở gia đình, tiểu khu nhà ở:
q = 0,2

a

N + K.N (l/s)

Trong đó:
q: lưu lượng nước tính tốn cho từng đoạn ống (l/s)
a: đại lượng phụ thuộc vào tiêu chuẩn dùng nước
N: Tổng đương lượng của ngôi nhà hay đoạn ống tính tốn
K: hệ số phụ thuộc vào N
+ Đối với nhà ở công cộng: Bệnh viện, nhà ở tập thể, khách sạn, nhà an dưỡng điều
dưỡng, nhà gởi trẻ, mẫu giáo, trường học, cơ quan hành chính.
q = α  0,2  N (l/s)


3
Trong đó: N: Tổng số đương lượng tính tốn
α : Hệ số phụ thuộc chức năng ngôi nhà
+ Các loại nhà đặc biệt khác: (Phòng khán giả, phòng luyện tập thể thao, nhà ăn tập thể,
nhà tắm công cộng, cửa hàng ăn uống, xí nghiệp chế biến thức ăn, các phịng sinh hoạt trong
các xí nghiệp cơng nghiệp):
q=

qo  N  
, (l/s)
100

q: Lưu lượng tính tốn, (l/s)
q0 : Lưu lượng tính tốn cho một TBVS cùng loại.
β: Hệ số hoạt động đồng thời của các TBVS cùng loại.
Tuy nhiên để tính tốn sát với thực tế và đảm bảo cung cấp nước được đầy đủ thì lưu
lượng tính tốn phải được xác định theo số lượng các thiết bị vệ sinh được bố trí trong ngồi
nhà đó.

Mỗi một thiết bị vệ sinh tiêu thụ một lượng nước khác nhau, do đó để dễ tính tốn người
ta đưa tất cả các lưu lượng của thiết bị vệ sinh về dạng lưu lượng đơn vị tương đương (đương
lượng đơn vị). Mỗi đương lượng đơn vị tương ứng với lưu lượng nước là 0,2l/s của một vịi
nước ở chậu rửa có đường kính 15mm, áp lực tự do là 2m.
Khi xác định lưu lượng tính tốn cho một ngơi nhà ta phải xác định tổng số đương lượng
của tồn bộ ngơi nhà rồi áp dụng công thức để xác định lưu lượng tính tốn cho ngơi nhà đó,
khơng được lấy lưu lượng tính tốn cho một đơn ngun rồi nhân với số đơn nguyên của cả
nhà, điều đó là sai cơ bản.
+ Chọn đường kính cho từng đoạn ống
Sau khi đã xác định lưu lượng nước tính tốn cho từng đoạn ống, dựa vào vận tốc kinh tế,
tra các bảng tính thủy lực đường ống cấp nước để chọn đường kính ống của từng đoạn. Vận
tốc kinh tế của nước trong mạng lưới cấp nước trong nhà có thể lấy 0,5-1,0m/s, vận tốc tối đa
khơng vượt q 1,5m/s. Trong trường hợp có cháy vận tốc tối đa có thể lấy 2,5m/s.
+ Xác định tổn thất áp lực cho từng đoạn ống
.- Tổn thất áp lực gồm tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ
Trong đó: + Tổn thất áp lực dọc đường được tính bằng:
➢Theo tổn thất đơn vị (i):
hi = i.L ; (m)
i: Tổn thất đơn vị, phụ thuộc vào loại ống và vận tốc nước chảy trong ống:
i=

.v 2
2.d .g

 : Hệ số kháng ma sát theo chiều dài, phụ thuộc vật liệu làm ống và độ nhám thành ống.

d: Đường kính trong của ống, (mm).


4

v: Vận tốc nước chảy trong ống, (m/s)
L: Chiều dài đoạn ống tính tốn (m)
➢ Theo sức kháng đơn vị A:
hl = A  L  K  q2 = S  q2
A: Sức kháng đơn vị.
L: Chiều dài đoạn ống (m).
K: Hệ số điều chỉnh tốc độ.
q: Lưu lượng nước trong ống.
A và K tra ở bảng tính tốn thủy lực của từng loại ống
+ Tổn thất áp lực cục bộ: hcb là tổn thất áp lực qua van, khi qua các mối nối, qua
các đoạn thay đổi hướng của dòng chảy... thường phải xác định qua từng chi tiết, qua từng
đoạn. Song hcb chỉ chiếm 1 tỷ lệ rất nhỏ, trong thực tế tính tốn thường bỏ qua hoặc chỉ lấy 1
tỷ lệ nào đó so với tổn thất áp lực dọc đường.
- Trường hợp dùng nước lớn nhất:
hcb =( 10-15) % hl

(m)

- Trường hợp có cháy:
hcb =( 5-10) % hl

(m)

- Trường hợp vận chuyển lớn nhất thì phụ thuộc vào tình hình cụ thể
+ Xác định áp lực cần thiết của ngôi nhà (Hct) và áp lực của máy bơm Hb. Cuối cùng so
sánh với áp lực của đường ống ngoài phố để chọn sơ đồ HTCN phù hợp.
-

-

Áp lực cần thiết của ngơi nhà
H® + Z® = h1 + HCTnh + Znh
 HCTnh = H® + Zđ - h1 - Znh
p lực công tác của máy bơm:
Hb + Zb = h2 +hđ + Hđ + Zđ
Hb = (Z® - Zb) + h2 +h® + H®
Trong đó:
Zb, Zđ, Znh: cốt mặt đất tại vị trí đặt trạm bơm, đặt đài n-ớc và ngôi nhà bất lợi
nhất.
HCTnh: áp lực cần thiết của ngôi nhà bất lợi nhất
Hđ, Hb: độ cao đài n-ớc và áp lực công tác của máy bơm
hđ: chiều cao của thùng chứa trên đài
h1: tổng tổn thất cột n-ớc trên đ-ờng ống dẫn n-ớc từ đài n-ớc đến ngôi nhà bất
lợi nhất
h2: tổng tổn thất cột n-ớc trên đ-ờng ống dẫn n-ớc từ trạm bơm tới đài n-ớc


5
2. Các yêu cầu đối với từng loại ống thoát nước trong cơng trình.
Bài làm:
- Ống gang
Ống gang thường chế tạo theo kiểu miệng loe có đường kính 50, 100 và 150mm, chiều
dài 500-2000mm và chiều dày ống 4-5mm. Để đảm bảo nước khơng thấm ra ngồi ta nối ống
như sau: 2/3 miệng loe nhét đầy chặt sợi gai tẩm bitum sau đó nhét vữa xi măng vào phần cịn
lại. Miệng loe của ống bao giờ cũng đặt ngược chiều với hướng nước chảy.
Thường dùng các phụ tùng nối ống bằng gang như: cút 900, 1100, 1350, 1500), côn tê, thập
thẳng hoặc chéo (450 hoặc 600) có đường kính đồng nhất hoặc từ to sang nhỏ, ống cong hình
S, các ống ngắn,…
- Ống sành
Thường sử dụng trong các nhà ở gia đình và tập thể (tiêu chuẩn thấp), độ bền kém, dễ vỡ,

có thể dùng làm ống thốt nước bên trong nhà cũng như ngồi sân, c�háo có đường kính bằng
hoặc lớn hơn đường kính ống đứng. Có thể nối nhiều ống đứng với một ống tháo. Khi đó
đường kính ống tháo phải chọn theo tính tốn thủy lực. Chỗ ống tháo xuyên qua tường, móng
nhà phải chừa một lỗ lớn hơn đường kính ống tối thiểu là 30cm. Khe hở giữa ống và lỗ phải
bịt kín bằng đất sét nhào (có thể trộn với đá dăm, gạch vỡ) nếu là đất khơ. Trường hợp đất ướt
có nước ngầm thì phải đặt trong ống bao bằng thép hay gang có nhét kín khe hở bằng sợi gai
tẩm bitum. Cho phép đặt ống tháo dưới móng nhà nhưng đường ống phải được bảo vệ cẩn
thận tránh tác động cơ học gây bể vỡ.
Độ dốc của ống tháo ngồi nhà có thể lấy hơn tiêu chuẩn thông thường một chút để đảm
bảo nước chảy ra khỏi nhà được dễ dàng, nhanh chóng, ít bị tắc.
- Ống thông hơi
Là ống nối tiếp ống đứng đi qua hầm mái và lên cao hơn mái nhà tối thiểu là 0,7m và cách
xa cửa sổ, ban cơng nhà láng giềng tối thiểu là 4m. Nó có nhiệm vụ dẫn các khí độc, các hơi
nguy hiểm có thể gây nổ (như NH3, H2S, C2H2, CH4,…) ra khỏi mạng lưới thoát nước bên
trong nhà.


7
II. u cầu về tính tốn và thiết kế
1. Tính toán thuỷ lực mạng lưới cụt cấp nước (xác định đường kính ống cấp nước – d;
vận tốc nước chảy trong ống - v; độ dốc thuỷ lực – i; tổn thất áp lực - h) cho khu dân cư,
các điểm lấy nước được xác định trên sơ đồ (Hình 1). Từ trạm bơm cấp II cung cấp cho
mạng lưới một lưu lượng 60 (l/s) Tại nút 5 lấy nước tập trung với lưu lượng là 12 l/s. Mặt
đất bằng phẳng, cao trình mặt đất là 20m. Theo qui hoạch nhà ở của khu dân cư 5 tầng,
mạng lưới thiết kế bằng ống gang nước sạch.

Hình 1. Sơ đồ mạng lưới cấp nước
Bài làm:

 L = 450 + 250 + 500 + 370 + 400 + 410 = 2380m

•

Tổng chiều dài của mạng:

•

Xác định lưu lượng đơn vị : qđv =

•

qtt − qt .tr 60 − 12
=
= 0,020(l / s.m)
2380
L

Lập bảng xác định lưu lượng dọc đường, lưu lượng tập trung, lưu lượng chuyển tiếp,
lưu lượng tập tính tốn:
- Trong đó : + Lưu lượng dọc đường: qdd = qđv * L(l / s)
+ Lưu lượng chuyển tiếp:
+ Lưu lượng tính tốn: qtt = qct +  * qdd + qt .tr (l / s)
Với  = 0,5
Đoạn ống
5-7
3-5
3-4
1-3
2-6
1-2

L (m)

qñv (l / s.m)

qdd (l / s )

qct (l / s)

qt .tr (l / s )

qtt (l / s)

410
400
370
450
500
250

0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02

8,2
8
7,4

9
10
5

20,2
35,6
10

12
-

16,1
24,2
3,7
40,1
5
12,5

Ghi chú: + Lưu lượng chuyển tiếp: qct (3−5) = qdd(5−7) + qt.tr (5) = 8,2 + 12 = 20,2(l / s)
- qct (1−3) = qdd(3−4) + qdd(3−5) + qct (3−5) = 7,4 + 8 + 20,2 = 35,6(l / s)
- qct (1−2) = qdd(2−6) = 10(l / s)
•

Đưa lưu lượng tính tốn vào sơ đồ:


8

40,1(l/s)
450m

1

Qb=60(l/s)

l/s)
3,7( m
370

4
Q.ttr=12(l/s)

400m
5
24,2(l/s)

3

250m

12,5(l/s)

4
16 10m
,1
(l/
s)

500m
6

2

•

5(l/s)

7

Hình 2: Sơ đồ tính tốn
Lập bảng tính thủy lực của mạng lưới cấp nước được thiết kế bằng ống gang:
Bảng 1: Bảng tính thủy lực:
Chiều dài
Đoạn
đoạn ống
ống
L (m)
5-7
3-5
3-4
1-3
2-6
1-2

410
400
370
450
500
250

Lưu
lượng
tính tốn
qtt (l / s)

Đường
kính D
(mm)

Vận tốc
V (m/s)

1000i

i

Tổn thất áp lực
hi = i * l(m)

16,1
24,2
3,7
40,1
5
12,5

150
150
80

200
80
125

0,88
1,33
0,69
1,24
0,93
0,98

10,06
21,76
14,2
13,17
24,7
15,6

0,010
0,021
0,014
0,013
0,024
0,015

4,10
8,4
5,18
5,85
12

3,75

2. Xác định lưu lượng tính tốn cho các đoạn cống trịn thốt nước của khu dân cư và xí
nghiệp cơng nghiệp (Hình 3). Mật độ dân số 400 người/ha. Tiêu chuẩn thoát nước 250
(l/người.ngày.đêm). Lưu lượng tập trung bao gồm: lưu lượng từ trường học (TH) là 2.5
(l/s), từ xí nghiệp cơng nghiệp (XNCN) là 45 (l/s). Khu vực thốt nước có độ dốc trung
bình, đường phân thủy khơng rõ nét. Coi tồn bộ là một lưu vực thoát nước. Nước thải
sản xuất xả chung với nước thải sinh hoạt. Trạm xử lý nước thải đặt gần bờ sông, cách
khu vực xây dựng 700m về phía Đơng nam.
200m

800m

XNCN

250m

300m

500m

TH

250m

Cây
xanh

250m

250m


9

•

Hình 3. Mặt bằng thốt nước
Bài làm:
Xác định modun lưu lượng:
q * P 250 * 400
qo = i
=
= 1,157(l / s.ha)
86400
86400

•

Xác định chiều dài đoạn cống chính:

•

Vạch tuyến theo về phía thấp các ơ phố:

 L = 200 + 800 + 250 + 250 + 700 = 2200(m)
250m

800m

Cây
xanh

250m

200m
2
TH

Qt.tr=45(l/s)
3

250m

300m

3

800m

6

4

500m

2

1

200m

6

Qt.tr=2,5(l/s)

1

5

XNCN

5

4

250m

7

250m

8

250m

700m

9

TXL

Hình 4: Sơ đồ vạch tuyến
• Lập bảng tính lưu lượng tính tốn: qtt = (qdd + qb + qt ) * K c +  qt .tr (l / s)
Bảng 2: Lưu lượng tính tốn
TT tiểu khu
(kí hiệu )
TT
đoạn
ống

5-6
6-7
7-8
8-9
9-TXL

Dọc
đườn
g

1
3
4
5
-

Cạnh
bên

2
6
-

Lưu lượng trung bình từ các tiểu
khu, (l / s)

Diện tích (ha)

Dọc
đườn
g

6
20
6,25
12,5
-

Cạnh
bên

20
6,25
-

qo
(l/s.h
a)

1,157
1,157
1,157
1,157
-

Dọc
đườn
g

6,94
23,14
7,23
14,07
-

Cạnh
bên

23,08
7,23
-

Tải

6,94
30,08
60,39
81,69

Tổng
cộng

6,94
30,08
60,39
81,69
81,69

Hệ
số
khơ
ng
điều
hịa

Kc
2,93
1,8
1,68
1,64
1,64

Lưu lượng (l/s)

Tiểu
khu

20,33
54,14

101,45
133,97
133,97

Lưu lượng
tập chung
qtt (l/s)
Cục
bộ
2,5
45
-

Ch.
qua
2,5
47,5

20,33
54,14
103,95
181,47
181,47