Đề tài Tính toán thiết kế mạng lưới cấp thoát nước cho khu dân cư phường An Lạc, quận Bình Tân

 biển Đông, tốc độ trung bình 2,4 m/s, vào mùa khô. Ngoài ra còn có gió mậu dịch theo hướng Nam – Đông Nam vào khoảng tháng 3 tới tháng 5, trung bình 3,7 m/s. Thủy văn Hệ thống sông, kênh rạch của quận chịu sự chi lưu của các sông Sài Gòn, Nhà Bè - Soài Rạp và sông Vàm Cỏ Đông nên có chế độ thủy văn bán nhật triều không đều dễ gây ngập úng vào mùa mưa và nhiễm mặn nội đồng vào mùa khô. Điều kiện kinh tế - xã hội Hiện trạng phát triển kinh tế Công nghiệp Cơ cấu giá trị sản xuất ngành công nghiệp – tiểu thủ công nghiệp theo thành phần kinh tế, kinh tế đầu tư nước ngoài chiếm tỷ trọng lớn nhất và có xu hướng tăng. Ngược lại, thành phần kinh tế nhà nước có xu hướng giảm. Nguyên nhân của tình hình trên là sự hình thành các khu công nghiệp, cụm công nghiệp đã thu hút đáng kể nhà đầu tư nước ngoài. Khu công nghiệp do thành phố quản lý: khu công nghiệp Tân Tạo và khu công nghiệp Vĩnh Lộc. Riêng Công ty Cồ phần TNHH Pouyuen là công ty có vốn 100% nước ngoài chuyên sản xuất giày da, diện tích 15 ha. Cụm công nghiệp do quận quản lý: Thiên Tuế, Hợp Thành Hưng, Việt Tài, Hai Thành với tổng diện tích 31,4 ha. Bốn cụm công nghiệp đều hình thành tự phát, các chủ đầu tư tự đứng ra đầu tư về giao thông, điện, nước, hệ thống nước thải, ... phần lớn thu hút những ngành nghề may mặc, giày da là chủ yếu. Thương mại – dịch vụ Hiện nay, dịch vụ nhà trọ phát triển tự phát rất mạnh, có 802 dịch vụ nhà trọ có đăng ký kinh doanh. Trên thực tế, các dịch vụ nhà trọ ước lượng lên đến 3.322 dịch vụ, tập trung ở vùng lân cận các khu công nghiệp. Nhìn chung, dịch vụ cho thuê nhà trọ rất phức tạp, hầu hết các đối tượng thuê đều là dân nhập cư nên dễ phát sinh tình trạng mất an ninh trật tự. Nông nghiệp Diện tích đất nông nghiệp ngày càng giảm mạnh do tác động của đô thị hoá và phát triển các công trình hạ tầng nên giá trị sản xuất ngành nông nghiệp – thủy sản có xu hướng giảm dần hàng năm. Quỹ đất nông nghiệp mỗi năm giảm khoảng 437 ha. Cụ thể: năm 2005 là 2.888,5 ha; năm 2006 là 2.390,5 ha; đến năm 2008 là 1.571,8 ha (giảm 1.310,7 ha). Khu vực còn canh tác nông nghiệp chủ yếu về phía nam, tập trung phường Tân Tạo, Tân Tạo A nhưng năng suất rất thấp. Hiện trạng xã hội Mật độ phân bố dân cư không đều, dân số quận Bình Tân tính đến ngày 30 tháng 09 năm 2008 là 482.723 người, trong đó nữ chiếm 280.272 người. Phần lớn là dân nhập cư từ các tỉnh khác đến, chủ yếu tập trung ở các phường Tân Tạo, Bình Hưng Hòa B, do các phường có nhiều xí nghiệp sản xuất. Vì vậy, việc tăng dân số bên cạnh có các mặt tích cực nhưng cũng là áp lực lớn trong việc quản lý con người, sự quá tải về giáo dục, y tế, nhà ở, ... Trên địa bàn quận Bình Tân có nhiều dân tộc khác nhau sinh sống, trong đó chủ yếu là dân tộc Kinh chiếm 91,27% so với tổng số dân, dân tộc Hoa chiếm 8,45%, còn lại là các dân tộc Khơme, Chăm, Tày, Thái, Mường, Nùng, người nước ngoài, Tôn giáo gồm có Phật Giáo, Thiên Chúa Giáo, Tin Lành, Cao Đài, Hoà Hảo, Hồi Giáo, trong đó Phật Giáo chiếm 27,26% trong tổng số dân theo đạo. Ngành giáo dục Ngành giáo dục bao gồm giáo dục mầm non, tiểu học được xây dựng phủ khắp trên địa bàn 10 phường. Riêng giáo dục trung học cơ sở và trung học phổ thông chỉ tập trung trên địa bàn vài phường như An Lạc, An Lạc A, Tân Tạo. Trong những năm gần đây số học sinh trung học phổ thông tăng khá nhanh trong khi cơ sở vật chất trường lớp không tăng tương ứng, vấn đề này đã gây áp lực trong tuyển sinh lớp 10. Vì vậy, định hướng trong tương lai Nhà nước cần quan tâm đến lĩnh vực này nhiều hơn. Ngành y tế Mạng lưới y tế cơ sở: 01 bệnh viện quận Bình Tân tại phường Tân Tạo và 9 trạm y tế phường. Nhìn chung, các trạm y tế chưa đạt chuẩn quốc gia theo quy định của Bộ Y tế. Mạng lưới y tế tư nhân: gồm có 02 bệnh viện đa khoa tư nhân (Triều An và Quốc Ánh) và 277 cơ sở phòng khám tư nhân, đại lý thuốc, nhà thuốc, cơ sở y học cổ truyền. Văn hoá thông tin – thể dục thể thao Quận Bình Tân có 01 trung tâm văn hoá thông tin – thể dục thể thao quận; 02 trung tâm văn hoá thông tin – thể dục thể thao phường; 01 đài phát thanh. Trên địa bàn 10 phường đều có trạm truyền thanh; 01 thư viện và 01 tủ sách ở câu lạc bộ văn hoá thể dục thể thao. Kinh tế quận Bình Tân ngày càng phát triển mạnh về các ngành công nghiệp, thương mại – dịch vụ, ngược lại ngành nông nghiệp ngày càng mất vị trí. Quận Bình Tân với hệ thống văn hóa - giáo dục – y tế tương đối phát triển nhưng vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu người dân trong khu vực, vì vậy cần định hướng quy hoạch phát triển về các lĩnh vực này. Hiện trạng giao thông Mạng lưới đường chính bao gồm các con đường có mật độ lưu thông đáng kể Trục Đông- Tây:gồm các đường như:Đường Tân Kỳ Tân Quý, đường Kinh Dương Vương, đường Lê Văn Quới, đường Thoại Ngọc Hầu, đường Bà Hom, đường Hương Lộ 3 Trục Bắc –Nam: gồm các đường: Đường Quốc Lộ 1A, đường Bình Long, đường Phan Anh, đường Mã Lò, đường An Dương Vương Mạng lưới đường phụ: bao gồm các đường còn lại. Xét về phân loại đường tại quận Bình Tân có thể đưa 5 loai: Trục quốc lộ ; trục đường liên tỉnh; trục đường liên quận huyện; trục đường nội bộ trong quận; trục đường nội bộ trong khu dân cư; trục đường trong khu công nghiệp. Giao lộ: ngả tư Bốn Xã, vòng xoay Phú Lâm Bến xe: miền Tây (xe khách liên tỉnh và xe buýt thành phố). Đơn vị quản lý các loại xe cộ là xí nghiệp quản lý cầu đường 5 thuộc Sở Giao thông công chánh Tp.HCM. Số lượng phương tiện vận tải cơ giới: Tỷ lệ sở hữu xe máy cao so với các nơi khác trên thế giới, từ đó cho thấy cần phải giảm tỷ lệ sử dụng xe gắn máy và tăng tỷ lệ sử dụng các loại hình giao thông công cộng. Vận tải hành khách công cộng: Kết cấu hạ tầng không theo kịp với tốc độ phát triển kinh tế- xã hội và vận tải hành khách công cộng chưa được quan tâm đúng mức Hiện trạng cấp điện Dọc theo khu đất có mạng điện và các lưới hạ thế. Hiện trạng cấp nước Nước mặt: Nguồn nước đang bị ô nhiễm nghiêm trọng bên cạnh đó là tình trạng ngập lụt trong trung tâm thành phố đang ở mức báo động cao, xảy ra cả trong mùa khô. Nước ngầm: Mật độ giếng khoan tập trung quá dày ở nhiều khu vực nội và ngoại thành đã tạo thành các phễu nước dày đặc, khai thác nước quá mức, gây mất cân đối trong việc bổ sung trữ lượng nước ngầm, làm hạ thấp mực nước ngầm và nhất là gây ra tình trạng các tầng nuớc ngầm bị thấm và nhiễm bẩn, nhiễm mặn ngày càng nhanh hơn. Cụ thể như hàm luợng hợp chất ô nhiễm nitơ, clo, hữu cơ... đang tăng lên ở nhiều khu vực ngoại thành, nhất là gần các bãi rác lớn của Thành phố như bãi rác Đông Thạnh. Các giếng quan trắc tần pliocen phân bố ở các trạm Tân Phú Trung, Thới Tam Thôn và Tân Tạo hầu hết bị ô nhiễm hữu cơ và có nồng độ Fe khá cao. Đặc biệt ở các trạm Tân Tạo có nồng độ Fe tổng đặc biệt cao và có dấu hiệu ô nhiễm vi sinh. Hiện trạng thoát nước Hệ thống thoát nước còn sơ sài, chủ yếu người dân đổ ra kênh rạch. CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC Các tiêu chuẩn dùng nước Nhu cầu cấp nước sinh hoạt phải đảm bảo các quy định theo bảng sau: Bảng 3.1: Nhu cầu dùng nước sinh hoạt. Đối tượng dùng nước Tiêu chuẩn cấp nước tính theo đầu người (ngày/trung bình trong năm) l/người/ngày Thành phố lớn, thành phố du lịch, nghỉ mát, khu công nghiệp lớn 300 - 400 Thành phố, thị xã vừa và nhỏ, khu công nghiệp nhỏ 200 - 270 Thị trấn, trung tâm công – nông nghiệp, công – ngư nghiệp, điểm dân cư nông thôn 80 - 150 Nông thôn 40 - 60 Tiêu chuẩn dùng nước là lượng nước trung bình tính cho một đơn vị tiêu thụ nước trong một đơn vị thời gian (ngày đêm) hay cho một đơn vị sản phẩm (lít/người; lít/đơn vị sản phẩm). Đây là thông số cơ bản khi thiết kế hệ thống cấp nước, dùng để xác định quy mô hay công suất cấp nước cho khu vực. Các tiêu chuẩn dùng nước để tính toán cấp nước trong khu dự án được tra theo TCN 33-2006: Nước cấp cho công nghiệp nhỏ địa phương và tiểu thủ công nghiệp Đặc điểm của loại này là các xí nghiệp công nghiệp hay tiểu thủ công nghiệp thường có quy mô nhỏ, nằm phân tán trong khu vực dân cư và yêu cầu cấp một lượng nước không lớn. Tiêu chuẩn dùng nước được lấy theo QCVN 01 - 2008 trang 61 như sau: lớn hơn 8% lượng nước sinh hoạt Nước tưới Nước dùng để rửa đường, tưới đường, tưới quảng trường đã hoàn thiện, nước cấp cho việc tưới cây xanh đô thị, tưới thảm cỏ, vườn hoa trong cong viênNgoài ra còn phải kể đến lượng nước cung cấp cho các công trình tạo cảnh để tăng cường mĩ quan và cảnh sắc thiên nhiên cho đô thị như: đài phun nước trong các vườn hoa, công viên, các đập nước tràn tạo cảnh, các bể cảnh nơi công cộng Tiêu chuẩn nước tưới được lấy theo QCVN 01: 2008 trang 63 như sau: Nước tưới vườn hoa, công viên: tối thiểu 3 lít/m2-ngđ. Nước rửa đường: tối thiểu 0,5 lít/m2-ngđ. Nước cho các công trình công cộng Như: trường học, nhà trẻ, mẫu giáo, ký túc xá, trụ sở cơ quan hành chính, trạm y tế nhà ngỉ, khách sạn, cửa hàng ăn uống, nhà ăn tập thể, nơi vui chơi giải trí, nhà thi đấu thể thao, sân vận động. Tiêu chuẩn được lấy theo QCVN 01: 2008 trang 63 như sau: Nước công trình công cộng và dịch vụ được quy hoạch tùy theo tính chất cụ thể của công trình, tối thiểu 2 lít/m2 sàn-ngđ. Nước trường học: tối thiểu 20 lít/học sinh-ngđ. Nước các trường mẫu giáo, mầm non: tối thiểu 100lít/cháu-ngđ. Nước dự phòng bổ sung cho lượng nước bị thất thoát rò rỉ trên mạng lưới Bất cứ một mạng lưới cấp nước đô thị nào dù xây dựng mới hay mở rộng cải tạo đều có hiện tượng nước hao hụt trên mạng lưới như: rò rỉ từ một số mối nối, van khóa, các điểm đấu từ mạng cấp I vào mạng cấp II và vào trong các công trình. Mất mát nước từ các vòi rửa công cộng trên đường phố. Nước dùng để sục rửa đường ống cấp và thoát nước theo định kỳ hoặc đường ống mới đưa vào sử dụng Chính vì thế ta phải tính thêm lượng nước này. Tiêu chuẩn nước dự phòng, rò rỉ lấy theo QCVN 01 - 2008 trang 61 như sau: đối với các hệ thống nâng cấp cải tạo không quá 30%, đối với hệ thống xây mới không quá 25% tổng các loại nước trên. Nước dùng để chữa cháy Khi xác định các nhu cầu dùng nước, cần đề cập đến một lượng nước cung cấp để dập tắt các đám cháy xảy ra trong các đô thị. Lượng nước lớn hay nhỏ tùy thuộc vào quy mô của đô thị, tức là phụ thuộc vào số dân sống trong đô thị, đặc điểm xây dựng và tính chất của công trình sử dụng. Tiêu chuẩn nước chữa cháy lấy theo bảng 2.6 trang 20 sách Cấp Nước Đô Thị - TS.Nguyễn Ngọc Dung. Bảng 3.2: Tiêu chuẩn dùng nước chữa cháy Số dân x1000 người Số đám cháy đồng thời Lưu lượng nước cho 1 đám cháy,(l/s) Nhà hai tầng với bậc chịu lửa Nhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa Nhà 3 tầng trở lên không phụ thuộc bậc chịu lửa I,II,III IV đến 5 1 5 5 10 10 đến 10 1 10 10 15 15 đến 25 2 10 10 15 15 đến 50 2 15 20 20 25 đến 100 2 20 25 30 35 đến 200 3 20 30 40 đến 300 3 40 55 đến 400 3 50 70 đến 500 3 60 80 Nước dùng cho bản thân trạm xử lý Trạm xử lý cần một lượng nước cho bản thân trạm để rửa các bể lọc nước theo chu kỳ, mồi máy bơm nếu cần, chuẩn bị các dung dịch hóa chất như: phèn, vôi, clo để đưa vào xử lí nước. Cần một lượng nước để xả cặn trong một số công trình đơn vị, thao rửa định kì một số công trình đơn vị và đường ống trong trạm xử lí Tiêu chuẩn nước cho bản thân trạm xử lí lấy theo QCVN 01 - 2008 trang 61: tối thiểu 4% tổng lượng nước trên. Tính toán quy mô cấp nước, công suất trạm xử lý Lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt: Hệ số không điều hòa dùng nước ngày max: chọn = 1.2 Hệ số không điều hòa dùng nước ngày min: chọn = 0.8 QSHngày max = = =5760 (m3/ngđ) Trong đó: qi: Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt lấy theo thiết kế, qi =200 l/ngngđ Ni: Số dân tính toán của khu vực là 24.000 người : Hệ số không điều hòa ngày đêm, chọn =1.2 Lưu lượng nước cấp cho các xí nghiệp tiểu thủ công nghiệp, địa phương: Theo bản đồ quy hoạch tổng thể khu vực tổng diện tích đất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp (TTCN) là 4,59ha chiếm 2,34% tổng diện tích đất bao gồm những cơ sở sản xuất kinh doanh sau: - Công ty: Tân Hiệp Hưng sản xuất sản phẩm định hình nhựa - Công ty: Đông Phong sản xuất nhôm định hình - Công ty: Tân Hiệp Thành sản xuất nhựa gia dụng Theo bảng 3.1 trang 7 TCXDVN 33 – 2006: QTTCN = 5%-10% QmaxSH Chọn QTTCN = 8% QSHngày max. Vậy QTTCN = 460,8 m3/ngđ Lưu lượng nước cấp cho các công trình công cộng: Lượng nước cấp cho các công trình công cộng được lấy theo bảng 3.1 trang 7 TCXDVN 33 – 2006: QCC,DV = 10% QSHngày max = 576 m3/ngđ Lưu lượng nước tưới cây và tưới đường: Tổng diện tích đất công viên cây xanh là 13,41ha gồm công viên cây xanh khu ở 8,08ha và vườn hoa, sân chơi trong đơn vị ở 5,33ha .Tổng diện tích mặt đường cần rửa 54,85ha gồm tổng diện tích đất giai thông khu ở 28,01ha và đất giao thông đối ngoại 26,84ha Qtưới = qi x Fi Trong đó: qi: Tiêu chuẩn nước tưới đường hoặc tưới cây. Theo bảng 3.3 trang 8 TCXDVN 33- 2006, ta có qitưới cây = 4 l/m2 = 40 m3/ha, qirửa đường = 1,3 l/m2 = 13 m3/ha Fi: Diện tích đường hoặc cây xanh cần tưới (ha) Qtưới cây = 4 x 134.1=536,4 m3/ngày Qrửa đường = 1.3 x 548.5=713,05 m3/ngày Công suất hữu ích: QHI = QSHngày max + QTTCN + QCC,DV + Qtưới cây + Qrửa đường = 5760 +460.8 + 576 + 536.4 + 713.05= 8046,25 (m3/ngđ) Lưu lượng nước chữa cháy: QCC = 10,8 x qcc x n x k Trong đó: qcc: Tiêu chuẩn nước chữa cháy qcc = 15 (l/s). Do nhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc vào bậc chịu lửa. n: Số đám cháy xảy ra đồng thời. n=2 k: Hệ số xác định theo thời gian phục hồi nước dự trữ chữa cháy. k =1 do khu dân cư và khu công nghiệp có hạng sản xuất A, B, C QCC = 324 m3/ngđ Công suất của trạm bơm cấp II phát vào mạng lưới có kể đến rò rỉ Lưu lượng nước rò rỉ : Lưu lượng nước rò rỉ được lấy < 20% công suất hữu ích của trạm cấp nước theo bảng 3.1 trang 7 TCXDVN 33 - 2006. Vì thiết kế hệ thống cấp nước mới hoàn toàn nên tỷ lệ thất thoát nhỏ, lấy bằng 15% công suất hữu ích. Qrr = 15% QHI = 1206,9375 (m3/ngđ) Công suất của trạm bơm cấp II QML = QHI + Qrr = 9253,1875 (m3/ngđ) Lưu lượng nước yêu cầu riêng cho nhà máy Lấy bằng 7% của tổng công suất trạm bơm phát vào mạng lưới theo bảng 3.1 trang 9 TCXDVN 33 - 2006. QNM = 7% QML = 647,723125 (m3/ngđ) Công suất cấp nước cho đô thị trên đến giai đoạn thiết kế năm 2025: QXL = QML + QNM + QCC = 10224,91063 (m3/ngđ) Bảng 3.3: Tổng hợp dự báo nhu cầu dùng nước cho khu vực đến năm 2025 Stt Danh mục Tiêu chuẩn Lưu lượng (m3/ngđ) Đến năm 2020 1 Nước sinh hoạt 200 (lít/người/ngđ) 5760 2 Nước tiểu thủ công nghiệp 8% sinh hoạt 460,8 3 Nước công cộng, dịch vụ trong đô thị 10% sinh hoạt 576 4 Nước tưới cây 4 l/m2 536,4 5 Nước rửa đường 1.3 l/m2 713,05 6 Nước rò rỉ 15% QHI 1206,9375 7 Nước chữa cháy 15 l/s 324 8 Nước bản thân nhà máy 7% QML 647,723125 9 Tổng cộng 10224,91063 ≈ 10.300 Vậy công suất cấp nước cho đô thị là 10.300 (m3/ngđ). Chế độ tiêu thụ nước: Chế độ tiêu thụ nước sinh hoạt Theo TCXDVN 33-2006 hệ số dùng nước không điều hòa giờ lớn nhất được xác định theo công thức sau: Kgiờ max = αmax x βmax Trong đó: Kgiờ max : Tỷ số giữa lượng nước sử dụng trong giờ dùng nước lớn nhất với giờ dùng nước trung bình αmax: Hệ số kể đến mức độ tiện nghi trong công trình. Theo TCXDVN 33-2006 αmax = 1,2-1,5. Do nằm trong khu vực đô thi đặc biệt chọn α = 1,2 βmax: Hệ số kể đến số dân trong khu dân cư, lấy theo bảng 3.1 lấy theo bảng sau: Bảng 3.4: Hệ số βmax Số dân (1000)dân 1 2 4 6 10 20 50 100 300 max 2 1.8 1.6 1.4 1.3 1.2 1.15 1.1 1.05 1.0 min 0.1 0.15 0.2 0.25 0.4 0.5 0.6 0.7 0.85 1.0 Với số dân 24.000 người dùng phương pháp ngọai suy => β = 179/150 Vậy Kgiờ max = 1,432 ~ 1,5 Tra bảng hệ số βmax ta tìm ra chế độ tiêu thụ nước sinh hoạt theo giờ trong khu vực. Chế độ tiêu thụ nước cho công nghiệp địa phương, tiểu thủ công nghiệp Lưu lượng nước cho công nghiệp địa phương, TTCN coi như phần bố đều cho các giờ trong ngày, do đó lấy Kgiờ = 1 Chế độ tiêu thụ của nước tưới cây, rửa đường Nước tưới cây thường được phân bố vào lúc sáng sớm (5h-7h) và chiều tối (17h-19h), mỗi lần kéo dài 2-3h. Nước rửa đường phân bố vào khoảng thời gian từ 8h-16h, lúc này có ít người đi trên đường. Chế độ tiêu thụ nước cho công trình công cộng Chê độ tiêu thụ nước cho các công trình này rất đa dạng vì vậy có thể coi như phân bố đều cho các giờ trong ngày, do đó lấy Kgiờ = 1 Nước rò rỉ và dự phòng Nước rò rỉ và dự phòng rất khó xác định, coi như phân bố đều cho các giờ trong ngày, do đó lấy Kgiờ = 1 Bảng 3.5: Thống kê lưu lượng trong giờ dùng nước lớn nhất LƯỢNG NƯỚC TIÊU THỤ TRONG NGÀY HỆ SỐ PATTERNS Giờ trong ngày Sinh hoạt CN - TTCN CTCC Nước tưới cây Nước rửa đường Nước rò rỉ Tổng Sinh hoạt CN TT CN CTCC Tưới cây Rửa đường Tổng % Q m3/h % Q m3/h % Q m3/h % Q m3/h % Q m3/h % Q m3/h % Q m3/h 0-1 2.30 132.48 4.17 19.20 4.17 24.00 4.17 50.29 2.44 225.97 0.55 1.00 1.00 0.00 0.00 0.59 1-2 2.50 144.00 4.17 19.20 4.17 24.00 4.17 50.29 2.57 237.49 0.60 1.00 1.00 0.00 0.00 0.62 2-3 2.50 144.00 4.17 19.20 4.17 24.00 4.17 50.29 2.57 237.49 0.60 1.00 1.00 0.00 0.00 0.62 3-4 2.50 144.00 4.17 19.20 4.17 24.00 4.17 50.29 2.57 237.49 0.60 1.00 1.00 0.00 0.00 0.62 4-5 3.70 213.12 4.17 19.20 4.17 24.00 4.17 50.29 3.31 306.61 0.89 1.00 1.00 0.00 0.00 0.80 5-6 5.00 288.00 4.17 19.20 4.17 24.00 16.67 89.40 4.17 50.29 5.09 470.89 1.20 1.00 1.00 4.00 0.00 1.22 6-7 5.25 302.40 4.17 19.20 4.17 24.00 16.67 89.40 4.17 50.29 5.25 485.29 1.26 1.00 1.00 4.00 0.00 1.26 7-8 5.00 288.00 4.17 19.20 4.17 24.00 16.67 89.40 4.17 50.29 5.09 470.89 1.20 1.00 1.00 4.00 0.00 1.22 8-9 5.00 288.00 4.17 19.20 4.17 24.00 12.50 89.13 4.17 50.29 5.09 470.62 1.20 1.00 1.00 0.00 3.00 1.22 9-10 4.50 00259 4.17 19.20 4.17 24.00 12.50 89.13 4.17 50.29 4.78 441.82 1.08 1.00 1.00 0.00 3.00 1.15 10-11 4.50 259.20 4.17 19.20 4.17 24.00 12.50 89.13 4.17 50.29 4.78 441.82 1.08 1.00 1.00 0.00 3.00 1.15 11-12 6.25 360.00 4.17 19.20 4.17 24.00 12.50 89.13 4.17 50.29 5.86 542.62 1.50 1.00 1.00 0.00 3.00 1.41 12-13 5.00 288.00 4.17 19.20 4.17 24.00 12.50 89.13 4.17 50.29 5.09 470.62 1.20 1.00 1.00 0.00 3.00 1.22 13-14 4.50 259.20 4.17 19.20 4.17 24.00 12.50 89.13 4.17 50.29 4.78 441.82 1.08 1.00 1.00 0.00 3.00 1.15 14-15 4.50 259.20 4.17 19.20 4.17 24.00 12.50 89.13 4.17 50.29 4.78 441.82 1.08 1.00 1.00 0.00 3.00 1.15 15-16 4.50 259.20 4.17 19.20 4.17 24.00 12.50 89.13 4.17 50.29 4.78 441.82 1.08 1.00 1.00 0.00 3.00 1.15 16-17 5.00 288.00 4.17 19.20 4.17 24.00 4.17 50.29 4.12 381.49 1.20 1.00 1.00 0.00 0.00 0.99 17-18 6.25 360.00 4.17 19.20 4.17 24.00 16.67 89.40 4.17 50.29 5.87 542.89 1.50 1.00 1.00 4.00 0.00 1.41 18-19 6.25 360.00 4.17 19.20 4.17 24.00 16.67 89.40 4.17 50.29 5.87 542.89 1.50 1.00 1.00 4.00 0.00 1.41 19-20 4.50 259.20 4.17 19.20 4.17 24.00 16.67 89.40 4.17 50.29 4.78 442.09 1.08 1.00 1.00 4.00 0.00 1.15 20-21 3.50 201.60 4.17 19.20 4.17 24.00 4.17 50.29 3.19 295.09 0.84 1.00 1.00 0.00 0.00 0.77 21-22 2.50 144.00 4.17 19.20 4.17 24.00 4.17 50.29 2.57 237.49 0.60 1.00 1.00 0.00 0.00 0.62 22-23 2.50 144.00 4.17 19.20 4.17 24.00 4.17 50.29 2.57 237.49 0.60 1.00 1.00 0.00 0.00 0.62 23-24 2.00 115.20 4.17 19.20 4.17 24.00 4.17 50.29 2.26 208.69 0.48 1.00 1.00 0.00 0.00 0.54 Tổng 100 5,760 100 460.80 100 576 100 536.4 100 713.05 100 1206.94 100 9253.19 24 24 24 24 24 24 Dựa vào bảng thống kê tiêu thụ nước theo giờ trong ngày ta có biểu đồ tiêu thụ nước như sau: Hình 3.4: Biểu đồ tiêu thụ nước theo giờ trong ngày Chế độ làm việc của các công trình cấp nước Trạm bơm cấp I Chế độ làm việc của bơm cấp I có thể chọn như sau: + 4,16% Qngđ : 20h-4h sáng + 4,17% Qngđ : 4h-20h tối Trạm bơm cấp II Chế độ bơm của trạm bơm cấp II được lựa chọn sao cho có đường làm việc gần với đường tiêu thụ nước đồng thời thể tích đài nước và thể tích bể chứa nhỏ nhất. - Nếu có nhiều bơm ghép song song thì bước nhảy của của các bậc làm việc của trạm bơm phải thỏ điều kiện hệ số giảm lưu lượng α khi các bơm làm việc đồng thời: + 2 bơm làm việc đồng thời: α = 0.9 + 3 bơm làm việc đồng thời: α = 0.88 Dựa vào biểu đồ dùng nước chia quá trình hoạt động trong ngày của trạm bơm cấp II thành 2 trường hợp như sau: a) TH1: Chọn 2 bơm làm việc song song 8Qb + 16 x n x α x Qb = 100% Trong đó: n: số bơm n=2 α: hệ số giảm lưu lượng. α = 0,9 Qb1 = 2,7174% Qb2 = 2 x 0,9 x 2,7174% = 4,8913% Kiểm tra lại: 8 x 2,7174 + 16 x 4,8913 = 100% Bảng 3.6: Chế độ bơm theo giờ trong ngày Giờ trong ngày Chế độ trạm bơm cấp I Chế độ trạm bơm cấp II Lượng nước vào bể Lượng nước ra bể Lượng nước còn lại 0-1 4.16 2.7174 1.4426 5.7704 1-2 4.16 2.7174 1.4426 7.2130 2-3 4.16 2.7174 1.4426 8.6556 3-4 4.16 2.7174 1.4426 10.0982 4-5 4.17 2.7174 1.4426 11.5408 5-6 4.17 4.8913 0.7213 10.8195 6-7 4.17 4.8913 0.7213 10.0982 7-8 4.17 4.8913 0.7213 9.3769 8-9 4.17 4.8913 0.7213 8.6556 9-10 4.17 4.8913 0.7213 7.9343 10-11 4.17 4.8913 0.7213 7.2130 11-12 4.17 4.8913 0.7213 6.4917 12-13 4.17 4.8913 0.7213 5.7704 13-14 4.17 4.8913 0.7213 5.0491 14-15 4.17 4.8913 0.7213 4.3278 15-16 4.17 4.8913 0.7213 3.6065 16-17 4.17 4.8913 0.7213 2.8852 17-18 4.17 4.8913 0.7213 2.1639 18-19 4.17 4.8913 0.7213 1.4426 19-20 4.17 4.8913 0.7213 0.7213 20-21 4.16 4.8913 0.7213 0.0000 21-22 4.16 2.7174 1.4426 1.4426 22-23 4.16 2.7174 1.4426 2.8852 23-24 4.16 2.7174 1.4426 4.3278 TH2: 3 bơm làm việc song song (2 bơm bậc I và 1 bơm bậc II) 8Qb+16 x n x α x Qb = 100% Trong đó: n: số bơm. n = 3 α: hệ số điều hòa lưu lượng: α = 0,85 Qb1 = 2,0492% ( mỗi bơm hoạt động 4h) Qb2 = 5,2254% Kiểm tra lại: 8 x 2,0492 + 16 x 5,2254= 100% Bảng 3.7: Chế độ bơm theo giờ trong ngày Giờ trong ngày Chế độ trạm bơm cấp I Chế độ trạm bơm cấp II Lượng nước vào bể Lượng nước ra bể Lượng nước còn lại 0-1 4.16 2.0492 2.1108 8.4432 1-2 4.16 2.0492 2.1108 10.5540 2-3 4.16 2.0492 2.1108 12.6648 3-4 4.16 2.0492 2.1108 14.7756 4-5 4.17 2.0492 2.1108 16.8864 5-6 4.17 5.2254 1.0554 15.8310 6-7 4.17 5.2254 1.0554 14.7756 7-8 4.17 5.2254 1.0554 13.7202 8-9 4.17 5.2254 1.0554 12.6648 9-10 4.17 5.2254 1.0554 11.6094 10-11 4.17 5.2254 1.0554 10.5540 11-12 4.17 5.2254 1.0554 9.4986 12-13 4.17 5.2254 1.0554 8.4432 13-14 4.17 5.2254 1.0554 7.3878 14-15 4.17 5.2254 1.0554 6.3324 15-16 4.17 5.2254 1.0554 5.2770 16-17 4.17 5.2254 1.0554 4.2216 17-18 4.17 5.2254 1.0554 3.1662 18-19 4.17 5.2254 1.0554 2.1108 19-20 4.17 5.2254 1.0554 1.0554 20-21 4.16 5.2254 1.0554 0.0000 21-22 4.16 2.0492 2.1108 2.1108 22-23 4.16 2.0492 2.1108 4.2216 23-24 4.16 2.0492 2.1108 6.3324 Xác định dung tích đài nước Đài nước có nhiệm vụ điều hòa lượng nước giữa trạm bơm cấp II và mạng lưới tiêu thụ, ngoài ra còn có nhiệm vụ là dự trữ lưu lượng nước chữa cháy trong 10 phút Căn cứ vào địa hình bố trí thực tế của khu dân cư trên mặt bằng quy hoạch tổng thể, căn cứ vào biểu đồ dùng nước từng giờ trong ngày, ta chọn phương án thiết kế tối ưu nhất để có thể cấp nước đấy đủ và liên tục đảm bảo áp lực vận chuyển nước đến điểm cao và xa nhất trong khu vực, vừa đảm bảo tính kinh tế xây dựng công trình, vừa đảm bảo kế hoạch phát triển và quy hoạch đô thị trong tương lai. Các phương án xây dựng đài nước : Phương án 1 : Đài đặt ở đầu mạng lưới Phương án 2 : Đài đặt ở giữa mạng lưới Phương án 3 : Đài đặt ở cuối mạng lưới Nhận xét : Đài nước trong mạng lưới được bố trí sao cho chiều cao chân đài là thấp nhất, đồng nghĩa với việc đài nên đặt ở vị trí có địa hình cao trong mạng lưới. Đồng thời đảm bảo lưu lượng cấp cho khu vực cuối mạng lưới và điểm bất lợi nhất gần đài. Do đó, ta chọn phương án đài đặt ở đầu mạng lưới. Bảng 3.8: Chế độ bơm theo giờ trong ngày Giờ trong ngày Lưu lượng nước tiêu thụ theo giờ trong ngày Chế độ trạm bơm cấp II Nước vào đài Nước ra đài Lượng nước còn lại trong đài 0-1 2.442 2.7174 0.2754 2.8542 1-2 2.567 2.7174 0.1504 3.0046 2-3 2.567 2.7174 0.1504 3.1550 3-4 2.567 2.7174 0.1504 3.3054 4-5 3.314 2.7174 0.5966 2.7088 5-6 5.089 4.8913 0.1977 2.5111 6-7 5.245 4.8913 0.3537 2.1574 7-8 5.089 4.8913 0.1977 1.9597 8-9 5.086 4.8913 0.1947 1.7650 9-10 4.775 4.8913 0.1163 1.8813 10-11 4.775 4.8913 0.1163 1.9976 11-12 5.864 4.8913 0.9727 1.0249 12-13 5.086 4.8913 0.1947 0.8302 13-14 4.775 4.8913 0.1163 0.9465 14-15 4.775 4.8913 0.1163 1.0628 15-16 4.775 4.8913 0.1163 1.1795 16-17 4.123 4.8913 0.7683 1.9514 17-18 5.867 4.8913 0.9757 0.9757 18-19 5.867 4.8913 0.9757 0.0000 19-20 4.778 4.8913 0.1133 0.1133 20-21 3.189 4.8913 1.7023 1.8156 21-22 2.567 2.7174 0.1504 1.9660 22-23 2.567 2.7174 0.1504 2.1164 23-24 2.255 2.7174 0.4624 2.5788 Tính theo %QML Dung tích đài nước được xác định theo công thức sau: Wđ = Wđh + Wcc Trong đó: Wđh : Dung tích điều hòa của đài (m3) . Wđh = 3,3054% × 9253,1875 Wcc: Dung tích dự trữ chữa cháy trong 10 phút đầu (m3). Wcc = qcc×n ×0,6 Khi đó: Wcc = qcc×n ×0,6 = 15 × 10-3 × 0,6 × 2 =18 m3 Wđh= 3,3054% × 9253,1875 = 305,8548596 m3 Wđ = 305,8548596 + 18 = 323,8548596 m3. Chọn Wđ = 324 m3 Chọn sơ bộ kích thước của đài nước: D = 8.38 m, R = 4.19 m Chiều cao xây dựng đài: Hxd = 0,25 + H + 0,2 Trong đó : 0,25 là chiều cao có tính đến lớp cặn đọng lại. 0,2 là chiều cao thành đài Hxđ. = 0,25 + 0,7´ 8.38+ 0,2 = 6.32 (m) Xác định dung tích bể chứa Nhiệm vụ của bể chứa: Bể chứa nước sạch có nhiệm vụ điều hoà lưu lượng nước giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II, đồng thời dự trữ một lượng nước chữa cháy trong 3 giờ liền và một lượng nước cần thiết cho bản thân trạm xử lý. Chế độ làm việc của bể chứa: Như chúng ta đã biết, trạm bơm cấp I làm việc theo chế độ 1 bậc điều hoà suốt ngày đêm 4,17%Qngđ. Trong khi đó, trạm bơm cấp II làm việc theo 2-3 bậc. Do chế độ làm việc khác nhau giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II, nên cần phải xây dựng trong trạm bể chứa nước để dự trữ một lượng nước do trạm bơm cấp I bơm đến khi trạm bơm cấp II bơm không hết và bổ sung lượng nước thiếu khi trạm bơm cấp II bơm nhiều hơn so với trạm bơm cấp I Do trạm bơm cấp II dùng bơm biến tần nên đường làm việc của trạm bơm cấp II bám sát với chế độ tiêu thụ nước của mạng lưới. Tính toán dung tích bể chứa Căn cứ vào chế độ bơm của trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II, lập bảng tính dung tích điều hoà của bể chứa. Trường hợp 1: 2 bơm làm việc song song Dung tích bể chứa được xác định theo công thức sau: Wbc = Wđh + Wcc + Wbt Trong đó: Wđh: Dung tích điều hòa của bể chứa (m3). Wđh = 11,5408% ×9253,19 = 1067,891863 m3 Wcc: Dung tích dự trữ cho chữa cháy trong 3 giờ liền (m3) Wcc: 10,8 ×n ×qcc (m3) = 10,8 ×2 ×15 = 324 m3/ngđ n: Số đám cháy xảy ra đồng thời n = 2 qcc: Tiêu chuẩn nước chữa cháy (m3) qcc = 15 l/s Wbt: dung tích dùng cho bản thân trạm xử lý. Wbt = (4 ÷7)% QML Lấy bằng 7% Q ngđ Wbt = 7% QML = 647,723125 (m3/ngđ) Wbc = 1067,891863 + 324 + 647.723125 = 2039,614988 m3 Trường hợp 2: 3 bơm làm việc song song (2 bơm bậc I và 1 bơm bậc II) Wđh = 16,8864% x 9253,19 = 1562,530676 m3 Wcc: 10,8 ×n ×qcc (m3) Wcc = 10,8 ×2 ×15 = 324 m3/ngđ Qbt = 7% Qml = 647,723125 (m3/ngđ) Wbc 2 = 1562,530676 + 324 + 647.723125 = 2534,253801 m3 Ta thấy Wbc1 < Wbc2 . Vậy chọn 2 bơm làm việc song song với Wbc = 2039,614988 m3 »2040 m3 Chọn sơ bộ kích thước của bể chứa là 23m x 20m x 4.5m. Quy hoạch mạng lưới và tính toán thủy lực cho mạng lưới cấp nước đô thị Quy hoạch mạng lưới cấp nước Để bảo đảm an toàn, liên tục cho mạng lưới khi cấp nước trong đô thị, trong điều kiện bình thường hay có sự cố về đường ống. Nên ta chọn hệ thống mạng lưới vòng để cấp nước. Mạng lưới vòng bao gồm đường ống chính làm nhiệm vụ vận chuyển nước ống cấp I và đường ống phân phối ống cấp II tạo thành mạng lưới vòng khép kín dẫn nước đến các điểm cấp nước chính trong đô thị, khắc phục được tình trạng mất nước cho từng khu vực khi có sự cố, đảm bảo cung cấp nước liên tục cho đô thị, và giảm được lượng nước thất thoát. Các đường ống vận chuyển và phân phối chia đô thị thành 5 khu vực, mỗi khu vực là 1 vòng. Để cấp nước cho các khu vực dân cư, công trình công cộng, khu sản xuất Ta dùng mạng lưới cụt gồm các đường ống cấp III lấy nước từ đường ống cấp II hoặc cấp I để cung cấp nước đến các hộ gia đình, các công trình dùng nước. Hướng tuyến : các tuyến ống chính được bố trí theo hướng Đông Bắc –Tây Nam được thể hiện như trên bản vẽ. Vạch tuyến mạng lưới cấp nước Nguyên tắc vạch tuyến Sau khi đã có số liệu về hiện trạng, tài liệu quy hoạch cho giai đoạn thiết kế. Đã xác định được chế độ tiêu thụ nước trong đô thị, chế độ làm việc của trạm bơm cấp II, dung tích đài nước. Và căn cứ vào số liệu về nguồn nước đã chọn, điều kiện địa chất thuỷ văn, bản đồ qui hoạch. Ta kết hợp với sơ đồ mạng lưới đã chọn cùng với các nguyên tắc vạch tuyến và tiêu chuẩn TCXD 33-2006 để vạch ra tuyến mạng lưới như bản vẽ. Đảm bảo các yêu cầu nguyên tắc cơ bản sau: Mạng lưới cấp nước phải bao trùm tới tất cả các điểm dùng nước trong phạm vi khu vực thiết kế. Hướng các đường ống chính phải theo hướng vận chuyển chính của mạng lưới và có ít nhất 2 đường ống chính song song. Khoảng cách giữa 2 đường ống chính theo TCXD 33-2006 là 300 – 600m và có đường kính chọn gần tương đương để có thể thay thế nhau trong trường hợp xảy ra sự cố. Các đường ống chính phải được nối với nhau thành vòng khép kín bằng các ống nối có dạng kéo dài theo hướng vận chuyển nước. Khoảng cách giữa 2 ống nối theo TCXD 33-2006 là 400 – 900m. Các đường ống chính phải được bố trí ít quanh co, gẫy khúc sao cho chiều dài đường ống là ngắn nhất và nước chảy thuận chiều nhất. Các đường ống phải ít cắt ngang qua các chướng ngại vật như: đê, sông, hồ, đường sắt, nút giao thông quan trọng, những địa hình xấu như: đồi núi, bãi rác, nghĩa trang, cống xã nước thải đô thị. Đường ống chính nên đặt ở những nơi có cốt địa hình cao để thêm khả năng đảm bảo áp lực cần thiết trong các ống phân phối. Đồng thời giảm áp lực trong bản thân đường ống chính, tạo điều kiện cho mạng lưới làm việc hiệu quả hơn. Khi vạch tuyến cấp nước cần nghiên cứu kết hợp với việc bố trí các công trình ngầm khác như : thoát nước, cáp điện,... Khi vạch tuyến mạng lưới cấp nước, cần có sự kết hợp chặt chẽ giữa giai đoạn cấp nước thiết kế và định hướng phát triển cấp nước trong tương lai. Đảm bảo dễ dàng thiết kế mở rộng mạng lưới theo hướng phát triển của đô thị hoặc tăng tiêu chuẩn dùng nước hoặc tăng dân số. Khi thiết kế mạng lưới cấp nước cần phù hợp với kế hoạch phát triển cơ sở hạ tầng chung của đô thị. Đặc biệt cần nghiên cứu định hướng quy hoạch phát triển mạng lưới đường đô thị để vạch tuyến mạng lưới cấp nước cho phù hợp theo từng giai đoạn. Sơ đồ vạch tuyến mạng lưới Tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước Tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước trong giờ dùng nước lớn nhất Lưu lượng đơn vị ( qdđđv) Viết tắt là qđv (l/s.m) qđv= QdđL (l/s.m) Trong đó Qdđ: Tổng lượng nước dọc đường của toàn bộ mạng lưới Qdđ = Qvào - Qttr + Theo bảng thống kê, giờ dùng nước lớn nhất là từ 18h – 19h chiếm 5,867%Qngđ. Trong đó: Trạm bơm cấp 2 phát vào mạng lưới chiếm 4,8913%Qngđ 452,60101 m3/h = 125,7225 l/s. Đài nước phát ra mạng lưới chiếm 0,9757 %Qngđ 90,28335 m3/h = 25,0787 l/s. + Không có khu công nghiệp tập trung. Qttr = 0 (l/s) Vậy Qdđ = Qvào =542,8845 m3/h = 150,80125 l/s L: Tổng chiều dài đường ống của mạng lưới cấp nước (m). Ở đây không kể các đoạn ống chỉ làm nhiệm vụ vận chuyển nước. L =10770 (m) qđv= QdđL=150,8012510770= 0,0140019 (ls.m) Lưu lượng dọc đường ( qdđ) qdd-i=qđvdd×Li (l/s) Trong đó Li: Chiều dài của đoạn ống tính toán i (m) qdđđv = 0,0140019 (l/s.m) Ta có bảng thống kê tính toán cho từng đoạn ống như sau: Bảng 3.9: Lưu lượng dọc đường của các đọan ống Đoạn ống Chiều dài (m) qdđ (l/s) 1-2 705 9.8713395 2-3 689 9.8713395 3-4 684 9.5772996 4-5 404 5.6567676 5-6 292 4.0885548 6-7 413 5.7827847 1-8 739 10.3474041 8-9 302 4.2285738 9-10 783 10.9634877 10-11 352 4.9286688 11-12 395 5.5307505 12-7 803 11.2435257 11-6 897 12.5597043 10-13 412 5.7687828 13-3 605 8.4711495 13-5 805 11.2715295 9-3 894 12.5176986 2-8 596 8.3451324 Tổng 10770 150.8012 Lưu lượng tại nút ( qnút) qnút = 12 i=1 nqdđ (l/s) Lưu lượng mỗi nút bằng một nửa tổng số lưu lượng dọc đường của các đạon ống đi qua nút đó. qnút 1 =qdd1-2+qdd1-82=9,8713395+10,34740412=10,1093718l/s qnút 2 =qdd1-2+qdd2-8 +qdd2-32=9,8713395+8,3451324+9,87133952=13,9318905l/s Tương tự cho các nút còn lại, ta có bảng thống kê lưu lượng các nút như sau: Bảng 3.10: Lưu lượng tại các nút STT qnút (l/s) STT qnút (l/s) 1 10.10937180 8 11.46055515 2 13.93189050 9 13.85488005 3 20.10672840 10 10.83046965 4 7.6170336 11 11.50956180 5 10.50842595 12 8.38713810 6 11.21552190 13 12.75573090 7 8.51315520 Tổng cộng 150.80046 Lưu lượng tính toán cho từng đoạn ống ( qtt-i) Lưu lượng tính toán cho từng đoạn ống thỏa các phương trình qnut=0 Tổng lượng nước vào nút sẽ bằng tổng lượng nước ra khỏi nút và sử dụng tại nút. Vạch tuyến mạng lưới nước chảy theo trên sơ đồ hình 8.1. Sơ bộ phân bố nước trên từng đoạn ống như sau: Nút 1: qvào - qnút 1 – qdđ 1-2 - qdđ 1-8 = 0 Nút 2: qdđ 1-2 + qdđ 8-2 - qnút 2 - qdđ 2-3 = 0 Nút 3: qdđ 2-3 + qdđ 9-3 - qnút 3 - qdđ 3-13 - qdđ 3-4 = 0 Nút 4: qdđ 3-4 - qnút 4 - qdđ 4-5 = 0 Nút 5: qdđ 5-13 + qdđ 4-5 - qnút 5 – qdđ 5-6 = 0 Nút 6: qdđ 5-6 + qdđ 6-11 - qnút 6 - qdđ 6-7 = 0 Tương tự cho các nút 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. Ta ước lượng qtt sơ bộ cho các đoạn ống sao cho thỏa tất cả 13 phương trình trên như sau: Bảng 3.11: Tính toán qtt thỏa phương trình qnut=0 Đoạn ống qtt – i (l/s) STT nút  qnut 1-2 25.13837564 1 0.0000 2-3 31.28601777 2 0.0000 3-4 26.65310752 3 0.0000 4-5 19.03607392 4 0.0000 5-6 11.10585528 5 0.0000 6-7 3.90985461 6 0.0008 1-8 115.5535026 7 0.0000 8-9 84.01341478 8 0.0000 9-10 47.1046426 9 0.0000 10-11 28.52030872 10 0.0000 11-12 12.99043869 11 0.0000 7-12 4.60330059 12 0.0000 6-11 4.02030823 13 0.0000 10-13 7.75386423 3-13 7.58007398 5-13 2.57820731 3-9 23.05389213 2-8 20.07953263 Tìm vận tốc, đường kính ống, tổn thất và điều chỉnh lưu lương từng đoạn ống sao cho thỏa h=0.Với lưu lượng tính toán được ước lượng. Tra đường kính ống và vận tốc kinh tế theo “Các bảng tính toán thủy lực – Ths. Nguyễn Thị Hồng” “ Bảng III – Đối với ống cấp nước bằng gang (TOCT 5525-61 và 9583-61). Tính tổn thất theo công thức: H = S x q2 = S0 x L x δ1 x q2 Trong đó S0: Trị số sức cản đơn vị đối với ống cấp nước bằng gang cũ. Tra bảng 2 trang 10 “Trị số sức cản đơn vị S0 đối với ống cấp nướcbằng thép bằng gang cũ - Các bảng tính toán thủy lực – Ths. Nguyễn Thị Hồng” L: Chiều dài từng đoạn ống (m) δ1: Hệ số hiệu chỉnh. Dựa vào vận tốc kinh tế đã tra. Tra bảng 3 trang 11 “Hệ số hiệu chỉnh δ1 cho các giá trị S0 tính toán với ống gang và thép cũ - Các bảng tính toán thủy lực – Ths. Nguyễn Thị Hồng” q: Lưu lượng tính toán cho từng đoạn ống (m3/s) Ta có bảng tổng kết kết quả tính toán, tra bảng như sau: Bảng 3.12: Thống kê kết quả tính toán, tra bảng Đoạn ống L (m) q (m3/s) D (mm) V (m/s) δ1 S0 S Sq H (m) 1-2 705 0.02514 200 0.7828 1.06344 8.092 6066.776 152.5089 3.83 2-3 689 0.03129 200 0.9716 1.03284 8.092 5758.484 180.16 5.64 3-4 684 0.02665 200 0.8260 1.0548 8.092 5838.242 155.6073 4.15 4-5 404 0.01904 150 1.0424 1.02364 37.11 15346.86 292.144 5.56 5-6 292 0.01111 125 0.8788 1.04424 96.72 29491.68 327.5303 3.64 6-7 413 0.00391 80 0.7320 1.0754 953.4 423443.3 1655.602 6.47 1-8 739 0.11555 350 1.1855 1.00218 0.4365 323.2767 37.35576 4.32 8-9 302 0.08401 300 1.1502 1.00747 0.9485 288.5868 24.24516 2.04 9-10 783 0.04710 250 0.9320 1.03688 2.528 2052.425 96.67875 4.55 10-11 352 0.02852 200 0.8808 1.04384 8.092 2973.257 84.79821 2.42 11-12 395 0.01299 125 1.0192 1.02712 96.72 39240.5 509.7514 6.62 7-12 803 0.00460 80 0.8600 1.048 953.4 802328 3693.357 17.00 6-11 897 0.00402 80 0.7540 1.0692 953.4 914379.6 3676.088 14.78 10-13 412 0.00775 100 0.9450 1.0355 311.7 132979.3 1031.104 8.00 3-13 605 0.00758 100 0.9280 1.0372 311.7 195593.6 1482.614 11.24 5-13 805 0.00258 80 0.4860 1.157 953.4 887982.5 2289.403 5.90 3-9 894 0.02305 150 1.2630 1 37.11 33176.34 764.8438 17.63 2-8 596 0.02008 150 1.1032 1.01452 37.11 22438.71 450.5587 9.05 Kiểm tra tổn thất áp lực mỗi vòng. Quy ước tổn thất áp lực trên nhánh có nước chảy cùng chiều kim đồng hồ mang dấu dương và ngược lại. Vòng 1: ∆h = h1-2 – h1-8 – h2-8 = 3,83– 4,32– 9,05 = -9,53 (m) Vòng 2: ∆h = h2-8 + h2-3 – h8-9 – h3-9 = 9,05 + 5,64– 2,04 – 17,63 = -4,98 (m) Vòng 3: ∆h = h3-9 + h3-13 - h9-10 – h10-13 = 17,63+ 11,24 – 4,55 – 8 =16.32 (m) Vòng 4: ∆h = h3-4 + h4-5 - h3-13 – h5-13 = 4,15+ 5,56 – 11,24 – 5,90 = -7,44 (m) Vòng 5: ∆h = h10-13 + h5-13 + h5-6 – h10-11 – h6-11 = 8+ 5,9+ 3,64- 2,42- 14.78 = 0,34 (m) Vòng 6: ∆h = h6-11 + h6-7 – h11-12 – h7-12 = 14,78 + 6,47 – 6,62 – 17 = -2.53 (m) Vì để ∆h = 0 là rất khó, nên trong tính toán thiết kế, chấp nhận ∆h < 0,5m. Còn tổn thất áp lực của vòng bao toàn bộ mạng lưới phải nhỏ hơn hoặc bằng 1,5m. Tất cả các vòng hầu hết không thỏa điều kiện ∆h < 0,5m. Cần hiệu chỉnh cho phù hợp. Các hiệu chỉnh như sau: ∆h > 0 : Các đoạn ống có nước chảy củng chiều kim đồng hồ có lưu lượng phân bố hơn mức yêu cầu, vì vậy cần giảm bớt và ngược lại. ∆h < 0 : Các đoạn ống có nước chảy củng chiều kim đồng hồ có lưu lượng phân bố thấp hơn mức yêu cầu, vì vậy cần cộng thêm lưu lượng và ngược lại. b) Chạy EPANET 2.0 Giới thiệu chương trình EPANET EPANET là một chương trình máy tính được phát triển bởi khoa cung cấp nước và nguồn nước thuộc tổ chức Bảo vệ môi trường của Mỹ (US EPA) nhằm thực hiện các mô phỏng tính chất thủy lực và chất lượng nước theo thời gian trong mạng lưới đường ống có áp. Xuất phát từ một mô tả mạng lưới đường ống (bao gồm các đoạn ống, điểm nối các ống, bơm, van, đài nước và bể chứa), các điều kiện ban đầu, các ước lượng về nhu cầu nước và các quy luật về sự vận hành của hệ thống ( van, bơm, đài nước), chương trình EPANET sẽ dự báo lưu lượng trong mỗi ống, áp suất tại mỗi nút, chiều sâu nước trong mỗi đài nước và chất lượng nước trong toàn mạng lưới cho một mô phỏng theo thời gian. Chương trình EPANET được thiết kế như là một công cụ nghiên cứu nhằm cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về chuyển động và số phận của các thành phần chất trong nước sinh hoạt trong các mạng lưới phân phối nước. Mô đun chất lượng nước của chương trình EPANET được trang bị để mô hình các hiện tượng như phản ứng trong dòng chảy, phản ứng ở thành ống và trao đổi chất giữa dòng chảy và thành ống. Chương trình có thể tính đồng thời một lời giải cho cả hai điều kiện thủy lực và chất lượng nước. Hoặc nó có thể chỉ tính thủy lực mạng lưới và lưu kết quả này vào file, hoặc dùng một file thuỷ lực đã lưu trước đó để tiến hành mô phỏng chất lượng nước. Chương trình EPANET có thể có nhiều áp dụng khác nhau trong phân tích hệ thống cung cấp nước, thiết kế mạng lưới, hiệu chỉnh mô hình thủy lực, phân tích hàm lượng clo dư thừa và đánh giá sự tiêu thụ nước (của mạng lưới hiện hữu) là một ví dụ. Chương trình EPANET có thể giúp đánh giá các chiến lược quản lý khác nhau nhằm cải thiện chất lượng nước trên toàn hệ thống. Các chiến lược này bao gồm: - Thay đổi việc sử dụng nguồn trong hệ thống bao gồm nhiều nguồn nước. - Thay đổi sơ đồ bơm và làm đầy hay tháo cạn đài nước. - Sử dụng xử lý thứ yếu, chẳng hạn tái xử lý bằng clo tại các đài nước. - Làm sạch và thay thế ống được chỉ định. Chương trình EPANET có thể cho xem kết quả mô phỏng ở dạng các bản đồ màu của mạng lưới, các đồ thị của biến thay đổi theo thời gian và các bảng biểu. Thiết lập thông số tính toán cho EPANET: Thiết lập thông số cơ bản để chạy Epanat cho mạng lưới cấp nước khu TĐC Tân Vĩnh Hiệp. Vào Project >> Defaults , thiết lập các thông số như hình vẽ: Hình 3: Thiết lập thông số cho EPANET Đơn vị lưu lượng: LPS (l/s) Công thức tính tổn thất: H-W (Hazen-William) Số vòng lặp lớn nhất : 40 Độ chính xác: 0.001 Nếu không cân bằng thì: Chương trình tiếp tục chạy Vẽ mạng lưới: Vẽ bể chứa bấm vào biểu tượng BỂ CHỨA: Vẽ Đài nước bấm vào biểu tượng ĐÀI NƯỚC: Vẽ nút bấm vào biểu tượng NÚT: Vẽ đường ống bấm vo biểu tượng đường ống: Vẽ bơm bấm vo biểu tượng bơm: Khai báo Chu kỳ thời gian (Pattern): - Vào Date Browser, Bấm và nút ADD ta được bảng khái báo chu kỳ thời gian như hình 3.2 Hình 3: Thiết lập hệ số Pattern cho nhu cầu sinh họat - Nhập vào Patern ID cho số thứ tự của chu kỳ - Nhập vào Multiply cho hệ số nhân theo từng thời điểm của nhu cầu cơ bản (base demand). Đặt đặc tính cho Nút: Khi đối tượng được thêm vào đã được khai báo mặc định một số tính chất như đầu bài đã nói. Để thay đổi các giá trị này cho phù hợp bài toán, ta cần: - Bấm chuột vào đối tượng cần chọn. - Rồi bấm phím phải chuột, chọn Properties từ Menu động. - Nhập vào giá trị Junction ID để thay đổi số hiệu nút. - Nhập vào giá trị X-Coordinate(hoặc Y-coordinate) để thay đổi tọa độ. - Nhập vào giá trị Elevation để thay đổi cao trình đối tượng (Ta chọn 0 vì vì khu quy hoạch đã được san nền bằng phẳng). - Nhập vào Base Demand để thay đổi nhu cầu tại đối tượng - Nhập vào Demand Pattern để đưa đối tượng vào nhóm chu kỳ thay đổi của nhu cầu (Ta phải khai báo cho nhóm chu kỳ này). Chọn đường kính sơ bộ cho các đọan ống: Chọn đường kính phụ thuộc vào lưu lượng và vận tốc nước chảy trong ống. Nếu tăng vận tốc nước chảy trong ống thì đường kính sẽ giảm, do đó sẽ giảm gía thành xây dựng. Mặt khác, nếu tăng vận tốc nước chảy trong ống thì kéo theo sự tăng tổn thất áp lực, dẫn đến tăng chiều cao cột áp của bơm, dẫn đến tăng chi phí do điện năng vì công suất của máy bơm tỷ lệ thuận với áp lực. Vì vậy ta phải xác định vận tốc sao cho chi phí xây dựng và quản lý là nhỏ nhất, khi đó ta sẽ có vận tốc và đường kính tương ứng - Bấm chuột vào đối tượng cần chọn. - Rồi bấm phím phải chuột, chọn Properties từ Menu động. - Nhập vào giá trị Pipe ID để thay đổi số hiệu ống - Nhập và giá trị X-Coordinate(hoặc Y-coordinate) để thay đổi tọa độ. - Máy sẽ tính tự động khoảng cách từ 2 nút để ra chiều dài ống (m) - Nhập vào Diameter để thay đổi đường kính ống (mm). - Nhập vào Roughness để cho hệ số nhám thành ống: 130 (Chọn ống uPVC) Đặcc tính cho đài nước - Đài nước có nhiệm vụ điều hòa nước giữa trạm bơm cấp II và mạng lưới tiêu thụ, ngoài ra còn nhiệm vụ là dự trữ nước chữa cháy trong 15 phút. Các phương án xây dựng đài: + Phương án 1: Đài đặt ở đầu mạng lưới + Phương án 2: Đài đặt ở giữa mạng lưới + Phương án 3: Đài đặt ở cuối mạng lưới - Đài trong mạng lưới được bố trí sao cho chiều cao đài là thấp nhất, đồng nghĩa với việc đài được đặt ở vị trí có địa hình cao trong mạng lưới. Do địa hình bằng phẳng, ta chọn phương án đặt đài ở đầu mạng lưới cho dễ tính tóan. - Baám chuoät vào ñaøi nướccaàn choïn. - Roài baám phím phaûi chuoät, choïn Properties töø Menu ñoäng. - Nhập vào giấu trỏResorvoir ID để thay đổisoá hieäu ñaøi nöôùc. - Nhập vào giấu trỏX-Coordinate(hoaëc Y-coordinate) để thay đổi toïa ñoä. - Nhập vào giấu trỏElevation để thay cao ñoä ñaøi nước(m) - Nhập vào Initial level để thay đổi cao trình mặt nướcluùc ñaàu trong ñaøi (m) - Nhập vào Minimum level để thay đổi cao trình mặt nướcthaáp nhaát coù theå tính töø ñaùy ñaøi (m) - Nhập vào Maximum level để thay đổi cao trình mặt nướccao nhaát coù theå tính töø ñaùy ñaøi (m). - Nhập Diameter để vào ñöôøng kính ñaøi nước(m) Đặt đặc tính cho bể chứa - Bấm chuột vào bể chứa cần chọn. - Rồi bấm phím phải chuột, chọn Properties từ Menu động. - Nhập vào giá trị Resorvoir ID để thay đổi số hiệu Bể chứa - Nhập và giá trị X-Coordinate(hoặc Y-coordinate) để thay đổi tọa độ. - Nhập vào giá trị Total Head để thay đổi cột áp tổng (m) Đặc tính cho bơm: Bơm được nối vào mạng để tăng cường cột áp. Bơm phải làm việc tuân theo đường đặc tính của bơm. Ta phải tạo ra một đường đặc tính cho loại bơm trên mạng. - Trong Menu Date Browser, chọn Curve. - Bấm chuột vào nút Add ta có được bảng đường cong đặc tính. - Nhập vào các thông số flow và head - Bấm OK - Bấm chuột vào bơm cần chọn. - Rồi bấm phím phải chuột, chọn Properties từ Menu động. - Nhập vào Start ID va End ID để gán nút đầu và nút cuối cho bơm. - Nhập Pump Curve là số thứ tự của đường cong ta vừa tạo - Nhập Initial Status để gán cho trạng thái mở của bơm lúc đầu. Xuất dữ liệu tính toán Bảng 3.13: Kết quả thủy lực tại các nút Network Table - Nodes Node ID Base Demand GPM Demand GPM Head ft Pressure psi Junc n.1 2.808 1.54 73.77 31.97 Junc n.8 3.1835 1.75 73.77 31.97 Junc n.2 3.8699 2.13 73.77 31.97 Junc n.9 3.8486 2.12 73.77 31.97 Junc n.3 5.5852 3.07 73.77 31.97 Junc n.10 3.0084 1.65 73.77 31.97 Junc n.4 2.1158 1.16 73.77 31.97 Junc n.11 3.1971 1.76 73.77 31.97 Junc n.5 2.919 1.61 73.77 31.97 Junc n.6 3.1154 1.71 73.77 31.97 Junc n.7 2.3648 1.3 73.77 31.97 Junc n.12 2.3298 1.28 73.77 31.97 Junc n.13 3.5433 1.95 73.77 31.97 Resvr Bechua #N/A -23.04 5 0 Tank Dai #N/A 0 56.05 0.89 Network Table – Links Link ID Length ft Diameter in Flow GPM Velocity fps Pipe p1 739 350 128.7 1.34 Pipe p6 302 300 102.88 1.46 Pipe p7 894 150 19 1.08 Pipe p9 783 250 70.01 1.43 Pipe p11 684 200 34.83 1.13 Pipe p12 352 200 49.65 1.58 Pipe p13 404 150 27.22 1.54 Pipe p14 292 125 19.98 1.63 Pipe p15 413 80 14.26 2.84 Pipe p16 803 80 9.25 1.84 Pipe p17 395 125 32.64 2.66 Pipe p20 805 80 3.35 0.67 Pipe p58 605 100 6.49 0.83 Pipe p2 705 200 41.99 1.34 Pipe p3 596 150 14.36 0.81 Pipe p4 412 100 9.53 1.21 Pipe p5 897 80 5.5 1.09 Pipe p10 689 200 42.42 1.35 Pump B1 #N/A #N/A 8.45 29.7 Pump B2 #N/A #N/A 14.59 29.7 Bảng 3.14: Kết quả thủy lực các tuyến ống Tính chiều cao đài nước: Cốt địa hình của khu vực tương đối bằng phẳng, nên điểm nào ở vị trí xa nhất của mạng lưới và có số tầng nhà cao nhất sẽ là điểm bất lợi nhất. Ta nhận thấy điểm 7 và điểm 12 là điểm có khả năng bất lợi nhất vì tại 2 điểm này đều có nhà cao 3 tầng và là điểm xa nhất của mạng lưới. Để chính xác, ta tính tổn thất áp lực đến các điểm theo 3 tuyến cấp nước ∑h1-2-3-4-5-6-7 = h1-2+h2-3 +h3-4 +h4-5 +h5-6 + h6-7 = 7,66+ 7,25+ 4,23+ 5,73+ 3,50+ 6,61 = 34,98 (m) ∑h1-8-9-10-11-12 = h1-8 +h8-9 +h9-10+ h10-11+ h11-12 = 3,57+ 1,84+ 4,89+ 2,45+ 6,58 = 19,33 (m) Vậy điểm số 7 là điểm bất lợi nhất. Xác định chiều cao của đài nước: Hd= Z7 – Zd + HCT7+∑h1÷7 +∑hđ (m) Trong đó: Z7 ,Zd là cốt mặt đất xây ngôi nhà tại điểm 7 và cốt mặt đất nơi đặt đài. Vì địa hình bằng phẳng nên Z7 – Zd ≈ 0 HCT7: áp lực cần thiết cho ngôi nhà 3 tầng ở vị trí bất lợi nhất HCT7= 10 +4(n-1)= 10 + 4(3-1)= 18 m ∑h1÷7: Tổng tổn thất áp lực trên đường ống từ 1 đến 7. ∑h1÷7= 34,98 (m) ∑hđ: tổng tổn thất áp lực trên đường ống từ đài nước đến điểm 1, kể cả tổn thất trong đường ống lên xuống đài Chọn L=200m, Qd= 25,0787 (l/s), tra đường kính ống theo “Các bảng tính toán thủy lực – Ths. Nguyễn Thị Hồng” “ Bảng III – Đối với ống cấp nước bằng gang (TOCT 5525-61 và 9583-61). D=200mm, v= 0,78 m/s, 1000i= 5,47, ⇒∑hd=5,47 × 2001000=1,094 (m) Hd= 0+ 18+ 34,98 +1,094 = 54,074 (m) Tính áp lực máy bơm trong giờ dùng nước lớn nhất: Hbmax=Zd – Zb + Hd +hd+∑hb-d (m) Trong đó: Zđ ,Zb là cốt mặt đất nơi đặt đài và cốt trục của máy bơm. Vì xây dựng trạm bơm cấp II nổi lên trên mặt đất nên Zb=Zd Hđ: chiều cao đài nước, Hđ = 54,074 (m) hđ: chiều cao bầu đài (tính từ đáy đài đến mực nước cao nhất trong đài), hd= 5m ∑hb-d: Tổng tổn thất áp lực trên đường ống từ trạm bơm cấp 2 đến đài nước. Lưu lượng trạm bơm II phát ra là 125,7225 (l/s) Tra “Các bảng tính toán thủy lực – Ths. Nguyễn Thị Hồng” “ Bảng III – Đối với ống cấp nước bằng gang (TOCT 5525-61 và 9583-61). d = 350 mm, v = 1,282 m/s, 1000i = 6,82, L = 200m ∑hb-d=200×6,821000=1,364 (m) Hbmax = 0+ 54,074 + 5+1,364 = 60,438 (m) CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC THẢI Cơ sở thiết kế mạng lưới thoát nước thải Tiêu chuẩn thải nước Tính toán lưu lượng nước thải Vạch tuyến mạng lưới Lựa chọn sơ đồ mạng lưới thoát nước thải Vạch tuyến mạng lưới thoát nước thải Xác định lưu lượng tính toán cho từng đoạn cống Tính toán diện tích khu dân cư Xác định lưu lượng tính toán cho từng đoạn cống Tính toán thủy lực mạng lưới thoát nước thải CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC MƯA Cơ sở thiết kế mạng lưới thoát nước mưa Các thông số thiết kế Thời gian mưa Hệ số dòng chảy Tính toán mạng lưới thoát nước mưa Tính toán lưu lượng nước mưa Tính toán thủy lực các đoạn cống Tính toán độ sâu chôn cống CHƯƠNG 6: KHAI TOÁN KINH TẾ Khai toán chi phí mạng lưới cấp nước Tính toán chi phí xây dựng đường ống Tính toán chi phí xây dựng đài nước Tính toán chi phí xây dựng bể chứa Tính toán khối lượng đào đất Khai toán chi phí mạng lưới thoát nước thải Tính toán chi phí đường cống Tính toán chi phí giếng thăm Tính toán chi phí trạm bơm cục bộ Tính toán chi phí đất đào đắp Khai toán chi phí mạng lưới thoát nước mưa Tính toán chi phí đường cống Tính toán chi phí giếng thăm Tính toán chi phí trạm bơm cục bộ Tính toán chi phí đất đào đắp Khai toán chi phí quản lý CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ Kết luận Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO