Bài tập lớn môn học mạng lưới cấp thoát nước chủ Đề thiết kế mạng lưới cấp thoát nước của một trường tiểu học (khung lẻ) Ở vùng quê

Vì vậy, để giải quyết những thách thức này và tạo ra một môi trường học tập an toàn và tiện nghi, một ý tưởng đã được nhóm chúng em đưa ra là thiết kế một mạng lưới cấp thoát nước hiện đ

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

🙞···☼···🙜

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC

CHỦ ĐỀ: THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC CỦA MỘT

TRƯỜNG TIỂU HỌC (KHUNG LẺ) Ở VÙNG QUÊ

LỚP L01 – NHÓM 7 Giảng viên hướng dẫn: ThS Phan Xuân Thạnh

TS Nguyễn Thái Anh

1 Nguyễn Đăng Khoa (C) 2113763 khoa.nguyen210603@hcmut.edu.vn 100%

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2023

2

MỤC LỤC

PHẦN 1: Ý TƯỞNG CỦA ĐỀ TÀI 3

PHẦN 2: CÁC QUY CHUẨN, TIÊU CHUẨN VÀ CÔNG THỨC 4

1 Quy chuẩn Việt Nam (QCVN) 4

2 Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) 4

3 Các quy chuẩn, tiêu chuẩn sử dụng trong đề tài 4

4 Công thức tính toán 5

4.1 Công thức tính toán mạng lưới cấp nước 5

4.2 Công thức tính toán hệ thống chữa cháy 5

4.3 Công thức tính toán mạng lưới thoát nước 6

4.4 Công thức tính toán bể tự hoại 6

PHẦN 3: SƠ ĐỒ MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC 8

PHẦN 4: TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC 12

1 Tính toán mạng lưới cấp nước 12

2 Tính toán mạng lưới thoát nước 13

3 Tính toán hệ thống chữa cháy 15

4 Tính toán bể tự hoại 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO 17

3

PHẦN 1: Ý TƯỞNG CỦA ĐỀ TÀI

Huyện Chợ Lách, một vùng nông thôn đang đối mặt với nhiều thách thức khó khăn Như một trường tiểu học nhỏ thuộc khung lẻ, đây là nơi học tập của 350 học sinh từ lớp một đến lớp năm đến từ các xã hẻo lánh trong khu vực Với mục tiêu đem lại chất lượng giáo dục tốt nhất cho các em, việc đầu tư vào hệ thống cấp thoát nước trở nên cấp bách Thực trạng hiện tại, hệ thống cấp thoát nước tại trường tiểu học này còn gặp nhiều vấn đề Đầu tiên, nguồn nước cấp không ổn định gây khó khăn cho việc cung cấp nước cho 350 học sinh Thứ hai, việc xử lý nước thải chưa được thực hiện một cách hiệu quả Không có

hệ thống phân loại nước thải đen và nước thải xám cũng như chưa đáp ứng đúng tiêu chuẩn

an toàn Thứ ba, phòng cháy chữa cháy của trường còn hạn chế Với môi trường nông thôn

và xa xôi, cần phải nâng cao khả năng chữa cháy và đảm bảo an toàn cho cả học sinh và giáo viên Vì vậy, để giải quyết những thách thức này và tạo ra một môi trường học tập an toàn và tiện nghi, một ý tưởng đã được nhóm chúng em đưa ra là thiết kế một mạng lưới cấp thoát nước hiện đại và bền vững tại trường tiểu học này

Mạng lưới cấp thoát nước sẽ tập trung vào các khía cạnh chính sau:

- Cung cấp nước sạch: Một hệ thống cấp nước đáng tin cậy sẽ được thiết kế để đảm bảo nguồn nước sạch và ổn định cho 350 học sinh của trường Việc lắp đặt bơm nước, bể chứa nước và hệ thống ống dẫn sẽ được thực hiện một cách chính xác và

có chất lượng cao

- Xử lý nước thải: Hệ thống cấp thoát nước sẽ được cải thiện với việc xây dựng một

hệ thống xử lý nước thải hiệu quả Trước tiên, sẽ có một hệ thống phân loại nước thải đen và nước thải xám để xử lý mỗi loại nước thải theo cách thích hợp Nước thải đen được đưa vào một bể tự hoại để xử lý và làm sạch trước khi được thải ra môi trường Nước thải xám sẽ trải qua quá trình xử lý để loại bỏ các chất ô nhiễm

và sau đó được tái sử dụng cho mục đích như tưới cây hoặc vệ sinh

- Hệ thống chữa cháy: Để đảm bảo an toàn cháy nổ, một hệ thống chữa cháy đáng tin cậy sẽ được đặt ra Ngoài việc trang bị bình chữa cháy, một hệ thống chữa cháy

4

bằng vách chắn sẽ được lắp đặt trên toàn bộ khuôn viên trường Điều này giúp ngăn chặn sự lan rộng của ngọn lửa và bảo vệ sinh mạng và tài sản của mọi người trong trường

PHẦN 2: CÁC QUY CHUẨN, TIÊU CHUẨN VÀ CÔNG THỨC

1 Quy chuẩn Việt Nam (QCVN)

Quy chuẩn kỹ thuật là quy định về mức giới hạn của đặc tính kỹ thuật và yêu cầu quản lý mà sản phẩm, hàng hóa, dịch vụ, quá trình, môi trường và các đối tượng khác trong hoạt động kinh tế - xã hội phải tuân thủ để bảo đảm an toàn, vệ sinh, sức khỏe con người; bảo vệ động vật, thực vật, môi trường; bảo vệ lợi ích và an ninh quốc gia, quyền lợi của người tiêu dùng và các yêu cầu thiết yếu khác QCVN là viết tắt của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN do cơ quan nhà nước có thẩm quyền ban hành dưới dạng văn bản để bắt buộc áp dụng Đồng thời, QCVN cũng được sử dụng làm tiền tố cho các bộ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia của Việt Nam

2 Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN)

TCVN là viết tắt của cụm từ Tiêu chuẩn Việt Nam, dùng làm ký hiệu tiền tố cho các

bộ tiêu chuẩn quốc gia của Việt Nam Các TCVN do Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam (thuộc Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường chất lượng) và các bộ, ngành tổ chức xây dựng,

Bộ Khoa học Công nghê công bố

3 Các quy chuẩn, tiêu chuẩn sử dụng trong đề tài

QCXDVN 01:2008 - Quy hoạch xây dựng

TCVN 7957:2008 - Tiêu chuẩn thoát nước

TCVN 33:2006 – Cấp nước-Mạng lưới đường ống và công trình-Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4513:1988 – Cấp nước bên trong-Tiêu chuẩn thiết kế

TCVN 4474:1987 – Thoát nước bên trong

TCVN 8793:2011 – Trường tiểu học-Yêu cầu thiết kế

TCVN 2622:1995 – Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình-Yêu cầu thiết kế

5

4 Công thức tính toán

4.1 Công thức tính toán mạng lưới cấp nước

- Lưu lượng sinh hoạt trung bình: 𝑄𝑠ℎ𝑡𝑏 =𝑄1 ℎọ𝑐 𝑠𝑖𝑛ℎ.𝐹.𝑠ố ℎọ𝑐 𝑠𝑖𝑛ℎ

1000 ( 𝑚3

𝑛𝑔à𝑦)

- Lưu lượng sinh hoạt lớn nhất: 𝑄𝑠ℎ𝑚𝑎𝑥 = 𝑄𝑠ℎ𝑡𝑏 𝐾max 𝑛𝑔à𝑦 ( 𝑚3

𝑛𝑔à𝑦)

- Lưu lượng sinh hoạt lớn nhất: 𝑄1ℎ =𝑄𝑠ℎ𝑚𝑎𝑥

24 (𝑚3

𝑔𝑖ờ)

- Lưu lượng tính toán cho trường học: 𝑄𝑡𝑟ườ𝑛𝑔 = 0,2 𝛼 √𝑁( 𝑙í𝑡

𝑔𝑖â𝑦)

- Dung tích bể chứa nước cấp: 𝑊 = 1,5.𝑄𝑡𝑟ườ𝑛𝑔

𝑛 (𝑚3)

- Lưu lượng nước tính toán trong một giây: 𝑞 = 0.2 √𝑁 + 𝐾𝑁𝑎 ( 𝑙í𝑡

𝑔𝑖â𝑦)

- Đường kính ống : 𝐷 = √4.𝑞.10−3

𝜋.𝑣 (𝑚)

- Chiều cao tổn thất: 𝐻 =𝐿.1000𝑖

1000 (𝑚)

CHÚ GIẢI

- F là hệ số khả năng cấp nước cho toàn bộ học sinh

- Kmax ngày là hệ số dùng nước trong ngày lớn nhất

- N là tổng đương lượng

- 𝛼 là hệ số phụ thuộc vào chức năng của công trình

- 𝑣 là vận tốc của nước chảy trong ống (m/s)

- 𝐿là chiều cao của đoan đường cần tính (m)

- 1000𝑖là chỉ tốc độ dòng chảy hoặc lưu lượng nước (lít mỗi phút)

- 𝑛là số lần đóng mở bơm bằng tay trong một ngày

4.2 Công thức tính toán hệ thống chữa cháy

- Lưu lượng họng chữa cháy:𝑄ℎọ𝑛𝑔 𝑐𝑐= 𝑆ố ℎọ𝑛𝑔 𝑝ℎ𝑢𝑛 𝑙ư𝑢 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑚ỗ𝑖 ℎọ𝑛𝑔 𝑝ℎ𝑢𝑛 3,6 (𝑚3

ℎ )

- Dung tích chữa cháy: 𝑊𝑐𝑐 =𝑄ℎọ𝑛𝑔 𝑐𝑐 𝑇 (𝑚3)

- Thiết kế bể chữa cháy

6

+ Chiều cao xây dựng: 𝐻𝑥𝑑 = 𝐻𝑐𝑐+ 0.3 (m)

+ Diện tích bể chữa cháy: 𝑆 = 𝑊𝑐𝑐

𝐻 𝑥𝑑 (𝑚2)

CHÚ GIẢI

- T là thời gian chữa cháy (giờ)

- 𝐻𝑐𝑐 là chiều cao lý thuyết (m)

4.3 Công thức tính toán mạng lưới thoát nước

- Lưu lượng nước tính toán trong một giây: 𝑞 = 0.2 √𝑁 + 𝐾𝑁𝑎 ( 𝑙í𝑡

𝑔𝑖â𝑦)

- Lưu lượng tổng: 𝑄𝑡ổ𝑛𝑔 = 𝑞 + 𝑄𝑐ℎ𝑢ẩ𝑛 ( 𝑙í𝑡

𝑔𝑖â𝑦)

- Đường kính ống : 𝐷 = √4.𝑞.10−3

𝜋.𝑣 (𝑚)

- Lưu lượng nước mưa trên mái: 𝑄𝑚á𝑖 = 𝐹.𝑘.𝑞𝑠

10000 (𝑙

𝑠)

- Lưu lượng nước thải đen, nước thải xám xử lý

+ 𝑄đ𝑒𝑛 𝑥ử 𝑙ý = 𝑄đ𝑒𝑛 80% (𝑙

𝑠) + 𝑄𝑥á𝑚 𝑥ử 𝑙ý = 𝑄𝑥á𝑚 80% (𝑙

𝑠)

CHÚ GIẢI

- F là diện tích thu nước mưa trên mái (F tương ứng với tổng diện tích trường học)

- K là trị số hệ số phụ thuộc vào N

- 𝑞𝑠 là cường độ mưa l/s.ha tính cho địa phương có thời gian mưa 5 phút và chu kỳ vượt quá cường độ tính toán bằng một năm (𝑝 = 1)

- 𝛼 là hệ số phụ thuộc vào chức năng của công trình

- 𝑘là hệ số

4.4 Công thức tính toán bể tự hoại

- Dung tích vùng phân hủy cặn tươi: 𝑉𝑏 =0,5.𝑁.𝑡𝑏

1000 (𝑚3)

- Dung tích vùng chứa bùn cặn đã phân hủy: 𝑉𝑡 =𝑟.𝑁.𝑇

1000 (𝑚3)

7

- Dung tích vùng lắng: 𝑉𝑛 = 𝑄 𝑡 𝑛 = 𝑁 𝑄0 𝑡 𝑛(𝑚3)

- Dung tích phần váng nổi: 𝑉𝑣 = (0.4 − 0.5) 𝑉𝑡 (𝑚3)

- Tổng dung tích ướt: 𝑉ướ𝑡 = 𝑉𝑏 + 𝑉𝑡+ 𝑉𝑛 + 𝑉𝑣 (𝑚3)

- Dung tích phần lưu không trên mặt nước: 𝑉𝑘 = 20% 𝑉ướ𝑡 (𝑚3)

- Tổng dung tích của bể: 𝑉 = 𝑉ướ𝑡+ 𝑉𝑘 (𝑚3)

- Thể tích ngăn thứ nhất: 𝑉1 =𝑉

2 (𝑚3)

- Thể tích ngăn thứ hai, thứ ba: 𝑉2 = 𝑉3 =𝑉

4 (𝑚3)

CHÚ GIẢI

- N là số học sinh (người)

- 𝑡𝑏 là thời gian cần thiết để phân hủy cặn (ngày)

- 𝑟 là lượng chất thải đã phân hủy của một người/năm ( 𝑚3

𝑛𝑔ườ𝑖.𝑛𝑔à𝑦)

- 𝑇 là thời gian giữa hai lần hút cặn (ngày)

- 𝑡 𝑛 là thời gian lưu nước tối thiểu (ngày)

- 𝑄0 là lưu lượng nước thải ( 𝑚

3

𝑛𝑔ườ𝑖.𝑛𝑔à𝑦)

8

PHẦN 3: SƠ ĐỒ MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC

Hình 1: Sơ đồ tổng quan về thiết kế mạng lưới cấp thoát nước ở trường học

9

Hình 2: Mạng lưới cấp nước

10

Hình 3: Mạng lưới thoát nước thải

Hình 4: Mạng lưới thoát nước mưa

11

Hình 5: Mạng lưới chữa cháy

Hình 6: Chú thích ký hiệu

12

PHẦN 4: TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯỚC

Các số liệu dưới đây đã được phân tích, tính toán kỹ và chi tiết trong file Excel của nhóm chúng em Dưới đây là các hình ảnh để trình bày việc tính toán của từng hệ thống

1 Tính toán mạng lưới cấp nước

Hình 1: Tính toán lượng nước cấp

Hình 2: Tính toán số đương lượng thiết bị cần cung cấp

Hình 3: Tính toán lưu lượng cần thiết để cấp cho các thiết bị

Hình 4: Tính toán bể chứa nước cấp

Hình 5: Tính toán thủy lực

Hình 6: Tính toán tổn thất cần thiết

13

2 Tính toán mạng lưới thoát nước

Hình 1: Đương lượng thoát nước thải xám

Hình 2: Đương lượng thoát nước thải đen

Hình 3: Tính toán đường ống thoát nước xám

Hình 4: Tính toán đường ống thoát nước xám cho một khu/tầng

Hình 5: Tính toán đường ống thoát nước đen

Hình 6: Tính toán đường ống nước đen cho một khu/tầng

Hình 7: Tính toán lưu lượng nước mưa trên mái

14

Hình 8: Tổng lưu lượng nước thải xám

Hình 9: Lưu lượng nước thải xử lý

Hình 10: Hệ số không điều hòa

Hình 11: Hệ số nước thải không điều hòa

Hình 12: Lưu lượng nước thải cần xử lý có hệ số điều hòa

15

3 Tính toán hệ thống chữa cháy

Hình 1: Tính toán hệ thống chữa cháy

Hình 2: Thiết lập bể chứa nước chữa cháy

16

4 Tính toán bể tự hoại

Hình 1: Tính toán bể tự hoại

17

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Viện Quy hoạch đô thị - nông thôn (ngày 03 tháng 04 năm 2008), Quy chuẩn xây dựng Việt Nam QCXDVN 01:2008/BXD Truy cập từ: [https://luatvietnam.vn/xay-dung/quy-chuan-qcxdvn-01-2008-bxd-quy-hoach-xay-dung-168045-d3.html]

[2] Công ty cổ phần Nước và Môi trường Việt Nam (VIWASE), TCVN 7957:2008 Thoát nước – Mạng lưới và công trình bên ngoài – Tiêu chuẩn thiết kế Truy cập từ: [https://luatminhkhue.vn/tieu-chuan-viet-nam-tcvn-7957-2008-ve-thoat-nuoc-mang-luoi-va-cong-trinh-ben-ngoai-tieu-chuan-thiet-ke.aspx]

[3] TCVN 2622:1995 Phòng cháy - Chống cháy cho nhà và công trình – Yêu cầu thiết kế Truy cập từ: [https://luatminhkhue.vn/tieu-chuan-viet-nam-tcvn-2622-1995-ve-phong-chay-chong-chay-cho-nha-va-cong-trinh-yeu-cau-thiet-ke.aspx]

[4] TCVN 4513:1988 Cấp nước bên trong – Tiêu chuẩn thiết kế Truy cập từ: [https://thuvienphapluat.vn/TCVN/Tai-nguyen-Moi-truong/TCVN-4513-1988-cap-nuoc-ben-trong-tieu-chuan-thiet-ke-901934.aspx]

[5] TCVN 4474:1987 Thoát nước bên trong – Tiêu chuẩn thiết kế Truy cập từ: [https://thuvienphapluat.vn/TCVN/Xay-dung/TCVN-4474-1987-Thoat-nuoc-ben-trong-Tieu-chuan-thiet-ke-901988.aspx]

[6] TCVN 8793:2011 Trường tiểu học – Yêu cầu thiết kế Truy cập từ: [https://thuvienphapluat.vn/TCVN/Xay-dung/Tieu-chuan-quoc-gia-TCVN-8793-2011-ve-truong-tieu-hoc-yeu-cau-thiet-ke-901830.aspx]