GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỒ ÁN
Địa điểm thiết kế
Các căn cứ thiết kế
TCXDVN 33:2006: Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩn thiết kếTCVN 4513 : 1988: Cấp nước bên trong – tiêu chuẩn thiết kế
Đặt vấn đề
Đồ án môn học là yếu tố quan trọng trong quá trình học tập, giúp sinh viên nắm vững kiến thức và hiểu rõ hơn về môn học Nó cũng trang bị cho học sinh khả năng sử dụng đúng các quy phạm, tiêu chuẩn thiết kế và tài liệu khoa học kỹ thuật Để hỗ trợ sinh viên trong việc thực hiện đồ án, tác giả đã biên soạn tài liệu Hướng dẫn đồ án môn học MLCN, tổng hợp và bổ sung kiến thức, tiêu chuẩn kỹ thuật và công nghệ mới, phù hợp với chương trình giảng dạy tại trường ĐH Tài nguyên & Môi trường TP HCM, nhằm giúp sinh viên áp dụng vào thực tế sau này.
TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC
Phân tích nhiệm vụ thiết kế
Số người Diện tích Dân số Đơn vị Số lượng Đơn vị Số lượng
Diện tích Đơn vị Số lượng
Số người Đơn vị Số lượng
Ký hiệu ô đất Số người Đơn vị Số lượng
Giao thông : Đoạn Chiều dài (m) Chiều rộng (m) Diện tích (m 2 ) d1-2 96.69 6 580.14 d1-3 43.22 7.5 324.15 d2-4 62.05 6 372.30 d3-4 88 6 528.00 d3-5 99.6 7.5 747.00 d4-6 99.6 6 597.60 d5-6 88 6 528.00 d5-7 59.68 7.5 447.60 d6-10 118.18 6 709.08 d7-8 39.14 7.5 293.55 d8-9 34.02 7.5 255.15 d9-10 71.06 6 426.36 d3-28 82.73 6 496.38 d9-11 148 6 888.00 d5-26 82.73 6 496.38 d8-12 150.50 7.5 1128.75 d23-24 38.55 6 231.30 d7-23 56.02 6 336.12 d21-28 68.26 6 409.56 d20-21 67.24 15 1008.60 d20-27 51.86 6 311.16 d27-28 83.9 6 503.40 d18-20 112.83 15 1692.45 d19-27 99.6 6 597.60 d25-26 46.35 6 278.10 d19-25 37.55 6 225.30 d18-19 48.48 6 290.88 d17-18 75.34 15 1130.10 d16-19 73.72 6 442.32 d16-17 46.8 6 280.80 d14-17 154.36 15 2315.40 d15-16 38.48 6 230.88 d12-15 39.68 6 238.08 d12-14 112.77 7.5 845.78 d13-14 78.64 15 1179.60 d11-13 78.83 6 472.98 d11-12 39.3 6 235.80 d26-28 99.6 6 597.60 d24-26 59.34 6 356.04 d15-23 94.05 6 564.30 d22-25 88.46 6 530.76 d22-24 53.19 6 319.14 d16-22 44.38 6 266.28
Với diện tích đất , giao thông cũng như khu dân cư đông đúc, ta sẽ bố trí mạng lưới cấp nước mạng vòng
2.2 Tính công suất MLCN cho một khu vực cụ thể có số lệu chính xác về đối tượng sử dụng nước. a Nhu cầu nước sinh hoạt của các khu dân cư.
Lưu lượng trung bình cấp nước cho khu dân cư:
Dựa trên công thức đã học , ta có :
Qsh-ngd: lưu lượng tính toán nước sinh hoạt ngày dùng nước lớn nhất ( m³/ngd)
Qsh-h : lưu lượng tính toán giờ dùng nước lớn nhất (m³/h)
Kngdem-max, Kh-max: hệ số không điểu hòa lớn nhất ngày,giờ
Qtb: tiêu chuẩn dùng nước trung bình cá nhân trong 1 ngày đêm (l/ng-ngd)
N : dân số dự báo cho khu quy hoạch ( người )
N Số dân 4931 qtc(l/người/ngày) 165
Tiêu chuẩn sử dụng nước tối đa trong một ngày, được gọi là qi.max, được tính theo đơn vị lít/người/ngày Giá trị qi.max được xác định dựa trên bảng 1 của TCVN 4513-1988 và phụ thuộc vào trang thiết bị vệ sinh có trong các hộ gia đình.
Dân số khu vực Ni được xác định theo năm tính toán hệ thống cấp nước, dựa trên đề tài hoặc quy hoạch chung Tỷ lệ người dân được cấp nước f thường được lấy là 1, phản ánh việc sử dụng nước từ hệ thống cấp nước sẽ được xây dựng.
Từ đó ta tính ra được số liệu dùng nước cho khu C :
Lưu lượng nước sinh hoạt cho ngày dùng nước lớn nhất:
Q SH ngaymax = Q SH ngaytb * Kngaymax = 887.58 * 1.2 = 1065.096 ( m 3 /ngđ )
Kngaymax : hệ số dùng nước không điều hòa ngày.
Thông thường Kngaymax = 1.2 ÷ 1.4 (theo TCVN 33-2006) Ta chọn Kngay.max = 1.2. b Lưu lượng nước cấp cho nhà trẻ, trường học.
Với số học sinh ở nhà trẻ là 270 trẻ và số hoc sinh ở các trường học là 550 học sinh Thời gian từ 6h - 18h
Mà tiêu chuẩn dùng nước của 1 học sinh là qhs = 15 – 20 (l/hs.ngđ), (theo “ tiêu chuẩn Việt Nam 4513:1988 cấp nước bên trong công trình”), chọn qhs = 20 (l/hs.ngđ).
Ta có : Q TH = 5.4+11= 16.4 (m 3 /ngđ) c Lưu lượng cấp nước cho tưới cây.
Tiêu chuẩn cấp nước cho tưới cây : 6 l/m²/ngdem
Khu Diện tích (m 2 ) Qt-ngd (m 3 /ngày) Qt-h (m 3 /h)
Bảng 6 : Tưới cây d Lưu lượng cấp nước cho rửa đường.
Tiêu chuẩn dùng nước cho tưới đường : 1.5 l/m²/1 lần tưới
Bảng 7 : Rửa đường e Lưu lượng dùng nước trong các công trình công cộng, dịch vụ :
Tiêu chuẩn dùng nước cho công cộng : 20 l/m²/1 lần tưới
Bảng 8 : Công cộng, dịch vụ f Tổng lưu lượng nước cấp ngày lớn nhất, giờ lớn nhất và giây lớn nhất. Đơn vị sử dụng nước Q ngd-max
Vậy tổng lưu lượng cấp nước trên giây lớn nhất : 58.20 l/s
Công suất tính toán của MLCN là: 2138.482 (m³/ngđ) g Tính toán lượng nước chữa cháy :
Lượng nước chữa cháy được lấy bằng 10% lượng nước của sinh hoạt (theo TCVN
Công suất hữu ích cấp cho khu vực
Qhi = Q sh ngày max + Qrửa đường + Qtưới cây + QCC + QTH
= 1065.96 + 37.062 + 756 + 122.04 + 16.4 = 1997.46 ( m 3 /ngđ ) i Công suất trạm bơm cấp II cấp vào mạng lưới :
Hệ số Kr là chỉ số quan trọng phản ánh lượng nước rò rỉ trong mạng lưới cấp nước và lượng nước dự phòng cần thiết Theo tiêu chuẩn TCXD VN 33 – 2006, hệ số này được xác định trong khoảng từ 1.1 đến 1.2 Đối với giai đoạn 2015, hệ số Kr được sử dụng là 1.1, điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc tính toán công suất cho các trạm xử lý nước.
QXL = QML * KXL + QCC = 2197.20 * 1.1 + 106.59 = 2523.51 ( m 3 /ngđ )
KXL : hệ số tính đến lượng nước cho bản thân trạm xử lí Theo TCXD 33 – 2006
Chế độ tiêu thụ nước
a Lập bảng tổng hợp lưu lượng nước dùng trong 1 ngày của đô thị:
Biểu đồ dùng nước trong các giờ
Hình 1 : 2 : Biểu đồ dùng nước các giờ trong ngày
Chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II, tính toán thể tích bể chứa và đài nước
2.4.1 Tính toán trạm bơm cấp II.
Khai thác nước thô từ thiên nhiên để cung cấp cho nhà máy xử lý là một quy trình quan trọng Trạm bơm hoạt động theo chế độ điều hòa, đảm bảo cung cấp lượng nước thô ổn định và không thay đổi theo giờ Các công trình xử lý cũng làm việc theo chế độ điều hòa, tương thích với hoạt động của trạm bơm cấp 1, nhằm tối ưu hóa hiệu quả xử lý nước.
Chọn chế độ làm việc của máy bơm cấp I trong 24h là 4.167%
Bảng 10 : Tổng hợp lưu lượng nước dùng trong 1 ngày của đô thị
Để tối ưu hóa việc cung cấp nước cho mạng lưới cấp nước, cần điều chỉnh lưu lượng theo từng giờ như thể hiện trong sơ đồ hình 1.1 và cột Qngđ bảng 1.1 Việc lựa chọn chế độ làm việc cho trạm bơm cấp II cần hướng tới việc gần gũi nhất với đường chế độ cấp nước, nhằm giảm thiểu thể tích đài nước, từ đó giảm chi phí xây dựng.
Chế độ bơm của trạm bơm cấp II được thiết kế để tối ưu hóa đường làm việc, sao cho gần với nhu cầu tiêu thụ nước, đồng thời giảm thiểu thể tích của đài nước và bể chứa.
Chọn 3 bơm làm việc n1 x a x Qb x n2 x b x α2 x Qb = 100%
n1 : là số máy bơm của cấp thứ nhất, n1=1 ( máy ).
n2 : là số máy bơm của cấp thứ hai , n2=2 ( máy ).
a : là số giờ 1 bơm chạy , a = 18h ( giờ )
b : là số giờ 3 bơm chạy song song , b = 6 ( giờ )
α2 : là hệ số giảm lưu lượng khi chạy 2 máy bơm α = 0.88
Vậy chế độ bơm của trạm bơm cấp II là :
Hình 1 : 3 : Lưu lượng trạm bơm cấp II
2.4.2 Tính toán thể tích bể chứa nước sạch.
Do sự khác biệt trong chế độ làm việc giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II, cần thiết phải xây dựng bể chứa nước để dự trữ Bể chứa này sẽ giúp lưu trữ lượng nước từ trạm bơm cấp I, đảm bảo cung cấp đủ nước khi trạm bơm cấp II không bơm hết và bổ sung lượng nước thiếu khi trạm bơm cấp II có công suất bơm lớn hơn so với trạm bơm cấp I.
Bể chứa nước sạch có vai trò quan trọng trong việc điều hòa lưu lượng nước giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II Nó không chỉ dự trữ nước chữa cháy trong 3 giờ mà còn cung cấp lượng nước cần thiết cho hoạt động của trạm xử lý.
Khi chọn chế độ bơm cho trạm bơm cấp II, việc phù hợp với nhu cầu tiêu thụ nước của mạng lưới sẽ giúp giảm dung tích đài, nhưng đồng thời làm tăng dung tích bể chứa Tuy nhiên, việc giảm dung tích đài mang lại lợi ích kinh tế lớn hơn so với việc tăng dung tích bể chứa Để xác định thể tích bể chứa, trước tiên cần tính toán dung tích điều hòa bằng cách lập bảng thống kê dựa trên chế độ hoạt động của trạm bơm cấp I và cấp II, kết hợp với biểu đồ tiêu thụ nước Qua bảng thống kê, có thể xác định dung tích điều hòa của bể chứa dựa vào lượng nước còn lại trong bể lớn nhất.
Phương pháp lập bảng thống kê phức tạp nhưng thể hiện cụ thể lượng nước điều hòa còn lại trong bể vào các giờ khác nhau trong ngày.
Lập bảng và biểu đồ mối liên hệ giữa chế độ bơm trạm bơm cấp I và chế độ bơm trạm bơm cấp II (tính theo QML)
Chế độ trạm bơm cấp I
Chế độ trạm bơm cấp II
Nước còn lại trong bể
6 21.80646Bảng 11 : Mối liên hệ trạm bơm cấp I và cấp II
Chế độ trạm bơm cấp I Chế độ trạm bơm cấp II
Hình 1 : 4 : Biểu đồ giữa trạm bơm cấp I và cấp II
Tính toán thủy lực mạng lưới
2.5.1 Thiết kế mạng lưới cho khu C.
Hình 1 : 5 : Sơ đồ mô phỏng mạng lưới cấp nước khu C
Tính toán mạng lưới sơ đồ cấp nước mạng vòng:
Qua 4 vòng lặp, ta có lưu lượng hiệu chỉnh lớn nhất nhỏ hơn 0.5 l/s
Vậy kết luận: lưu lượng trong các đường ống là : Đường ống Q (l/s) Dường ống Q (l/s) d1-2 5.45 d18-20 1.72 d1-3 10.61 d19-27 1.73 d2-4 4.92 d25-26 1.68 d3-4 0.13 d19-25 1.26 d3-5 4.35 d18-19 0.4 d4-6 4.52 d17-18 1.73 d5-6 0.05 d16-19 1.63 d5-7 4.76 d16-17 0.83 d6-10 2.58 d14-17 0.98 d7-8 0.78 d15-16 1.18
