Bài giảng Cấp nước sinh hoạt và công nghiêp

102 trang hapham 1710

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cấp nước sinh hoạt và công nghiêp", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_cap_nuoc_sinh_hoat_va_cong_nghiep.pdf

Nội dung text: Bài giảng Cấp nước sinh hoạt và công nghiêp

GIÁO TRÌNH CẤP THOÁT NƯỚC SINH HOẠT VÀ CÔNG NGHIỆP
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Chương 2: MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC VÀ HỆ THỐNG DẪN NƯỚC 2.1. Cơ sở thiết kế mạng lưới cấp nước và hệ thống dẫn nước. 2.1.1 Mạng lưới cấp nước và những yêu cầu cơ bản của mạng lưới cấp nước. 1. Khái niệm: Mạng lưới cấp nước là 1 bộ phận của hệ thống cấp nước, là tập hợp các loại đường ống với các cỡ kích thước khác nhau, làm nhiệm vụ vận chuyển và phân phối nước đến các điểm dùng nước trong phạm vi thiết kế. 2. Mạng lưới cấp nước phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Mạng lưới cấp nước phải đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng tới mọi đối tượng dùng nước dưới áp lực yêu cầu và chất lượng tốt. - Mạng lưới cấp nước phải đảm bảo cung cấp nước thường xuyên, liên tục, chắc chắn tới mọi đối tượng dùng nước trong phạm vi thiết kế. - Mạng lưới cấp nước phải thiết kế sao cho chi phí xây dựng và quản lý mạng lưới cũng như mọi công trình liên quan tới nó là rẻ nhất. - Đặc tính qui hoạch cấp nước của khu vực, sự phân bố các đối tượng dùng nước riêng rẽ, sự bố trí các tuyến đường, hình thù, kích thước khu nhà ở, công xưởng, cây xanh - Các chướng ngại thiên nhiên hay nhân tạo khi đặt ống. - Địa hình của khu vực sẽ thiết kế hệ thống cấp nước. 3. Nội dung thiết kế mạng lưới cấp nước : - Vạch tuyến mạng lưới cấp nước . - Lập sơ đồ phân bố lưu lượng cho mạng lưới. Xác định lưu lượng tính toán cho từng đoạn ống. Tính toán thủy lực mạng lưới. - Tính toán thiết kế các công trình trên mạng lưới cấp nước . - Bố trí đường ống cấp nước trên mặt cắt đường phố. Thiết lập mặt cắt dọc của tuyến ống thiết kế. 4. Các tài liệu cần thiết để thiết kế mạng lưới cấp nước. - Bản đồ địa hình khu vực: bao gồm vị trí thành phố, nguồn nước, các tuyến ống dẫn nước. Nguyễn Lan Phương 37
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - Bản đồ qui hoạch chung và số liệu qui hoạch. - Bản đồ qui hoạch các công trình ngầm. - Mặt cắt ngang các đường phố. - Tài liệu về địa chất công trình và địa chất thủy văn. 2.1.2. Sơ đồ mạng lưới cấp nước . Mạng lưới cấp nước bao gồm: đường ống chính, ống nhánh và ống nối phân phối nước mạng lưới cấp nước chia lam 3 loại. Mạng lưới cụt: là mạng lưới đường ống chỉ có thể cấp nước cho các điểm tho 1 hướng. Ô phố Qb Hình 2.1: Sơ đồ mạng lưới cấp nước cụt • Ưu: - Dễ tính toán - Tổng chiều dài toàn mạng lưới ngắn do đó kinh phí đầu tư ít. Nguyễn Lan Phương 38
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP * Nhược: không đảm bảo an toàn cấp nước nếu 1 đoạn ống đầu mạng có sự cố thì toàn bộ hệ thống mất nước. * Ứng dụng: cho thành phố nhỏ, thị xã, thị trán không có công nghiệp hoặc chỉ có đối tượng tiêu thụ không yêu cầu cấp nước liên tục. 2. Mạng lưới vòng. Là mạng lưới đường ống khép kín mà trên đó tại mọi điểm có thể cấp nước từ 2 hay nhiều phiá. * Ưu: Đảm bảo an toàn trong cấp nước. * Nhược: - Do không xác định được chiều nước chảy nên khó tính toán thiết kế. - Tổng chiều dài mạng lưới đường ống lớn dẫn đến chi phí đầu tư xây dựng cũng như chi phí quản lý mạng lưới cao. Qb Ô phố Hình 2.2: Sơ đồ mạng lưới cấp nước vòng 3. Mạng lưới hỗn hợp: được dùng phổ biến do kết hợp được ưu điểm 2 loại trên. Mạng lưới vòng dùng cho cấp truyền dẫn và những đối tượng tiêu thụ nước quan trọng. Mạng lưới cụt phân phối cho những điểm ít quan trọng. Nguyễn Lan Phương 39
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 2.1.3. Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước. 1. Mạng lưới phải bao trùm được các điểm tiêu thụ nước. 2. Tổng chiều dài toàn mạng lưới mạng lưới là nhỏ nhất. 3. Các tuyến ống chính phải đặt theo đường phố lớn, hướng về phía cuối khoảng cách giữa các tuyến chính 300-600m phụ thuộc qui mô của thành phố. 1 mạng lưới phải có ít nhất 2 tuyến chính, có thể làm việc thay thế lẫn nhau khi có sự cố. 4. Các tuyến ống chính nối với nhau bằng các ống nhánh, khoảng cách 400-900m. Các tuyến vạch theo đường ngắn nhất, tránh đặt quá cao chướng ngại như: ao hồ, đường tàu, nghĩa địa. 5. Có thể kết hợp được với các công trình khác và phát triển trong tương lai. 6.1.4 Tính toán lấy nước từ mạng lưới cấp nước . 1. Xác định lưu lượng toàn mạng. K .Q - Q = max giåì ht max 24 K .Q - Q = min giåì ht min 24 Chú ý: Đối với mạng có đài nước ở cuối mạng lưới còn phải tính toán kiểm tra cho trường hợp vận chuyển nước lớn nhất tức trường hợp tiêu thụ ít, mạng có chức năng vận chuyển lên đài. 2. Xác định lưu lượng tính toán từng đoạn ống. Thực tế lấy nước từ mạng lưới cấp nước rất phức tạp và muôn màu, muôn vẻ. Từ mạng nước được đưa tới các đối tượng dùng nước qua rất nhiều đường ống khác nhau ( ống nhánh, ống phân phối) nối vào ống chính của thành phố trên những khoảng khác nhau. q2 q4 q6 q7 A a a a a B Nguyễn Lan Phương 40 q3 q5
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP a a a a q q 1 8 Hình 2-3: Sơ đồ lấy nước trên đoạn ống A-B của mạng phân phối. q3 Q q4 q1 q6 q8 Q a I a a b a a b a II a a a a a q5 q7 q2 q9 Q Q Q Hình 2-4: Sơ đồ lấy nước trên đoạn ống chính I-II của mạng lưới Nhận xét: Giữa đoạn ống A-B có nhiều ống nhánh dẫn nước vào ngôi nhà với các lưu lượng khác nhau ( q1, q2, q3, ). Trên ống chính I-II ngoài việc cung cấp nước cho ống nhánh vào nhà còn có 1 số ống phân phối ( đường nét đứt) đấu vào. Như vậy trên các đoạn ống của mạng lưới số điểm lấy nước rất khác nhau và khoảng cách giữa chúng không đồng nhất. Lượng nước lấy ra từ mỗi điểm không giống nhau và thay đổi theo thời gian, vào các thời điểm khác nhau có giá trị khác nhau. Qui luật của sự thay đổi này phụ thuộc vào chế độ dùng nước trong các nhà./ Khi thiết kế để tính toán đơn giản hơn, tương đối gần đúng với thực tế gọi là “ Sơ đồ đơn giản hóa mạng lưới”. Sơ đồ được xây dựng dựa trên thuyết đơn giản hóa như sau: a. Các điểm lấy nước với số lượng nước tương đối lớn được coi là các điểm lấy nước tập trung. Còn các điểm lấy nước nhỏ coi là lấy nước dọc đường, lưu lượng lấy ra tại các điểm đó gọi là lấy nước dọc đường. Cho rằng lưu lượng dọc đường sẽ như nhau và phân bố đều theo chiều dài ống chính và ống nối. Nguyễn Lan Phương 41
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP b. Trong quá trình làm việc của mạng lưới số lượng nước lấy ra từ các điểm dọc đường thay đổi theo cùng một tỷ lệ như biểu đồ dùng nước và sẽ khác nhau đối với từng thời điểm tính toán riêng biệt. Khi trên mạng lưới chỉ có ít điểm lấy nước thì ta có mạng lưới chỉ có lưu lượng tập trung (hệ thống cấp nước của khu công nghiệp hay xí nghiệp công nghiệp). Trong mạng lưới cấp nước thành phố lưu lượng tập trung là lưu lượng dùng cho các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp, nhà ga, cơ quan, các công trình có nhu cầu dùng nước lớn. Theo phân tích và giả thuyết như trên thì từ giả thuyết thứ nhất ta có thể xác định lưu lượng nước lấy ra trên một đơn vị chiều dài đường ống và gọi là lưu lượng đơn vị dọc đường (qdv). Q − ∑ Q q − ∑ q q = tt ttr = tt ttr (l/s.m) âv 3,6.∑ L ∑ L Trong đó: - ∑L : tổng chiều dài tính toán (m) - qtt : lưu lượng tính toán cho toàn mạng lưới (l/s) 3 - Qtt :lưu lượng tính toán cho toàn mạng lưới (m /ng.đ). - qttr : tổng các lưu lượng tập trung lấy ra trên mạng lưới (l/s). 3 - Qttr : tổng các lưu lượng tập trung lấy ra trên mạng lưới (m /ng.đ). Lưu ý: 1, Khi tính toán phải loại trừ các đoạn ống chỉ làm nhiệm vụ vận chuyển, không lấy nước dọc đường ( đoạn ống đi qua khu đất trống không xây dựng công trình, qua công viên qua cầu ). Nguyễn Lan Phương 42
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 2, Trong thành phố có chia ra các khu vực có với mật độ dân số khác nhau, tiêu chuẩn dùng nước khác nhau thì phải xác định lưu lượng đơn vị dọc đường cho từng khu vực một. Lưu lượng dọc đường lấy ra trên mỗi đoạn ống qdđ (i-k) = qđv . l(i-k) (l/s) Trong đó: - l: chiều dài đoạn ống tính toán (m). - qđv: lưu lượng đơn vị là lưu lượng lấy ra trên 1m do chiều dài ống.(l/s.m) Lưu lượng tính toán cho từng đoạn ống: 1, Mạng lưới chỉ có lưu lượng tập trung thì lưu lượng chảy qua mỗi tiết diện của đoạn ống nào đó không thay đổi và chính là lưu lượng tính toán của đoạn ống đang xét. 2, Đối với đoạn ống có lấy nước dọc đường thì luôn luôn tồn tại 2 loại lưu lượng. - Lưu lượng vận chuyển qua toàn bộ chiều dài đoạn ống đang xét tới đoạn ống phía sau. - Lưu lượng dọc đường phân bố đều theo chiều dài đoạn ống đó. qdđ qtt qvc qvc A B Hình 2-5: Lưu lượng nước chảy trong ống qtt = qvc + α . qdđ (l/s) Trong đó: - qvc: lưu lượng vận chuyển qua đoạn ống đó tới các điểm phía sau (l/s). Nguyễn Lan Phương 43
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - α: hệ số phân bố lưu lượng dọc đường thường lấy α = 0,5 (q ở đoạn đầu ống max, cuối ống là 0) - qdđ: lưu lượng dọc đường của đoạn ống đang xét (l/s). Trong trường hợp đoạn ống chỉ có lưu lượng phân phối dọc đường, không có lưu lượng vận chuyển qua đoạn ống đó tới các điểm phía sau và lưu lượng lấy ra tại nút cuối (qvc = 0) thì lưu lượng tính toán của đoạn ống chỉ còn lưu lượng dọc đường phân phối liên tục từ đầu đến cuối đoạn ống như vậy lưu lượng luôn luôn thay đổi từ qdđ → 0 Khi các điểm lấy nước từ 20-50 trên mỗi đoạn ống, để đơn giản hóa trong tính toán, người ta đưa lưu lượng dọc đường về 2 nút (điểm đầu và điểm cuối mỗi đoạn ống) gọi là lưu lượng nút (qn). qn = 0,5 . ∑qdđ + qttr (l/s) Như vậy lưu lượng tính toán của mỗi đoạn ống sẽ là tổng các đại lượng: - Lưu lượng của các đoạn ống kề sau nó. - Lưu lượng nút của nút cuối đoạn ống tính toán. qtt(A_B) = qvc + qn(B) (l/s) qttr qvc A B qn(B) 2.1.5. Xác đinh các đường kính ống. Có 2 các xác đinh đường kính. 1. Sử dụng công thức thủy lực. Q = w . v πd 2 4Q w = (äúng coïtiãút diãûn troìn) → d = (m) 4 π.v Nguyễn Lan Phương 44
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Trong đó: - Q: lưu lượng nước tính toán của đường ống (m3/s). - v: vận tốc nước chảy trong ống (m/s). * Mối quan hệ giữa d và v qua giá thành xây dựng (Gxd) và quản lý (Gql) Từ công thức trên ta thấy điều kiện d không những phụ thuộc vào lưu lượng Q, mà còn phụ thuộc vào tốc độ v nữa vì Q là đại lượng không đổi nên: - Nếu vận tốc tăng thì đường kính d giảm.Chi phí xây dựng (Gxd)giảm nhưng tổn thất áp lực theo chiều dài và thủy lực trong ống mạnh dẫn đến mối nối dễ hư hỏng . Độ cao bơm nước và chi phí điện cho việc bơm nước và chi phí điện cho việc bơm nước sẽ tăng dẫn đến chi phí quản lý (Gql) tăng. -Nếu vận tốc giảm thì đường kính d tăng. Chi phí xây dựng (Gxd) tăng nhưng tổn thất áp lực giảm, năng lượng bơm nước giảm do đó chi phí quản lý (Gql) giảm. Nhiệm vụ xác định đường kính cho các tuyến ống dẫn và mạng lưới chỉ có thể giải quyết được sau khi có sự hoạch toán các yêu cầu kinh tế. Về thực chất đây là bài toán kinh tế kỹ thuật. Nếu gọi Gxd là giá thành xây dựng mạng lưới đường ống, Gql là giá thành quản lý khi ấy tổng chi phí vốn đầu tư trong thời hạn tính toán (t) là: W = Gxd + t.Gql Chi phí quản lý mạng lưới bao gồm chi phí sửa chữa hàng ngày phụ thuộc chi phí xây dựng; chi phí sửa chữa hàng ngày thường chiếm 1 tỷ lệ nào đấy của chi phí xây dựng và biểu bằng 1 pGxd ( p tính bằng %) và giá thành điện năng đẻ bơm nước Gql . Cả 2 đại lượng này đều phụ thuộc vào đường kính và tốc độ nước chảy trong ống. Chi phí lương cho công nhân không phụ thuộc vào đường kính và tốc độ nước chảy trong ống và chiếm 1 phần rất nhỏ nên bỏ. 1 W = Gxd + t.( pGxd + Gql ). Vậy tổng chi phí đầu tư cho 1 năm trong giai đoạn tính toán: 1 W1 = ( 1/t + p).Gxd + Gql W1 có thể biểu diễn như 1 hàm số của vận tốc tính toán (v) hay là hàm số của đường kính (d). Khi tăng đường kính (d), tức giảm vận tốc (v) nước chảy trong ống đại lượng ( 1/t + Nguyễn Lan Phương 45
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 1 p).Gxd sẽ tăng, đại lượng Gql sẽ giảm và ngược lại. Tổng cộng 2 đường cong ( 1/t + p).Gxd 1 và Gql ta sẽ được đường cong biểu diễn giá trị chung W1 có giá trị cực tiểu tại điểm a. Giá trị vận tốc kinh tế nhất hay đường kính kinh tế nhất được xác định bằng đại lượng của hoành độ tại điểm mà đường cong W1 tương ứng với trục tung bé nhất. W1 W1 1 1 Gql Gql a a W1min W1min ( 1/t + p).Gxd ( 1/t + p).Gxd 0 0 Dkt D Vkt V Hình 2-6: Mối liên hệ giữa W1, D, V Bảng: Giá trị vkt. D (mm) Vkt (m/s) D (mm) Vkt (m/s) 100 0,15 - 0,86 350 0,47 - 1,58 150 0,28 - 1,15 400 0,50 - 1,78 200 0,38 - 1,15 450 0,60 - 1,94 250 0,38 - 1,48 500 0,70 - 2,10 300 0,41 - 1,52 ≥ 600 0,95 - 2,60 2. Xác định D theo hệ số kinh tế (E) và lưu lượng kinh tế giới hạn (Qkt). Hệ số kinh tế E phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: công nghệ sản xuất, mức năng lượng dùng để bơm nước, trình độ kỹ thuật quản lý, có giá trị từ 0,25 - 0,5-0,75 ứng với các giá trị E cho từng loại ống tra ở các bảng tính sẵn cho ta lưu lượng kinh tế giới hạn Q+, Qktmin. Nguyễn Lan Phương 46
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 2.1.6. Xác định tổn thất áp lực (hl và hcb). 1. Tổn thất áp lực theo chiều dài: 2 cách xác định a. Theo tổn thất đơn vị (i). hl = i . l (m) Trong đó: - l: chiều dài đoạn ống tính toán (m) - i: tổn thất đơn vị phụ thuộc vào loại ống và vận tốc nước chảy trong ống. + Đối với ống gang và bê tông cốt thép. • V < 1,2 m/s → i = 0,000912.V2/ d1,3. (1 + 0,867/v)0,3 • V ≥ 1,2 m/s → i = 0,00107 V2/ d1,3 + Ống nhựa tổng hợp V1,774 i = 0,000685. 1,226 d r + Ống fibrôximăng V 2 3,51 i = 0,000561 (1 + )0,3 d 1,19 V + Ống thủy tinh V1,774 i = 0,000685 d 1,226 Trong đó: - q: lưu lượng nước trong đoạn ống tính toán (l/s) - d: đường kính ống (mm) - v: vận tốc nước chảy trong ống (m/s) b. Theo sức kháng đơn vị. 2 2 hl = A . l . K . q = S . q (m) Trong đó: - A: hệ số kháng - S: Sức kháng đơn vị - K: hệ số điều chỉnh tốc độ - l: chiều dài đoạn ống Nguyễn Lan Phương 47
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 2. 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 1. Song hcb chỉ chiếm 1 tỉ lệ rất nhỏ, trong thực tế tính toán 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 ( vị trí của đài nước trên mạng lưới) mà tính toán. 2.3. Tính toán mạng lưới cụt cấp nước. 1. Xác định tổng lưu lượng vào mạng lưới theo các trường hợp cần tính. 2. Qui hoạch mạng lưới và chia mạng lưới thành các đoạn tính toán, ghi trị số chiều dài các đoạn ống, ghi lưu lượng tập trung và đánh số các nút trên sơ đồ. Đoạn ống tính toán là đoạn ống nằm giữa 2 giao điểm hay giữa giao điểm đó với 1 nút lấy nước tập trung, trên đoạn đó đường kính óng không đổi. 3. Xác định tổng chiều dài tính toán của mạng lưới ∑ltt. 4. Xác định qđv, qdđ của các đoạn và đưa về lưu lượng nút. Ghi các kết quả tính toán lên sơ đồ mạng lưới. * Bảng tính lưu lượng dọc đường của các đoạn ống. Đoạn ống Ltt(m) Qdv(l/s.m) Qdd = qdv. ltt (l/s) * Bảng ính toán lưu lượng nút. Nguyễn Lan Phương 48
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP chung riãng Nút Các đoạn ống riãng ∑ q dâ Qttr (l/s) q nuït = q n + q ttr (l / s) q n = (l / s) liên quan 2 5. Xác định lưu lượng tính toán. 6. Chọn tuyến chính ( tuyến bất lợi nhất ). Tuyến chính là tuyến dài nhất và có điểm cuối ở cốt cao nhất so với điểm đầu mạng lưới 7.Tính thuỷ lực cho tuyến chính Lập bảng tổng hợp kết quả qtt, D, v, i, h của các đoạn thuộc ống chính. * Cách tra bảng xác định đường kính ống hợp lý: Biết vật liệu làm ống, dùng bảng tính toán thủy lực của mạng lưới cấp nước của φ.A.Xê-vê-rep để tìm D(mm) sao cho vận tốc nước chảy trong ống nằm trong giới hạn vận tốc kinh tế. (vkt). * h = i . l (m) * Áp lực cần thiết: Hnút trước = Hnút sau + hnối giữa hai nút + Znút sau - Znút trước (m) Mẫu bảng ghi kết quả tính của tuyến chính Đường D(mm v(m/s 1000 h=i.l( Cốt mặt đất Áp lực cần l(m) qtt(l/s) ống ) ) i m) (m) thiết (m) Điể Điểm Điể Điểm m cuối m cuối đầu đầu * Trường hợp có đài nước ở đầu mạng lưới. Nguyễn Lan Phương 49
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Hđ = HĐBL + ∑h + ZĐBL - Zđ (m) Hb = Hđ + hđ + ∑hb-đ +Zđ - Zb (m) 8. Tính thủy lực tuyến nhánh. + Xác định tổn thất áp lực cho phép của tuyến nhánh (∆h) là hiệu số giữa cốt áp lực của nút đầu và cốt áp lực nút cuối nhánh. + Xác định λ = ∆h/l + Từ qtt, i → D So sánh: ∑htuyến nhánh ≤ ∆h : chấp nhận D đã chọn ∑htuyến nhánh > ∆h: chọn lại D. Ví dụ: TÍNH TOÁN THỦY LỰC MẠNG LƯỚI CỤT. Tính toán thuỷ lực cho mạng lưới cụt cấp nước cho khu dân cư, các điểm lấy nước được xác trên sơ đồ (hình vẽ). Từ trạm bơm cấp II cung cấp cho mạng một lưu lượng 40 l (l/s). Mặt đất bằng phẳng, cao trình mặt đất là 20m. Theo qui hoạch nhà ở của khu dân cư 3 tầng, yêu cầu mạng lưới thiết kế bằng ống gang. 5 5l/s 4 3 120m 2 1 qb=40,0 l/s 150m 200m 150 100m 7 120m 6 Giải 1. Xác định tổng chiều dài mạng lưới ∑L = 150 + 150 + 100 + 200 + 120 + 120 = 840 (m) 2. Xác định qdv (l/sm): Nguyễn Lan Phương 50
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP q − ∑ q 40 − 5 q = tt ttr = = 0,0417 l/s.m âv ∑ L 840 3. Xác định lưu lượng dọc đường: qdd = l . qdv (l/s) Đường ống l (m) qdv (l/sm) qdd (l/s) 1 - 2 150 0.0417 6.26 2 – 3 200 0.0417 8.34 3 - 4 150 0.0417 6.26 3 - 7 100 0.0417 4.17 2 - 5 120 0.0417 5.00 2 - 6 120 0.0417 5.00 ∑qdd = 35.03 (l/s) 4. Xác định lưu lượng nút: qn = ½ ∑qdd + qttrung (l/s) Nút Đoạn ống liên quan đến nút ½ ∑qdd (l/s) qttrung (l/s) qn (l/s) 1 1- 2 3.13 5.00 8.13 2 2 – 1; 2 – 5; 2 – 6; 3 - 2 12.30 12.30 3 3 - 2; 3 – 4; 3 - 7 9.39 9.39 4 4 - 3 3.13 3.13 5 5 - 2 2.50 2.50 6 6 - 2 2.50 2.50 7 7 - 3 2.09 2.09 5. Xác định lưu lượng tính toán cho đường ống: _Cách 1: theo phân bố lưu lượng dọc đường: qtt = ½ qdd + qct + qttrung (l/s) Nguyễn Lan Phương 51
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Đường ống ½ qdd (l/s) qct (l/s) qttrung (l/s) qtt (l/s) 2 - 1 3.13 5.00 8.13 3 - 2 4.17 21.26 25.43 4 - 3 3.13 33.77 36.90 3 - 7 2.09 2.09 2 - 5 2.50 2.50 2 - 6 2.50 2.50 Ghi chú: qct(3 - 2) = qdd(2 – 5) + qdd (2 – 6) + qdd ( 2 – 1) + qttr (1) qct(4 – 3) = qd d(3 – 7) + qd d(3 – 2) + qct(3 – 2) _Cách 2: Theo lưu lượng nút: qtt = ∑qn kể từ nút cuối của đường ống về phía cuối mạng lưới. Kí hiệu của các nút kể từ nút cuối của đường ống đến Đ. ống Qtt = ∑qn (l/s) cuối mạng lưới 2 - 1 1 8.13 3 - 2 2, 5, 1, 6 25.43 4-3 1,2,3,5,6,7 36,90 2-5 5 2,50 2-6 6 2,50 3-7 7 2,09 6. Đưa lưu lượng nút và lưu lượng tính toán vào sơ đồ tính Qui ước: q (l/s) Nguyễn Lan Phương n 52 l(m) Đ qtt (l/s) C
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 2.50 (l/s) 5 12.30 (l/s) 8.13 (l/s) 3.13 9.39 120m 120m (l/s) 2.50 Qb = 40.00 (l/s) 36.90 (l/s) 25.43 (l/s) 8.13 (l/s) 150m 4 150m 200m 2 1 3 ) l/s ( 120m 2.09 2.50 2.50 (l/s) (l/s) 7 6 7. Bảng tính thủy lực của mạng lưới cấp nước được thiết kế bằng ống gang Cốt mặt đất Cốt đo áp Áp lực tự Đoạn l qtt D V hl 1000i (m) (m) do(m) ống (m) (l/s) (mm) (m/s) =i.l(m) Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối 2 - 1 150 8.13 150 0.45 2.89 0.43 20.00 20.00 36.43 36.00 16.43 16.00 Nguyễn Lan Phương 53
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 3 - 2 200 25.43 200 0.79 5.64 1.13 20.00 20.00 37.56 36.43 17.56 16.43 4 - 3 150 36.90 250 0.74 3.70 0.56 20.00 20.00 38.12 37.56 18.12 17.56 2 - 5 120 2.50 100 0.31 2.48 0.30 20.00 20.00 36.43 36.13 16.43 16.13 2 - 6 120 2.50 100 0.31 2.48 0.30 20.00 20.00 36.43 36.13 16.43 16.13 3 - 7 100 2.09 100 0.26 1.81 0.18 20.00 20.00 37.56 37.38 17.56 17.38 Ghi chú: - Cốt mặt đất lấy theo đường đồng mức trên biểu đồ địa hình - Nhà ở điểm bất lợi là nhà cao 3 tầng điểm số 1 Hct = 4 (n + 1) = 16 (m) - Cốt đo áp điểm cuối = cốt mặt đất + áp lực tự do 2.4. Tính toán mạng lưới vòng cấp nước. 2.4.1 Cơ sở tính toán mạng lưới vòng Trong mạng lưới vòng nước cấp đến 1 điểm bất kỳ từ 2 hay nhiều tuyến khác nhau do đó mạng lưới vòng có nhiều ưu điểm nhưng lại khó tính toán. - Khó xác định phương chuyển động của nước tới 1 điểm nào đó của mạng 1 cách chính xác. - Lưu lượng (q) và tổn thất áp lực (h) của mỗi tuyến trong mạng lưới vòng là 2 đại lượng không xác định phụ thuộc vào chiều dài và đường kính ống, nếu lưu lượng q thay đổi thì d cũng thay đổi theo. Do đó để tính toán thủy lực mạng lưới vòng người ta đưa về việc giải gần đúng các phương trình bậc 2 dựa vào các định lý cơ bản. - Định lý 1: Tổng đại số tổn thất áp lực của mỗi vòng sẽ bằng không. Nếu ta qui ước nước chảy theo chiều kim đồng hồ là dương và ngược lại là âm thì ∑h = 0. Thực tế điều này khó đạt nên qui ước ∑h = ∆h ≤ 0,5m đối với vòng con ∑h = ∆h ≤ 1,5m đối với vòng bao lớn -Định lý 2: Tổng đại số của lưu lượng tại mỗi nút phải bằng không, nếu qui ước lưu lượng đến nút đó là dương và đi ra khỏi nút là âm. Tức ∑qn = 0. Nguyễn Lan Phương 54
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Như vậy nếu mạng có: n vòng thi có n phương trình dạng ∑qn = 0 m nút thì có m-1 phương trình dạng ∑qn = 0 và số đoạn ống của mạng p = n + m-1 2.4.2 Trình tự tính toán: - Vạch tuyến mạng lưới cấp nước.Đánh số nút và xác định chiều dài từng đoạn ống. Sơ bộ vạch hướng nước chảy. - Tính toán lưu lượng đơn vị, lưu lượng dọc đường của từng đoạn ống và quy lưu lượng dọc đường về các nút. - Sơ bộ phân bố lưu lượng nước tính toán trên từng đoạn ống thỏa mãn phương trình ∑qn = 0 - Trên cơ sở lưu lượng đã phân bố cho từng đoạn ống, tra bảng tính thủy lực xác định đường kính (D) cho từng đoạn ống theo vận tốc kinh tế. - Tính tổn thất áp lực trên mỗi đoạn ống của mạng lưới. Kiểm tra tổn thất áp lực trong mỗi vòng theo phương trình loại 2: ∆h = 0 + Nếu thỏa mãn yêu cầu thì → tính toán thủy lực như đã tính là hợp lý. + Nếu chưa thỏa mãn thì phải điều chỉnh - Điều chỉnh mạng lưới 2.4.3 Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng. Nhiệm vụ của tính toán điều chỉnh mạng lưới là xác định lưu lượng đúng cho các đoạn ống của mạng lưới khi đã biết đường kính của chúng, đồng thời xác định áp lực cần thiết của điểm dùng nước, lưu lượng và cột áp công tác của tất cả các trạm cấp nước và dùng nước không cố định trong mạng lưới. Khi tính toán các đại lượng đã biết: - Đường kính ( chọn theo lưu lượng sơ bộ), chiều dài và sức kháng của các đoạn ống trong mạng lưới. - Vị trí và trị số lưu lượng lấy ra tại các điểm dùng nước cố định ( tại các nút trong mạng lưới). Nguyễn Lan Phương 55
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - Đặc tính Q_H của các điểm cấp nước. - Cao trình mặt đất của tất cả các nút trong hệ thống. Các đại lượng chưa biết khi tính toán: - Lưu lượng và tổn thất áp lực trên tất cả các đoạn ống của mạng lưới. - Cột áp tại tất cả các nút của mạng lưới. 1 Phương pháp 1: phương pháp Lobachep và Cross. ∆h ∆h ∆q = − = − (l/s) hi 2 ∑Si.qi 2 ∑ qi Trong đó: - ∆h: sai số áp lực của vòng đang tính. - hi, qi, Si: tổn thất áp lực, lưu lượng và sức kháng thủy lực thuộc đoạn ống i trong vòng đang tính. 2 Phương pháp 2: phương pháp Andrayxep. ∆h ∆q = q . (l/s) tb 2 ∑ h Trong đó: - ∆h: sai số áp lực trên mỗi vòng - ∑h: tổng tổn thất áp lực theo mỗi nhánh của vòng - qtb: lưu lượng tính toán trung bình cho mỗi vòng. 2.4.5 Xác định chiều cao đài nước và áp lực công tác của máy bơm. 1. Khi đài nước ở đầu mạng lưới. Hđ = Hct + h1 + Znh - Zđ (m) Hb = Hđ + hđ + h2 + Zđ - Zb (m) Trong đó: - Hct: áp lực cần thiết của ngôi nhà bất lợi (m) -Znh, Zđ, Zb: cốt mặt đất của ngôi nhà bất lợi, nơi đặt đài và nơi đặt trạm bơm.(m) - h1, h2: tổng tổn thất áp lực trên đường ống từ ngôi nhà bất lợi đến đài, từ trạm bơm đến đài . Nguyễn Lan Phương 56
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - hđ: chiều cao phần nước chứa trong bầu đài. 2. Khi đài nước ở cuối mạng lưới. a. Khi hệ thống dùng nước nhiều nhất (Qmax). Hđ = Hct + ha + Zđ - Za Hb = Hct + hm + hô + Za - Zb Trong đó: ha, hm, hô: tổng tổn thất áp lực từ đài, từ điểm đầu tiên của mạng đến điểm a (ngôi nhà bất lợi và trong ống dẫn từ trạm bơm II đến điểm đầu tiên của mạng) (m). b. Khi hệ thống dùng nước nhỏ nhất. Hb Qmin = Hđ + hđ + hb-đ + Zđ - Zb 3. Trường hợp khi hệ thống có cháy. . Khi đài nước ở đầu mạng lưới QTB2 = QShmax + Qcc Hb = Hcc + hcc + Zcc - Zb Ví dụ: Tính toán thủy lực mạng lưới vòng cho một khu dân cư, tại nút 4 người ta lấy ra một lưu lượng tập trung 9 l/s.Từ trạm bơm cấp II cung cấp cho mạng một lưu lượng 70 l/s. Sơ đồ mạng lưới như hình vẽ. Mạng lưới được thiết kế bằng ống gang nước sạch. 200m 3 2 I 160m q = 70 b 125m 220m 4 1 II 125m 240m 150m Nguyễn Lan Phương20m 57 6 5 19.5m 19m
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Bài làm 1. Xác định tổng chiều dài mạng lưới: ∑L = 1220 (m) 2. Xác định lưu lượng đơn vị: q − ∑ q 70 − 9 q = tt ttr = = 0,05 (l/s.m) âv ∑ L 1220 3. Xác định qdd: qdd = l . qdv (l/s) Đường ống l (m) qdd 1 - 2 125 6.25 2 - 3 200 10.00 3 - 4 160 8.00 4 - 5 150 7.50 5 - 6 240 12.00 1 - 6 125 6.25 1 - 4 220 11.00 4. Xác định lưu lượng nút: qn = ½ ∑qdd + qtt (l/s) Nút 1 2 3 4 5 6 Đ. ống 1 – 2 3.125 3.125 Nguyễn Lan Phương 58
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 2 – 3 5.00 5.00 3 – 4 4.00 4.00 4 – 5 3.75 3.75 5 – 6 6.00 6.00 1 – 6 3.125 3.125 1 – 4 5.50 5.50 qtt (l/s) 9.00 qn (l/s) 11.75 8.125 9.00 22.25 9.75 9.125 5. Dựa vào định luật 2 tạm thời phân bố lưu lượng: qtt(1- 2) = ½ qdd(1-2) + qdd(2-3) = 3.125 + 10.00 = 13.125 (l/s) qtt(2-3) = ½ qdd(2-3) = 5.00 (l/s) qtt(1-4) = ½ qdd(1-4) = ½ qdd(1-4) + qdd(4-3) + qdd(4-5) + qttrung(4) = 5.50 + 8.00 + 7.50 + 9.00 = 30.00 (l/s) qtt(4-3) = ½ qdd(4-3) = 4.00 (l/s) qtt(4-5) = ½ qdd(4-5) = 3.75 (l/s) qtt(1-6) = ½ qdd(1-6) + qdd(6-5) = 3.125 + 12.00 = 15.125 (l/s) qtt(6-5) = ½ qdd(6-5) = 6.00 (l/s) 6. Đưa lưu lượng nút và lưu luợng tính toán vào sơ đồ phân bố lưu lượng Qui ước: qn l (l/ qtt Zđ Zc 9.00 (l/s) 8.125 (l/s) 200m 3 5.00 (l/s) Nguyễn Lan Phương 2 59 160m (l/s) 4.00 11.75 (l/s) 22.25 (l/s) q =70l/s 125m 220m b (l/s) 13.125 4 1 30.00 (l/s)
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 7. Bảng tính thủy lực mạng lưới cấp nước được thiết kế bằng ống gang Điều chỉnh lần 1 Đ. l ht = Vòng ∆q1 q1 V1 ống (m) qtt (l/s) D(mm) V(m/s) 1000i i .l hi/qi 1000i ht1 (l/s) (l/s) (l/s) (m) 1 - 2 125 13.125 150 0.72 6.90 +0.86 +0.86 2 - 3 200 5.00 100 0.61 8.65 +1.73 +1.73 I 1 - 4 220 30.00 200 0.93 7.66 -1.69 +0.93 30.93 0.96 8.12 -1.79 4 - 3 160 4.00 100 0.49 5.77 0.92 -0.92 |∆h| = | -00.2| = 0.02 m ∆h| = |-0.12| = 0.12 m 1 – 4 220 30.00 200 0.93 7.66 +1.69 0.056 +0.93 30.93 0.9 8.12 +1.79 4 - 5 150 3.75 100 0.46 5.24 +0.79 0.211 +0.93 4.68 0.58 7.67 +1.15 II 1 - 6 125 15.125 150 0.83 8.97 -1.12 0.074 -0.93 14.19 0.78 7.9 -0.99 6 - 5 240 6.00 100 0.73 12.1 -2.90 0.483 -0.93 5.07 0.62 8.87 -2.13 |∆h| = 1.54 m > 0.5 m ; ∑hi/qi = 0.824 ; ∆q = - ∆h/ 2∑hi/qi = 0.93 l/s ∆h = 0.18 m < 0.5 m 8. Xác định biểu đồ áp lực vòng bao Điểm bất lợi nhất trong mạng lưới: 3 Nguyễn Lan Phương 60
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Tại 3 – nhà cao 3 tầng → Hct = 4 ( n +1 ) = 16m Điểm Tổn thất áp lực Áp lực tự do tính Đ. ống Cốt mặt đất (m) Cốt đo áp (m) (m) (m) toán T.Bơm 18.00 43.09 25.09 T.Bơm – 1 5.00 1 20.00 38.09 18.09 1 – 2 0.86 2 20.00 37.23 17.23 2 – 3 1.73 3 19.50 35.50 16.00 1 20.00 38.09 18.09 1 – 4 1.79 4 19.00 36.30 17.3 4 – 3 0.92 3 19.50 35.38 16.88 4 19.00 36.30 17.3 4 – 5 1.15 5 19.00 35.15 16.15 1 20.00 38.09 18.09 1 – 6 0.99 6 20.00 37.10 17.01 6 – 5 2.13 5 19.00 34.97 15.97 Nguyễn Lan Phương 61
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 37.23 17.23 35.50 20.00 16.00 3 19.50 2 38.09 18.09 1 20.00 4 36.30 17.30 19.00 37.10 17.10 20.00 6 5 35.15 16.15 19.00 Nguyễn Lan Phương 62
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Chương 3: CẤU TẠO MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC VÀ CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 3.1 Các loại ống cấp nước và phụ tùng nối ống. 3.1.1. Các yêu cầu cơ bản đối với mạng lưới đường ống cấp nước: 1. Phải bền chắc, có khả năng chống lại các tác động cơ học (theo qui định) cả ở bên trong và bên ngoài. 2. Mối nối phải đảm bảo kín khít, không rò rỉ. 3. Thành trong của ống phải nhẵn, tổn thất áp lực do ma sát khi nước chuyển động là ít nhất. 4.Có thời gian sử dụng lâu dài. 5. Rẻ tiền 3.1.2. Các loại ống cấp nước và phương pháp nối ống 1. Ống gang: được chế tạo theo kiểu 1 đầu tròn, 1đầu loe. • Đường kính: d = 50 - 1200 mm • Dài : L = 2 - 7 m • Chịu độ áp lực: P = 6 -10 at Cả thành ống bên trong và bên ngoài được quét 1 lớp nhựa đường chống ăn mòn. • Ưu: Bền, chống xâm thực tốt, chịu được áp lực tương đối cao, ít có những biến động do nhiệt gây ra trong các mối nối. • Nhược: Giòn; trọng lượng lớn → tốn kl; chịu tải trọng động kém. • Các nối ống gang: Dùng sợi gai tách nhỏ nhùng vào dung dịch 95% xăng nguội và 5% bitum nấu chảy rồi bện thành dây thừng có đường kính lớn hơn khe hở giữa đầu loe và đầu tròn 1 chút. Dùng búa tay đục xảm nện chặt vào dây thừng để bịt chặt 2/3 chiều dài ống nối. Sau đó cho vữa Nguyễn Lan Phương 63
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP ximăng amiăng (70% ximăng pooclăng và 30% bột amiăng trộn 12% nước) đắp đầy phần còn lại và xảm chặt. 4 3 1 2 5 b) c) a) 6 7 8 d) e) Hình 3-1: Ống gang và nối ống gang a) Cấu tạo miệng loe; b) Nối bằng sợi gai tẩm bitum; c)Nối bằng mặt bích; d,e) Nối bằng gioăng cao su 1-Đầu trơn; 2-Đầu loe; 3-Sợi gai tẩm bitum; 4-Vữa xi măng amiăng; 5- Tấm đệm cao su; 6-Gioăng cao su tự lèn; 7-Khuỷu nối bằng kim loại; 8-Gioăng cao su tròn Ngoài ra có thể nối ống bằng vòng cao su (1 vòng cao su tiết diện đặc biệt đưa vào miệng loe, sau đó đưa đầu trơn ống khác vào vòng cao su đó) 2.Ống thép: Có thể đúc nguyên hoặc hàn điện theo chiều dài ống. d = 100 - 1600 mm L = 2 - 20 m P = 10 - 15 at Cấu tạo theo kiểu 2 đầu tròn bên ngoài hoặc bên trong ống quét bằng bitum nhiều lần để chống xâm thực. Nguyễn Lan Phương 64
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP • Ưu: nhẹ, dẻo, bền, chịu tải trọng động tốt và áp lực cao, ít mối nối và lắp ráp đơn giản. • Nhược: dễ bị xâm thực, thời gian sử dụng ngắn. Nối ống thép bằng hàn điện. Ngoài ra có thể nối bằng mặt bích hoặc ren lớn hay ở những nơi chịu tác động cơ học mạnh (dưới đường sát, đường ô tô ) hoặc những nơi có nền móng không ổn định (đầm lấy, bùn cát, vùng động đất ) 3. Ống bê tông cốt thép: dựa vào cường độ chịu kéo cao của thép và cường độ chịu nén cao của bê tông → sản xuất ống bê tông cốt thép. Có 2 loại: - Ứng suất trước: d = 400 - 600 mm l = 4 m P = 6 - 8 at • Không ứng suất trước: d = 400 - 700 mm l = 4 m P = 2 - 3 at Cấu tạo theo kiểu 2 đầu tròn hoặc 1 dầu tròn, 1 đầu loe. • Ưu: chống xâm thực tốt, ít ma sát, chịu áp lực cao, rẻ • Nhược: trọng lượng lớn, thi công lâu, chống tác động cơ học kém, dễ vỡ. * Ứng dụng: dùng để xây dụng đường ống dẫn nước. Cách nối ống: • Đối với loại 1 đầu tròn, 1 đầu loe nối bằng vữa ximăng + sợi đay hoặc nối bằng vòng cao su tiết diện đặc biệt. • Đối với loại 2 đầu tròn nối bằng ống lồng bằng gang và vòng cao su Nguyễn Lan Phương 65
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 5 4 6 1 3 Hình 3-2: Nối ống bêtông côt thép 4 Ống nhựa:Được sử dụng phổ biến trong những năm gần đây. Ống nhựa được sản xuất từ: - Pôlyêtylen nồng độ cao (MPTY 6-05-917-67) với cỡ đường kính trong tới 300 mm. Có 4 loại chịu áp lực từ 2,5kG/cm2 đến 10 kG/cm2 - Pôlyêtylen nồng độ thấp (MPTY 6-05-918-67) với cỡ đường kính trong tới 150 mm. Có 4 loại chịu áp lực từ 2,5kG/cm2 đến 10 kG/cm2 - Ống nhựa polyclovinhin chịu áp lực cao, cỡ đường kính trong tới 1600 mm Ống nhựa được sản xuất dạng 2 đầu trơn hoặc 1 đầu trơn 1đầu loe miệng bát . Ưu nhược điểm - Ưu: chống xâm thực tốt, nhẹ, mối nối đơn giản, tổn thất áp lực ít do thành ống trơn, giá thành rẻ - Nhược: dễ lão hóa do tác động nhiệt, độ giãn nở theo chiều dài lớn, chống va đập yếu. Nối ống Cách nối ống bằng ống lồng, ren, hàn nhiệt bằng que hàn nhựa hoặc bằng các chi tiết chế tạo sẵn và keo dán. Nguyễn Lan Phương 66
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 4 2 3 5 2 1 1 1 a) b) c) Hình 3-3 : Nối ống nhựa a) Dùng hồ dán trực tiếp; b) Dùng ống lồng và xảm nhựa; c) Dùng gioăng cao su. 1- Ống; 2- Hồ dán; 3- Ống lồng; 4- Đầu loe; 5-Gioăng cao su. Ngoài ra còn dùng các loại ống sành, fibrôximăng 3.1.3. Cách bố trí đường ống cấp nước. 1. Độ sâu đặt ống Thông thường ống cấp nước đặt ngầm dưới mặt đất. Độ sâu đặt ống là khoảng cách tính từ mặt đất đến đỉnh ống. Độ sâu đặt ống phụ thuộc tải trọng bên ngoài, độ bền của ống, ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài và các điều kiện cục bộ khác như: mực nước ngầm,vị trí của ống trên mặt bằng đường phố. Ngoài ra, khi xác định độ sâu chôn ống cần xét đến cốt mặt đất theo qui hoạch san nền và khả năng sử dụng đường ống trước khi san nền. Ống cấp nước đặt ngoài đường phố không nông quá để tránh tác động cơ học và ảnh hưởng của thời tiết.Ngược lại, không sâu quá để tránh đào đắp đất nhiều, thi công khó khăn . Theo qui định của thiết kế hiện hành, độ sâu chôn ống có thể lấy như sau: - Đối với ống có đường kính D =0,8m - Đối với ống có đường kính D =1,0m - Khi ống cấp nước đặt ở nơi xe cộ ít đi lại hoặc vỉa hè, độ sâu chôn ống h>= 0,5 m Nguyễn Lan Phương 67
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Hình 3-4: Độ sâu chôn ống H ống cấp nước 2. Nền ống: - Thông thường ống cấp nước đặt trực tiếp trên nền đất. - Tại vùng đất yếu như bãi lầy, ao hồ, dễ sụt lún, trượt hay chảy cát nên đặt ống trên nền nhân tạo. Nền nhân tạo có thể là cát, gạch vỡ, đá dăm, bê tông. Đôi khi trước khi đặt nền nhân tạo phải gia cố bằng cọc tre hay cọc bê tông côt thép - Nếu đất quá cứng, không bằng phẳng cũng phải đệm thêm cát rồi mới đặt ống. Nguyễn Lan Phương 68
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 0,1D 0,1D Dy Dy 90 0,15D 135 0,3D 3 0,2m 0,2m 1 2 1 D + 0,2D 2 a) b) Hình 3-5: Nền ống a, Đặt ống trên nệm cát b, Đặt ống trên nền bê tông 0,1D 0,1D c, Đặt ống có gia cố bằng cọc tre Dy 135 1- Cát hay đá dăm 3 0,3D 2- Lỗ tiêu nước 0,2m 3- Bê tông mác 50 1 D + 0,3D 2 c) 3. Bố trí ống trên mặt cắt ngang đường phố - Ống cấp nước đặt song song với nền đất, nằm trong vỉa hè hoặc mép đường, cách móng nhà và cây xanh tối thiểu 3 - 5 m. Ống cấp nước phải đặt trên ống thoát nước. Khoảng cách giữa nó với các đường ống khác theo chiều đứng tối thiểu 0,1 m và chiều ngang tối thiểu 1,5 - 3 m. Nguyễn Lan Phương 69
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP -Không nên bố trí ống cấp nước qua bãi rác bẩn, nghĩa địa. Trường hợp bắt buộc phải đi qua những nơi này thì cần phải có biện pháp bảo vệ ống khỏi bị nhiễm bẩn. -Trong các xí nghiệp, thành phố lớn, nếu có nhiều loại ống khác nhau (ống cấp nước, thoát nước, cấp nước nóng, sưởi ấm, hơi đốt, dây điện cao thế, điện thoại ) nên bố trí chung trong một đường hầm bằng bê tông cốt thép. -Khi ống qua sông ngòi, vùng đầm lầy. -Vượt sông cạn, hẹp hoặc đối với đầm lầy dùng dạng xi phông. Gi?ng ra Gi?ng vào Max Min Đu?ng x? ra sông khi có s? c? ? ng xiphông Hình 3-6: Chi tiết ống qua sông hẹp và nông -Đối với sông lớn, sâu: đặt ống thẳng, dựa vào các mố cầu người ta đặt ống (đặt vượt trên mố cầu - khi thiết kế cùng với việc xây dựng cầu đặt mố ống). • Vượt đường sắt, đường ô tô có tải trọng lớn: đặt ống cấp nước trong ống lồng bảo vệ bằng thép hoặc bê tông cốt thép. Nguyễn Lan Phương 70
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 5m 5m ? ng l?ng b?o v? ? ng c?p nu?c Hình 3-7 :Chi tiết ống qua đường sắt 3.2. Các thiết bị và công trình trên mạng lưới cấp nước. 3.3.1 Thiết bị điều chỉnh lưu lượng, đóng mở nước 1. Khóa: dùng để đóng mở nước trong từng đoạn ống để sửa chữa thau rửa, để đổi chiều dòng nước, điều chỉnh lượng nước phân phối . Khóa thường đặt ở các nút (chỗ ống gặp nhau, đổi dòng ) của mạng lưới. Vì giá thành khóa tương đối lớn nên thiết kế cần chọn loại khóa hợp lý và dạt dược hiệu quả kinh tế cao. Khóa thường được chế tạo bằng gang, khi áp lực lớn hơn 16 at thì bằng thép. Khóa được sản xuất với các cỡ từ D = 50-2000mm. Theo cấu tạo khóa chia làm 2 loại cơ bản - Loại I: có 2 đĩa chắn song song, đang được sử dụng thông dụng nhất. - Loại II: có đĩa chắn hình nêm. Loại khóa có 2 đĩa chắn song song, thân bằng gang ( khi áp lực lớn làm bằng thép) có 2 mặt bích để nối với ống, vô lăng liên kết với trục đứng để có thể nâng đĩa chắn lên, hạ đĩa chắn xuống để đóng tiết diện ống. Khi hạ xuống trục đứng sẽ ép lên nêm, đặt giữa 2 dĩa chắn song song và nén chặt chúng vào vòng đệm cao su làm khóa kín khít. Khi trục được nâng lên, nêm cũng được nâng lên và tiết diện ống mở ra cho nước đi qua. Nguyễn Lan Phương 71
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Việc đóng mở khóa có thể bằng tay hay cơ giới. Có thể thực hiện đóng mở khóa từ trung tâm điều khiển từ xa. Hiện nay 1 số nước còn sử dụng khoa vòng. Việc đóng mở khóa nhờ sự chuyển động của một hình chóp nằm bên trong khóa dọc theo trục ống làm tăng hoặc giảm tiết diện của vòng để nước đi qua Hình3-8: Khóa d = 100 2.Van. Dùng trang bị cho ống nhánh D < 50mm.Van cấu tạo tương tự khóa nhưng đơn giản hơn. Được chế tạo bằng đồng. Có 2 loại phổ biến: van đĩa với cỡ đường kính 400- 1500 mm, van bướm với cỡ đường kính từ 50- 5000 mmm, chịu áp lực 10 kG/cm2. Hình9.10e,f trang 238 3.2.2 Thiết bị lấy nước 1. Vòi nước công cộng: đặt ở ngã 3, 4 đường phố và dọc theo các phố không có hệ thống cấp nước trong nhà. Khoảng các 200m bố trí 1 vòi. Vòi nước công cộng thường là một ống đứng nối với ống cấp nước ngoài phố, trên có bố trí van 2 chiều và đồng hồ đo nước được đặt trong hộp xây bằng gạch cao 1,0-1,5m. Ngoài ra trong thực tế còn sử dụng cột phân phối nước chuyên dùng như vòi phun dùng cho nhu cầu công cộng, vòi lấy nước để tưới cây Nguyễn Lan Phương 72
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 2. Thiết bị lấy nước chữa cháy Thiết bị lấy nước chữa cháy có thể lấy nước dập tắt các đám cháy bên ngoài, coa thể đặt ngầm (họng cứu hỏa) hoặc nổi trên mặt đất ( cột lấy nước chữa cháy) lưới cấp nước bên ngoaì.Thiết bị lấy nước chữa cháy đặt gần ngã 3, 4 đường phố hoặc theo các tuyến phố dài với khoảng cách <= 150 m, cách tường nhà tối thiểu 5m, cách mép đường không vượt quá 2,5 m để tiện cho việc lấy nước chữa cháy. a. Họng cứu hỏa: chế tạo bằng gang, đặt trên mặt bích của bệ cứu hỏa. Đường kính D = 125 mm của Liên Bang Nga. Việt Nam sản xuất được D = 60 mm và D = 100 mm. Họng cứu hỏa đặt ngầm trong đất trong 1 cái giếng trên có nắp đậy, đảm bảo mỹ quan thành phố. Chiều cao họng cứu hỏa tử 500-2500 mm phụ thuộc chiều sâu đặt ống. Loại này có cấu tạo đơn giản nên giá thành thấp, chỉ cần gạt nhẹ cần van là nước chảy ra. Nhưng lại có nhược điểm hay làm rò rỉ nước. b.Cột lấy nước chữa cháy: có đường kính d= 75-125 mm. Thân bằng gang có mặt bích để lắp vào tê hoặc thập chữa cháy. Khi sử dụng, mở nắp giếng, mũ cột và mang đầu cột di động lắp vào. Mở tay quay của đầu cột sẽ nâng trục đứng của đầu và thân cột lên kéo theo phao hình cầu lên và nước sẽ chảy ra. Lắp ống vải gai vào 2 tai cột nhanh chóng bằng ecu đặc biệt. Mở 2 tay quay 2 bên, nước sẽ chảy theo ống đi chữa cháy. 3.2.3 Thiết bị phòng ngừa và điều chỉnh áp lực Dùng để khắc phục sự nâng cao áp lực đột ngột trong ống, không cho nó vượt quá áp lực cho phép. Van phòng ngừa thường đặt trên ống đẩy sau bơm vì khi dừng máy bơm do cắt điện đột ngột thường phát ra sức va thủy lực lớn. Van phòng ngừa có các loại: van 1 chiều, van giảm áp, bộ điều chỉnh áp lực, van không khí, van xả bùn. 1. Van 1 chiều: có tác dụng chỉ cho nước chảy theo 1 chiều nhất định, thường đặt trên đường ống đẩy sau máy bơm, trên các nhánh lấy nước yêu cầu nước chỉ chảy theo 1 chiều nhất định. Nguyễn Lan Phương 73
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Van 1 chiều loại 1 đĩa với đường kính trong D =50-6000 mm, chịu áp lực P = 1-4 at. Van 1 chiều nhiều đia sản xuất với D = 800-1000 mm, chịu áp lực P = 1,0- 2,5 at. Theo đơn đặt hàng van 1 chiều có thể sản xuất với đường kính lớn hơn. 6 5 H D Dy h 4 3 2 1 676 Hình 3-9 : Van 1 chiều 1đĩa quay 1- Thân van, 2-Đòn bẩy, 3-Đĩa van,4-Vòng đệm , 5- Trục khớp quay, 6-Nắp van. Khi hướng dòng chảy của chất lỏng như hình vẽ thì đĩa van tự động nâng lên cho chất lỏng đi qua và giữ dòng chảy hoạt động bình thường. Thời điểm ngắt máy bơm, dòng chảy đứt quãng, đĩa van tự động hạ xuống dưới tác dụng của trọng lượng bản thân và do áp lực từ phía ống đẩy sẽ nén lên bề mặt đĩa van ngăn không cho dòng chảy ngược lại. Hình 3-10 : Van 1 chiều nhiều đĩa 1 quay 1- Thân van, 2-Trụ đỡ van, 3-Tấm để gắn đĩa van,4 Nắp vanVòng đệm , 5- Các đĩa, 6-Ống vòng nối với khóa. 3 1 2 Nguyễn Lan Phương 74
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 2. Van giảm áp : thường đặt gần các trạm bơm hoặc ở những nơi có khả năng gây ra sức va thủy lực, dùng để giảm bớt áp lực do sức thủy lực gây ra khi có sự cố. a. Van giảm áp kiểu lò xo: được sử dụng rộng rãi nhất. Hình 3-11: Cấu tạo van giảm áp Lực nén lò xo tính tương đương với áp lực cho phép lớn nhất trong đường ống. Khi áp lực công tác vượt quá áp lực cho phép thì lò xo bị nén lại, nước xả ra ngoài và áp lực giảm xuống, tới lúc nào đó lò xo thắng được áp lực của đường ống thì lò xo lại giãn ra đóng cửa van lại. b. Van giảm áp kiểu đòn bẩy có đối trọng hoạt động theo nguyên tắc đòn bẩy 3.Van không khí: để xả và thu không khí khi cần thiết; thường đặt ở vị trí cao của mạng lưới để tự động xả khí tích tụ trong ống ra ngoài, tránh cho ống khỏi bị phá hoại, làm cho dòng chảy của ống được liên tục. Khi chưa có không khí trong thân van, nước chứa đầy van, nâng van phao lên bít kín lỗ thoát khí ở cửa van. Khi có lẫn không khí trong nước, không khí tích tụ lại trong thân van cho tới 1 lượng nhất định thì nước trong thân van hạ xuống, quả cầu sẽ hạ xuống theo và lỗ thoát khí ở cửa van mở ra, không khí được xả ra ngoài. Van không khí được chế tạo với đường kính D = 25 mm lắp trên ống có đường kính trong D = 500mm. Nguyễn Lan Phương 75
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Tương tự van không khí có thể thu khí vào đường ống khi áp lực trong ống bị hạ thấp hoăch khi dòng chảy bị đứt quãng do sức va thủy lực gây ra. 2 5 3 1 4 ? ng c?p nu?c Van không khí Cách nối van không khí với ống Hình 3-12 :Van không khí và cách nối van không khí 4. Van xả bùn: dùng để dốc sạch nước và bùn khi tẩy rửa đường ống hay xả khô 1 đoạn nào đó khi sửa chữa.Van xả bùn được đặt ở vị trí thấp của mạng lưới và đặt trong giếng thăm để tiện cho việc quản lý vận hành. Van giống như 1 cái tê đặc biệt có nhánh ở sát đáy và 1 mặt bích để bắt van vào. Khi mở van, nước bùn dễ dàng chảy ra. Đường kính của van xả phải đảm bảo dốc sach nước ở đoạn ống phục vụ trong thời gian không quá 2 giờ. Khi thau rửa mạng lưới cần có biện pháp thoát nước bùn vào hệ thống thoát nước hoặc sông hồ cạnh đó, không được phép xả ra giếng thăm. Nguyễn Lan Phương 76
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Dy 450mm l4 l l l2 l2 l3 l1 l1 Dy 500mm l4 l l l2 l2 l3 Hình 3-13: Van xả bùn 5.Van giảm áp: thường đặt gần các trạm bơm hoặc ở những nơi có khả năng gây ra sức va thủy lực, dùng để giảm bớt áp lực do sức thủy lực gây ra khi có sự cố. 2.3.4 Thiết bị đo lưu lượng Thiết bị đo lưu lượng hay còn gọi đồng hồ đo nước dùng để xác định lượng nước tiêu thụ của 1 đối tượng dùng nước. _ Đồng hồ đo lưu lượng tổng là đồng hồ lắp đặt tại nhà máy nước , trên ống đẩy của bơm cấp II để kiểm soát tổng lượng nước phát ra trên toàn mạng lưới. Ngoài ra trong trạm cấp nước còn trang bị đồng hồ đo lưu lượng qua từng công đoạn xử lý. _Đồng hồ đo lưu lượng khu vực đặt trên từng phần của mạng lưới để theo dõi lưu lượng và chế độ làm việc của mạng lưới. Đồng hồ đo lưu lượng khu vực thường sử dụng loại đo được cả 2 chiều. Hiện nay các loại đồng hồ điện từ có bộ truyền số liệu có khả năng ghi lại lưu lượng trong khoảng thời gian dài để đọc số liệu trên màn hình máy tíng, có loại đọc số liệu từ xa bằng hệ thống máy tính trang bị trên các xe chuyên dụng Thiết bị đo lưu lượng có nhiều loại như: đồng hồ đo nước lưu tốc, đồng hồ đo nước kiểu venturi và kiểu màng. Đồng hồ đo nước lưu tốc: Nguyễn Lan Phương 77
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Đồng hồ đo nước có nhiều loại nhưng thông dụng là loại cánh quạt (đường kính 10- 40mm - dùng đo lưu lượng nhỏ) và loại tuốcbin (đường kính 50-200mm - dùng đo lưu lượng lơn hơn 10m3/h). Cả 2 cấu tạo theo nguyên tắc lưu tốc - lưu lượng nước tỷ lệ với vận tốc chuyển động của nước qua đồng hồ. Bộ phận công tác của đồng hồ là trục có gắn cánh quay 1 hay tuốcbin đặt trong vỏ trụ 2. Hệ thống cánh quay hay tuôcbin quay được là nhờ áp lực của dòng nước chảy qua đồng hồ.Khi cánh quạt hay tuôcbin quay trên trục nằm ngang có gắn ren bậc.Tốc độ quay của cánh quạt hay tuốcbin tỷ lệ thuận với lượng nước chảy qua. Sự chuyển động của cánh quạt hay tuốcbin được truyền qua hệ thống răng khía 3, rồi truyền vào bộ phận tính 4 và cuôí cùng chỉ số lưu lượng nước đi qua sẽ thể hiện trên mặt đồng hồ. Muốn xác định lượng nước qua đồng hồ ta đọc chỉ số trên mặt đồng hồ, hiện số giữa 2 lần đọc chính là lượng nước tiêu thụ trong thời gian đó. * Cách chọn đồng hồ: Dựa vào lưu lượng tính toán của ngôi nhà và khả năng làm việc của đồng hồ. Loại và cỡ đồng hồ chọn phải thỏa mãn các điều kiện sau: - Qmin≤ Qtt ≤ Qmax - Qngày ≤ 2Qđt Trong đó: - Qmin: lưu lượng giới hạn nhỏ nhất (khoảng 6-8% lưu lượng tính toán trung bình) còn gọi là độ nhạy của đồng hồ tức là nếu lượng nước chảy qua đồng hồ nhỏ hơn lưu lượng ấy thì đồng hồ không làm việc. - Qtt: lưu lượng nước tính toán của ngôi nhà. - Qmax: lưu lượng giới hạn lớn nhất của đồng hồ - lượng nước lớn nhất qua đồng hồ mà không làm hư hỏng đồng hồ và tổn thất quá lớn. (Khoảng 45-50% lưu lượng đặc trưng của đồng hồ). - Qngày: lưu lượng nước ngày đêm của ngôi nhà (m3/ngđ) - Qđt: lưu lượng đặc trưng của đồng hồ - lượng nước (m3/h) chảy qua đồng hồ khi tổn thất áp lực trong đồng hồ là 10m. * Kiểm tra tổn thất áp lực qua đồng hồ. Nguyễn Lan Phương 78
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Sau khi dựa vào lưu lượng, chọn được cỡ đồng hồ thích hợp cần kiểm tra lại điều kiện về tổn thất áp lực qua đồng hồ xem có vượt qua trị số cho phép hay không. Theo qui phạm, tổn thất áp lực qua đồng hồ đo nước qui định: - Đối với loại đồng hồ cánh quạt. Hđh trong sinh hoạt ≤ 2,5m Hđh trong trường hợp có cháy ≤ 5,0m - Đối với loại tuốcbin Hđh trong sinh hoạt ≤ 1,5m Hđh trong trường hợp có cháy ≤ 2,5m * Tổn thất áp lực qua đồng hồ. 2 Hđh = SQtt (m) Trong đó: - Qtt: lưu lượng nước tính toán - S: sức kháng của đồng hồ đo nước Bảng 3-1: Sức kháng của đồng hồ đo nước Cỡ (mm) 15 20 30 40 50 60 150 150 200 S 14,4 5,2 1,3 0,32 0,0265 0,00207 0,0000675 0,00013 0,0000453 3.2.5 Giếng thăm,gối tựa 1.Giếng thăm:Giếng thăm xây dựng tại những nơi đường ống dao nhau, để bố trí van khóa, côn cút, họng chữa cháy dùng để kiểm tra, sửa chữa, quản lý và vận hành mạng lưới. Kích thước của giếng phụ thuộc vào kích thước và số lượng các thiết bị phụ tùng sẽ bố trí ở trong giếng và các thao tác cần thiết. Chiều sâu của giếng phụ thuộc vào chiều sâu đặt ống. Mặt bằng của giếng thăm có thể tròn, vuông, hình chữ nhật. Giếng thăm có thể xây bằng gạch,bê tông, các vòng bê tông đúc sẵn, bê tông cốt thép, nắp đậy bằng gang hoặc bê tông cốt thép. Nguyễn Lan Phương 79
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Khi xây dựng giếng ở những chỗ mực nước ngầm cao thì cần có biện pháp chống thấm cho giếng bằng cách trát vữa chống thấm cho đáy và ngoài thành ( cao hơn mực nước ngầm tối thiểu 5 cm). Bên ngoài thành bọc lớp đất sét nện dày 50 cm, cao hơn mực nước ngầm ít nhất 50 cm. Bên trong thành và đáy trát vữa xi măng có chứa 5% bột chống thấm. 2. Gối tựa: dùng để khắc phục lực xung kích gây ra khi nước đổi chiều chuyển động, đặt ở những đoạn uốn cong, chỗ ngoặt, cuối ống cụt. Mặt khác trọng lượng bản thân của thiết bị cũng có thể làm cho ống bị chuyển vị, khi ấy cũng phải đặt gối tựa. Gối tựa có thể làm bằng gạch, bê tông hay bê tông đá hộc. Có thể đặt trông giếng thăm hoặc trực tiếp trên đất. 1 D 5 4 6 3 1 2 2 3 Hình 3-14: Gối tựa 3.2.6 Chi tiết hóa mạng lưới. Nguyễn Lan Phương 80
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Mục đích của việc thiết kế chi tiết hóa mạng lưới là thể hiện được biện pháp nối ống, các phụ tùng và thiết bị lắp đặt, khai thác và quản lý mạng lưới. Tát cả các chi tiết đều thể hiện bằng thiết kế đã qui định. Bản vẽ chi tiết hóa thường là bản vẽ thi công trên đó có ghi rõ chiều dài, đường kính ống, các thiết bị, phụ tùng, cách nối chúng với nhau, ghi rõ số hiệu giếng, số hiệu thiết bị phụ tùng từ đó xác định kích thước giếng thăm. Hình 3-15: Chi tiết hóa mạng lưới cấp nước d = 200 d = 200 300/200 0 20 d = d = 200 d = 150 d = d = 300 d = d = 200 d = 200 d = 200 200/150 300/200 d = 150 d = d = 300 KHO¸ DN400 DN400 MèI NèI MÒM MèI NèI MÒM C¤N CHUYÓN TIÕP KHO¸ DN400 dn450 - 400 T£ DN400-250 Hình 3-16 : Chi tiết hóa 1 nút trên mạng lưới cấp nước Nguyễn Lan Phương 81
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 3.2.7 Phương pháp đấu nối nước vào nhà chuyển tiếp từ các đường ống phân phối.( Xem chi tiết ở chương 5) 1. Dùng tê, thập lắp sẵn khi xây dựng đường ống cấp nước bên ngoài. 2. Lắp thêm tê vào đường ống cấp nước bên ngoài: cưa 1 đoạn ống để lắp tê EUB sau đó nối ống dẫn vào. 3. Dùng chụp ngồi và vòng cổ ngựa (đai khởi thủy). Chụp ngồi và vòng cổ ngựa được áp vào ống cấp nước ngoài phố. Dùng khoan khóa lỗ cho nước chảy ra. Đệm cao su chụp xung quanh lỗ để nước khỏi dò ra ngoài lỗ khoan phải nhỏ hơn 1/3 đường kính ống cấp nước bên ngoài. Sau khi khoan xong rút khoan ra nhanh chóng lắp khóa vào, đóng khóa lại rồi tiếp tục nối đường ống dẫn nước vào nhà. Nguyễn Lan Phương 82
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP CHƯƠNG 4 : THI CÔNG, QUẢN LÝ, VẬN HÀNH HỆ THỐNG CẤP NƯỚC 4.1 Thi công lắp đặt đường ống cấp nước 4.1.1 Khái niệm chung 4.1.1.1 Phân loại ống, các điều kiện chung Các loại đường ống được sử dụng, phân loại theo phương thực vận chuyển ta có đường ống không áp và đường ống có áp. 1. Đường ống không áp Các đường ống này sử dụng trọng lực để hoạt động, nếu nước được vận chuyển bằng tự chảy từ các điểm có cao độ cao hơn đến các điểm tiêu thụ. Đặc điểm của loại hệ thống này: - Không cần động cơ hay bất kỳ năng lượng nào khác - Lợi về mặt kinh tế do đầu tư ban đầu cho thiết bị nhỏ, quản lý và vận hành đơn giản - Được sử dụng rộng rãi ở những nơi có địa hình thuận lợi, có độ dốc cao 2. Đường ống có áp Khi điểm bắt đầu có cao độ không đủ để tạo áp lực do trọng lực, người ta sẽ sử dụng bơm để vận chuyển nước đến điểm cần cung cấp. Hệ thống này có đặc điểm sau: - Dễ dàng quản lý áp lực nước trong đường ống - Hệ thống bị ảnh hưởng bởi điều kiện địa hình Khi thiết kế và lắp đặt một tuyến ống, người ta phải xem xét đến các điều kiện sau đây: 1) Đường ống phải được thiết kế và lắp đặt sao cho mọi điểm của đường ống phải nằm dưới đường dốc thủy lực Âiãøm bàõt âáöu Âäü däúc thuíy læûc nhoí nháút h1 t1 d1 t2 h h2 d2 t1 t2 t Nguyễn Lan Phương 84
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 2) Sử dụng bản đồ, các số liệu điều tra thực tế trên một số điểm dự kiến đặt ống đi qua, việc thiết kế và lắp đặt sẽ được quyết định dựa trên sự xem xét tổng thể mặt thủy lực, kinh tế, duy trì bảo dưỡng, vận hành 3) Tránh sự đổi hướng về chiều ngang cũng như chiều đứng. Khi không thể tránh được mà phải đặt đoạn ống cao hơn đường dốc thủy lực nhỏ nhất, thì đoạn đường ống phía trên cần được tăng kích thước để giảm các tổn thất ma sát, nhờ đó sẽ nâng đường dốc thủy lực nhỏ nhất lên cao hơn tuyến ống, còn đoạn phía sau cần thu nhỏ đường kính lại. 4) Tuyến ống phải được tính toán sao cho tránh được các điểm không ổn định có thể xảy ra lở đất, các đoạn dốc đi lên hoặc đi xuống đột ngột và các đoạn ngoặt dốc. 5) Tuyến ống phân phối sẽ được thiết kế để tạo thành một mạng lưới. Trên các vùng có sự thay đổi lớn về cao độ, hệ thống phân phối nước nên chia làm các vùng áp lực khác nhau. Sự phân chia này sẽ đảm bảo áp lực yêu cầu từng vùng và đường ống phân phối sẽ không bị quá tải 4.1.1.2 Địa điểm và độ sâu chôn ống Để quyết định địa điểm và độ sâu chôn ống ta cần xem xét các vấn đề sau: 1) Nếu đường ống đặt dưới đường công cộng thì phải lưu ý tới tất cả các luật lệ và quy tắc của địa phương. 2) Độ sâu đặt ống sẽ được quyết định sau khi xem xét các yếu tố như tải trọng bề mặt cũng như các yếu tố khác. Độ sâu này được đặt ra chính là với mục đích bảo vệ các thiết bị dưới lòng đất khỏi các hư hại do áp lực đất và tải trọng trên mặt đất. Vì vậy, độ sâu yêu cầu có thể sẽ rất khác nhau, phụ thuộc vào loại đất. 3) Trong bất kỳ trường hợp nào, đường kính ống càng lớn thì độ sâu chôn ống càng lớn. Nếu đường ống đặt trên đường bộ hoặc các khu vực cấm phương tiện giao thông qua lại thì độ sâu chôn ống có thể được giảm xuống đáng kể. Tại các điểm mà mức nước ngầm cao và có khả năng đẩy nổi ống dẫn nước thì cần phải đảm bảo độ sâu để có đủ áp lực đất không để ống bị đẩy nổi lên. 4) Khi các đường ống được chôn ngang qua hoặc gần các thiết bị ngầm khác, chúng phải đảm bảo cách ít nhất 30 cm. . 5) Khi đường ống phải đặt trong các khu vực không thích hợp, các biện pháp để duy trì độ ổn định của đất cần phải được tiến hành sau khi đã điều tra đầy đủ Để lựa chọn loại ống sử dụng ta phải căn cứ vào nhiều yếu tố, nói chung các đường ống cấp nước thì thường dùng các loại ống gang dẻo, ống thép hoặc đôi khi là ống nhựa Nguyễn Lan Phương 85
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 4.1.2 Cách lắp đặt đường ống có áp Để thi công một đường ống ta phải tiến hành qua các bước sau: - Xác định tuyến, lấy mốc. - Đào hào, làm nền. - Hạ ống, lắp ống. - Lấp ống, kiểm tra áp lực 4.1.2.1 Cắm tuyến - Dựa trên bản vẽ thiết kế chi tiết, để thi công được ta phải xác định tuyến thi công để tính toán, lựa chọn các phương án thi công thích hợp. Công tác cắm tuyến này đòi hỏi phải có các kiến thức về trắc địa, địa chất và đọc bản vẽ. - Sử dụng các loại máy kinh vĩ để xác định cao độ của tuyến, cần xác định chính xác cao độ, để từ đó có thể tính toán được độ sâu chôn ống, chiều sâu cần đào - Nếu công trường thi công trong thành phố, đi qua các đường giao thông, để cắm tuyến ta sử dụng các thiết bị đánh dấu bằng đinh cắm, nếu công trường thi công đi qua ruộng, đất trồng thì ta có thể phải đổ cọc bêtông để đánh dấu tuyến. 4.1.2.2 Đào hào Dựa trên các tuyến đã vạch , ta tiến hành đào hào thi công và lắp đặt tuyến ống - Đối với các đường ống cấp nước đào hào cũng khá sâu, do đó ta cần lưu ý các biện pháp kỹ thuật để đảm bảo an toàn cho công nhân - Khi tiến hành cắm tuyến ta cần lưu ý khảo sát địa chất khu vực đào, lưu ý về mặt quy hoạch, xem khu vực đường ống đi qua có các công trình ngầm nào đặt hoặc vừa mới thi công không , có làm ảnh hưởng đến chất lượng của các công trình khác không 4.1.2.3 Lắp ống Công tác lắp ống là công tác rất quan trọng, nó sẽ quyết định chất lượng của công trình, độ an toàn, độ bền, cũng như điều kiện để bảo dưỡng cho tuyến ống. Để tiến hành lắp ống ta tiến hành theo các bước sau: - Vận chuyển ống từ kho bãi ra công trường, công tác này được tiến hành liên tục trong quá trình thi công. Trong trường hợp được phép thi công ban ngày ta cần chuẩn bị sẵn bãi để gần nơi công trường thi công rồi vận chuyển ống đến. Quá trình này được thực hiện bằng cơ giới là chủ yếu. Các loại ống có đường kính từ 100 mm trở lên làm bằng gang dẻo hoặc thép đều có trọng lượng rất lớn, ta vận chuyển đến bằng ô tô rồi cẩu dỡ xuống bằng cẩu trục hoặc bằng chính các loại gầu xúc kết hợp. - Khi cẩu ống trong các điều kiện mặt bằng và không gian chật hẹp, phải lưu ý tránh để ống chạm dây cáp điện, nhà cửa hay cây cối. Nguyễn Lan Phương 86
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - Trong bãi để ống, phải đặt các giá đỡ bằng gỗ để đặt ống lên trên , bãi phải được san bằng phẳng, tránh để lên những nơi có địa thể nghiêng, dễ làm ống lăn. Phải có các biện pháp neo buộc ống, không chất ống cao hơn mức quy định, khi đặt ống phải đảm bảo nhẹ nhàng, không được va chạm mạnh xuống đất hoặc va đập giữa các cây ống với nhau. - Khi thi công lắp đặt, các cây ống được vận chuyển ra vị trí lắp đặt có thể bằng phương pháp thủ công là dùng xe cải tiến hoặc khiêng tay. Khi đó, ống sẽ được đặt một bên thành hào, không đặt bên phía có đất đào vì có thể ống sẽ lăn xuống hào. - Khi hạ ống ta có thể hạ ống xuống mương thì công bằng các phương pháp thủ công hoặc bằng máy. Đối với các loại ống nhỏ thì hạ thủ công, nhưng đối với các loại ống đường kính lớn hơn 500 mm thì trọng lượng một cây ống (6 m) là rất nặng, thường phải sử dụng cần trục. - Khi hạ ống bằng phương pháp thủ công, ta cho công nhân quấn dây thừng xung quanh ống rồi hạ từ mép hao, lăn dần cuống mương thi công - Hạ ống bằng phương pháp cơ giới thì có thể sử dụng tời để hạ ống hoặc thường dùng nhất là tận dụng luôn xe cẩu gầu xúc. Trên gầu xúc có móc, ta sử dụng luôn móc này để treo buộc ống và hạ ống, khi đó công nhân chỉ việc đứng dưới hào và điều chỉnh ống để hạ đúng vị trí. Một trong những yêu cầu khi lắp đặt tuyến ống là cao độ của ống, độ sâu chôn ông. - Để xác định độ sâu chôn ống khi thi công người ta làm như sau: đặt các thước mốc tại các vị trí thích hợp, sau khi đặt ống xuống thì ta sử dụng một thước cây để đo từ đỉnh ống và ngắm so với hai thước mốc gần kề nhau. Trên thực tế, người ta thường xác định chính xác cao độ của mặt bằng thi công rồi đo bằng cách đặt thước ngang trên miệng hào, sau đó đo từ thước xuống đến đỉnh ống để kiểm tra. - Ngoài ra, khi thi công các đường ống có đường kính lớn, người ta có thể sử dụng các thiết bị hiện đại như máy đo kinh vĩ để đo trực tiếp hoặc đặt các thiết bị đo bằng larser ở phía trong ống để đo. - Sau khi đã hoàn thiện các công việc chuẩn bị nền đặt ống, ta bắt đầu tiến hành lắp ống. Tất cả các đoạn ống trước khi lắp đều phải được làm sạch bụi bẩn, dầu mỡ phía ngoài phải được làm sạch, trong trường hợp lắp ống lót thì ta cần phải làm sạch cả lòng trong của ống. - Đoạn ống đã lắp sẽ được lắp lại ngay lập tức. chỉ để hở một đoạn đầu nối để tiến hành lắp các đoạn ống tiếp theo sau Nguyễn Lan Phương 87
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Đối với các loại ống có áp lực ta có một số loại đầu nối như sau: a. Lắp đặt với mối nối miệng bát Cấu tạo của mối nối miệng bát được giới thiệu trên hình 4.2 và 4.3. Theo tiêu chuẩn của các nhà sản xuất ống, mối nối miệng bát được lắp đặt với các ống sản xuất sẵn. Dưới đây là một số cấu tạo đơn giản của mối nối miệng bát cho các loại đường ống có kích thước 80 đến 2600 mm. Các loại ống này được sản xuất một đầu loe ra, có các gờ, nấc ở phía trong miệng loe (gọi là miệng bát) để lắp đặt gioăng cao su, đầu kia được mài trơn để lúc lắp đặt được dễ dàng. Việc lắp bao gồm các thao tác : lắp gioăng, đưa đầu ống vào miệng bát và dùng lực thúc để lắp hai ống vào với nhau. Ta sẽ xem xét cụ thể các bước tiến hành. Gioàng cao su Miãûng baït Âáöu âæåüc maìi thuän Âáöu näúi Hình 4-2 Mối nối miệng bát (đường kính 80 - 600) Âáöu näúi Chäút hçnh chæî T Miãûng baït Âáöu näúi Miãúng âãûm Gioàng cao su Hình 4-3 Các bước tiến hành như sau: - Đường ống phải được tiến hành làm sạch, đối với mối nối miệng bát thì ta phải hết sức lưu ý đến phần miệng bát. Phần miệng bát phải được làm sạch kỹ càng, không được để các vật như cát bụi dính ở trong, sử dụng giẻ ướt lau qua sau đó phải lau lại bằng giẻ khô. - Sau khi làm sạch mặt trong của miệng bát ta tiến hành lắp gioăng cao su. Đối với từng loại đường ống ta có các cách lắp khác nhau (xem hình 4.3) . Trước khi lắp ta phải kiểm tra kỹ lưỡng gioăng xem có bị lỗi không, vì chỉ cần một lỗi nhỏ trên gioăng cũng có thể làm mối nối bị hở. Có nhiều trường hợp gioăng bị sứt hoặc Nguyễn Lan Phương 88
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP bị tách làm hai phần theo đường ghép, nếu ta không để ý thì sẽ thất bại trong việc thử áp lực. - Đầu nối phải được làm sạch và phải đảm bảo có độ vát theo đúng tiêu chuẩn (thông thường các nhà sản xuất đã mài vát sẵn). Nếu trong trường hợp cắt ống thì ta phải mài vát trở lại theo đúng tiêu chuẩn sản xuất để lắp ống vào gioăng được thuận tiện. Lưu ý kiểm tra đầu nối, đảm bảo không có các cạnh sắc có thể rách gioăng cao su khi lắp, gây rò rỉ. - Sau khi đã lau sạch cát bụi, ta bôi mỡ đặc dụng vào đầu nối cho đến vạch quy định trên miệng ống và bôi vào mặt trong của miệng bát. - Sau khi bôi mỡ ta bắt đầu tiến hành đưa ống vào lắp, sử dụng các thiết bị treo buộc để đưa ống xuống, để đúng cao độ và đầu nối khớp với đầu bát, khi đó ta có thể tạm thời lấp một ít cát xuống để làm gối đỡ cho phần phía sau ống. - Để đưa ống vào ta dùng các thiết bị tời tay để lắp ống. đầu bát đã có sẵn các cáp thép, sau đó ta đặt cáp vào đường ống mới và dùng tời để ép ống vào. Sử dụng hai tời để ép ống vào. Sử dụng hai tời đối với các loại đường ống từ 700 đến 1200 mm, đối với các loại đường ống 1400 đến 2000 mm ta sử dụng ba tời. Miãûng baït Gioàng cao su Đường kính 80-250 Miãûng baït Gioàng cao su Hình 4-4 Cách lắp ống gioăng cao su - Trong khi dùng tời ép ống vào ta phải đảm bảo ống giữ thẳng. Dùng tời ép ống cho đến khi ống nối được lắp vào miệng bát đến vạch chuẩn. Sau đó, ta kiểm tra xem vị trí của gioăng có bị thay đổi hay không bằng cách sử dụng dụng cụ đo khe hở Nguyễn Lan Phương 89
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - Dụng cụ đo độ hở (Feeler gauge) đưa vào kẽ hở giữa miệng bát và đầu nối vòng xung quang đường ống. - Sau khi lắp đặt xong ta tiến hành tháo bỏ tời và cáp, đổ cát xuống, đầm theo lớp và sau đó tháo bỏ các dụng cụ treo buộc. Trong trường hợp dừng thi công, các đầu ống phải được bọc cẩn thận trước khi hoàn trả mặt đường để khi tiếp tục công việc thi công ta không phải mất công làm vệ sinh. Dụng cụ đo độ hở Duûng cuû âo âäü håí Đường kính 80-600 mm Duûng cuû âo âäü håí Đường kính 700-2000 mm Hình 4.5: Đo độ hở b. Lắp đặt đường ống với mối nối cơ khí (xem hình 4.6 ; 4.7) Mối nối cơ khí có khả năng làm việc rất cao. Công việc lắp đặt mối nối cơ khí bao gồm các việc lắp ốc và xiết chặt. Trình tự tiến hành như sau: - Lau sạch phần miệng loe và phần ống trơn (phần cuối ống), bôi dầu mỡ vào miệng loe, đầu nối và gioăng cao su. Nguyễn Lan Phương 90
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Hình 4-6: Lắp đặt mối nối cơ khí - Đặt miếng đệm vào đầu ống trơn sau đó lồng tiếp gioăng cao su vào phần ống trơn. - Đưa đầu ống trơn vào trong phần miệng loe một cách chắc chắn và đều, tránh làm chệch về một bên nào đó vì khi xiết có thể sẽ nghiến lên gioăng cao su làm sứt hay đứt gioăng. Trong quá trình đưa ống vào phải giữ thẳng ống. - Đẩy miếng đệm về phía miệng loe và cân chỉnh sao cho nó nằm chính giữa, đều, phần dưới của miếng đệm phải ép chặt vào gioăng cao su. Lúc đó bắt đầu lắp ống qua các lỗ khoan sẵn và vặn chặt sơ bộ bằng tay. - Xiết chặt ốc bằng các thiết bị cơ khí. Việc xiết ốc có thể tiến hành theo trình tự ở dưới đáy trước, sau đó là ốc trên đỉnh, tiếp theo là vặn đều cả hai bên thành ống và cuối cùng là vặn chặt tất cả các ốc còn lại. Việc xiết ốc này phải tiến hành rất cẩn thận, tránh làm ẩu vì có thể làm hỏng ốc hoặc nghiêng tấm đệm dẫn đến không đều, gây kẽ hở. Mỗi lần xiết ốc chỉ xiết đến một mức độ nào đấy rồi chuyển sang các ốc khác. Quá trình xiết ốc phải tiến hành làm nhiều lần để đảm bảo các ốc được xiết đều. Đối với các đường ống có đường kính lớn đôi khi việc xiết ốc phải tiến hành là năm lần hoặc hơn. Sau đó kiểm tra độ chặt của các con ốc, nên dùng thiết bị vặn xoắn (torque wrench ) để kiểm tra độ chặt của ốc. c. Mối nối mặt bích Hai đầu ống có bích, ta cũng tiến hành như mối nối cơ khí. Điều chủ yếu ở đây là cách lắp gioăng vào giữa bích. - Cách thức tiến hành: hạ ống tương tự, cần lưu ý khi lắp bích thì cắt gioăng đệm phải để hai tai thừa ra hai bên để có thể điều chỉnh gioăng vào đúng vị trí. Nguyễn Lan Phương 91
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - Mối nối mặt bích nối cứng, không cho phép có độ nghiêng lệch, do đó thường được lắp đặt tại các vị trí bền, trước các thiết bị như van khóa, đồng hồ đo và trong các hố van. d. Mối nối hàn Mối nối hàn noi chung chỉ được áp dụng cho các loại ống thép vì nó có khả năng hàn tốt, còn các loại ống gang mềm hay ống kẽm nói chung rất khó hàn do đó ít sử dụng mối nối hàn. Cũng như tên gọi của mối nối ta thấy các bước tiến hành mối nối hàn cũng đơn giản. - Đầu nối ống là hai đầu trơn, được làm sạch bụi bẩn và đảm bảo khô ráo. Sử dụng các thiết bị treo buộc để đưa ống vào vị trí, đưa hai đầu ống tiếp xúc nhau (các đầu ống phải được đảm bảo nối khít với nhau, nếu chưa khít thì phải mài hoặc cắt lại). Sau đó hàn chấm mấy mũi để cố định ống lại, lấp một ít cát để ống được giữ chặt rồi bắt đầu tiến hành hàn ống. - Trong nhiều trường hợp ta phải hàn từ đầu trơn để thành đầu bích, công việc này tiến hành cũng đơn giản nhưng chỉ có yêu cầu là khi lấy dấu để cắt ống và hàn phải thật chính xác, nếu không sẽ có độ vênh hở giữa ống và bích. - Lưu ý khi hàn nối ống ta phải đập bỏ lớp bêtông lót ống (nếu có) cách điểm hàn ít nhất là 20 cm để không ảnh hưởng tới mối hàn. Tương tự, lớp bảo vệ ống bên ngoài cũng cần phải cạo bỏ đi ít nhất 20 cm để tránh khi hàn do nhiệt độ cao làm chảy lớp bảo vệ vào phần tiếp xúc, làm hỏng mối hàn. Hình 4-7: Các thao tác khi lắp mối nối cơ khí Mối nối hàn có một ưu điểm nổi bật là độ kín được đảm bảo, tuy nhiên hào đào phải đủ rộng để tiến hành hàn nối. Tại các điểm nối bò hoặc các điểm đổi hướng thì ta thường áp dụng mối nối hàn. Tại các điểm mà hai đầu nối đã cố định thì đoạn giữa ta cũng phải tiến hành nối bằng hàn. Khi đó cần đo chính xác khoảng Nguyễn Lan Phương 92
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP cách giữa hai đầu ống, có thể là một đầu vẫn tiến hành nối bích hoặc miệng bát còn đầu kia sẽ nối hàn. Cắt chính xác theo khoảng cách giữa hai đầu ống, có thể là một đầu vẫn tiến hành nối bích hoặc miệng bát còn đầu kia sẽ nối hàn. Cắt chính xác theo khoảng cách đã đo được, sau đó lấy dấu đỉnh ống và ta mở một cửa ở phần đầu hàn, cửa này được mở bằng cắt hoặc dùng que hàn thổi đứt ra. Khi đầu nối ta sẽ hàn mặt trong ống bằng cách đưa que hàn qua cửa này và hàn, sau khi hàn xong ta sẽ hàn lại cửa này, và như vậy ống sẽ kín. Một trong những yêu cầu của đường ống có áp là các thiết bị đi kèm để cố định ống. Tại các điểm ngoặt luôn phải có các gối đỡ để đảm bảo chịu áp lực cho đất, tránh trường hợp ống bị ép làm xê dịch, gây bung đường ống. Các gối đỡ này cần được tính toán cẩn thận, đảm bảo yêu cầu vì khi áp lực nước tỳ lên thành ống sẽ tạo thành một áp lực rất lớn. 4.1.2.4 Lấp đất Sau khi lắp ống xong ta phải tiến hành lấp đất ngay để tận dụng sự làm việc của máy gầu xúc. Lớp cát đệm ở dưới đáy ống phải đảm bảo dày 30 cm, được đầm chặt. Sau đó đổ lần lượt cát xuống thành từng lớp có độ dày không quá 30 cm và cũng phải đầm thật kỹ. Cuối cùng mới lấp trả đá cuội và phủ mặt đường (nếu như ống đi qua đường). Công tác nghiệm thu thử áp được tiến hành sau khi chôn ống xong. Chi tiết xem phần thử áp lực đường ống. 4.1.3 Thi công, lắp đặt đường ống qua đường tầu và đường ôtô Các phương pháp thi công kín đường ống và các công trình ngầm: - Dùng khoan - Không dùng khoan * Trường hợp dùng khoan - Liên tục: khoan tay, khoan máy.v.v. - Phương pháp moi hang, dùng khung đào. - Không liên tục: + TBM (Tunnel Boring Machines) hoặc tấm chắn; + Pipe Jacking (kích ống); + Dao cắt; + Excavator; * Trường hợp không dùng khoan - Dùng búa đập; - Ép đất; ép bằng khí nén; - Nổ mìn định hướng; Nguyễn Lan Phương 93
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP * Kết hợp • Phương pháp tấm chắn: Sử dụng tấm chắn cơ khí: đường kính có thể tới 2 - 6m. Chiều dài đoạn ống L = 3 ÷6m. - Tấm chắn bằng thép, hình trụ (nặng hàng chục tấn), di chuyển bằng kích thủy lực, tựa vào khối ốp của đường hầm. - Trục quay quay đĩa cắt hình nón, trên có gắn nhiều lá kim loại nhỏ (hợp kim cứng), tạo lực xoáy vào lòng đất và vào đất - Phản lực từ thành vòm (qua hệ tỳ) sau khi kích thủy lực tác dụng sẽ tạo lực tĩnh tiến về phía trước cho khung hình bình hành (kích thủy lực tỳ vào thành đường hầm). - Tốc độ đào: 0,8 - 1m/h. - Đất được nghiền nhỏ và đưa lên băng tải, xe goòng hay xối bằng nước và bơm hỗn hợp bùn lên mặt đất. - Sau khi đào, thành đường hầm được ghép bằng các tấm bêtông hay đổ bêtông thành hình vòm. Sau đó đặt đường cống ngầm. • Phương pháp khung đào - Đào đến đâu, kích ống vào đến đó. - Sau mỗi đoạn nhất định, phải bổ sung kích thủy lực trung gian. Lấy các đoạn ống sau làm điểm tựa, đẩy đoạn trước. Sau đó kích phía sau để đẩy ống lên vị trí cũ của kích trung gian • Búa (hình dạng khác nhau) rung, phá vỡ đất, đá (được sử dụng khi gặp đất cứng, đá ). Đất đá này được xúc chuyển ra ngoài Đây là phương pháp thi công mới • Nổ mìn. Khoan từng lớp - gài mìn theo lỗ khoan - nổ - xúc bỏ đất đá - nổ mìn phá tiếp lớp thứ hai .v.v. • Thi công đường hầm nghiêng. Ví dụ: đường ống dẫn nước và tuốcbin thủy điện, đường kính một vài nét. • Phương pháp đào đường hầm dùng các thiết bị ép (khí, thủy lực) cực mạnh ép đất sang hai bên. • Phương pháp đào dùng kích thủy lực - Để thi công theo phương pháp này ta đào hào hai bên đường tầu (đường ôtô hay bờ sông) hai hố thi công, đủ chiều dài và rộng để lắp đặt các thiết bị. Kích thước hố phụ thuộc vào cỡ đường kính thi công, chiều sâu đặt ống, loại đất nơi thi công, loại thiết bị sử dụng Nguyễn Lan Phương 94
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - Sau khi đã đào hố, ta gai cố thành hố chịu lực bằng ván dài tải hoặc đổ bêtông tạo nên tường chịu áp lực. Kích thủy lực sẽ tỳ trực tiếp lên thành tường, đầu kia được áp vào các khối đệm. Các khối đệm này lại được áp vào tấm dàn tải hay vòng đệm chịu lực rồi tỳ lên đầu ống. Đường ống để áp dụng phương pháp này có đường kính từ 700 mm trở lên (đủ không gian để làm việc). - Trước tiên ta đào moi theo đúng vị trí rồi sau đó đưa ống vào, dùng kích kích ống vào. Sau một thời gian ta lắp thêm các khối đệm, bao giờ khối đệm đủ dài thì ta thay luôn bằng một cây ống mới. - Đầu trong của ống được cấu tạo đặc biệt để đào đất, có đặt băng chuyền đất và các xe chở đất loại nhỏ ngay trong lòng ống để vận chuyển đất đá ra ngoài. - Toàn bộ phần ống kích được đặt trên một bộ đường ray để định hướng chính xác và giảm ma sát với mặt đất khi kích ống. - Sau khi ống đâm sang đầu bên kia thì ta tiến hành các biện pháp cố định, gia cố và nối ống như thông thường Đây là kỹ thuật mới và rất tiên tiến, hiện đang được sử dụng rộng rãi trong thi công đặc biệt và dần dần thay thế hoàn toàn các phương pháp thi công thủ công như đào moi, khung đào. 4.1.4 Lắp đặt đường ống dưới nước vượt qua sông, suối, đầm, hồ 4.1.4.1 Yêu cầu chung Khi tuyến ống dẫn nước buộc phải vượt qua sông, suối, đầm, hồ, người thiết kế buộc phải tính toán kinh tế, kỹ thuật để chọn một trong hai giải pháp: cho ống đi nổi trên cầu hay đặt ống chìm dưới đáy hồ. Để thiết kế ống đặt chìm dưới nước phải xem xét các điểm sau: 1. Thu nhập các tài liệu khảo sát cần thiết - Bình đồ cao độ khu vực đặt ống để chọn vị trí tuyến phù hợp với quy hoạch, điều kiện thi công lắp đặt và quản lý sau này. - Mặt cắt ngang lòng sông, suối, đầm, hồ tại các điểm dự định đặt ống - Dao động mực nước theo mùa (thống kê nhiều năm) - Chất lượng nước, đánh giá độ ăn mòn của nước, hàm lượng phù sa - Biểu đồ phân bố lưu tốc của sông suối theo chiều sâu và theo chiều ngang sông. Tài liệu đánh giá độ xói lở, bồi đắp hai bờ và lòng sông hồ. - Tài liệu địa chất lòng sông và hai bên bờ để đánh giá độ chịu tải và độ ổn định của nền đặt ống. 2. Chọn vị trí tuyến ống trên mặt bằng thỏa mãn các điều kiện - Phù hợp với quy hoạch sử dụng mặt đất, mặt nước của vùng Nguyễn Lan Phương 95
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - Có đủ đất để thực hiện việc tập kết vật tư, lắp, hàn, nối ống, có tuyến dẫn đủ dài để đưa ống từ bờ sông xuống trong khi đặt ống. Một tuyến chính ít nhất có hai nhánh đặt ngầm - Có vị trí cho các phương tiện bảo quản sửa chữa sau này 4 2 4 3 3 1 1 3 3 4 2 4 5 5 1 3 4 2 4 3 1 3 3 4 2 4 5 5 Hình 4-8: Sơ đồ bố trí ống đặt chìm dưới nước 1-Ống dẫn nước chính; 2-Các tuyến ống vượt sông 3- Van điều khiển; 4-Mối co dãn; 5-Bờ sông 3. Chọn tuyến đặt ống theo mặt cắt ngang sông - Nếu lòng sông biến đổi, bờ bị xói lở, ống phải chôn sâu vào bờ để tránh xói lở trong tương lai - Khi lòng sông rộng , ổn định, độ sâu nhỏ, đầu ống hai bên trên mực nước ngầm có thể làm ống thẳng có cổ vịt hai đầu để tránh ứng suất khi ống phải uốn cong - Khi bờ sông sâu, bờ dốc, không thể lắp liên tục cổ vịt ở hai đầu ống, phải đặt ống hàn liên tục, ống nằm ở vị trí uốn cong theo độ cong mương đặt ống, bán kính R > Rcho phép. 4. Chọn vật liệu ống Đối với đường ống đặt dưới nước, việc chọn vật liệu làm ống phải tính đến các điều kiện đặc biệt trong thi công, quản lý và sự phức tạp trong quá trình sửa chữa ống, các mối hàn và các dạng mối khác phải có chất lượng cao là điều kiện cơ bản để đảm bảo độ bền lâu dài của đường ống. Trong thực tế xây dựng ống nước thường áp dụng ống thép có đặc tính như ở bảng 4-1 Nguyễn Lan Phương 96
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Bảng 4-1 Đường kính Chiều dày Hàm lượng Hàm lượng Hàm lượng lưu Giới hạn chảy, ống, mm ống, mm carbon, % mangan, % huỳnh, % kG/mm2 510 12,7 0,20 - 0,30 0,55 - 0,90 0,018 - 0,037 36,6 660 18,6 0,21 - 0,29 0,65 - 0,98 0,020 - 0,035 36,6 400 9,25 0,20 - 0,28 0,60 - 0,80 0,020 - 0,037 31,6 5. Chọn đường kính ống Khi chọn đường kính ống phải xét các điều kiện: - Một đường ống chính trên bờ cần có ít nhất hai ống nhánh đặt qua sông - Đường kính càng bé thì mối nối càng bền khi chịu lực căng - Trị số của áp lực thủy động tác dụng lên đường ống tỷ lệ thuận với đường kính ống - Độ uốn cong của đường ống tỷ lệ nghịch với mômen kháng của ống. Nếu tăng đường kính của ống, làm tăng mômen quán tính của mặt cắt ống tức làm tăng độ cứng của ống, do đó ống càng lớn đòi hỏi tuyến ống phải có bán kính cong càng lớn. Mặt khác, nếu đường kính ống càng bé thì tổn thất áp lực trong ống càng lớn. 6. Xác định chiều dày thành ống Do điều kiện thi công và quản lý đường ống dưới nước khác với đường ống đặt trên cạn, do đó chọn chiều dày phải dựa vào các điều kiện đặc biệt của ống và phải tham khảo kinh nghiệm các công trình trong và ngoài nước để quyết định. Theo kinh nghiệm của Liên Xô cũ và Mỹ thì chiều dày đường ống đặt dưới nước xác định theo công thức: PDn δ = ' ⎡RKm ⎤ 2⎢ + P⎥ ⎣ n1 ⎦ Trong đó: P- áp lực thủy động lớn nhất trong ống (áp lực thử, hoặc áp lực làm việc cộng áp lực va), kG/cm2 ; Dn- đường kính ngoài của ống, cm; R- giới hạn chảy tiêu chuẩn, kG/cm2; K- hệ số đồng nhất của vật liệu; n1- hệ số vượt tải, thường lấy bằng 1,15; m- hệ số điều kiện làm việc lấy bằng 0,75 7. Khoảng cách giữa các ống đặt dưới nước Nguyễn Lan Phương 97
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Khoảng cách giữa các ống xác định theo yêu cầu: - Bảo đảm sửa chữa một ống không làm ảnh hưởng đến kết cấu và độ ổn định của các ống còn lại - Khi một ống bị vỡ không gây ảnh hưởng đến nền móng và độ ổn định của các ống còn lại - Khi một ống hỏng các ống khác làm việc bình thường và tải được 70% công suất Theo kinh nghiệm của Liên Xô cũ và Mỹ, chọn khoảng cách giữa các ống như sau: - Đối với lòng sông ổn định, bờ không bị xói lở: + Ống D < 500mm khoảng cách giữa các ống là 30m + Ống D = 500mm khoảng cách giữa các ống là 40m + Ống D = 600÷900mm và lớn hơn khoảng cách giữa các ống là 50m - Đối với lòng sông có khả năng đổi dòng, lòng sông không ổn định, bờ bị xói lở nhiều, khoảng cách giữa hai ống lấy bằng 150m và lớn hơn 8. Độ sâu chôn ống, chiều rộng mương đặt ống Chọn độ sâu chôn ống phải xét đến: - Khả năng phá hoại của các thiết bị neo tầu, thuyền - Khả năng bào mòn làm sâu lòng sông - Tránh ảnh hưởng của các phương tiện nạo vét lòng sông đến đường ống - Đường ống được chôn sâu ít nhất 0,5m từ mặt đất ổn định đến đỉnh ống - Khi lòng sông là đất đá, lòng hồ ổn định, chiều sâu mương đặt ống: h = D + 0,5m - Đối với sông lớn có tàu thuyền đi lại, lòng sông là đất phù sa, cát pha sét chiều sâu chôn ống ở lòng sông từ 3 đến 3,7m, hai phía bờ từ 5 đến 8m, để đảm bảo độ cong cho phép của tuyến ống và phòng ngừa xói lở hai bờ - Chiều rộng đáy mương: B = D + 2b, m Trong đó: D- đường kính ngoài của ống đã bọc chống gỉ và bọc lớp bảo vệ; b- khoảng cách từ mép ống đến chan taluy, b = 0,5 đối với nền chắc, đá; b = 1m đối với nền đất cát - Độ dốc của taluy Đối với đất cát hạt nhỏ 1:3,5 Cát hạt trung và lớn 1:2,5 Nguyễn Lan Phương 98
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Đất sét pha cát 1:2 Sỏi và đá trên 40% 1:1,5 Đất sét 1:1,5 Đá bở, rời 1:1 4.1.4.2 Các phương pháp đặt ống Việc thi công lắp đặt đường ống dưới nước gồm các việc sau: - Chuẩn bị mặt bằng, vận chuyển các cấu kiện và vật liệu như ống, vật liệu bọc cách ly, vật liệu bảo vệ, vật liệu đúc con dằn đến xưởng ở công trường - Hàn hoặc lắp ống thành từng đoạn hoặc toàn chiều dài - Làm sạch bề mặt ống - Quét bọc lớp cách ly chống gỉ và xâm thực ống - Đúc con dằn, hoặc lắp phao - Đào mương đặt ống qua sông, mương đào xong phải đặt ống ngay, nếu kéo dài sẽ bị phù sa dòng đáy bồi lấp - Đặt đường ống - Thả con dằn để ổn định ống - Lấp mương đặt ống - Hoàn chỉnh việc gia cố hai đầu ống trên bờ, lấp các thiết bị ở hố van hai đầu - Thử áp lực Để đặt đường ống xuống mương dưới lòng sông, từ thực tế xây dựng ở Liên Xô cũ, Mỹ và qua thực tế thi công ở nước ta, đã áp dụng các phương pháp sau: 1- Đường ống đặt nằm trên các gối tựa (phao nổi) sau khi xác định chính xác vị trí, thả dần xuống đáy mương 2- Kéo đường ống trượt dọc theo đáy mương 3- Thả đường ống bằng phương pháp bơm nước vào ống để ống chìm tự do xuống đáy mương 4- Đặt ống bằng phương pháp nối dài dần đường ống trên xà lan nổi A - ĐẶT ĐƯỜNG ỐNG BẰNG CÁC PHAO NỔI Sau khi hàn, bọc ống, đủ theo chiều dài của tuyến người ta bịt hai đầu ống, sau đó lắp van một đầu bơm nước vào và lắp van xả khí ở đầu kia của ống. Bước tiếp theo là cột phao vào ống, đưa ống xuống nước, dùng tàu kéo đặt ống vào tuyến, giữ ống đúng vị trí, bơm nước vào cho đầy ống để ống chìm xuống ngang mặt nước, lúc này ống được giữ nổi là do các phao làm nhiệm vụ như các gối tựa, sau đó lần lượt tháo phao để ống chìm xuống mương đặt ống. B - ĐẶT ĐƯỜNG ỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP Nguyễn Lan Phương 99
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP KÉO ỐNG DỌC THEO ĐÁY MƯƠNG Sau khi hàn lắp ống theo tuyến, bọc lớp cách ly và bảo vệ, người ta đặt ống lên các con trượt thành tuyến thẳng hay tuyến cong với bán kính cong cho phép tùy theo mặt bằng thi công, sau đó dùng cáp gắn vào đầu ống, kéo ống trượt dọc theo đáy mương sang bờ bên kia bằng máy kéo (xem sơ đồ hình 4.17) Trước khi kéo ống phải thực hiện những việc sau: 1) Đặt trước dây cáp kéo theo tâm dọc mương đặt ống qua lòng sông 2) Gắn phao giảm trọng lượng dọc ống (nếu cần) 3) Lắp đặt đầu kéo (đầu buộc cáp) vào ống, nối với đoạn ống dẫn. Đoạn ống dẫn thường lấy đường kính bằng hoặc lớn hơn ống cần đặt. Chiều dài ống dẫn 1 ≥ 2m 4) Phải có máy phụ để kéo và kìm giữ ống, kiểm tra vận tốc của sông, vận tốc dòng đáy, độ phẳng của mương đặt ống Hình 4-9: Sơ đồ lắp và tháo phao khi thả ống Nguyễn Lan Phương 100
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 7 I 1 3 II Càõt doüc I 2 II 4 Màût bàòng 1 6 6 3 Càõt I-I 4 Càõt II-II 5 3 7 1 2 2.0 2.0 2.0 Hçnh 4.17. Så âäö keïo äúng qua säng 1- Âæåìng äúng; 2- Con træåüt; 3- Phao giaím taíi troüng (nãúu cáön); 4- Maïy phuû keïo äúng 5- Daìn haìn, làõp låïp baío vãû äúng; 6- Roìng roüc cäú âënh; 7- Maïy keïo äúng 4.2 Quản lý mạng lưới cấp nước 4.2.1 Quản lý kỹ thuật mạng lưới cấp nước và hệ thống dẫn nước 4.2.1.1 Tiếp nhận đường ống và quản lý Các đường ống cấp nước trước khi đưa vào sử dụng phải được thử áp lực, thau rửa theo đúng yêu cầu tiêu chuẩn “Hệ thống cấp thoát nước bên ngoài. Quy hoạch thi công nghiệm thu”, và phải đủ điều kiện phục vụ cho công tác quản lý hố ga, van, các điểm xả.v.v. Cơ quan quản lý phải phối hợp với cơ quan thi công và thiết kế phải do cơ quan quản lý lưu giữ Trước khi tiếp nhận đường ống vào quản lý phải tiến hành các công việc sau đây A - THỬ NGHIỆM ÁP LỰC ĐƯỜNG ỐNG 1. Việc thử nghiệm áp lực đường ống phải tuân theo một số nguyên tắc sau - Việc thử nghiệm áp lực đường ống phải được tiến hành trước khi lấp đất. Có thể thử với từng đoạn ống riêng biệt hoặc thử nghiệm với từng tuyến ống. Có thể kết hợp thử nghiệm cả thiết bị và mối nối. Áp lực thử bằng 1,5 lần áp lực công tác - Trong quá trình thử nghiệm không điều chỉnh lại mối nối - Trong quá trình thử nghiệm nếu có gì nghi vấn phải giữ nguyên giá trị áp lực thời điểm đó để kiểm tra xem xét toàn bộ đường ống, đặc biệt là các mối nôi 2.Thử nghiệm áp lực đường ống tại hiện trường Mục đích của việc thử áp lực đường ống để đảm bảo rằng: tất cả mối nối trên tuyến ống, các điểm lắp phụ tùng, các gối đỡ, tê cút đều chịu được áp lực va đập Nguyễn Lan Phương 101
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP của nước trong ống khi làm việc và đảm bảo kín nước. Trước khi thử áp lực, phải đảm bảo nền móng ống đã ổn định, các gối đỡ bằng bêtông đã đủ cường độ chịu lực và đã cách ly toàn bộ các nhánh rẽ; van xả cặn, van xả khí bằng mặt bích đặt tại các điểm có van xả khí phải lắp tạm ống cao su có van chặn để xả hết khí trong đường ống (quy trình thử áp lực hình 4.11) * Lựa chọn đoạn ống để thử áp lực Tất cả các đường ống đều phải thử áp lực trước khi nghiệm thu. Việc lựa chọn thử áp lực của từng đoạn ống là quan trọng, nó phụ thuộc vào chiều dài đoạn ống muốn thử, vị trí các loại côn cút, van xả khí, lượng nước cung cấp để thử áp lực Vị trí van và hố van là những yếu tố cần được xem xét đầy đủ. Van và hố có thể được sử dụng như những điểm cuối của đoạn thử * Lựa chọn áp lực để thử Việc lựa chọn áp lực để thử của đường ống tuân theo một số tiêu chuẩn nhất định. Tuy vậy, thông thường tùy theo từng công trình mà các nhà thầu đều có đặt ra những tiêu chuẩn riêng cho mình - Sau khi đặt ống, tất cả các ống mới phải được kiểm tra áp lực trước khi đưa vào sử dụng, áp lực thử tại thời điểm cao nhất phải lớn hơn 1,5 lần áp lực làm việc bình thường của ống - Áp lực thử không được nhỏ hơn 1,25 lần áp lực làm việc lớn nhất của đoạn ống - Áp lực thử không được vượt quá giới hạn áp lực của ống hay của gối đỡ đã thiết kế - Thời gian thử áp lực của từng giai đoạn phải đảm bảo ít nhất là hai giờ - Trong khoảng thời gian thử áp lực, sự chênh lệch áp lực không được quá ± 0,35bar - Nếu ở đầu cuối của đoạn thử áp lực là van hoặc vòi nước thì áp lực không được vượt quá hai lần giới hạn chịu đựng của van mặc dù đã có các gối đỡ chịu lực - Đối với các yêu cầu chung thì ta có thể áp dụng các tiêu chuẩn thử áp như sau: + Đường ống truyền dẫn (có kích thước D = 300 trở lên) thì áp lực thử là 6 bar + Đường ống phân phối (có D = 100 ÷ 300) áp lực thử là 2-4-2 bar + Đường ống dịch vụ (D = 32 ÷ 75) áp lực thử có thể là 2-4-2bar hoặc nhỏ hơn Nguyễn Lan Phương 102
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Bàõt âáöu thæí Læûa choün âoaûn thæí vaì aïp læûc Chuáøn bë hai âáöu âoaûn thæí Kiãøm tra hai âáöu âoaûn thæí Làõp âàût thiãút bë båm næåïc Tiãún haình sæía Båm næåïc vaìo äúng Xaí næåïc Làõp thiãút bë thæí aïp læûc Âiãöu tra hiãûn træåìng Kiãøm tra Xaí Thaïo dåî caïc næåïc thiãút bë Kãút näúi våïi maûng äúng Hình 4.-11: Quy trình thử áp lực - Đôi khi đối với các loại đường ống dịch vụ người ta không yêu cầu thử áp lực mà chỉ yêu cầu thử độ kín của các đường ống 3.Bơm nước vào ống Việc bơm nước vào trong ống sẽ được tiến hành một cách từ từ để đảm bảo rằng khí đã được thoát hết ra ngoài. Việc đảm bảo khí đã thoát hết ra ngoài là rất quan trọng vì nếu như khí không thoát hết ra ngoài thì sẽ rất nguy hiểm vì nó có thể gây ra khí nén trong lòng ống. Trong khi bơm, nếu phát hiện thấy rò rỉ nước ra ngoài thì cần sửa chữa đường ống ngay lập tức Đường ống nên để trong tình trạng bơm nước vào trong vòng 24 tiếng để ổn định ống Nguyễn Lan Phương 103
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 5.Các thiết bị cần cho việc thử áp lực đường ống - Bơm áp lực (loại bơm piston) : 1 bộ - Bơm đo áp lực : 1 bộ - Bơm ghi biến động áp lực : 1 bộ - Vòi hút : đủ chiều dài cần thiết - Vòi nối : đủ chiều dài cần thiết - Vòi chảy tràn : đủ chiều dài cần thiết - Bể chứa nước và thiết bị định lượng : 1 bộ - Các thiết bị nối (gồm cả van và vòi) : 1 bộ 6. Tiến hành thử áp Sau khi bơm nước vào trong đường ống, đạt được áp lực yêu cầu thì ta ngừng bơm và để trong một giờ, sau đó tiếp tục bơm nước vào để bù vào trị số áp lực đã bị sụt đi trong vòng một giờ vừa rồi. Sau một giờ nữa ta lại lặp lại các bước tiến hành, cộng lượng nước bơm vào trong vòng hai giờ ta sẽ có được lượng nước thất thoát. Đối với áp lực 2-4-2 có nghĩa là hai giờ đầu ta giữ áp lực là 2 bar, sau đó ta nâng lên 4 bar và giữ trong hai giờ rồi sau cùng ta hạ xuống 2 bar và giữ trong vòng hai giờ 7. Công tác hoàn thiện Sau khi hoàn thành công tác thử áp, nước trong ống sẽ được xả, nếu như các đoạn ống tiếp theo có thể được kiểm tra thì lượng nước này có thể được sử dụng để bơm vào các đoạn ống thử tiếp theo. Khi đấu nối các đoạn ống lại với nhau thì các dụng cụ phục vụ cho việc thử áp lực cũng sẽ được tháp bỏ. Các gối đỡ bêtông có thể được dùng lại, nói chung là các dụng cụ khác như tấm dàn tải, thanh văng chống đều được sử dụng lại Đầu nối đoạn vừa thử áp với các đoạn lân cận được tiến hành ngay sau khi việc thử áp được hoàn chỉnh. Đầu nối có thể sử dụng đoạn ống vòng đệm hoặc nối bằng bích B. SÚC XẢ SÁT TRÙNG ĐƯỜNG ỐNG Sau khi thử áp lực, đường ống phải được súc xả để tẩy rửa sạch đất cát hoặc dị vật nằm trong đường ống. Vận tốc nước súc xả lấy bằng 1,1-1,2 vận tốc lớn nhất khi đường ống làm việc. Nước súc xả cho chảy ra mương hoặc công thoát nước. Sau khi súc xả , đường ống phải được sát trùng bằng clo. Lượng clo để sát trùng lấy bằng 40 ÷50 mg/l. Lượng nước có nồng độ clo 40-50mg/l được ngâm trong đường ống 4-6h, sau đó được xả đi và rửa bằng nước sạch. Quá trình rửa bằng nước sạch kết thúc khi hàm lượng clo còn lại trong nước rửa 0,4-0,5mg/l Nguyễn Lan Phương 104
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP C. KIỂM TRA ÁP LỰC Khi bắt đầu cấp nước vào mạng lưới đường ống phải dùng kế để theo dõi áp lực ở đầu và cuối đoạn ống nhằm kiểm tra điều kiện làm việc , đồng thời xác lập một chế độ công tác hợp lý cho khu vực mà đường ống này cung cấp D. BIÊN BẢN BÀN GIAO ĐƯA VÀO SỬ DỤNG Khi tiếp nhận đường ống mới đưa vào sử dụng phải phối hợp với cơ quan thi công và thiết kế kiểm tra xem có đúng yêu cầu của thiết kế hay không. Tất cả các sai sót hoặc điều chỉnh thiết kế đều phải ghi vào biên bản bàn giao cũng như hồ sơ thiết kế và phải được cơ quan quản lý cất giữ 4.2.1.2 Quản lý kỹ thuật mạng lưới cấp nước 1. Nhiệm vụ chung Nhiệm vụ công tác quản lý đường ống bao gồm: - Quản lý tốt toàn bộ đường ống và các công trình thiết bị trên đó bằng cách thường xuyên kiểm tra và sửa chữa theo kế hoạch đã vạch sẵn - Phát hiện kịp thời các công trình không đáp ứng được điều kiện khai thác bình thường để có biện pháp sửa chữa - Giữ chế độ công tác tối ưu, nghĩa là giữ được áp lực công tác cao nhất mà vẫn phù hợp vơi điều kiện kinh tế kỹ thuật. Tăng cường khả năng lưu thông, giảm tổn thất và tiến hành sửa chữa khi cần thiết - Định kỳ kiểm tra lượng clo dư (tối thiểu một tháng một lần) trên đường ống phân phối - Kiểm tra cách sử dụng nước của các đối tượng tiêu thụ và các đường ống trong nhà - Phát hiện và giải quyết kịp thời các chỗ rò rỉ Để tạo điều kiện tốt cho công tác quản lý kỹ thuật mạng lưới đường ống, ở mỗi nhà máy nước trên đường ống phát vào mạng lưới chung cần đặt một đoạn ống kiểm chứng hoạt tính của nước. Từng thời kỳ (ba tháng một lần) tháo đoạn ống kiểm chứng ra xem xét có bị bào mòn hay đóng cặn không, từ đó điều chỉnh chất lượng nước phát vào mạng lưới 2. Tổ chức quản lý mạng lưới Các mạng lưới lớn, phạm vi rộng (chiều dài hơn 100km) khi quản lý phải phân ra từng vùng, đối với các mạng lưới ống nhỏ hơn 100km chỉ cần tổ chức một đội quản lý chung Phân vùng quản lý mạng lưới dựa trên cơ sở sau: - Khoảng cách giữa hai điểm xa nhất của vùng không quá 8-10 km Nguyễn Lan Phương 105
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - Chiều dài ống mỗi vùng không quá 60-80km Đội quản lý ống thành phố (hoặc từng vùng) có nhiệm vụ: - Bảo quản mạng lưới làm việc tốt - Nghiên cứu chế độ làm việc của từng vùng trên toàn mạng lưới và dự kiến các điểm cần phát triển - Phát hiện những chỗ cần sửa chữa hoặc thay thế - Giám sát công tác xây dựng các đoạn ống mới và tiếp nhận chúng vào quản lý - Lắp đặt các đường ống vào nhà - thống kê các công trình và thiết bị trên mạng Đội quản lý chia ra các tổ quản lý và tổ sửa chữa với số lượng công nhân tùy theo khối lượng công tác được giao. Số lượng công nhân quản lý có thể dự kiến theo bảng 4.2 Bảng 4.2Dự kiến số lượng công nhân quản lý mạng lưới Công nhân quản lý Công nhân sửa Chiều Tổng số chữa dài mạng công nhân Hệ Tiêu chuẩn sử dụng Số công Số công lưới, km Số tổ toàn mạng số nhân lực trên 1km ống nhân nhân Đến 80 1 0,3 đến 24 2 6 Đến 30 80÷150 0,9 0,27 21÷41 3 9 30÷50 150÷200 0,8 0,24 38÷48 4 12 50÷60 Tổ quản lý có nhiệm vụ bảo quản tốt mạng lưới ống để không ngừng cấp nước cho nơi tiêu thụ. Số người trong mỗi tổ ít nhất là ba người. Tổ quản lý phải có các tài liệu kỹ thuật cần thiết như sơ đồ mạng lưới, sơ đồ hành trình, sổ nhật ký. Bản sơ đồ mạng lưới phải có tỷ lệ từ 1:200 đến 1:500 , trong đó ghi đường kính, chiều dài ống, độ chôn ống, vật liệu ống, vật liệu nối ống, ngày đặt ống. Sau khi hoàn thành xong công việc phải ghi biên bản và lưu trong hồ sơ mạng lưới ống Tổ sửa chữa có nhiệm vụ phát hiện và nhanh chóng khắc phục các hư hỏng trên mạng lưới. Theo yêu cầu của điều độ viên trực ban, tổ sửa chữa phải có phương tiện vận chuyển nhanh kịp và thời khai triển công việc. Khi có những công việc sửa chữa lớn phức tạp, đội trưởng đội quản lý có thể điều động tập trung nhân lực cho tổ sửa chữa 4.2.2 NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA VIỆC QUẢN LÝ MẠNG LƯỚI Nguyễn Lan Phương 106
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Công tác quản lý mạng lưới cấp nước bao gồm bảo quản mạng lưới và sửa chữa mạng lưới 4.2.2.1 Bảo quản mạng lưới Bảo quản mạng lưới bao gồm các công việc sau: - Quan sát định kỳ về tình trạng hoạt động của tất cả các thiết bị và công trình nằm trên mạng lưới để tiến hành sửa chữa, phòng ngừa - Theo dõi chế độ hoạt động của mạng (đo áp lực ở những điểm tiêu biểu nhất định) - Bảo đảm vệ sinh (thau rửa định kỳ) Khi theo dõi chế độ hoạt động của mạng lưới (đo áp lực cần chú ý): - Sự phân phối áp lực tự do trên toàn mạng - Hướng dòng chảy - Ảnh hưởng của các đối tượng dùng nước đến áp lực tự do của mạng Chọn các điểm đo áp lực như sau: - Các tuyến đường ống chuyển nước chính từ trạm bơm đến các tuyến phân phối - Trên các đường ống phân phối nhánh tại các khu vực xây dựng có các tầng cao khác nhau - Trên các tuyến ống cụt hay tuyến ống ở ngoại vi thành phố Kết quả tính toán áp lực tự do được dựng thành biểu đồ áp lực từ trạm bơm đến cuối mạng theo các giờ khác nhau trong ngày Kế hoạch định kỳ theo dõi chế độ làm việc và bảo quản mạng lưới có thể tham khảo bảng 4.2 Bảng 4.3Định kỳ theo dõi chế độ làm việc và bảo quản mạng lưới STT Tên công việc Thành phần công việc Thời hạn Đi dọc theo từng tuyến để kiểm tra tình Quan sát dọc trạng của mạng lưới và các thiết bị nằm mạng lưới và các trên mạng lưới như các nắp hố van, hố 2 tháng 1 thiết bị nằm thăm, họng chữa cháy, van xả khí .v.v. Phát 1 lần trong mạng lưới hiện các chỗ hư hỏng sụt lỡ, rò rỉ và các sự cố khác Quan sát tình Kiểm tra việc rò rỉ của ống luồn qua sông trạng kỹ thuật 2 bằng đồng hồ đo nước hoặc bằng các Hằng năm 1 lần của ống luồn phương tiện khác (Xiphông) Nguyễn Lan Phương 107
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Quan sát các Quan sát các chỗ đường ống chuyển tiếp 3 đường ống ngầm cắt ngang nằm trong tuynen đặt dưới đường Hằng năm 1 lần ngang đường sắt và các thiết bị đặt trong đó Xác định tình trạng kỹ thuật của đường ống dẫn nước vào công trình như : van, hố van, Quan sát kỹ ống dẫn, đồng hồ đo nước, các van vòi nhỏ 4 thuật các đường 1÷2 năm 1 lần và ống nhánh trong hồ đồng hồ. Kiểm tra ống vào nhà tình hình cấp nước cho công trình và hiện trạng rò rỉ ở mạng lưới bên trong Quan sát và kiểm tra các bộ phận Quan sát và điêu chỉnh sự làm việc của các Hằng tháng 1 5 phân phối nước bộ phận phân phối nước ở đường phố lần đường phố Nghiên cứu chế Phát hiện việc phân bố áp lực tự do trên độ làm việc của 6 mạng lưới ống dẫn nước của thành phố 2÷3 tháng 1 lần mạng lưới ống bằng áp kế đặt tại các điểm kiểm tra dẫn nước Tùy thuộc điều Thau rửa mạng 1. Rửa các đoạn ống cụt kiện từng nơi, 7 lưới 2. Rửa các đoạn ống vòng tối thiểu 5 năm 1 lần Kiểm tra nước dự trữ trong các Kiểm tra nước dự trữ trong các bể chứa và 8 Thường xuyên bể chứa nước nước dự phòng chữa cháy ngầm Thau rửa, sát 9 trùng bể chứa và Thau rửa sát trùng Hằng năm 1 lần đài chứa 4.2.2.2 Sửa chữa mạng lưới Sửa chữa mạng lưới bao gồm cả việc sửa chữa đột xuất lẫn việc sửa chữa theo kế hoạch đã định kể cả sửa chữa nhỏ và sửa chữa lớn Sửa chữa nhỏ theo những bản kê khai công việc được xác lập khi kiểm tra mạng lưới theo chu kỳ Nguyễn Lan Phương 108
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Sửa chữa lớn bao gồm sửa chữa thay thế phục hồi từng đoạn ống và phụ tùng thiết bị, thau rửa và bảo vệ ống không bị ăn mòn, sửa chữa xiphông, đường hầm và các công việc nặng nề khác. Nội dung chu kỳ sửa chữa giới thiệu ở các bảng 4.3 và bảng 4.4 Trong điều kiện có thể, nên tiến hành công tác thử áp lực ống, xác định lượng rò rỉ trong các đoạn ống và tiến hành sửa chữa Ngắt nước để sửa chữa một đoạn ống phải căn cứ vào sơ đồ bố trí van mà đóng từ van nhỏ đến van lớn. Để đẩy hết không khí có trong ống, phải mở van từ từ và bắt đầu từ điểm thấp nhất. Xả không khí trong ống qua van xả khí hoặc các vòi phun đặt trước các họng chữa cháy. Những vòi phun này đặt cách nhau tối đa 500m Bảng 4.4Các loại công việc sửa chữa nhỏ và lớn của mạng lưới ống dẫn Tên công STT Thành phần công việc Thực hiện việc Chèn chặt các ti van. Xiết Tháo van, lau sạch, bôi dầu mỡ và thay 1 Van các êcu. Thay bulông và các bộ phận hỏng, gọt khoan. Thay đệm lót. Sơn vỏ van gioăng, thay van hỏng Sửa chữa các phần hư hỏng, thay các Họng Sửa chữa giá đỡ, thay 2 họng không thuận tiện. Lắp các họng chữa cháy bulông và đệm lót. Sơn vỏ mới Sửa chữa, thay các chi tiết bị hỏng. Sửa Vòi công Sửa chữa tại chỗ các bộ chữa láng xi măng và nhựa đường ở 3 cộng phận hư hỏng, sơn vỏ rãnh máng. Thay hoàn toàn các trụ vòi hư hỏng, lắp đặt các bảng chỉ dẫn Van xả Thay bu lông và đệm lót Sửa chữa thay các chi tiết hỏng. Thay 4 khí và van điều chỉnh sự làm việc của van mới an toàn chúng. Sơn lại Đặt lai các đoạn ống bị hỏng, làm sạch Ống dẫn Sửa chữa tại chỗ các hư ống bằng phương pháp thủy lực, hóa học 5 nước vào hỏng cục bộ hay cơ học để khôi phục khả năng nhà chuyển tải nước Bảo vệ Sửa chữa các hư hỏng cục Đào các hố kiểm tra tại chỗ đường ống 6 đường ống bộ. Làm mất chênh lệch điện có điện thế đường lớn nhất so với mặt khỏi han thế giữa đường ống và đất ở đất để xác định tính ăn mòn. Lắp thiết bị Nguyễn Lan Phương 109
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP gỉ do các vùng cực anốt bảo vệ đường ống dòng hóa điện ăn mòn Thay các đoạn ống, trong trường hợp cần thiết có thể dùng ống bằng vật liệu khác, nhưng độ dài của từng đoạn ống đó không được vượt quá 200m trong 1km Khảo sát sự rò rỉ của đoạn ống trong Các mạng lưới , sau khi đã sửa chữa lớn, đường ống Thay thế cục bộ từng đoạn 7 dùng các dụng cụ chuyên môn thử đoạn dẫn vào ống rò rỉ ống đó bằng nước và tìm cách ngăn chặn mạng lưới ngay chỗ hư hỏng đã khám phá. Rửa bằng gió+ nước hóa học và cơ học các đoạn ống Thay thế hoàn toàn lớp bảo vệ của đường ống. Thay các ống bọc. Thay các mối nối chống han gỉ ăn mòn mạng lưới Sửa chữa các hố thăm xây gạch và đá, Bịt các chỗ rò nứt nẻ. Sửa tháo dỡ và thay các tấm nắp chữa các móc bật và thang. Hố van, Tháo rời và thay các phụ tùng bị mòn và 8 Sửa chữa thành đáy và các hố thăm các phần bên ngòai chỗ bị bong rộp lớp trát Thay các rãnh và nắp bị ăn mòn trong hố van, hố thăm Sửa chữa phần xây và trát hố Thay và sửa tấm lát trong hố, chống Ống ngầm thấm hố qua sông Xây lại cổ và miệng hố, thay móc và làm 9 (xiphông) Thau rửa xiphông thang mới. Xây lại đầu nối xiphông và và miệng miệng xả. Thay lớp bọc chống han gỉ và xả nước các bộ phận khác của xiphông Bảng 4.5 Chu kỳ công tác sửa chữa lớn thiết bị công trình và mạng lưới STT Tên công trình Tính chất sửa chữa Chu kỳ, năm 1 Mạng lưới - Thay thế các đoạn ống bị Tùy từng mức độ cần thiết Nguyễn Lan Phương 110
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP đường ống hỏng 20 - Thay thế van 6 - Sửa chữa lớn các van 20 - Thay thế họng chữa cháy 4 - Sửa chữa lớn các họng chữa cháy 10 - Thay thế các vòi công cộng 2 - Sửa chữa lớn các vòi công 6 cộng - Sửa chữa lớn các hố van, hố 20 thăm (không thay nắp đậy) - Thay thế các nắp đậy hố van bằng kim loại Ống ngầm qua 2 - Rửa gió + nước và sát trùng 3 sông Các bể chứa nước sạch - Sửa chữa kết cấu 10 - Bằng pittông - Sửa chữa kết cấu 5 cốt thép 3 - Sửa chữa kết cấu và sơn 3 - Xây gạch chống gỉ nắp bêtông - Bằng kim loại Đài nước bằng - Sửa chữa bầu đài, đường ống 5 4 gạch hoặc và phụ tùng bên trong đài bêtông Đài nước bằng - Sửa chữa lâu bền và sơn 3 kim loại chống gỉ 5 - Sửa chữa các kết cấu đỡ đài, 5 chân đài, đường ống và phụ tùng trong đài và sơn chống gỉ 4.2.2.3 Tẩy rửa, khử trùng đường ống cấp nước 1. Tẩy rửa đường ống cấp nước Trong quá trình quản lý, sự dụng các đường ống cấp nước có thể bị đóng cặn (cặn vô cơ hoặc hữu cơ) bên trong đường ống làm tăng tổn thất áp lực và giảm khả Nguyễn Lan Phương 111
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP năng vận chuyển của đường ống. Trong những trường hợp như vậy phải tẩy rửa đường ống. Để phát hiện khả năng đóng cặn trong đường ống, ở mỗi trạm xử lý nước trên đường ống phát vào mạng lưới chung cần thiết một đoạn ống kiểm chứng hoạt tính của nước. Từng thời ký (ba tháng một lần) tháo đoạn ống kiểm chứng ra xem xét có bị bào mòn hay đóng cặn mà điều chỉnh chất lượng nước phát vào mạng và tiến hành tẩy rửa đường ống Để súc xả tấy rửa đường ống có thể dùng các biện pháp sau: a. Tẩy rửa bằng nước áp lực Để tẩy rửa đường ống bằng dòng nước áp lực có thể tăng tốc độ nước chảy trong ống từ 2,5 đến 4 lần tốc độ cho phép làm việc của đường ống bằng cách đóng, mở các van chặn trên các đoạn ống cần tẩy rửa, biện pháp này có thể tẩy rửa được các loại cặn mềm hoặc cặn vi sinh vật b. Tẩy rửa bằng nước kết hợp với khí nén Tốc độ hỗn hợp nước và khí nén trong ống tẩy rửa là 2-5m/s (đối với cặn mềm) và đến 10m/s (đối với cặn cứng), thời gian súc xả, tẩy rửa từ 15 đến 30 phút c. Tẩy rửa bằng thủy lực kết hợp với cơ khí d. Tẩy rửa bằng hóa chất Biện pháp này dùng axit HCl nồng độ 8-10% đưa vào ngâm trong đường ống trong thời gian 2-3h. Khi đó cặn CaCO3, sẽ bị hòa tan theo phản ứng: CaCO3 + HCl → CaCl2 + H2O + CO2 được xả cùng với nước ra ngoài 2. Khử trùng đường ống cấp nước Các biện pháp tẩy rửa đường ống trên sau khi kết thúc phải được khử trùng bằng clo Lượng clo để khử trùng lấy bằng 40-50mg/l, được ngâm trong đường ống 4- 6h. Sau đó được xả đi và rửa bằng nước sạch. Quá trình rửa bằng nước sạch kết thúc khi hàm lượng clo trong nước rửa còn lại 0,5-0,5mg/l 4.2.2.4 Quản lý bể chứa và đài nước Quản lý bể chứa, đài nước bao gồm: - Hàng ngày phải kiểm tra chất lượng nước - Thường xuyên theo dõi mực nước - Kiểm tra khóa ở nắp, ống tràn, ống thông hơi hố van xả Khi xây dựng bể chứa , đài nước phải có thiết bị bảo vệ sau: - Cửa vào các bể chứa và đài nước phải có khóa và cặp chì - Các cửa thông hơi phải có lưới chắn - Thước báo hoặc tín hiện báo mực nước Nguyễn Lan Phương 112
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - Khóa nước kiểu xiphông ở ống tràn để ngăn ngừa các chất bẩn vào bể và đài Một số quy định khi thau rửa , sửa chữa bể chứa, đài nước 1. Hàng năm một lần, nếu có sự giảm đột ngột chất lượng nước phải xả hết nước để thau rửa và khử trùng Mỗi lần thau rửa, sửa chữa đài, bể phải làm biên bản ghi rõ: - Thời gian mở khóa, tháo cặp chì - Thời gian kết thúc và phương pháp sát trùng - Các nhận xét về tình trạng vệ sinh trước và sau khi rửa 2. Sau khi rửa hoặc sửa chữa bể và đài phải được sát trùng bằng cách ngâm nước clo nồng độ 25mg/l trong 24 giờ. Sau đó xả kiệt và cho nước sạch chảy vào đầy bể, lấy nước thí nghiệm, thấy đảm bảo chất lượng mới được phát nước vào mạng lưới phân phối 3. Trước khi vào bể và đài, toàn bộ các dụng cụ làm việc mang theo (kể cả ủng cao su) đều phải ngâm nước clorua vôi với nồng độ 1%. Công nhân và cán bộ kiểm tra vào bể, đài phải được mặc quần áo bảo hộ lao động đã được sát trùng nước 4.2.3 QUẢN LÝ ĐỒNG HỒ ĐO NƯỚC VÀ TÍNH TOÁN LƯỢNG NƯỚC 4.2.3.1 Điều kiện kỹ thuật quản lý, chọn và đặt đồng hồ Chọn kiểu và cỡ đồng hồ phải đạt được điều kiện về lưu lượng tối đa và tối thiểu của đường ống, không vượt ra ngoài giới hạn và độ chính xác của đồng hồ Để xác định cỡ đồng hồ hợp lý cần tính lưu lượng giờ tối đa dùng trong nhà, thông thường lưu lượng giờ tối đa tính theo tiêu chuẩn dùng nước hiện hành và bằng 10% lưu lượng ngày của ngày đó. Lưu lượng giờ tối thiểu bằng khoảng 2% lưu lượng ngày Đồng hồ trục đứng phải đặt nằm ngang. Đồng hồ trục ngang có thể đặt nằm ngang hoặc thẳng đứng. Nếu dùng đồng hồ trục ngang thì hướng nước chảy phải đi từ dưới lên. Trước và sau đồng hồ phải có một đoạn ống thẳng tối thiểu. Đối với đồng hồ trục đứng trước và sau 0,2m. Đối với đồng hồ trục ngang trước 1,0m sau 0,5-1,0m 4.2.3.2 Quản lý đồng hồ ở các trạm bơm và kiểm tra lượng nước phát ra Tất cả các đồng hồ ở trạm bơm và ống dẫn phải được kiểm tra và cặp chì với sự có mặt của bộ phận tính toán nước Hàng tháng 1-2 lần bộ phận tính toán nước cùng với trạm trưởng ghi lại chỉ số của đồng hồ, để hàng tháng, hàng quý và sáu tháng tính được lượng nước chính Nguyễn Lan Phương 113