Bài giảng Cấp nước sinh hoạt và công nghiêp - Nguyễn Lan Phương

138 trang hapham 1950

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cấp nước sinh hoạt và công nghiêp - Nguyễn Lan Phương", 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_nguyen_lan_phuon.pdf

Nội dung text: Bài giảng Cấp nước sinh hoạt và công nghiêp - Nguyễn Lan Phương

Bài giảng CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Nguyễn Lan Phương
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 1.1 Mở đầu 1.1.1 Vai trò của nước đối với con người trong nền kinh tế quốc dân Cũng như không khí và ánh sáng, nước không thể thiếu được trong đời sống con người. Trong quá trình hình thành sự sống trên Trái đất thì nước và môi trương nước đóng vai trò quan trọng. Nước tham gia vào vai trò tái sinh thế giới hữu cơ ( tham gia quá trình quang hợp). Trong quá trình trao đổi chất nước đóng vai trò trung tâm. Những phản ứng lý hóa học diễn ra với sự tham gia bắt buộc của nước. Nước là dung môi của nhiều chất và đóng vai trò dẫn đường cho các muối đi vào cơ thể. Trong khu dân cư, nước phục vụ cho mục đích sinh hoạt, nâng cao đời sống tinh thần cho dân ( một ngôi nhà hiện đại không có nước khác nào một cơ thể không có máu). Nước đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong sản xuất công nghiệp. Đối với cây trồng nước là nhu cầu thiết yếu, đồng thời còn có vai trò điều tiết các chế độ nhiệt, ánh sáng, chất dinh dưỡng, vi sinh vật, độ thoáng khí trong đất 1.1.2 Hệ tuần hoàn của nước trong tự nhiên 1.1.3 Sơ lược lịch sử phát triển ngành kỹ thuật cấp nước trên thế giới và Việt Nam Theo lịch sử ghi nhận hệ thống cấp nước đô thị xuất hiện sớm nhất tại La Mã vào năm 800 TCN. Điển hình là công trình dẫn nước vào thành phố bằng kênh tự chảy, trong thành phố nước được đưa đến các bể tập trung, từ đó theo đường ống dẫn nước đến các nhà quyền quí và bể chứa công cộng cho người dân sử dụng. 300 năm TCN đã biết khai thác nước ngầm bằng cách đào giếng. Người Babilon có phương pháp nâng nước lên độ cao khá lớn bằng ròng rọc, guồng nước. Thế kỷ thứ XIII, các thành phố ở châu Âu đã có hệ thống cấp nước. Thời đó chưa có các loại hóa chất phục vụ cho việc keo tụ xử lý nước mặt, người ta phải xây dựng các bể lắng có kích thước rất lớn (gần như lắng tĩnh) mới lắng được các hạt cặn bé. Do đó công trình xử lý rất cồng kềnh, chiếm diện tích và kinh phí xây dựng lớn. Nguyễn Lan Phương 1
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 1600 việc dùng phèn nhôm để keo tụ nước được các nhà truyền giáo Tây Ban Nha phổ biến tại Trung Quốc. 1800 các thành phố ở châu Âu, châu Mỹ đã có hệ thống cấp nước khá đầy đủ thành phần như công trình thu, trạm xử lý, mạng lưới 1810 hệ thống lọc nước cho thành phố được xây dựng tại Paisay- Scotlen. 1908 việc khử trùng nước uống với qui mô lớn tại Niagara Falls, phía Tây nam New york. Thế kỷ XX kỹ thuật cấp nước ngày càng đạt tới tình độ cao và còn tiếp tục phát triển, các loại thiết bị cấp nước ngày càng đa dạng phong phú và hoàn thiện. Thiết bị dùng nước trong nhà luôn được cải tiến để phù hợp và thuận tiện cho người sử dụng. Kỹ thuật điện tử và tự động hóa cũng được sử dụng rộng rãi trong cấp thoát nước. Có thể nói kỹ thuật cấp nước đã đạt đến trình độ rất cao về công nghệ xử lý, máy móc trang bị thiết bị và hệ thống cơ giới hóa, tự động hóa trong vận hành, quản lý. Ở Việt Nam, hệ thống cấp nước đô thị được bắt đầu bằng khoan giếng mạch nông tại Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh (Sài Gòn) cũ vào năm 1894. Nhiều đô thị khác như Hải Phòng, Đà Nẵng hệ thống cấp nước đ ã xuất hiện, khai thác cả nước ngầm và nước mặt. Hiện nay hầu hết các khu đô thị đã có hệ thống cấp nước.Nhiều trạm cấp nước đã áp dụng công nghệ tiên tiến của các nước phát triển như Pháp, Phần Lan, Australia Những trạm cấp nước cho các thành phố lớn đã áp dụng công nghệ tiên tiến và tự động hóa. Hiện nay Đảng và nhà nước đang quan tâm đến vấn đề cấp nước cho nông thôn, đòi hỏi các chuyên gia trong lĩnh vực cấp nước cần phải đóng góp sức mình và sáng tạo nhiều hơn để đáp ứng yêu cầu thức tế. 1.1.4. NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG CỦA NGÀNH KỸ THUẬT cấp NƯỚC CỦA VIỆT NAM. CHIẾN LƯỢC ĐẾN NĂM 2O2O. Để đáp ứng yêu cầu cấp nước sinh hoạt và sản xuất, chính phủ đã phê duyệt “Định hướng phát triển cấp nước đô thị đến năm 2020 (Quyết định số Nguyễn Lan Phương 2
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 63/1998/QĐ-TTg ngày 18 tháng 3 năm 1998 của Thủ tướng Chính phủ) trong đó xác định mục tiêu chủ yếu một cách căn bản tình hình cấp nước đô thị hiện nay và xây dựng nền tảng cho phát triển lâu dài và phát triển bền vững của ngành cấp thoát nước. 1. Mục tiêu trước mắt - Mở rộng phạm vi và nâng cao chất lượng các dịch vụ cấp nước đô thị, đảm bảo năm 2000 có 80% dân số đô thị được cấp nước sạch với tiêu chuẩn trung bình 80-100 lít/người.ngày. Các thành phố lớn như Hà Nội, Hải Phòng, thành phố Hồ Chí Minh phấn đấu 100% dân số đựơc cấp nước sạch với tiêu chuẩn trung bình 120-150 lít/người.ngày. - Đảm bảo cấp nước cho nhu cầu công nghiệp và các nhu cầu văn hóa, xã hội trong các đô thị. - Cải tạo, nâng cấp các công trình quá cũ hoặc hiện nay chưa đảm bảo công suất thiết kế. - Giảm tỷ lệ thất thoát nước và thất thu xuống dưới 40% trong các đô thị hiện có và dưới 30% trong các khu đô thị mới. - Các công ty cấp nước từng bước xóa bỏ bao cấp; giá nước được tính đúng, tính đủ để trang trải chi phí đầu tư và phát triển. - Lập lại kỷ cương cấp nước trong ngàng cấp nước đô thị ở tất cả các khâu từ qui trình công nghệ , sản xuất, kinh doanh tài chính, phục vụ đến quản lý Nhà nước: kiên quyết loại trừ các hiện tượng tiêu cực trong ngành nước, đẩy mạnh công tác tuyên truyền, nâng cao dân trí kết hợp phạt theo pháp luật; phát huy vai trò quyền làm chủ của nhân dân trong việc xây dựng quản lý và sử dụng hệ thống cấp nước đô thị. 2. Mục tiêu lâu dài - Điều tra, khảo sát, khai thác đi đôi với bảo vệ tài nguyên nước quốc gia: các nguồn nước mặt, nước dưới đất, sông ngòi, nguồn chứa nước tự nhiên, nhân tạo tại các vùng khác nhau. Chú ý tới các vùng ven biển, vùng khô hạn, vùng núi, cao nguyên và các vùng đặc trưng khác. Nguyễn Lan Phương 3
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP -Nâng cao chất lượng phục vụ cấp nước cho sản xuất và dân sinh tại các đô thị, tạo điều kiện giúp đỡ cho các công ty cấp nước tự chủ về tài chính, đồng thời thực hiện các nghĩa vụ công ích và chính sách xã hội. -Phấn đấu đến năm 2020 có 100% dân số đô thị được cấp nước sạch với tiêu chuẩn trung bình 120-150 lít/người.ngày. Các thành phố lớn như Hà Nội, Hải Phòng, thành phố Hồ Chí Minh phấn đấu cấp nước sạch với tiêu chuẩn trung bình 180-200 lít/người.ngày. -Đào tạo cán bộ và đổi mới công tác quản lý phù hợp với đường lối công nghiệp hóa, hiện đại hóa của Đảng và Nhà nước; tăng cường năng lực các công ty tư vấn để đảm nhiệm được công tác lập dự án, thiết kế các hệ thống cấp nước. -Phát triển khoa học kỹ thuật, tăng cường ứng dụng công nghệ mới thông qua chuyển giao công nghệ, từng bước hiện đại hóa hệ thống cấp nước đô thị. -Đẩy mạnh đầu tư cho sản xuất các thiết bị, vật tư, phụ tùng trong nước và quốc tế chấp nhận. -Áp dụng các tiêu chuẩn, qui trình, qui phạm tiên tiến đưa ngành nước Việt nam hội nhập với các nước trong khu vực, phù hợp với chính sách mở cửa và mở rộng hợp tác quốc tế của Đảng và chính phủ. 1.2 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC 1.2.1 Các thành phần cơ bản của hệ thống cấp nước và chức năng từng công trình 4 6 1 3 2 5 Sông 8 7 4 Nguyễn Lan Phương 4
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Hình 1.1: Các thành phần cơ bản của công trình cấp nước. Ký hiệu và chức năng từng công trình. 1- Công trình thu nước: dùng để thu nước từ nguồn. 2- Trạm bơm cấp1: dùng để bơm nước từ công trình thu lên các công trình xử lý (trạm xử lý). 3- Trạm xử lý: dùng để làm sạch nước theo yêu cầu của đối tượng sử dụng nước. 4- Các bể chứa nước sạch: dùng để chứa nước đã làm sạch, dự trữ nước chữa cháy và điều hòa áp lực giữa xử lý (trạm bơm 1) và trạm bơm 2. 5- Trạm bơm 2: dùng để bơm nước từ bể chứa nước sạch lên đài hoặc vào mạng phân phối cung cấp cho các đối tượng sự dụng. 6- Đài nước: dùng để dự trữ nước, điều hòa áp lực cho mạng giữa các giờ dùng nước khác nhau. 7- Các đường ống chuyển tải: dùng để vận chuyển nước từ trạm bơm cấp 2 đến điểm đầu tiên của mạng lưới phân phối nước. 8- Mạng lưới phân phối nước: dùng để vận chuyển và phân phối nước trực tiếp đến các đối tượng phân phối nước. 1.2.2 Các loại nhu cầu dùng nước Khi thiết kế 1 hệ thống cấp nước cần xác định tổng lưu lượng của từng nhu cầu dùng nước. - Nước dùng cho sinh hoạt trong các nhà ở và trong các xí nghiệp công nghiệp. - Nước dùng để tưới đường, quảng trường, vườn hoa, cây cảnh, - Nước dùng cho sản xuất của các xí nghiệp công nghiệp. - Nước dùng để chữa cháy. - Nước dùng cho các nhu cầu đặc biệt khác (nước dùng cho bản thân nhà máy nước, dùng cho hệ thống xử lý nước thải, nước dò rỉ và nước dự phòng). 1. Nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt: Nguyễn Lan Phương 5
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Là loại nước phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con người như dùng để ăn uống, tắm rửa, giặt giũ, chuẩn bị nấu ăn, nước cho các khu nhà vệ sinh Lọai nước này chiếm đa số trong các khu dân cư. Hệ thống cấp nước cho sinh hoạt chiếm phổ biến nhất và chiếm tỷ lệ lớn trong tổng số các hệ thống cấp nước hiện có. Nước dùng cho sinh hoạt phải đảm bảo các tiêu chuẩn về lý học, hóa học và vi sinh theo các yêu cầu của qui phạm đề ra, không chứa các thành phần lý hóa học và vi sinh ảnh hưởng đến sức khỏe con người. 2 Nước dùng cho sản xuất Có rất nhiều ngành công nghiệp dùng nước với các yêu cầu về lưu lượng và chất lượng rất khác nhau. Có ngành yêu cầu chất lượng nước không cao nhưng số lượng lớn như ngàng d ẹt, phim ảnh, cấp nước cho nồi hơi. nước cho các sản phẩm là đồ ăn uống Nước cấp cho công nghiệp luyện kim, hóa chất yêu cầu lưu lượng lớn nhưng chất lượng yêu cầu không cao. 3 Nước dùng cho chữa cháy Dù là khu dân cư hay công nghiệp đều có khả năng xảy ra cháy. Vì vậy hệ thống cấp nước cho sinh hoạt hay sinh hoạt đều phải tính đến trường hợp có cháy. Nước dùng cho chữa cháy được dự trữ trong bể chứa nước sạch của thành phố. 1.2.3 Tiêu chuẩn, chế độ dùng nước.qui mô công suất của trạm cấp nước 1. Tiêu chuẩn dùng nước. Tiêu chuẩn dùng nước là lượng nước bình quân tính cho 1 đơn vị tiêu thụ trên 1 đơn vị thời gian hay 1 đơn vị sản phẩm (l/người.ngày; l/người.ca sx ; l/đơn vị sp). Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau: mức độ tiện nghi của khu dân cư, điều kiện khí hậu địa phương, điều kiện quản lý và cấp nước, thời hạn xây dựng (xây dựng theo tiêu chuẩn 20TCN33-85) a. Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt theo đối tượng sử dụng . Nguyễn Lan Phương 6
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Bảng 1.1: Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt theo đối tượng sử dụng Tiêu chuẩn bình Hệ số không điều Đối tượng sử dụng quân hòa giờ (l/người-ngày) (K giờ) Thành phố lớn, thành phố du lịch, nghỉ 200 - 250 1,5 - 1,4 mát, khu công nghiệp lớn Thành phố, thị xã vừa và nhỏ, khu công 150 - 250 1,7 - 1,5 nghiệp nhỏ Thị trấn, trung tâm công nông nghiệp 80 - 250 2,0 - 1,7 Nông thôn 25 - 50 2,5 - 2,0 Bảng 1-2: Tiêu chuẩn dùng nước theo đối tượng và thành phần cấp nước. Đối tượng dùng nước và thành phần cấp nước Giai đoạn 2010 2020 Đô thị loại đặc biệt, đô thị loại I, khu du lịch, nghỉ mát a) Nước sinh hoạt: 165 200 - Tiêu chuẩn cấp nước (l/người.ngày): + Nội đô 120 150 + Ngoại vi 85 99 80 95 - Tỷ lệ dân số được cấp nước (%): + Nội đô 10 10 + Ngoại vi 10 10 b) Nước phục vụ công cộng (tưới cây, rửa đường, cứu hoả, ); Tính theo % của (a) 22÷ 45 22÷ 45 c) Nước cho công nghiệp dịch vụ trong đô thị; Tính theo % của < 25 < 20 7 ÷10 5 ÷ 8 (a) Nguyễn Lan Phương 7
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP d) Nước khu công nghiệp (lấy theo điều 2.4-Mục 2) e) Nước thất thoát; Tính theo % của (a+b+c+d) f) Nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước; Tính theo % của (a+b+c+d+e) Đô thị loại II, đô thị loại III a) Nước sinh hoạt: - Tiêu chuẩn cấp nước (l/người.ngày): + Nội đô 120 150 + Ngoại vi 80 100 - Tỷ lệ dân số được cấp nước (%): + Nội đô 85 99 + Ngoại vi 75 90 b) Nước phục vụ công cộng (tưới cây, rửa đường, cứu hoả, ); 10 10 Tính theo % của (a) c) Nước cho công nghiệp dịch vụ trong đô thị; Tính theo % của 10 10 (a) d) Nước khu công nghiệp (lấy theo điều 2.4-Mục 2) 22÷ 45 22÷ 45 e) Nước thất thoát; Tính theo % của (a+b+c+d) < 25 < 20 f) Nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước; Tính theo % 8 ÷10 7 ÷ 8 của (a+b+c+d+e) Đô thị loại IV, đô thị loại V; Điểm dân cư nông thôn a) Nước sinh hoạt: - Tiêu chuẩn cấp nước (l/người.ngày): 60 100 - Tỷ lệ dân số được cấp nước (%): 75 90 b) Nước dịch vụ; Tính theo % của (a) 10 10 c) Nước thất thoát; Tính theo % của (a+b) < 20 < 15 Nguyễn Lan Phương 8
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP d) Nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước; Tính 10 10 theo % của (a+b+c) b. Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt theo mức độ tiện nghi các nhà ở Bảng 1-3: Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt theo mức độ tiện nghi các nhà ở Tiêu chuẩn bình Hệ số không điều Mức độ tiện nghi của các nhà ở quân hòa giờ (l/người-ngày) (K giờ) Nhà có vòi nước riêng, không có thiết bị vệ 60 - 100 2,0 - 1,8 sinh Nhà có thiết bị vệ sinh, tắm hương sen và 100 - 150 1,8 - 1,7 hệ thống thoát nước bên trong Nhà có thiệt bị vệ sinh, tắm hương sen, 150 - 250 1,7 - 1,4 chậu tắm và hệ thống thoát nước bên trong Như trên và có tắm nước nóng cục bộ 200 - 300 1,3 - 1,5 Chú ý: Khi chưa có số liệu cụ thể có thể lấy tiêu chuẩn bình quân. - Nhà 1, 2 tầng: 80 - 120 l/người.ngày - Nhà 3, 5 tầng: 120 - 180 l/người.ngày - Khu du lịch nghỉ mát, khách sạn cao cấp: 180 - 450 l/người.ngày - Những khu dùng nước ở vài công cộng 40 - 60 l/người.ngày. - Điểm dân cư nông nghiệp: 40 - 60 l/người.ngày. c. Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu ăn uống và sinh hoạt cho công nhân các xí nghiệp công nghiệp phụ thuộc vào lượng nhiệt tỏa ra trong phân xưởng sản xuất Nguyễn Lan Phương 9
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Bảng 1-4: Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu ăn uống và sinh hoạt cho công nhân các xí nghiệp công nghiệp phụ thuộc vào lượng nhiệt tỏa ra trong phân xưởng sản xuất Tiêu chuẩn bình Hệ số không điều Loại phân xưởng quân hòa giờ (l/người-ngày) (K giờ) Phân xưởng tỏa nhiệt > 20Kcal/m3 45 2,5 giờ Các phân xưởng khác 25 3,0 d. Số vòi tắm tính theo số lượng công nhân và đ2 vệ sinh của quá trình sản xuất Bảng 1-5: Số vòi tắm tính theo số lượng công nhân và đặc điểm vệ sinh của quá trình sản xuất Tiêu chuẩn tắm sau 1 ca sản xuất 300 l/giờ cho 1 bộ vòi tắm hương sen với thời gian 45 phút Nhóm quá trình Đặc điểm vệ sinh của quá trình sản Số người sử dụng tính sản xuất xuất cho 1 bộ vòi hương sen a) Không làm bẩn quần áo, tay chân 30 b) Có làm bẩn quần áo và tay chân. 14 I c) Có dùng nước 10 d) Thải nhiều bụi và các chất bẩn độc 6 e. Tiêu chuẩn nước tưới Nguyễn Lan Phương 10
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Bảng 1-6: Tiêu chuẩn nước tưới Mục đích dùng nước Đơn vị Tiêu tính chuẩn ( l/m2) Rửa cơ giới mặt đường và quảng trường đã hoàn thiện 1làn rửa 1,2 - 1,5 Tưới cơ giói mặt đường và quảng trường đã hoàn thiện Tưới thủ công (có ống mềm) vỉa hè, mặt đường đã hoàn 1lần tưới 0,3 - 0,4 thiện Tưới cây xanh đô thị 1lần tưới 0,4 - 0,5 Tưới thảm cỏ và bồn hoa Tưới cây trong vườn ươm các loại 1 ngày 3,0 - 4,0 1 ngày 4,0 - 6,0 1 ngày 6,0 f. Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu sản xuất Bảng 1-7:Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu sản xuất g. Tiêu chuẩn cấp nước chữa cháy phụ thuộc vào qui mô dân số, số tầng nhà, bậc chịu lửa và áp lực của mạng lưới đường ống cấp nước chữa cháy Bảng 2-7:Tiêu chuẩn cấp nước chữa cháy phụ thuộc vào qui mô dân số, số tầng nhà, bậc chịu lửa và áp lực của mạng lưới đường ống cấp nước chữa cháy . Số Số Lưu lượng nước cho 1 đám cháy (l/s) dân đám Nhà 2 tần trở xuống Nhà hỗn hợp các Nhà 3 tầng trở lên (1000 cháy với bậc chịu lửa tầng không phụ không phụ thuộc bậc người) đồng I II IV thuộc bậc chịu lửa chịu lửa thời III V Nguyễn Lan Phương 11
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Đến 5 1 5 5 10 10 10 1 10 10 15 15 25 2 10 10 15 15 50 2 15 20 20 25 100 2 20 25 30 35 200 3 20 30 40 300 3 40 55 400 3 50 70 500 3 60 80 2. Chế độ dùng nước: Chế độ dùng nước luôn luôn dao động và không điều hoà theo thời gian. Hệ số không điều hòa (HSKĐH) Hệ số không điều hòa biểu thị sự dao động trong chế độ dùng nước của các đô thị và khu công nghiệp, ký hiệu là K, phân thành Kngày, Kgiờ. Qmax .ngay Kngay.maxî = Qtb. ngay Qmin.ngay K ngay.minî = Qtb. ngay Qmax .giåì Kgiå.maxî = = αmax. β max= 1,4 − 3,0 Qtb. giåì Q min .giåì K giåì. min = = αmin . β min = 0,04 − 0,6 Q tb.giåì Trong đó: Nguyễn Lan Phương 12
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - Qmax.ngày : Lượng nước sử dụng của ngày dùng nước lớn nhất trong năm (m3/ng.đ) - Qmin.ngày : Lượng nước sử dụng của ngày dùng nước bé nhất trong năm (m3/ng.đ) 3 - Qmax.giờ : Lượng nước sử dụng của giờ dùng nước lớn nhất trong năm (m /h) 3 - Qmin.giờ : Lượng nước sử dụng của giờ dùng nước bé nhất trong năm (m /h - α: hệ số kể đến mức độ tiện nghi của khu dân cư và điều kiện địa phương khác nhau. αmax = 1,4 - 1,5 ; αmin = 0,4 - 0,6 - β: hệ số kể đến số dân trong khu dân cư. Số dân (1000 1 2 4 6 10 20 50 100 300 ≥1000 người) βmax 2,0 1,8 1,5 1,4 1,3 1,2 1,15 1,1 1,05 1,0 βmin 0,1 0,15 0,2 0,25 0,4 0,5 0,6 0,7 0,85 1,0 Đối với các xí nghiệp công nghiệp: - Nước dùng cho sinh hoạt Kngày = 1, Kgiờ = 2,5 - 3,0 1.2.4. Công suất của hệ thống cấp nước và lưu lượng tính toán. • Công suất của hệ thống cấp nước là tổng lượng nước do hệ thống phát ra cho tất cả các đối tượng tiêu thụ trong 1 ngày đêm. • Được xác định theo công thức 3 Q = (a. Qshmax + Qtắm + QShcn + Q sxcn +Qtưới + Qrửa + ). b. c (m /ng đ) Trong đó: - a. Hệ số kể đến lượng nước dùng cho công nghiệp dịa phương và tiêu thụ công nghiệp, các dịch vụ nằm xen kẽ trong khu dân cư a = 1,1 Nguyễn Lan Phương 13
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - b. Hệ số kể đến lượng nước rò rỉ, đối với hệ thống mới b = 1,1 ÷ 1,15 - c. Hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân nhà máy nước c = 1,05 ÷ 1,1. *Lưu lượng tính toán: 1. Lưu lượng tính toán cho sinh hoạt của khu dân cư: 3 QSh max = Kngày max . Qtb ngày (m /ngày) ’ Trong đó: Kngày max: HSKĐH ngày lớn I Qtb ngày: lượng nước tính toán trung bình ngày trong năm cho nhu cầu sinh hoạt. ∑ q .N Q i i (m3/ngày) tbngaìy 1000 Trong đó: -qi: tiêu chuẩn dùng nước trung bình của khu vực i (l/người ngđ), (xác định theo tiêu chuẩn 20TCN 33-85) - Ni: dân số tính toán khu vực i (người) 2. Lưu lượng cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân trong các xí nghiệp công nghiệp. 3 QShcn ngày = 0,045 N1.c1 + 0,025 N2 .c2 (m /ngày) Trong đó: N1, N2- số công nhân trong các phân xưởng nóng, lạnh của xí nghiệp công nghiệp trong 1 ca (người)(m3/ngày) c1, c2 – Số ca làm việc của phân xưởng nóng, lạnh của xí nghiệp công nghiệp trong 1 ngày 3. Lưu lượng nước tắm sau ca của công nhân trong các xí nghiệp công nghiệp. 3 Qtắm = 0,3 . n . c (m /ngày) Trong đó: - n: số bộ vòi tắm hương sen, phụ thuộc vào số người và điều kiện vệ sinh trong xí nghiệp công nghiệp. - C: số ca làm việc trong ngày. Nguyễn Lan Phương 14
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 3 Hoặc Qtắm = 0,060 N1.c1.P1+ 0,040 N2.c2.P2 ‘ (m /ngày) Trong đó: P1, P2 là % công nhân có tắm sau ca 4. Lưu lượng nước tưới đường, tưới cây. 10000.q F Q = t t = 10.q F (m3/ngày) tngâ 1000 t t Trong đó: - qt: tiêu chuẩn nước tưới đường, tưới cây (l/m2ngđ) - Ft: diện tích cần tưới (ha) - Qtngđ: lưu lượng nước tưới trong 1 ngày đêm. Lượng nước tưới trong 1 giờ: Q Q = tngâ (m3/h) th T Trong đó: T là thời gian tưới trong 1 ngày đêm ( giờ) 5. Lưu lượng nước sản xuất trong 1 ngày đêm của nhà máy : Lưu lượng nước sản xuất trong 1 ngày đêm của nhà máy có thể lấy theo kinh nghiệm của nhà máy tương tự hay xác định trên cơ sở công suất hay số lượng sản phẩm nhà máy sản xuất ra trong 1ngày đêm và tiêu chuẩn dùng nước cho 1 đơn vị sản phẩm. q n Q = i i (m3/ngày) sx ngâ 1000 Trong đó: - qi: tiêu chuẩn nước cho 1 đơn vị sản phẩm (l/sp) - ni: số sản phẩm hay số đơn vị tính. Qsx ngâ 3 Q = (m /h) sx h T Trong đó: T là thời gian sản xuất trong 1 ngày đêm ( giờ) Qsx ngâ Q = (l/s) sx. s 3600T 1.2.5 Những vấn đề khác biệt giữa lý thuyết và thực tế Hệ thống cấp nước phải có các công trình điều hòa lưu lượng giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II, giữa trạm bơm cấp II và mạng lưới cấp nước, đó là bể Nguyễn Lan Phương 15
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP chứa và đài chứa. Trong thực tế hiện nay nhiều hệ thống cấp nước không có đài hoặc trước đây đã có nhưng hiện nay không sử dụng. Lý do có thể là: Đài nước bị rò rỉ, bị hỏng, không an toàn, bị nghiêng lún hoặc đài nước không còn tác dụng do lượng nước cấp không đủ, không liên tục, dịch vụ cấp nước không đảm bảo độ tin cậy đối với khách hàng. Vì vậy các hộ gia đình đã tự xây thêm các công trình dự trữ nước như bể chứa, két chứa và cả máy bơm tăng áp cục bộ cho gia đình. Chế độ cấp nước có đài điều hòa chung bị phá vỡ, áp lực không đủ để đưa nước lên đài. Khi đó các bể chứa nước, két nước trong nhà đóng vai trò thay thế cho đài nước. Khi thiết kế hệ thống cấp nước không có đài, vi ệc chọn áp lực tự do cần thiết ở cuối mạng lưới cần phải tính toán cân nhắc theo tình hình cụ thể về địa hình, tính chất xây dựng, điều kiện kinh tế của địa phương vì nó liên quan đến áp lực làm việc của trạm bơm cấp II và chi phí điện năng trong suốt quá trình quản lý, vận hành của hệ thống cấp nước. 1.2.6 Quan hệ giữa cấp nước, thoát nước và môi trường Khi thiết kế hệ thống cấp nước phải quan tâm đến hệ thống thoát nước và vệ sinh môi trường của khu vực. Mối quan hệ giữa cấp nước, thoát nước và môi trường thể hiện ở chỗ khi cấp nước cho một đối tượng nào đó một lượng nước sạch nhất định thì chính đối tượng đó sẽ thải ra một lượng nước thảơing, tươ ng đư bị ô nhiễm nặng rất khó tái tạo. Khi thiết kế hệ thống cấp nước người thiết kế phải xét đến vấn đề môi trường, kết hợp hài hòa giữa vấn đề cấp nước và thoát nước, đảm bảo nước thải được thu gom, xử lý trước khi thải ra môi trường không đế xảy ra các tác động xấu như ngập úng cục bộ, phá vỡ cảnh quan và môi trườ ng sinh thái 1.2.7 Tuổi thọ các công trình Khi tính toán thiết kế, tình khấu hao có thể tham khảo tuổi thọ các công trình: -Công trình xây dựng bằng bê tông cốt thép trong trạm xử lý: 50 năm -các thiết bị cơ điện : 10-20 năm -Mạng lưới đường ống bằng kim loại : 30 năm Nguyễn Lan Phương 16
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP -Công trình đập chứa nước : 100 năm 1.3 Nguồn cung cấp nước 1.3.1 Các loại nguồn nước 1. Nguồn nước mặt: Sông ngòi, ao hồ và biển. a. Nước sông là loại nước mặt chủ yếu để cung cấp nước. * Ưu: - Trữ lượng lớn có khả năng cung cấp cho các đối tượng dùng nước cho trước mắt và tương lai. - Dễ thăm dò và khai thác. - Độ cứng và hàm lượng sắt nhỏ. * Nhược: - Thay đổi lớn theo mùa về độ đục, lưu lượng, mức nước và nhiệt độ. - Hàm lượng cặn cao (về mùa lũ) độ nhiễm bẩn về vi trùng lớn, dễ bị nhiễm bẩn bởi nước thải do đó giá thành xử lý đắt. Để đảm bảo sử dụng nguồn nước lâu dài cần phải cố chiến lược sử dụng hợp lý và biện pháp bảo vệ nguồn nước mặt b. Nước suối. Mùa khô nước rất trong nhưng lưu lượng nhỏ. Mùa lũ lưu lượng lớn nhưng nước đục, có nhiều cát sỏi, mức nước lên xuống đột biến. Có thể sự dụng cấp nước cho các bản làng hoặc các đơn vị quân đội trong khu vực. Nếu muốn sử dụng cấp nước lớn phải có công trình dự trữ và phòng chống phá hoại. c. Nước hồ, đầm. Hồ tự nhiên thường có trữ lượng nhỏ, chỉ có một vài hồ lớn có khả năng làm nguồn cung cấp nước cho các đối tượng vừa và nhỏ Nước hồ tương đối trong (ven hồ đục hơn do bị ảnh hưởng của sóng), hàm lượng cặn bé, ít chất lơ lửng do đã được lắng tự nhiên và khá ổn định. Hàm lượng cặn cũng dao động theo mùa. Nhưng nước hồ, đầm có độ màu cao do ảnh hưởng của rong rêu và các thuỷ sinh vật, thường dễ bị nhiễm trùng, nhiễm bẩn nếu không được bảo vệ cẩn thận. Nguyễn Lan Phương 17
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Hàm lượng chất hữu cơ trong nước hồ thường cao do xác động thực vật xung quanh hồ gây nên. d. Nước biển. Đây là nguồn nước trong tương lai, có xử lý chưng cất , bốc hơi nên ít kinh tế 2. Nguồn nước ngầm. Ưu tiên cho hệ thống cấp nước vừa và nhỏ • Ưu: - Nước rất trong sạch: hàm lượng cặn nhỏ, ít vi trùng do nước thấm qua các tầng chứa nước thường là cát, cuội, sỏi giống như lọc qua lớp vật liệu lọc. - Xử lý đơn giản (thường là khử sắt và khử trùng) → giá thành rẻ • Nhược: - Thăm dò lâu, khó khăn - Do tồn tại trong các tầng chứa nước thường có các khoáng chất nên nước ngầm thường chứa nhiều sắt, mangan hoặc bị nhiễm mặn vùng ven biển lúc này xử lý khó và phức tạp. 3. Nguồn nước mưa. Nguồn nước cấp cho đối tượng nhỏ, chủ yếu cho từng gia gia đình ở những vùng thiếu nước ngọt như một số vùng ở miền núi phia Bắc, vùng đồng bằng sông Cửu Long, hải đảo, biên phòng thiếu nước ngọt Nước mưa tương đối sạch, nhưng cũng bị nhiễm bẩn do rói qua không khí ở khu công nghiệp hoặc đô thị, rơi qua mái nhà mang theo bụi và các chất bẩn khác. Chú ý: Nước mưa thiếu các muối khoáng cần thiết cho sự phát triển cơ thể con người và súc vật. 3. Lựa chọn nguồn cung cấp nước Việc lựa chọn nguồn nước phụ thuộc các điều kiện sau: - Phải đảm bảo yêu cầu về lưu lượng cho trước mắt và lâu dài vê sau. - Chất lượng nước đáp ứng yêu cầu vệ sinh theo TCXD-33-68, ưu tiên chọn nguồn nước dễ xử lý và ít dùng hóa chất. Nguyễn Lan Phương 18
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - Ưu tiên chọn nguồn nước và công trình thu gần nơi tiêu thụ, có sẵn thế năng để tiết kiệm năng lượng, có địa chất công trình phù hợp với yêu cầu xây dựng, có điều kiện bảo vệ nguồn nước. - Không làm thay đổi chế độ dòng chảy của các nguồn. - Kết hợp với các mục tiêu khác nhu quốc phòng, thuỷ lợi. - Ưu tiên chon nguồn nước ngầm nếu lưu lượng đ áp ứng yêu cầu sự dụng vì nước ngầm kinh tế trong khai thác, quản lý 1.3.2 Khai thác và sử dụng nguồn nước Do nhu cầu của đời sống hàng ngày, do nhu cầu của qua trình sản xuất loài người đã sử dụng nước ngày càng nhiều về số lượng và phong phú về mục đích. Cũng như các tài nguyên khác tài nguyên nước không phải là vô tận đặc biệt là nước ngọt, dạng nguồn nước có giá trị trực tiếpợ và đư c khai thác sử dụng nhiều nhất, thuận lợi và giá thành hạ. Nhưng vòng tuần hoàn của nước có thể bị phá vỡ dẫn tới những hậu quả nghiêm trọng làm ô nhiễm nguồn nước sạch do sự thiếu ý thức và vô trách nhiệm của chính con người. Trước đây người ta coi tài nguyên nước là thứ trời cho và vô tận do đó không có ý thức tiết kiệm và bảo vệ nó. Khi số lượng người trên Trái đất còn ít, mức độ sử dụng nước nhỏ bé, nguồn nước có khả năng dung hòa các tác động của con người và lấy lại thế cân bằng tự nhiên. Trong nền đại công nghiệp, qui mô khai thác nước nguồn vượt quá khả năng cân bằng tự nhiên. Do đó cần phải tính toán việc sử dụng nước tối ưu để phục vụ trước mắt và lâu dài, đảm bảo cho sự phát triển của cả hành tinh. Hiện nay do ảnh hưởng của yếu tố cạnh tranh trong nền kinh tế thị trường, con người chỉ lo lợi trước mắt mà không lường trước những hậu quả lâu dài, mặt khác do khai thác rừng bừa bãi dẫn đến cạn kiệt nguồn nước, việc xả nước thải sinh hoạt, sản xuất ra các nguồn sông ngòi mà không được xử lý thích đáng dẫn đến tình trạng ngành này sử dụng ngành kia chịu hậu quả, các thế hệ sau có thể chịu “khát nước” trầm trọng. Nguyễn Lan Phương 19
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Cần phải nhận thức rằng: sử dụng nguồn nước phải đi đôi với bảo vệ. Việc khai thác nguồn nước phải được phân tích kỹ lưỡng phải được tính toán, phân tích kỹ lưỡng với tinh thần trách nhiệm cao và có cơ sơ khoa học. Phương pháp bảo vệ tích cực đặt ngay trong khai thác sử dụng, cần phải có giải pháp kỹ thuật trong khai thác, nghiên cứu những biến đổi nguồn nước do tác động khai thác sử dụng nước để đề xuất các qui trình kỹ thuật tái tạo nước, bảo vệ hiệu quả nguồn nước là những nội dung khoa học có giá trị thực tiễn tầm cỡ chiến lược trên toàn cầu. Sử dụng hợp lý nguồn nước bao gồm cả tiết kiệm nước do giảm được chi phí đầu tư xây dựng ban đầu và quản lý các công trình khai thác nước, đồng thời giảm được lượng nước thải, hạn chế nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước. Xu thế hiện là loài người đã và đang nghiên cứu đến “Công nghệ sản xuất sạch hơn”, “Công nghệ sản xuất ít nước”, chế tạo và cải tiến thiết bị vệ sinh tiết kiệm nước chính là để góp phần vào việc sử dụng hợp lý nguồn nước. 1.3.3 Qui hoạch sử dụng và bảo vệ nguồn nước Nội dung tổng quát của sử dụng hợp lý nguồn nước gồm: - Nghiên cứu phương pháp và giải pháp khoa học công nghệ nhằm khai thác có hiệu quả nhất tài nguyên nước cho mục đích sử dụng trước mắt và lâu dải. - Nghiên cứu những cơ sở và phương pháp khoa học nhằm dự báo dài hạn các quá trình thủy văn sẽ diễn ra do ảnh hưởng hoạt động kinh tế- xã hội của con người, từ đó nghiên cứu quan hệ và ảnh hưởng của các qua trình thủy văn đến quá trình tự nhiên, tức là diễn biến của môi trường thiên nhiên nói chung. - Nghiên cứu những phương pháp khoa học và kỹ thuật- công nghệ nhằm đánh giá quản lý về lượng và chất các nguồn nước một cách chính xác, đồng thời nghiên cứu xây dựng những công nghệ tiên tiến về sử dụng nước ít tốn kém, thải nước tối thiểu, xử lý nước thải một cách có hiệu quả với chi phí hợp lý, dễ áp dụng. Nguyễn Lan Phương 20
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Ngoài ra cần xây dựng các chỉ dẫn, hướng dẫn, các tiêu chuẩn, qui trình, qui phạm đối với việc khai thác và sử dụng nguồn nước, kể cả việc tuyên truyền phổ cập những kiến thức cơ bản nhất về nguồn nước và sử dụng nước. Việc dự báo nguồn nước có ý nghĩa to lớn. Dự báo chia thành ngắn hạn và dài hạn. -Dự báo ngắn hạn bao gồm các thông tin về trạng thái nguồn nước trong thời gian một hoặc một số ngày sắp tới nhằm đưa ra những giải pháp cấp bách để điều chỉnh chế độ sử dụng nước hoặc phòng ngừa những biến đổi đột ngột do thiên nhiên gây ra. - Dự báo dài hạn là dự báo trước trong khoảng thời gian dài nhiều tháng nhiều năm về chế độ biến đổi nguồn nước, nhằm điều chỉnh chiến lược khai thác sử dụng nước, hạn chế những thiệt hại và chi phí không đáng có. Việc dự báo các quá trình tự nhiên là rất phức tạp vì nguồn nước và các yếu tố của nó là các đại lượng ngẫu nhiên, do đó để có dự báo đúng đắn, chính xác cần có sự hiểu biết sâu sắc bản chất các quá trình biến đổi tự nhiên, đồng thời phải tiếp thu kế thừa và vận dụng những thành tựu khoa học, những kinh nghiệm của nhân loại trong nhiều lĩnh vực. 1.3.4 Quản lý và giám sát nguồn nước 1. Hệ thống quản lý nhà nước về sử dụng và bảo vệ nguồn nước Khai thác sử dụng tổng hợp, hợp lý nguồn nước là một vấn đề có tầm chiến lược không chỉ trong phạm vi một quốc gia mà đã trở thành nhiệm vụ của toàn nhân loại. Nguồn nước là tài nguyên thiên nhiên đồng thời là môi trường sống có quan hệ mật thiết đến các môi trường khác, như môi trường đất, không khí, thảm thực vật, động vật, trong đó có xã hội con người. Tiềm năng và khả năng của nguồn nước rất đa dạng, có thể khai thác vào nhiều mục đích với lợi ích rất lớn, song nếu phạm sai lầm trong việc sử dụng, nhất là trong quan niệm ứng xử với nguồn nước như một thứ trời cho không thiếu trách nhiệm, thiếu thận trọng trong việc sử dụng nguồn nước, thì hậu quả sẽ không thể lường nổi. Hiện nay nhiều nơi, nhiều lúc nhiều nước đứng trước nguy cơ thiếu Nguyễn Lan Phương 21
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP nguồn nước sạch, họ đã phải trả giá không chỉ tính bằng tiền bạc mà còn bằng sinh mệnh của nhiều người. Nhiều nước đã hình thành bộ luật về sử dụng và bảo vệ nguồn nước dưới sự điều hành quản lý trực tiếp của cơ quan nhà nước về sử dụng và bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên.Nhiều quốc gia đã phối hợp nghiên cứu vấn đề sử dụng và bảo vệ nguồn nước và hình thành những tổ chức liên quốc gia nhằm khắc phục có hiệu quả những ảnh hưởng bất lợi đang diễn ra do hoạt động kinh tế xã hội của con người. 2.Quan trắc nguồn nước bằng thám không vũ trụ Hiện nay nhiều nước đã sử dụng vệ tinh hoặc máy bay để nghiên cứu nguồn nước dựa trên nguyên tắc phản xạ khác nhau của các đối tượng khác nhau. Việc quan sát có thể bằng trực giác (bằng mắt), hoặc bằng các thiết bị chụp ảnh hay quay phim. Độ cao quan trắc từ vài trăm mét đến 10-15 km. Phương pháp thám không vũ trụ có thể phân thành sáu nhóm: -Tên lửa vũ trụ; - Tàu vũ trụ hoặc trạm vũ trụ có người lái; - Vệ tinh mặt đất; - Vệ tinh địa tĩnh; - Các trạm tự động hoặc trạm giữa các hành tinh có người lái; - Trạm thiên văn Mặt Trăng. 3.Giám sát chất lượng nguồn nước a.Nhiệm vụ của giám sát chất lượng nguồn nước bao gồm: -Theo dõi sự biến động về thành phần hóa học của nước, đặc biệt các thành phần gây ô nhiễm nguồn nước, làm giảm chất lượng nước. -Đối với nước ngầm theo dõi sự phát triển của phễu hạ thấp mực nước theo thời gian khai thác và sự biến dạng lún mặt đất do hạ thấp mực nước khi khai thác. -Dự báo xu thế biến đổi của chất lượng nước nguồn và đề xuất các biện pháp phòng chống, giảm nhẹ các tác động tiêu cực của việc khai thác nước đến môi trường. Nguyễn Lan Phương 22
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP b.Mạng lưới giám giát chất lượng nước nguồn -Cần phải tổ chức mạng lưới theo dõi chất lượng các nguồn nước mặt và nước ngầm. -Đối với nước mặt : lập các trạm quan trắc trên các con sông, tại các điểm quan trọng có các nguồn gây ô nhiễm tác động đến nguồn nước. -Đối với nước ngầm cần tổ chức theo dõi mực nước trong các lỗ khoan, sự sụt lún mặt đất. -Các chỉ tiêu giám sát: phân tích các chỉ tiêu theo tiêu chuẩn TCVN 5942-1995, TCVN 5943-1995. -Tổ chức các phòng thí nghiệm. -Triển khai công tác đo đạc, lấy mẫu, thí nghiệm phân tích, xử lý tổng hợp thông tin, lưu trữ số liệu, lập báo cáo định kỳ hàng tháng, quí, năm để đề xuất giải pháp bảo vệ nguồn nước nhất là trường hợp xảy ra các sự cố về nguồn nước. 1.4 Các loại hệ thống cấp nước và chế độ làm việc của hệ thống cấp nước 1.4.1 Phân loại: 1. Theo đối tượng sự dụng nước - Hệ thống cấp nước đô thị. - Hệ thống cấp nước công nghiệp. - Hệ thống cấp nước nông nghiệp - Hệ thống cấp nước đường sắt. 2. Theo chức năng phục vụ. - Hệ thống cấp nước sinh hoạt: phục vụ các nhu cầu sinh hoạt của người dân trong các đô thị như cấp nước cho ăn uống, tắm, rửa, nước phục vụ cho nhà vệ sinh - Hệ thống cấp nước sản xuất: phục vụ cho sản xuất trong nhà máy, các khu công nghiệp. Nước cấp cho sản xuất yêu cầu về số lượng, chất lượng và áp lực rất khác nhau. Một nhà máy có thể yêu cầu nhiều loại nước với chất lượng khác nhau. Nguyễn Lan Phương 23
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - Hệ thống cấp nước chữa cháy:vục vụ cho việc dập tắt các đám cháy trong khu dân cư và các khu công nghiệp. - Hệ thống cấp nước kết hợp: là loại hệ thống kết hợp các hệ thống trên. Tùy theo yêu cầu cụ thể về số lượng và chất lượng, có thể kết hợp hệ thống cấp nước sản xuất và hệ thống cấp nước sinh hoạt khi yêu cầu về chất lượng nước sản xuất tương tự chất lượng nước sinh hoạt, hoặc chất lượng nước yêu cầu sản xuất thấp hơn nước sinh hoạt nhưng số lượng ít.Có thể sử dụng hệ thống kết hợp khi yêu cầu chất lượng nước sản xuất cao hơn, khi đó phải có thêm công trình xử lý cục bộ nước sinh hoạt để đạt yêu cầu chất lượng của nước sản xuất.Trường hợp nước sản xuất yêu cầu số lượng lớn nhưng chất lượng thấp thì phải xây dựng hệ thống riêng. 3. Theo phương pháp sử dụng. - Hệ thống cấp nước chảy thẳng: nước dùng xong thải di ngay. - Hệ thống cấp nước tuần hoàn: nước chảy tuần hoàn trong 1 chu trình kín. Hệ thống này tiết kiệm nước vì chỉ cần bổ sung phần nước hao hụt trong quá trình tuần hoàn, thường dùng trong công nghiệp. - Hệ thống cấp nước dùng lại: nước có thể dùng lại 1vài lần nữa mới thải ra, thường áp dụng trong công nghiệp. 4. Theo phương pháp vận chuyển nước. - Hệ thống cấp nước có áp: nước chảy trong ống chịu áp lực do bơm hoặc bể chứa nước trên cao tạo ra. - Hệ thống cấp nước tự chảy: nước tự chảy theo ống hoặc mương do chênh lệch địa hình. 5. Theo phương pháp chữa cháy. - Hệ thống chữa cháy áp lực thấp: áp lực nước ở mạng lưới đường ống cấp nước thấp nên phải dùng bơm đặt trên xe chữa cháy nhằm tạo ra áp lực cần thiết để dập tắt đám cháy. Nguyễn Lan Phương 24
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - Hệ thống chữa cháy áp lực cao: áp lực nước trên mạng lưới đường ống đảm bảo đưa nước tới mọi nơi chữa cháy. 6. Theo phạm vi cấp nước: - Hệ thống cấp nước trong nhà. - Hệ thống cấp nước tiểu khu. - Hệ thống cấp nước thành phố. 7. Theo loại nguồn nước. - Hệ thống cấp nước mặt. - Hệ thống cấp nước ngầm. - Hệ thống cấp nước mưa. 1.4.2 Chế độ tiêu thụ nước của thành phố và cách xác lập chế độ bơm nước vào mạng lưới cấp nước. Chế độ nước tiêu thụ thay đổi theo từng giờ trong ngày. Nhiệm vụ của trạm bơm cấp II đảm bảo yêu cầu dùng nước cho toàn thành phố. Trong thực tế không thể chọn chế độ bơm hoàn toàn đúng với chế độ tiêu thụ vì như vậy sẽ rất phức tạp cho công tác quản lý và chọn chủng loại bơm. Nguyên tắc chọn bơm là phải cùng loại, có thông số kỹ thuật tương đương nhau để thuận tiện cho việc ghép bơm song song trên cùng một hệ thống ống đẩy. Vì vậy thường chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp hai theo hình bậc thang, làm việc ổn định trong một số giờ với các bơm cùng loại ghép song. Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II phải bám sát chế độ tiêu thụ nước để giảm bớt dung tích điều hòa của đài. Thông thường trạm bơm cấp II chọn chế độ làm việc hai bậc. Trong những giờ dùng nước ít chọn 1 hoặc 2 bơm cùng loại có lưu lượng tổng cộng ứng với lượng nước tiêu thụ. Trong những giờ dùng nước nhiều ghép các bơm cùng loại có lưu lượng tương ứng. Nguyễn Lan Phương 25
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Trong các thành phố nhỏ qui mô dùng nước ít, thành phần các đối tượng dùng nước đơn điệu, chế độ dùng nước thay đổi và dao động lớn có thể chọn chế độ làm việc của bơm cấp II theo 3 cấp. 1.4.3 Sự liên hệ giữa các công trình của hê thống cấp nước về lưu lượng Trạm bơm cấp I có nhiệm vụ cung cấp nước cho trạm xử lý. Trạm xử lý được thiế t kế với công suất nhất định và làm việc ổn định trong từng thời kỳ nhất định. Theo nguyên tắc trạm xử lý phải đảm bảo cung cấp nước cho ngày dùng nước lớn nhất trong năm. Trong những ngày dùng nước ít nhất- trạm làm việc với công suất nhỏ nhưng vẫn đảm bảo chế độ làm việc ổn định với lưu lượng không đổi trong ngày. Một số công trình trong trạm xử lý phải có yêu cầu đầu vào làm việc ổn định mới đảm bảo chế độ làm việc tốt và có hiệu quả. Nếu lưu lượng thay đổi dẫn đến chế độ thủy lực trong các công trình xử lý không ổn định làm hiệu quả xử lý giảm. Vì vậy trạm bơm cấp I làm việc với lưu lượng không đổi xấp xỉ 4,17 % Qng.đ, thường chọn số lượng bơm 2-3 cái để giảm kích thước và kinh phí xây dựng trạm. Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II theo cấp và bám sát chế độ tiêu thụ nước của thành phố. Do chế độ làm việc của trạm bơm I và trạm bơm II khác nhau nên cần phải có công trình điều hòa lượng giữa 2 trạm bơm đó là bể chứa nước sạch trong trạm xử lý. Trong những giờ TBI cấp nước thô vào lớn hơn lưu lượng nước bơm từ TBII, nó được tích lũy vào bể chứa nước sạch. Ngược lại lưu lượng nước bơm đi từ TBII lơn hơn lượng nước của TBI cấp vào thì nước từ bể chứa sẽ bù vào lượng nước thiếu hụt. Chế độ làm việc của TBII theo cấp, trong khi chế độ tiêu thụ nước thay đổi theo từng giờ trong ngày. Do đó phải có công trình điều hòa lưu lượng giữa chế đọ bơm nước và chế độ tiêu thụ nước, đó chính là đài nước. Trong những giờ tbii cấp vào mạng lưới lớn hơn lưu lượng nước tiêu dùng, nước được đưa lên cung cấp cho đài. Ngược lại,khi lưu lượng nước tiêu dùng lớn hơn lưu lượng TBII cung cấp vào Nguyễn Lan Phương 26
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP mạng lưới thì nước ra khỏi đài cùng với nước từ TBII để cung cấp nước đủ yêu cầu của đối tượng sử dụng. Như vậy về lý thuyết đài nước có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và tao áp lực đưa nước tới mọi điểm trong thành phố. Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng, độ tin cậy của hệ thống cấp nước không dược đáp ứng để xảy ra tình trạng mất nước hoặc thiếu nước. Do đó các hộ gia đình phải xây dựng công trình dự trữ nước riêng như két nước, thùng chứa Các két nước sẽ đảm nhiệm chức năng điều hòa lưu lượng thay cho đài nước. 1.4.4 Sự liên hệ về áp lực giưa các công trình trong hệ thống cấp nước. Nước được đưa tới nơi tiêu dùng bằng áp lực do máy bơm hay đài nước tạo ra. Muốn cung cấp nước được liên tục thì áp lực của bơm hoặc chiều cao của đài phải đủ để đưa nước tới vị trí bất lợi nhất của mạng lưới tức là ngồi nhà ở xa nhất, cao nhất so với trạm bơm, đài nước, đồng thời ở đó cũng phải có 1 áp lực tự do cần thiết để đưa nước đến các thiết bị vệ sinh ở vị trí bất lợi nhất của ngôi nhà. 1. Khi đài nước ở đầu mạng lưới. Duong do ap 2 h2 hd Hd h1 Hb 3 Hct 1 Zd Znh Zb Cos chuan h3 Hình 1-2: Sự liên hệ về áp lực giưa các công trình trong hệ thống cấp nước khi đài nước ở đầu mạng lưới Nguyễn Lan Phương 27
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Từ sơ đồ , viết phương trình Bernoulli cho hai mặt cắt tại nơi đặt đài và nơi có nhà bất lợi Zđ +Hđ = Hct + h1 + Znh - Zđ Rút ra chiều cao xây dựng đài Hđ = Hct + h1 + Znh - Zđ (m) Nhận xét: - Nếu áp lực cần thiết của ngôi nhà lớn thì chiều cao xây dựng đài nước cũng lớn. - Nếu tổng tổn thất áp lực từ nơi xây dựng đài đến điểm bất lợi lớn thì chiều cao xây dựng đài nước cũng lớn.Trường hợp này xảy ra khi mạng phân phối dạng kéo dài hoặc khi xác định thủy lực đã chọ n đường kính nhỏ, vận tốc khá lớn. - Nếu độ chênh giữa nơi xây dựng đài nước và nơi có ngôi nhà bất lợi lớn thì chiều cao xây dựng đài sẽ nhỏ. Do đó nên chọn ví trí xây dựng đài nước ở nơi cao trong thành phố. Đài nước nên đặt ở những điểm cao, càng kinh tế vì giá thành xây dựng thấp, tổn thất áp lực và năng lượng bơm cũng ít hơn.Khi tính toán Hđ = 0, bể chứa nước trên cao thay thế cho đài nước gọi là bể chứa áp lực. Tương tự viết phương trình Bernoulli cho hai mặt cắt tại nơi đặt TBII và đài nước. Zb + Hb = Hđ + hđ + h2 + Zđ Suy ra áp lực cần thiết của TBII 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. - h1, h2, h3: tổng tổn thất áp lực trên đường ống từ ngôi nhà bất lợi đến đài, từ trạm bơm đến đài và từ bể chứa đến trạm bơm. Nguyễn Lan Phương 28
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). Trong giờ dùng nước lớn, TBII và đài nước cùng cung cấp nước vào mạng để đảm bảo lưu lượng nước theo yêu cầu của thành phố. 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.Chế độ làm việc của mạng khi đài nước ở giữa mạng lưới Hđ = Hct + h1 + Znh - Zđ Hb = Hđ + hđ + h2 + Zđ - Zb (m) 4.Hệ thống cấp nước không có đài Khi chế độ tiêu thụ nước của đối tượng dùng nước luôn điều hòa, sự thay đổi lưu lượng không đáng kể ( cấp nước cho sản xuất) hoặc trường hợp cấp nước tự chảy thì không cần đài nước. Mạng lưới đường ống phân phối nước được tính toán trên cơ sở đảm bảo áp lực dư tại điểm bất lợi nhất. cần có phương án vạch tuyến mạng lưới và tính toán chọn dường kính ống hợp lý để giảm kinh phí xây dựng mạng lưới đến mức thấp nhất. 5. Trường hợp khi hệ thống có cháy. a. Khi đài nước ở đầu mạng lưới Hình 1-3: Sự liên hệ về áp lực giữa các công trình trong hệ thống cấp nước khi đài nước ở đầu mạng lưới trong trường hợp hệ thống có cháy 1- Đường đo áp trong trường hợp bình thường (không có cháy) 2- Đường đo áp trong trường hợp có cháy, phụ thuộc vào mối liên hệ giữa áp lực cần thiết H4 lúc bình thường và Hcc phụ thuộc vào tổng tổn thất áp Nguyễn Lan Phương 29
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP lực trong mạng giữa 2 trường hợp mà (2) có thể nằm trên hoặc dưới đài nước (chú ý: nếu cao hơn đài thì phải đóng lại). 3- Đường đo áp tính toán khi có cháy nằm dưới mực nước trong đài. hd 3 1 2 Hb Hd Hct Zd Za Zb Cot qui uoc 2. Khi đài ở cuối mạng lưới. QTB2 = QShmax + Qcc Hb = Hcc + hcc + Zcc - Zb 1.5 CÁC CÔNG TRÌNH ĐIỀU HÒA VÀ DỰ TRỮ NƯỚC. 1.5.1 Bể chứa nước sạch 1. Nhiệm vụ: Bể chứa nước sạch có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa TBI và TBII; dự trữ lượng nước chữa cháy trong 3 giờ, nước xả cặn bể lắng, rửa bể lọc và nước dùng cho các nhu cầu khác của nhà máy. 2. Các loại bể chứa Bể chứa có thể xây b ằng gạch, đá hộc hoặc bê tông cốt thép. Trên mặt bằng có dạng hình chữ nhật hoặc tròn ( khi dung tích <2000m3). Bể có thể xây dựng nổi, chìm hoặc nửa nổi nửa chìm. Chọn cao trình đáy bể phụ thuộc dây chuyền công nghệ trạm xử lý, điều kiện địa hình, địa chất và thủy văn. Thông thường bể chứa có dạng nửa nổi nửa chìm. 3.Yêu cầu cơ bản về cấu tạo và trang thiết bị cho bể chứa a. Yêu cầu: Nguyễn Lan Phương 30
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP -Bể chứa nước sạch phải có kết cấu vững chắc, chịu được tải trọng của nước và đất. Tuyệt đối không được rò rỉ để chống thất thoát và đặc biệt là chống ô nhiễm nước trong bể. - Bể chứa nước sạch thường được chia thành nhiều ngăn để tạo dòng chảy lưu thông trong bể, tránh các vùng nước chết trong bể, đồng thời đủ thời gian tiếp xúc giữa nước với chất khử trùng. - Bể chứa phải có độ dốc đáy về phía hố thu nơi đặt ống hút của máy bơm để thuận tiện cho việc thau rửa bể. Hố thu nơi đặt ống hút phải có kích thước đảm bảo việc hút nước của máy bơm và để tân dụng tối đa dung tích của bể chứa. b. Trang thiết bị cho bể chứa - Ống dẫn nước sạch vào bể - Ống hút - Ống tràn - Ống xả cặn - Ống thông hơi - Lớp đất phủ 2 3 1 4 Hình 1-4 : Bể chứa 1. Ống dẫn nước sạch vào bể 2. Ống tràn 3. Ống hút 4.Ống xả cặn Nguyễn Lan Phương 31
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 4.Xác định dung tích của bể chứa * Dung tích bể chứa được xác định bởi công thức sau: 3 WC = WCC + WĐH + WTXL (m /ngày). Trong đó: 3 + WCC là dung tích nước để dập tắt đám cháy, (m /ngày). 3 + WĐH là dung tích điều hòa, (m /ngày). 3 + WTXL là lưu lượng cần cung cấp chu bản thân trạm xử lý, (m /ngày). Xác định dung tích điều hòa của bể chứa theo nguyên tắc: - Khi lưu lượng của Trạm xử lý lớn hơn lưu lượng trạm bơm II nước được tích lũy thêm vào bể. Qvào = Q1 – Q2 (% Qngđ) Trong đó: Q1 là lưu lượng của TXL (% Qngđ) Q2 là lưu lượng của TB II (% Qngđ) - Ngược lại lưu lượng của Trạm xử lý nhỏ hơn lưu lượng trạm bơm II thì nước ở bể chứa cung cấp thêm vào mạng lưới. Qui ước nước ra khỏi bể Qra = Q2 – Q1 (% Qngđ) Bảng xác định dung tích điều hòa của bể chứa Chế độ Chế độ làm Làm việc Vào bể Ra bể Còn lại Giờ việc của TXL của TB II (% Qngđ) (% Qngđ) (% Qngđ) (% Qngđ) (% Qngđ) 0-1 4.16 0.905 3.255 6.525 1-2 4.16 0.935 3.225 9.749 2-3 4.16 0.935 3.225 12.974 3-4 4.16 0.996 3.164 16.138 4-5 4.17 1.798 2.372 18.510 5-6 4.17 2.734 1.436 19.946 Nguyễn Lan Phương 32
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 6-7 4.17 6.003 1.833 18.113 7-8 4.17 5.021 0.851 17.262 8-9 4.17 4.810 0.640 16.622 9-10 4.17 5.202 1.032 15.589 10-11 4.17 5.504 1.334 14.255 11-12 4.17 5.625 1.455 12.800 12-13 4.17 5.021 0.851 11.949 13-14 4.17 4.931 0.761 11.188 14-15 4.17 7.977 3.807 7.381 15-16 4.17 5.233 1.063 6.319 16-17 4.17 5.263 1.093 5.226 17-18 4.17 5.491 1.321 3.905 18-19 4.17 5.462 1.292 2.613 19-20 4.17 5.040 0.870 1.743 20-21 4.16 4.570 0.410 1.333 21-22 4.16 4.057 0.490 1.823 22-23 4.16 5.400 1.240 0.000 23-24 4.16 1.086 3.074 3.270 Tổng 100 100.000 Từ kết quả tính ta lấy trị số lớn nhất trong cột nước còn lại trong bể. Đó chính là dung tích cần điều hòa trong bể chứa tính bằng (% Qngđ) 1.5.2 Đài nước: 1. Chức năng: Đài nước là công trình dùng để điều hòa lưu lượng và áp lực cho mạng lưới cấp nước. Đài nước còn là 1 công trình kiến trúc vì có chiều cao và thể tích lớn. Đài nước được sử dụng trong trường hợp hệ thống cấp nước không liên tục ngày đêm hoặc khi nguồn điện không đảm bảo Nguyễn Lan Phương 33
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 2. Yêu cầu cơ bản về trang bị cho đài chứa: 4 3 2 1 Hình 1-5 : Trang bị của đài chứa 1.Đường ống dẫn nước vào và ra khỏi đài 2.Đường ống tràn 3. Van xả cặn 4. Cột thu lôi chống sét. - Đường ống dẫn nước vào và ra khỏi đài: Đường ống này làm chung cho cả 2 nhiệm vụ và có đường kính thống nhất từ trên xuống dưới. Đường kính xác định vào lưu lượng lớn nhất vào hoặc ra khỏi đài ( xác định bằng dung tích điều hòa của đài nước) Đường dẫn nước vào đài bố trí ở phía trên, ở cao độ mực nước thiết kế của đài nước. Cần lắp đặt van tự động trong đài để tự động đóng lại khi đài đầy nước. Đường dẫn nước ra khỏi đài lắp đặt van 1 chiều để cho nước ra từ phía dưới. Có thể lắp đặt đường ống ra và vào đài riêng. - Đường ống tràn và ống xả cặn: Ống tràn chọn đường kính bằng đường kính dẫn vào. Ống tràn phải có côn và xi phông để chống côn trùng vào đài. Nguyễn Lan Phương 34
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Ống xả cặn có van chặn để phục vụ thau rửa bể theo định kỳ. Ống tràn và ống xả cặn nối với mạng lưới thoát nước ngoài phố. - Thước báo hiệu mực nước. - Thang lên xuống đài nước. - Thu lôi chống sét. 4. Các loại kết cấu đài nước - Đài có dạng hình trụ tròn: bằng bê tông toàn khối, chân đài dạng hình tháp. Loại đài này có giá thành xây dựng cao, biện pháp thi công phức tạp. - Đài có dạng hình nấm: chân đài hình trụ tròn, đường kính không đổi. - Đài nước hình cầu bằng kim loại lắp ghép. Bầu đài được lắp ghép từ nhiều mảnh kim loại, chân đài bằng thép hình trụ tròn. 5. Xác định dung tích đài : Dung tích đài xác định theo công thức 3 Wđ = Wđh + Wcc (m ). Trong đó: 3 Wđh: Dung tích điều hòa đài (m ). Wcc: Là lượng nước mà đài phải cung cấp chữa cháy, khi có cháy xảy ra (cấp đủ 10 phút) sau đó lượng nước chữa cháy sẽ do trạm bơm cấp II hay lượng nước chữa cháy đảm nhiệm (Theo 20 TCN 33 – 85. Tra phụ lục 2, bảng I) * Xác định dung tích điều hòa đài (Wđh). Dung tích điều hòa đài được xác định bằng phương pháp lập bảng. Để xác định Wđh ta dựa vào chế độ tiêu thụ nước từng giờ trong ngày của khu vực tính toán, qua đó ta chọn chế độ bơm của trạm bơm II. Lập bảng xác định dung tích đài nước như sau: Nguyễn Lan Phương 35
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP BẢNG XÁC ĐỊNH DUNG TÍCH ĐIỀU HÒA ĐÀI NƯỚC BẢNG TÍNH DUNG TÍCH ĐIỀU HÒA CỦA ĐÀI Chế độ tiêu Chế độ bơm Nước vào Nước ra Nước còn lại Giờ thụ cấp II đài đài trong đài %Qng.đ %Qng.đ %Qng.đ %Qng.đ %Qng.đ 0-1 1.74 1.90 0.16 0.32 1-2 1.74 1.90 0.16 0.48 2-3 1.74 1.90 0.16 0.63 3-4 1.74 1.90 0.16 0.79 4-5 2.55 1.90 0.65 0.14 5-6 3.36 5.30 1.94 2.08 6-7 4.60 5.30 0.70 2.79 7-8 5.41 5.30 0.11 2.68 8-9 6.01 5.30 0.71 1.97 9-10 5.58 5.30 0.28 1.69 10-11 4.93 5.30 0.37 2.05 11-12 6.23 5.30 0.93 1.12 12-13 5.22 5.30 0.08 1.21 13-14 5.22 5.30 0.08 1.29 14-15 4.98 5.30 0.32 1.61 15-16 5.81 5.30 0.51 1.10 16-17 5.81 5.30 0.51 0.59 17-18 5.41 5.30 0.11 0.49 18-19 5.22 5.30 0.08 0.57 19-20 4.81 5.30 0.49 1.06 20-21 5.06 5.30 0.24 1.30 21-22 2.95 1.90 1.05 0.25 22-23 2.15 1.90 0.25 0.00 23-24 1.74 1.90 0.16 0.16 CỘNG 100.00 100.00 5.10 5.10 Nguyễn Lan Phương 36
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 thu ộc 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). QQ− ∑ 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 d ọc 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( + ) 3,0 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) qnuït = qn + qttr (l / )s q n = )s/l( 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