Hướng dẫn đồ án môn thiết kế mạng lưới cấp nước

điều kiện cụ thể. 2. Vị trí đài n−ớc Từ vị trí trạm xử lý đã xác định, định h−ớng các tuyến ống chính và lựa chọn vị trí đặt đài n−ớc. Phần lý thuyết môn học đã đ−a ra các cơ sở lý luận lựa chọn vị trí đặt đài, tuy nhiên cần l−u ý một số vấn đề sau: - Đài n−ớc nên đặt ở khu vực có cốt địa hình cao. - Đài n−ớc nên đặt gần khu vực tiêu thụ n−ớc lớn. - Khi tổng dung tích đài lớn và các khu vực tiêu thụ n−ớc lớn lại phân bố rải rác, địa hình phức tạp thì có thể sử dụng sơ đồ mạng nhiều đài. Mỗi vị trí đài sẽ tính toán xác định ra một số liệu thuỷ lực mạng l−ới t−ơng ứng. Tức là số l−ợng mỗi loại đ−ờng kính ống, chiều cao xây dựng đài, áp lực bơm cấp II t−ơng ứng cho mỗi vị trí đài sẽ khác nhau. Do vậy, để chọn đ−ợc vị trí đài tối −u nhất, cần phải phân tích đ−a ra một số ph−ơng án vị trí đài, sau đó tính toán, so sánh chọn ra ph−ơng án vị trí đài n−ớc có tổng chi phí đầu t− xây dựng mạng l−ới, đài n−ớc và vận hành trạm bơm cấp II hợp lý nhất. Ví dụ: Khi đặt đài trên gò hoặc đồi cao nh−ng lại nằm cách xa các tuyến ống chính thì chiều cao xây dựng đài thấp, nh−ng số l−ợng ống dẫn vào đài lại tăng lên. 3. Vạch tuyến mạng l−ới tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 17 – Vietnamwater- (st) a) Vạch tuyến ống đối với mạng l−ới cấp n−ớc xây dựng mới: Sau khi lựa chọn đ−ợc vị trí trạm xử lí, đài n−ớc, cần nghiên cứu cụ thể hiện trạng, quy hoạch, địa hình, địa vật của khu dân c−...để tiến hành vạch tuyến. Cơ sở để vạch tuyến mạng l−ới là các nguyên tắc vạch tuyến đã nêu ở phần lý thuyết môn học. Một số điểm cần nhấn mạnh khi nghiên cứu vạch tuyến mạng l−ới nh− sau: - Đối với những khu vực quan trọng yêu cầu mức độ an toàn cấp n−ớc cao hay những khu vực mà mạng chủ yếu làm nhiệm vụ vận chuyển n−ớc đến các khu vực khác (những khu vực đầu mạng), thì cần phải sử dụng mạng l−ới vòng. - Từ trạm xử lý h−ớng vận chuyển chính của mạng l−ới phải h−ớng tới các khu vực tiêu thụ n−ớc lớn nh−: khu trung tâm, khu công nghiệp... và các tuyến ống chính phải đặt dọc theo h−ớng vận chuyển chính. - Theo nguyên tắc vạch tuyến thì các tuyến ống chính cách nhau từ 300ữ600m, các tuyến ống nối cách nhau từ 400ữ800m. Tuy vậy cần dựa vào khoảng cách giữa các trục đ−ờng giao thông để chọn khoảng cách giữa các tuyến ống. Ngoài ra với những khu vực đầu mạng thì cần thiết kế vòng mạng nhỏ hơn những khu vực cuối mạng. b) Vạch tuyến ống đối với mạng l−ới cấp n−ớc cải tạo mở rộng: Cần phải phân tích đánh giá hiện trạng hệ thống cấp n−ớc hiện có và quy mô của các công trình đơn vị mở rộng theo quy hoạch, để đ−a ra giải pháp tối −u cho mạng l−ới. Các vấn đề cụ chể cần phân tích đánh giá là: - Hình thù mạng l−ới, đ−ờng kính và tình trạng các tuyến ống hiện có; dung tích và chiều cao đài n−ớc hiện có, dung tích đài tính theo công suất mở rộng. - Vị trí vùng dân c− phát triển theo quy hoạch. Một số giải pháp cải tạo mở rộng mạng l−ới cấp n−ớc tham khảo nh− sau: + Xây dựng mạng l−ới mới cho khu vực mở rộng. tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 18 – Vietnamwater- (st) Ghi chú: KV1- Khu vực dân c− hiện có. KV2- Khu vực dân c− theo quy hoạch mới. + Xây dựng mới mạng l−ới đ−ờng ống truyền dẫn, đ−a n−ớc đến các khu quy hoạch mới và các khu vực tiêu thụ hiện trạng. Với ph−ơng án này mạng l−ới cũ chỉ làm nhiệm vụ lấy n−ớc từ mạng truyền dẫn để phân phối cho khu vực dân c− hiện trạng với l−u l−ợng tính toán xấp xỉ l−u l−ợng thiết kế ban đầu. Do đó có thể giữ nguyên hiện trạng mạng l−ới của những khu vực này, nếu chất l−ợng ống và các thiết bị vẫn đảm bảo. tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 19 – Vietnamwater- (st) ii. xác định các tr−ờng hợp tính toán mạng l−ới Khi làm việc bình th−ờng, cần phải tìm ra thời điểm bất lợi nhất về mặt thuỷ lực cho mạng l−ới để thiết kế. Mạng l−ới, bơm cấp 2 đáp ứng đ−ợc thời điểm bất lợi nhất đảm bảo đáp ứng đ−ợc cho tất cả các thời điểm khác. Ngoài ra khi có cháy xảy ở bất kỳ thời điểm nào, mạng l−ới vẫn phải đảm bảo làm việc an toàn. Do vậy: 1. Đối với sơ đồ mạng l−ới có đài đặt ở đầu Cần tính toán cho hai tr−ờng hợp: a) Tr−ờng hợp thứ nhất: Tính toán mạng l−ới theo giờ dùng n−ớc lớn nhất. b) Tr−ờng hợp thứ hai: Tính toán, kiểm tra mạng l−ới trong giờ dùng n−ớc lớn nhất đồng thời xảy ra cháy. 2. Đối với sơ đồ mạng l−ới có đài đặt đối diện Cần tính toán cho ba tr−ờng hợp: a) Tr−ờng hợp thứ nhất: Tính toán mạng l−ới theo giờ dùng n−ớc lớn nhất. b) Tr−ờng hợp thứ hai: Tính toán mạng l−ới theo giờ vận chuyển n−ớc nhiều nhất vào đài. Trong thời điểm này trạm bơm cấp 2 vừa cung cấp n−ớc cho tiêu thụ vừa vận chuyển n−ớc lên đài. L−ợng n−ớc lên đài đ−ợc vận chuyển hầu nh− xuyên suốt từ đầu đến cuối mạng, nên ch−a thể khẳng định đ−ợc là giữa hai thời điểm trên tr−ờng hợp nào là bất lợi nhất về mặt thuỷ lực c) Tr−ờng hợp thứ ba: Tính toán, kiểm tra mạng l−ới trong giờ dùng n−ớc lớn nhất đồng thời xảy ra cháy. 3. Đối với sơ đồ mạng l−ới có đài đặt ở giữa Tr−ờng hợp này phải xem xét cụ thể, nếu xuất hiện biên giới cấp n−ớc trong giờ dùng n−ớc nhiều nhất thì tính nh− tr−ờng hợp đài đặt đối diện. Nếu không xuất hiện biên giới cấp n−ớc thì tính nh− tr−ờng hợp đài đặt đầu mạng. iii. xác định chiều dài tính toán, l−u l−ợng dọc đ−ờng và lập sơ đồ tính toán thuỷ lực mạng l−ới Vẽ phác thảo hình thù mạng l−ới theo một tỷ lệ thích hợp. Đánh số thứ tự nút, ghi chiều dài thực của các đoạn ống (lt). 1) Xác định chiều dài tính toán cho các đoạn ống tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 20 – Vietnamwater- (st) L−u l−ợng n−ớc đ−ợc lấy ra từ mạng l−ới theo hình thức phân phối dọc đ−ờng tính cho một đơn vị chiều dài thực của các đoạn ống khác nhau trong mạng l−ới có thể khác nhau. Để kể đến mức độ phục vụ của các đoạn ống, ng−ời ta đ−a ra khái niệm chiều dài tính toán (ltt ) và đ−ợc xác định theo công thức sau: + ltt i : Chiều dài tính toán của đoạn ống thứ i trong mạng l−ới, m. ltt i = li x α + li: Chiều dài của đoạn ống thứ i, m. + α: Hệ số làm việc của đoạn ống thứ i, kể đến mức độ phục vụ theo hình thức phân phối dọc đ−ờng của đoạn ống. Ng−ời thiết kế phải phân tích đ−ợc mức độ phục vụ của các đoạn ống mà đ−a ra hệ số α thích hợp. Ngoài ra một số đoạn ống lại phục vụ cho hai hay nhiều khu vực tiêu thụ có tiêu chuẩn dùng n−ớc sinh hoạt khác nhau, khi đó những đoạn ống này sẽ có các chiều dài tính toán t−ơng ứng với từng khu vực tiêu thụ. Đoạn ống 1-2 có chiều dài đo đ−ợc là l12. Đoạn này phục vụ cho một khu vực tiêu thụ và hai phía của đoạn ống đều lấy n−ớc dọc đ−ờng, có thể chọn αI =1 Đoạn ống 2-3 phục vụ cho một khu vực tiêu thụ, nh−ng một phía của đoạn ống là công viên cây xanh không lấy n−ớc dọc đ−ờng, nên có thể chọn αI =0,5. Đoạn ống 3-4 phục vụ cho hai khu vực tiêu thụ có tiêu chuẩn dùng n−ớc khác nhau, khi đó đoạn ống 3-4 sẽ có hai chiều dài tính toán, có thể chọn αI =0,5 và αII =0,5 và: ltt(I)=0,5l34; ltt(II)=0,5l34 tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 21 – Vietnamwater- (st) Đối với mỗi tr−ờng hợp tính toán đều phải lập một sơ đồ tính toán riêng cho mạng l−ới. Sau khi chọn đ−ợc hệ số phục vụ cho các đoạn ống, tiến hành lập bảng thống kê chiều dài tính toán cho toàn mạng l−ới theo từng khu vực. Khu vực I Khu vực II Số TT Đoạn ống Chiều dài thực (m) αI ltt (I) αII ltt (II) 1 2 ........ Tổng 2) Lập sơ đồ tính toán thuỷ lực mạng l−ới 2.1) Tr−ờng hợp giờ dùng n−ớc nhiều nhất a) Mạng có đài đặt ở đầu: Dựa vào bảng thống kê l−u l−ợng, tìm ra ngay giờ dùng n−ớc nhiều nhất và biết đ−ợc trong giờ đó l−u l−ợng tiêu thụ của từng loại nhu cầu là bao nhiêu. Đồng thời từ chế độ bơm đã lựa chọn cũng xác định đ−ợc vào thời điểm dùng n−ớc nhiều nhất thì l−u l−ợng mà trạm bơm cấp II, đài n−ớc cấp vào mạng là bao nhiêu và từ đó xác đinh các l−u l−ợng tính toán nh− sau: - L−u l−ợng dọc đ−ờng đơn vị của các khu vực đ−ợc xác định nh− sau: qIđv = )./( msll Q I tt Idd∑− ; qIIđv = )./( msll Q II tt IIdd∑− +∑lItt, ∑lIItt: Tổng chiều dài tính toán mạng l−ới của khu vực I và khu vực II, [m]. + Qdđ-I, Qdđ-II: Tổng l−u l−ợng theo hình thức phân phối dọc đ−ờng của khu vực I, khu vực II, [l/s]. Qdđ-I = Qv-I – Qt.tr-I Qdđ-II = Qv-II – Qt.tr-II + Qv-I, Qv-II: Tổng l−u l−ợng n−ớc tiêu thụ của khu vực I, khu vực II, [l/s]. tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 22 – Vietnamwater- (st) đài n−ớc 5 6 7 8 VIVIV + Qt.tr-I, Qt.tr-II: Tổng l−u l−ợng n−ớc tiêu thụ theo hình thức lấy n−ớc tập trung của khu vực I, khu vực II, [l/s]. - L−u l−ợng dọc đ−ờng của đoạn ống: qdđ(i) = q I đv.l I tt(i)+ q I đv.l I tt(i) (l/s) Thống kê l−u l−ợng dọc đ−ờng cho từng đoạn ống của toàn mạng l−ới. Khu vực I Khu vực II STT Đoạn ống Chiều dài thực Chiều dài tính toán qIđv Chiều dài tính toán qIIđv L−u l−ợng dọc đ−ờng 1 ....... Tổng - Xác định l−u l−ợng nút (qnút): Để đơn giản trong tính toán, các l−u l−ợng dọc đ−ờng giả thiết đ−ợc lấy ra từ hai nút ở hai đầu đoạn. ∑ = = n i i ddnút slqq 1 )/( 2 1 + n: Số đoạn ống tập trung tại nút tính toán. + qdđ(i): L−u l−ợng dọc đ−ờng của đoạn thứ i trong số n đoạn tập trung tại nút tính toán, [l/s]. * Thống kê l−u l−ợng nút TT Tên nút Các đoạn tập trung tại nút L−u l−ợng dọc đ−ờng (l/s) L−u l−ợng nút (l/s) 1-2 1-3 1 1 1-4 ∑ Đ−a các l−u l−ợng nút và l−u l−ợng tập trung về các nút. Điểm lấy n−ớc tập trung gần nút nào thì đ−a về nút đó trong sơ đồ tính. Chọn chiều dòng chảy cho các đoạn ống dựa trên cơ sở, n−ớc từ các điểm cấp vào mạng trong giờ tính toán (Trạm bơm cấp II, đài n−ớc) đến bất kì nút tính toán nào bằng con đ−ờng ngắn nhất. tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 23 – Vietnamwater- (st) b) Mạng có đài đặt đối diện: Sơ đồ tính toán mạng l−ới có đài đối diện trong tr−ờng hợp dùng n−ớc nhiều nhất khác so với sơ đồ tính toán mạng có đài đặt ở đầu là sẽ xuất hiện biên giới cấp n−ớc, do trong giờ dùng n−ớc nhiều nhất, n−ớc từ trạm bơm và đài cung cấp vào mạng l−ới từ hai phía đối diện nhau. L−u l−ợng lấy ra tại các vị trí trên biên giới cấp n−ớc sẽ bao gồm cả l−u l−ợng từ đài và từ trạm bơm cấp đến từ hai h−ớng đối diện nhau. Biên giới cấp n−ớc đ−ợc xác định nh− sau: Khi biết l−u l−ợng n−ớc do đài cung cấp Qđ, ta có thể tính tổng chiều dài tính toán phần mạng l−ới do đài phục vụ. ∑ ∑−= dv dttrd dtt q QQ l .. Trong đó: ∑Qttr.đ: Tổng l−u l−ợng n−ớc của những điểm lấy n−ớc tập trung trong phạm vi đài cấp, khi ch−a có ∑ltt.đ có thể dựa vào trị số Qđ và các trị số l−u l−ợng tập trung lân cận đài mà dự đoán xem những vị trí lấy n−ớc tập trung nào sẽ nằm trong vùng đài cung cấp. qđv: L−u l−ợng đơn vị dọc đ−ờng của khu vực tiêu thụ do đài cung cấp. Dựa vào ∑ltt.đ và những điểm l−u l−ợng tập trung lân cận đài n−ớc sẽ xác định đ−ợc biên giới cấp n−ớc. tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 24 – Vietnamwater- (st) đài n−ớc Trạm bơm cấp II 2 10 3 41 5 6 7 8 9 11 12 I II III VIVIV Ghi chú: 2 - Nút - VòngII - L−u l−ợng nút3 - L−u l−ợng tập trung3 - Chiều chảy - Ranh giới cấp n−ớc A Sau khi xác định đ−ợc biên giới cấp n−ớc, trên mạng có thể sẽ có thêm số nút và số đoạn tính toán. Các nút xuất hiện thêm là các giao điểm giữa biên giới cấp n−ớc với các đoạn ống. ở sơ đồ trên, A là nút xuất hiện thêm sau khi xác định đ−ợc biên giới cấp n−ớc. Nh− vậy đoạn 3-4 đ−ợc phân thành hai đoạn 3-A và 4-A. Sau khi xác định đ−ợc biên giới cấp n−ớc, tiến hành lập sơ đồ tính toán thuỷ lực mạng l−ới theo trình tự nh− đã trình bày ở tr−ờng hợp đài đầu mạng. 2.2) Tr−ờng hợp giờ vận chuyển n−ớc nhiều nhất vào đài Trong giờ vận chuyển n−ớc nhiều nhất, trạm bơm vừa cấp vào mạng tiêu thụ vừa cấp lên đài và l−u l−ợng tiêu thụ trên toàn mạng khác với giờ dùng n−ớc nhiều nhất. Do vậy l−u l−ợng dọc đ−ờng và l−u l−ợng nút cũng thay đổi. Sự thay đổi này sẽ tỷ lệ với nhu cầu dùng n−ớc của đô thị. Nh− vậy, tất cả các trị số l−u l−ợng nút trong giờ vận chuyển nhiều nhất có thể xác định theo trị số l−u l−ợng nút tính với giờ dùng n−ớc nhiều nhất nhân với hệ số tỷ lệ f. f = ∑ ∑ − − 21 12 trv trv QQ QQ Trong đó: Q1v; Q 2 v: Tổng l−u l−ợng cấp vào mạng l−ới trong giờ dùng n−ớc lớn nhất và trong giờ dùng n−ớc mà mạng vận chuyển nhiều nhất lên đài. Q1tr; Q 2 tr: Tổng l−u l−ợng tập trung của mạng l−ới trong giờ dùng n−ớc lớn nhất và trong giờ dùng n−ớc mà mạng vận chuyển nhiều nhất lên đài. tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 25 – Vietnamwater- (st) Khi đã có l−u l−ợng nút trong giờ vận chuyển nhiều nhất ta cũng lập sơ đồ tính toán theo trình tự trên và xem l−u l−ợng vận chuyển n−ớc lên đài là l−u l−ợng tập trung. L−u ý: Đối với tr−ờng hợp đài đối diện, giữa hai tr−ờng hợp tính toán thuỷ lực mạng l−ới: tr−ờng hợp dùng n−ớc nhiều nhất (1) và tr−ờng hợp giờ vận chuyển n−ớc nhiều nhất, kết quả tính toán thuỷ lực có thể khác nhau. Cụ thể: theo kết quả tính toán ở tr−ờng hợp (1) thì các đoạn ống xung quanh biên giới cấp n−ớc th−ờng nhỏ hơn so với tr−ờng hợp (2), cho nên với những đoạn ống này trong tr−ờng hợp (1) nên chọn đ−ờng kính lớn hơn đ−ờng kính kinh tế. Mục tiêu của việc chọn lựa này là để giảm mức độ chênh lệch áp lực bơm trong hai tr−ờng hợp và đảm bảo vận tốc trong mọi tr−ờng hợp không lớn hơn vận tốc cho phép. 2.3) Tr−ờng hợp giờ dùng n−ớc lớn nhất có cháy Dựa vào tính chất của đô thị, bậc chịu lửa của các công trình, lựa chọn đ−ợc số l−ợng đám cháy xảy ra đồng thời và l−u l−ợng tính toán cho một đám cháy. Trong sơ đồ tính toán của tr−ờng hợp này coi l−u l−ợng lấy n−ớc chữa cháy là những l−u l−ợng tập trung. Trên cơ sở sơ đồ tính toán của tr−ờng hợp dùng n−ớc nhiều nhất ta đặt thêm các thêm l−u l−ợng tập trung mới (l−u l−ợng n−ớc chữa cháy) vào các nút. Các nút lấy n−ớc chữa cháy đ−ợc chọn sao cho áp lực bơm chữa cháy sau khi tính toán là lớn nhất. L−u l−ợng cần cấp vào mạng trong tr−ờng hợp dùng n−ớc nhiều nhất có cháy bằng: ∑Qv=Qvmax+∑Qcc IV. Tính toán thuỷ lực mạng l−ới 1. Chuẩn bị số liệu a) Phân phối sơ bộ l−u l−ợng trong mạng l−ới. Dựa vào sơ đồ tính toán mạng l−ới vừa lập đ−ợc, phân phối l−u l−ợng tính toán sơ bộ trên các đoạn ống trong mạng l−ới. Đây là công việc rất quan trọng, nếu phân phối l−u l−ợng hợp lý sẽ giúp cho quá trình điều chỉnh sai số nhanh tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 26 – Vietnamwater- (st) hơn và đáp ứng đ−ợc mục tiêu đặt ra ban đầu. Phân phối l−u l−ợng sơ bộ dựa trên các cơ sở sau: + Phải thoả mãn định luật I Kirgôfa: ∑qi-k+Qi=0 + Các tuyến ống chính sẽ mang l−u l−ợng lớn hơn các ống nối. + Xuất phát từ trạm bơm, n−ớc phân phối cho các khu vực tiêu thụ chủ yếu đ−ợc vận chuyển trên các tuyến ống chính theo h−ớng vận chuyển chính đã xác định. Chú ý: - Có thể tiến hành phân phối l−u l−ợng bắt đầu từ nút đầu mạng l−ới đến các nút kết thúc, hoặc bắt đầu từ các nút kết thúc phân phối ng−ợc dần về nút đầu mạng l−ới. Thông th−ờng làm theo cách thứ nhất sẽ tốt hơn đối với mạng l−ới vòng và mạng l−ới hổn hợp; còn cách thứ hai sẽ nhanh hơn đối với mạng l−ới cụt. - Với mạng l−ới cụt thì l−u l−ợng phân phối sơ bộ cũng là l−u l−ợng tính toán. b) Chọn đ−ờng kính cho các đoạn ống trong mạng l−ới. Từ l−u l−ợng phân phối sơ bộ cho các đoạn ống, căn cứ vào vận tốc kinh tế để chọn đ−ờng kính cho các đoạn ống. Vận tốc kinh tế chọn theo bảng sau: Đ−ờng kính ống (mm) Vận tốc kinh tế (m/s) Đ−ờng kính ống (mm) Vận tốc kinh tế (m/s) 100 150 200 250 300 0,15ữ0,86 0,28ữ1,15 0,38ữ1,15 0,28ữ1,48 0,47ữ1,52 350 400 450 500 ≥600 0,47ữ1,58 0,50ữ1,78 0,60ữ1,94 0,70ữ2,10 0,95ữ2,60 Từ bảng trên ta thấy giá trị vận tốc kinh tế của mỗi loại đ−ờng kính khá rộng, nên khi lựa chọn đ−ờng kính cần phải cần nhắc để chọn đ−ợc giá trị tính toán hợp lý nhất. Một số vấn đề cần cân nhắc nh− sau: tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 27 – Vietnamwater- (st) + Đối với các đoạn ống không có nhiệm vụ vận chuyển n−ớc cho các khu vực khác và nằm ở khu vực ít có khả năng tăng công suất trong t−ơng lai thì nên chọn giá trị vận tốc lớn. + Đối với các đoạn ống nằm trong lõi vận chuyển n−ớc chính thì nên chọn giá trị vận tốc nhỏ để giảm áp lực bơm và để dự phòng cho t−ơng lai mở rộng mạng l−ới. 2. Điều chỉnh thuỷ lực mạng l−ới Điều chỉnh thuỷ lực mạng l−ới là để tìm ra l−u l−ợng tính toán trên các đoạn ống t−ơng ứng với đ−ờng kính kinh tế lựa chọn. Cơ sở thực hiện là: Mạng l−ới vòng luôn luôn thoả mãn 2 định luật của Kirgôfa: + Định luật I: Tại mỗi nút, tổng l−ợng đi vào nút bằng tổng l−u l−ợng đi ra khỏi nút (∑qi-k+Qi=0). + Định luật II: Trong mỗi vòng, tổng tổn thất thuỷ lực trên các đoạn ống có chiều n−ớc chảy cùng chiều kim đồng hồ bằng tổng tổn thất thuỷ lực trên các đoạn ống có chiều n−ớc chảy ng−ợc lại (∑Si-k. q2i-k=0). Khi phân phối l−u l−ợng sơ bộ cho các đoạn ống trong mạng l−ới đã đảm bảo thoả mãn định I Kirgôfa, còn định luật II thì hầu nh− là ch−a thể thoả mãn. Vì vậy cần phải điều chỉnh dần (thêm bớt l−u l−ợng trên các đoạn ống) để tìm đ−ợc l−u l−ợng tính toán của các đoạn ống. L−u ý: Khi điều chỉnh mạng l−ới, nếu giá trị l−u l−ợng thêm bớt cho các đoạn ống lớn thì cần chọn lại đ−ờng kính ống hay phân phối lại l−u l−ợng sơ bộ. Theo quy phạm hiện hành, sai số áp lực tính toán trong mỗi vòng đơn cho phép là: -0,5m≤(∑hi)v ≤0,5m Đối với vòng bao quanh mạng l−ới sai số áp lực là: -1,5m≤(∑hi)vbao ≤1,5m 3. Các ph−ơng pháp điều chỉnh mạng l−ới vòng Trong phần lý thuyết đã giới thiệu hai ph−ơng pháp điều chỉnh mạng l−ới là: Ph−ơng pháp điều chỉnh từng vòng đơn của Lôbatrev và ph−ơng pháp điều tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 28 – Vietnamwater- (st) Q/mTrạm bơm cấp II Nút đầu mạng Q/m L L L chỉnh vòng lớn (Gồm nhiều đoạn ống của nhiều vòng đơn) của Anđriyasev. Để hiểu rõ thêm và cách thực hiện xem ví dụ ở phụ lục 1. vi. Tính toán tuyến ống dẫn n−ớc đặc biệt Để đảm bảo cấp n−ớc đầy đủ và liên tục cho mọi đối t−ợng dùng n−ớc, tuyến ống dẫn n−ớc từ trạm bơm cấp II phát vào mạng th−ờng đ−ợc thiết kế tối thiểu là hai đ−ờng ống song song. Tuyến ống phải đ−ợc thiết kế đảm bảo các điều kiện, kinh tế, kỹ thuật khi có sự cố xảy ra. Điều kiện kỹ thuật cần đảm bảo đó là: + Đảm bảo 70% n−ớc sinh hoạt và 100% n−ớc cấp cho công nghiệp (Theo quy phạm quy định). + Cô lập đ−ợc đoạn ống hỏng để sửa chữa. + Tổn thất áp lực trên tuyến không thay đổi so với khi tuyến không bị sự cố. - Khi tuyến làm việc bình th−ờng thì tổn thất áp lực là: h = n.s.( m Q )2 = 2m ns .Q2 = S.Q2 - Khi có một đoạn bị sự cố cần cô lập để sửa chữa thì tổn thất áp lực sẽ là: hH = (n-1)s( m QH )2+s( 1−m QH )2 = 2222 ...)1( 11 HHH QSQsmm n =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −+ − Trong đó: Q: Là l−u l−ợng tính toán khi tuyến làm việc bình th−ờng. QH: Là l−u l−ợng tính toán khi tuyến có sự cố. s: Là sức kháng của một đoạn ống dẫn có chiều dài l. S: Là sức kháng của toàn tuyến dẫn khi làm việc bình th−ờng. SH: Là sức kháng của toàn tuyến dẫn khi có sự cố. m: Số đ−ờng ống dẫn của tuyến. n: Số đoạn đ−ợc chia trên tuyến . tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 29 – Vietnamwater- (st) Gọi α = SH/S là hệ số biểu thị mức độ tăng của sức kháng trong ống dẫn khi có sự cố, ta có: α =1 + 2)1( 12 − − mn m Để đảm bảo tổn thất áp lực không thay đổi trong cả hai tr−ờng hợp, ta có: S.Q2 = SH.Qh 2 =h ⇔ SH/S =Q2/ QH2 =α Khi biết QH, Q →α . Chọn m, n sao cho kinh tế, th−ờng chọn m = 2. Vi. Xác định chiều cao đài, áp lực bơm và áp lực tự do tại các nút trong mạng l−ới. 1. Tính chiều cao đài n−ớc Để tính đ−ợc chiều cao đài n−ớc, tr−ớc hết phải chọn đ−ợc điểm bất lợi nhất trong mạng l−ới, đó là điểm sẽ tính ra đ−ợc chiều cao xây dựng đài lớn nhất. Chiều cao xây dựng đài đ−ợc xác định theo công thức sau: Hđ = (Znh - Z đ) + HCT+ ∑hđ-nh Trong đó: + Znh ; Z đ: Cao độ mặt nền của ngôi nhà ở vị trí bất lợi nhất và tại vị trí đặt đài n−ớc, m. + ∑hđ-nh: Tổng tổn thất áp lực trên mạng l−ới từ đài đến ngôi nhà ở vị trí bất lợi nhất vào giờ dùng n−ớc lớn nhất. Trị số này th−ờng lấy giá trị trung bình của nhiều tuyến tính toán từ đài đến điểm bất lợi theo các h−ớng khác nhau. + HCT: C ột n−ớc áp lực cần thiết của ngôi nhà bất lợi nhất, m. 2. Tính chiều cao đài n−ớc và áp lực bơm cấp 2 a) Tr−ờng hợp đài đầu mạng: tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 30 – Vietnamwater- (st) - áp lực bơm toàn phần của trạm bơm cấp II: Hb = (Zđ - Zb) + Hđ + Ho /2+ ∑hb-đ Trong đó: + Zn: Cao độ mực n−ớc thấp nhất trong bể chứa, m. + Ho: Chiều cao phần chứa n−ớc của đài, m. + ∑hb-đ: Tổng tổn thất áp lực trên tuyến từ trạm bơm cấp hai đến đài n−ớc vào giờ dùng n−ớc lớn nhất, m. + ∑hđ-nh: Tổng tổn thất áp lực trên tuyến từ đài n−ớc đến ngôi nhà bất lợi nhất vào giờ dùng n−ớc lớn nhất, m. b) Tr−ờng hợp đài cuối mạng: - áp lực bơm: Khi mạng l−ới cấp n−ớc có đài đặt ở cuối, cần phải tính toán áp lực bơm t−ơng ứng với hai tr−ờng hợp tính toán. Sau đó so sánh lấy giá trị lớn hơn để tính toán chọn bơm. + Giờ dùng n−ớc max: Hb max = (Znh - Zb) + HCT + ∑hb-nh + Giờ vận chuyển n−ớc lớn nhất – giờ chảy xuyên: Hb cx = (Zđ - Zn) + Hđ + Ho/2+ ∑hb-đ Trong đó: + Zn: Cao độ mực n−ớc thấp nhất của phần chứa n−ớc sinh hoạt trong bể chứa, m. tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 31 – Vietnamwater- (st) + Ho: Chiều cao phần chứa n−ớc của đài, m. + HCT: C ột n−ớc áp lực cần thiết của ngôi nhà bất lợi nhất nằm trên biên giới cấp n−ớc, m. + Hđ: Chiều cao xây dựng đài n−ớc, m. + ∑hb-đ: Tổng tổn thất áp lực trên tuyến từ trạm bơm cấp hai đến đài vào giờ dùng n−ớc lớn nhất, m. + ∑hb-nh: Tổng tổn thất áp lực trên tuyến từ bơm cấp 2 đến ngôi nhà bất lợi vào giờ dùng n−ớc lớn nhất, m. - áp lực bơm toàn phần của trạm bơm cấp II khi có cháy: + Hccb = (Z cc nh – Z cc n) + H cc CT + ∑hccb-nh Trong đó: + Zccn: Cao độ mực n−ớc thấp nhất trong bể chứa, m. + Zccnh : Cao độ mặt đất tại ngôi nhà bất lợi về mặt áp lực trong tr−ờng hợp có cháy, m. + ∑hccb-nh: Tổng tổn thất áp lực trên tuyến từ bơm chữa cháy đến ngôi nhà bất lợi vào giờ dùng n−ớc lớn nhất có cháy, m. + HCC: Cột n−ớc áp lực cần thiết để chữa cháy cho ngôi nhà ở vị trí bất lợi nhất trong tr−ờng hợp có cháy. Theo quy phạm thiết kế hiện hành trị số này không nhỏ hơn 10m đối với hệ thống cấp n−ớc chữa cháy áp lựcthấp. Còn đối với hệ thống cấp n−ớc chữa cháy áp lực cao thì HCC phải đủ để dập tắt đám cháy mà tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 32 – Vietnamwater- (st) không cần phải bơm tăng áp và cần phải tính toán cụ thể (Đ−ợc nói rõ ở môn học “Cấp thoát n−ớc công trình”). 3. Tính toán áp lực d− tại các nút trên mạng l−ới Mục đích của việc xác định áp lực d− trên toàn mạng l−ới ứng với từng thời điểm khác nhau là để làm cơ sở cho quản lý và vận hành. Ví dụ: - Theo quy phạm hiện hành quy định: áp lực d− tại mọi vị trí trên toàn mạng l−ới trong mọi thời điểm không đ−ợc lớn hơn 60m . - Các vùng có áp lực d− lớn thì cần phải giảm áp cho các ống nhánh tiểu khu (ống lấy n−ớc từ mạng chính vào phân phối cho các nhóm đối t−ợng tiêu thụ). - Các vùng có áp lực lớn thì nguy cơ xảy ra sự cố nhiều hơn, l−ợng n−ớc rò rỉ nhiều hơn, nên cần đ−ợc đặc biệt quan tâm. Kết quả tính toán thuỷ lực mạng l−ới cho ta biết tổn thất áp lực trong từng đoạn ống. Dựa vào áp lực đẩy của trạm bơm cấp 2 tại từng thời điểm tính toán cơ bản (Tr−ờng hợp tính toán cơ bản), chúng ta tính dần đ−ợc áp lực tự do ở tất cả các nút trên toàn mạng l−ới t−ơng ứng với từng thời điểm tính toán cơ bản đó. Hi=(Zi-1-Zi)+Hi-1-h(i-1)ữi (m) Trong đó: + Zi, Zi-1: Cao độ mặt đất tại nút đầu (i) và nút sau (i-1) của đoạn, m. + h(i-1)ữi: Tổn thất thuỷ lực trên đoạn ống tính toán, m. + Hi, Hi-1: áp lực tự do tại nút đầu (i) và nút sau (i-1) của đoạn, m. tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 33 – Vietnamwater- (st) 29,00 - áp lực tự do 51,00 - Cốt đo áp, m. 22,00 - Cốt mặt đất, m. Ghi chú: Nh− vậy thứ tự xác định áp lực tự do trên các nút phải đ−ợc bắt đầu từ đoạn dẫn n−ớc từ trạm bơm đến nút tiếp nhận n−ớc đầu tiên trên mạng l−ới. Sau đó tính dần cho các nút phía sau. Bảng xác định áp lực tự do tại các nút ứng với giờ tính toán Nút tính toán Đoạn ống Cốt mặt đất (m) Tổn thất áp lực trên đoạn (m) áp lực tự do (m) Cốt đo áp (m) Ghi chú 1 2 3 4 5 6 7 TB2 21,00 31,00 52,00 1 TB2-1 22,00 1,00 29,00 51,00 2 1-2 20,00 2,00 29,00 49,00 3 2-3 19,00 2,00 28,00 47,00 4 3-4 23,50 3,00 20,50 44,00 BL 4-BL 24,00 2,00 18,00 42,00 Nút bất lợi vii. tính toán thiết kế kỹ thuật một vài chi tiết Một số công trình, thiết bị trên mạng l−ới cần đ−ợc triển khai chi tiết nh−: 1. Chi tiết cấu tạo một giếng thăm. 2. Thiết kế kỹ thuật đoạn ống qua các ch−ớng ngại vật nh− đ−ờng ô tô, đ−ờng sắt, ống đi qua sông d−ới dạng điu-ke... tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 34 – Vietnamwater- (st) 3. Chi tiết hoá mạng l−ới mạng l−ới cấp n−ớc. Đó là công việc bố trí các thiết bị và phụ tùng nối ống trên toàn mạng l−ới một cách khoa học để đạt đ−ợc hiệu quả cao trong thi công, vận hành, quản lý và kinh tế. Cụ thể của công việc chi tiết hoá mạng l−ới là: - Xác định các phụ tùng nối ống (Thập, tê, côn, cút) cần có để nối đ−ợc các đoạn ống với nhau tại các nút cũng nh− trên suốt chiều dài các đoạn ống. - Xác định các thiết bị cần phải có để quản lý và vận hành mạng l−ới nh−: van, Họng lấy n−ớc cứu hoả, Van xả khí, van xả cặn.. - Xác định các phụ tùng cần phải thêm vào để có thể lắp đặt dễ dàng các phụ tùng, thiết bị, ống với nhau khi thi công cũng nh− tháo gỡ đ−ợc khi cần thay thế hay sửa chữa. Phần thiết kế chi tiết do thầy giáo h−ớng dẫn chỉ định và yêu cầu đối với từng sinh viên. viii. tính toán kinh tế phần mạng l−ới Từ sơ đồ chi tiết hoá mạng l−ới chúng ta có thể thống kê đ−ợc tổng chiều dài ống cho từng loại đ−ờng kính, số l−ợng cho từng loại phụ tùng nối ống và thiết bị trên toàn mạng l−ới. Dựa vào đơn giá xây dựng hiện hành của Nhà n−ớc chúng ta có thể khái toán kinh tế phần mạng l−ới. Bảng khái toán kinh tế phần mạng l−ới Số TT Tên vật liệu Đơn vị tính Số l−ợng Đơn gía (1000đ) Thành tiền (1000đ) Ghi chú 1 2 3 4 5 6 7 I Phần ống ống gang d600 .................................... ống gang d100 m m m ii phần phụ tùng nối ống Cút gang d600 .................................... Côn gang d600x500 .................................... Tê gang d600/500 .................................... cái cái cái cái cái cái tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 35 – Vietnamwater- (st) Thập gang d600-500 .................................... cái cái iii phần thiết bị Van gang d600 .................................... Van xả cặn d300 .................................... cái cái cái Tổng cộng B. Thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc theo cách tiếp cận ph−ơng pháp phân phối n−ớc hiệu quả. i. khái niệm chung Mô hình phân phối n−ớc hiệu quả đ−ợc lập trên cơ sở đáp ứng đ−ợc các mục tiêu cơ bản của mạng l−ới đó là: - Đáp ứng yêu cầu cấp n−ớc cho khách hàng. - Hiệu quả kinh tế cao trong kinh doanh n−ớc sạch. - Linh động trong việc phát triển mạng cho từng khu vực tiêu thụ. Để mạng l−ới cấp n−ớc đáp ứng đ−ợc hai mục tiêu trên thì quá trình thiết kế và vận hành mạng l−ới cần phải đạt đ−ợc một số yêu cầu cơ bản nh− sau: - Điều hoà đ−ợc áp lực giữa các vùng tiêu thụ trong khu vực thiết kế theo từng thời điểm tiêu thụ. - Chi phí đầu t− xây dựng quản lý và vận hành hợp lý nhất. - Tỷ lệ l−ợng n−ớc thất thoát thấp. Các yêu cầu này có thể đạt đ−ợc khi phân khu vực thiết kế thành nhiều vùng tiêu thụ n−ớc khác nhau. Kích cỡ của một vùng tiêu thụ n−ớc đ−ợc xây dựng dựa trên các cơ sở sau: - Số l−ợng khách hàng nhỏ nh− hộ gia đình, công trình công cộng có quy mô tiêu thụ nhỏ nằm rải rác trong khu dân c− tính cho một vùng tiêu thụ khoảng 500ữ5000 khách hàng. Cụ thể: + Vùng nhỏ ≤1000 khách hàng. + Vùng trung bình 1000ữ3000 khách hàng. tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 36 – Vietnamwater- (st) + Vùng lớn 3000ữ5000 khách hàng. - Mức độ thay đổi địa hình trong một vùng nhỏ. - Mức thất thoát n−ớc theo yêu cầu của Nhà đầu t− kinh doanh. Kích cỡ vùng có ảnh h−ởng đến mức thất thoát n−ớc. Ví dụ: đối với vùng tiêu thụ nhỏ thì: + Nhận biết khi có rò rỉ nhanh hơn. + Nhận biết đ−ợc những rò rỉ nhỏ hơn. + Tìm thấy rò rỉ nhanh hơn. + Giữ thời gian gián đoạn n−ớc ở mức thấp hơn. Tuy nhiên: + Số l−ợng thiết bị quản lí vùng nhiều. + Số l−ợng công nhân viên quản lí tăng lên. - Chênh lệch áp lực giữa các l−u vực trong vùng nhỏ. Nh− vậy ranh giới vùng không nên chọn theo dạng hình thù kéo dài. - Đặc điểm, điều kiện địa ph−ơng, phong tục tập quán… của các khách hàng trong một khu vực t−ơng đồng nhau. Yếu tố này dẫn đến chất l−ợng n−ớc yêu cầu, mức độ cần đáp ứng của các khách hàng trong vùng t−ơng đ−ơng nhau. - Nếu có điều kiện một vùng nên nằm trong địa giới của một đơn vị quản lý hành chính nh−: Ph−ờng, Quận... 1i. Vạch tuyến mạng l−ới Sau khi nghiên cứu, phân tích để phân chia khu vực thiết kế thành các vùng tiêu thụ n−ớc khác nhau, ta tiến hành vạch tuyến mạng l−ới theo mô hình mạng 3 cấp nh− sau: - Mạng cấp I lấy n−ớc từ nguồn cấp (Trạm bơm cấp 2, đài n−ớc) dẫn đến các vùng tiêu thụ và th−ờng là mạng vòng, đ−ờng kính ống của mạng cấp I d≥350mm. Yêu cầu đối với mạng cấp I là bao trùm lên các vùng tiêu thụ, tổng chiều dài ngắn nhất, ít quanh co gấp khúc và chảy thuận tiện nhất. - Mạng cấp II có thể là mạng vòng, mạng cụt, hay mạng kết hợp. Mạng cấp II lấy n−ớc từ mạng cấp I tại một vị trí duy nhất, cấp đến các khu vực tiêu thụ nhỏ nằm trong vùng tính toán, hoặc cấp cho các công trình công cộng, dịch tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 37 – Vietnamwater- (st) vụ có quy mô lớn, các cơ sở sản xuất nằm trong vùng. N−ớc từ mạng cấp I vào mạng cấp II qua một nút quản lý. Cấu tạo nút quản lý gồm: + Đồng hồ đo l−u l−ợng tổng của cả khu vực tiêu thụ. + Van giảm áp cho vùng. Việc giảm áp vùng có thể theo hai cách sau: ∗ Cách 1: Đảm bảo áp lực tại nút bất lợi nhất của vùng luôn luôn bằng áp lực cần thiết trong mọi thời điểm. ∗ Cách 2: Đảm bảo áp lực nút đầu vùng (nút tiếp nhận n−ớc từ mạng cấp I sang) luôn giữ một giá trị nhất định đủ để đảm bảo áp lực cần thiết cho nút bất lợi nhất trong thời điểm dùng n−ớc nhiều nhất của vùng. + Đồng hồ đo áp lực. + Nhánh nối sự cố phòng khi thay thế, sửa chữa các thiết bị trên nút hay khi có cháy. + Thiết bị ghi và báo cáo số liệu. - Mạng cấp III - mạng phân phối, th−ờng là mạng cụt. Mạng cấp III lấy n−ớc từ mạng cấp II tại một vị trí duy nhất, để cấp đến cho các khách hàng tiêu thụ theo hình thức phân phối dọc đ−ờng. Với mô hình phân phối n−ớc nh− trên thì trong sơ đồ tính chỉ có mạng cấp III mới đ−ợc tính theo kiểu hình thức phân phối dọc đ−ờng. QL QL QL - Nút quản lý Vùng III 18 12 15 Đài n−ớc - Nút mạng cấp II Ghi chú: - Nút mạng cấp I 2 A 16 10 Vùng II 11 17 A C Trạm xử lý cấp 2 Trạm bơm 13 1 7 Vùng I 8 D B 14 2 4 5 9 3 6 F E QL 10 16 13 17 11 Vùng IV 12 18 14 15 16 10 13 11 17 18 12 14 15 tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 38 – Vietnamwater- (st) 2.Trình tự tính toán thuỷ lực mạng l−ới bằng phần mềm epanet 1. Nguyên tắc tính toán Cần phải tính toán mạng l−ới và các công trình, thiết bị liên quan nh− đài n−ớc, máy bơm trong trạm bơm 2, bể chứa đồng thời, tức là tính mạng theo mô hình động. Với cách tính này thì dung tích điều hoà của đài, bể chứa, chủng loại bơm và số l−ợng bơm cấp 2 chỉ xác định đ−ợc chính xác sau khi điều chỉnh các công trình thiết bị đó đồng thời cùng với mạng l−ới. Cơ sở để điều chỉnh là đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cấp n−ớc; kinh phí xây dựng, quản lý vận hành mạng l−ới, đài n−ớc, trạm bơm cấp 2 rẻ nhất. 2. Trình tự tính toán chung B1: Chọn vật liệu ống và các thông số thuỷ lực cần đạt đ−ợc: - Đối với mạng cấp I và mạng cấp II th−ờng chọn ống gang, đối với mạng cấp III th−ờng chọn ống nhựa uPVC, HDPE… - áp lực nhỏ nhất trong mạng Hmin, th−ờng chọn Hmin=18m (Đủ áp lực cấp cho ngôi nhà 3 tầng). - áp lực lớn nhất trong mạng Hmax, tuỳ thuộc vào loại vật liệu đã lựa chọn cho từng cấp mạng. Tuy nhiên theo tiêu chuẩn TCXDVN 33:06 thì Hmax=60m. - Đ−ờng kính mạng cấp I cần chọn theo vận tốc kinh tế, giá trị v=1,0ữ1,4m/s. Vận tốc trong mạng cấp II, mạng cấp III đối với những vùng đầu mạng có thể chọn lớn hơn để giảm áp và giảm chi phí xây dựng cho vùng, còn đối với những vùng cuối mạng thì nên chọn vận tốc nhỏ để giảm tổn thất thuỷ lực trong mạng vùng, dẫn đến giảm áp trong mạng cấp I, giảm áp lực bơm. B2: Đánh số nút và xác định chiều dài các đoạn ống. B3: Tính toán các l−u l−ợng đặc tr−ng: qdđđv, qdđ, qnút cho các đoạn ống thuộc mạng phân phối. B4: Nhập số liệu tính toán: - Số liệu nút: Cao độ mặt nền tại nút (Elevation); l−u l−ợng gốc của nút (Base demand). L−u l−ợng gốc đ−ợc tính từ l−u l−ợng trung bình giờ trong ngày tiêu thụ lớn nhất; biểu đồ tiêu thụ của nút (pattern) – Chế độ tiêu thụ n−ớc tại tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 39 – Vietnamwater- (st) nút, và hệ số l−u l−ợng gốc. Nh− vậy đối với các nút thuộc đoạn không phân phối n−ớc dọc đ−ờng (nút thuộc mạng cấp I và một số nút thuộc mạng cấp II) thì l−u l−ợng nút nhập giá trị 0. - Số liệu các đoạn: Chiều dài đoạn (Length) ; đ−ờng kính đoạn (Diameter) và hệ số nhám Hazen-Willam (Roughness). - Số liệu đài: Đ−ờng kính đài – Diameter (Xem đài hình trụ); Cao độ đáy thùng đài - Elevation; Độ sâu mực n−ớc ban đầu - Initial level; Độ sâu mực n−ớc thấp nhất trong đài - Minimum level; Độ sâu mực n−ớc cao nhất trong đài - Maximum level. + Độ sâu mực n−ớc cao nhất trong đài (hmax) chọn theo h−ớng lợi nhất về kết cấu xây dựng, th−ờng lấy 3ữ6 m. + Đ−ờng kính đài: )( . .4 max m h WD π= . Trong đó: W-dung tích đài. Ban đầu sơ bộ lấy dung tích đài 3ữ5%Qng. + Độ sâu mực n−ớc thấp trong đài xác định nh− sau: )( . .4 2min mD Wh d cc π= . Trong đó: Wcc đ -là dung tích n−ớc chữa cháy của đài, m3; D-đ−ờng kính đài, m. + Độ sâu mực n−ớc trong đài tại giờ bắt đầu mô phỏng, đ−ợc chọn giá trị bất kỳ nằm trong khoảng từ hminữhmax. - Số liệu bể: Nhập t−ợng tự số liệu đài. Cụ thể: + Độ sâu mực n−ớc cao nhất trong bể (hmax) chọn theo h−ớng lợi nhất về kết cấu xây dựng, th−ờng lấy 3ữ6 m. + Đ−ờng kính bể: )( . .4 max m h WD π= . Trong đó: W-dung tích bể. Ban đầu sơ bộ lấy dung tích bể 20ữ25%Qng. + Độ sâu mực n−ớc thấp trong bể xác định nh− sau: )( . .4 2min mD Wh b btcc π += . Trong đó: Wđcc+bt -là dung tích n−ớc dự trữ n−ớc chữa cháy và n−ớc dành cho bản thân trạm của bể, m3; D-đ−ờng kính bể, m. tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 40 – Vietnamwater- (st) + Độ sâu mực n−ớc trong bể tại giờ bắt đầu mô phỏng, đ−ợc chọn giá trị bất kỳ nằm trong khoảng từ hminữhmax. - Số liệu bơm: Nhập đ−ờng đặc tính của bơm (Curves). B5: Điều chỉnh mạng và các công trình thiết bị liên quan: Cơ sở điều chỉnh là Hmax, Hmin khống chế đối với từng cấp mạng. Các thông số điều chỉnh là: Đ−ờng kính ống; Cao độ đáy thùng đài, bể; Độ sâu mực n−ớc lớn nhất, nhỏ nhất trong đài, bể; Chủng loại bơm và số l−ợng bơm cấp 2. B6: Lấy số liệu thiết kế và quản lý: - Số liệu thiết kế gồm: Kích th−ớc ống; Dung tích đài, bể; Cao độ đáy thùng đài, bể; Loại bơm và số l−ợng bơm cấp 2. - Số liệu quản lý gồm: Biểu đồ l−ợng n−ớc vào ra đài, bể theo thời gian; Biểu đồ tiêu thụ n−ớc của toàn đô thị; áp lực tại các nút ở từng thời điểm. 3. Trình tự tính toán theo kinh nghiệm Để việc điều chỉnh mạng l−ới và các công trình liên quan nhanh đi đến kết quả tr−ớc hết cần điều chỉnh sơ bộ để tìm đ−ợc chiều cao xây dựng đài, chủng loại bơm và chế độ hoạt động của từng bơm trong suốt thời gian mô phỏng. Trình tự thể thực hiện nh− sau: - Trong sơ đồ tính ban đầu ch−a cho đài điều hoà tham gia (đ−ờng ống nối từ đài xuống để ở tình trạng đóng – close) và thay toàn bộ cụm máy bơm bể chứa bằng một nguồn – Reservoirs. - Nhập số liệu nút, đoạn (Giống trình tự tính toán chung). - Điều chỉnh đồng thời cao độ mực n−ớc của nguồn và điều chỉnh đ−ờng kính các đoạn ống đảm bảo các yêu cầu về giới hạn áp lực lớn nhất, nhỏ nhất trong mạng đặt ra ban đầu và kinh tế. + Từ biểu đồ áp lực tại các nút liên hệ trực tiếp với bơm cấp 2 và đài n−ớc, ta xác định sơ bộ áp lực trạm bơm cấp 2 và chiều cao xây dựng đài n−ớc. Theo đó áp lực bơm sơ bộ lấy bằng áp lực lớn nhất tại nút tiếp nhận n−ớc từ trạm bơm; Chiều cao xây dựng đài n−ớc sơ bộ lấy bằng áp lực n−ớc lớn nhất tại nút liên hệ trực tiếp với đài n−ớc. tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 41 – Vietnamwater- (st) + Từ biểu đồ tiêu thụ n−ớc của toàn mạng có đ−ợc từ sơ đồ tính trên, chọn chế độ bơm. Khi chọn chế độ bơm cần l−u ý chọn số l−ợng bơm cùng chủng loại cho mỗi cấp bơm sao cho trạm bơm chỉ nên sử dụng một chủng loại bơm. + Từ số l−ợng bơm cho một cấp bơm nào đó ta xác định đ−ợc sơ bộ l−u l−ợng bơm theo công thức: n Qq = (Q - là l−u l−ợng của trạm bơm theo một cấp bơm nào đó; n – số l−ợng bơm lựa chọn cho cấp bơm đang xét). + Dựa vào l−u l−ợng và áp lực sơ bộ của mỗi bơm, chọn chủng loại bơm. - Sau khi chọn xác định đ−ợc sơ bộ chiều cao xây dựng đài, chủng loại bơm cấp 2, tiến hành loại bỏ nguồn, đ−a đài, bơm và bể vào sơ đồ tính thực. Sau đó tiến hành điều chỉnh đồng thời mạng l−ới, đài n−ớc, bể chứa và bơm cấp 2 theo trình tự nêu trên. tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 42 – Vietnamwater- (st) Phần thứ ba: thể hiện bản vẽ i. nội dung và yêu cầu thể hiện Tr−ớc khi thể hiện bản vẽ của đồ án, sinh viên cần xem lại những quy cách vẽ kỹ thuật về: Bố cục bản vẽ, chử viết, đ−ờng nét, cách ghi các con số trên bản vẽ, các quy −ớc về ký hiệu ghi chú...đồng thời ôn lại cách sử dụng màu, tô màu đối với các khu chức năng khác nhau trên bản đồ theo quy định chung đối với bản vẽ quy hoạch. Đồ án yêu cầu thể hiện trên các khổ giấy A1. - Bản vẽ sô 1: Mặt bằng quy hoạch phát triển không gian, trên đó có thể hiện thêm số liệu địa hình của Khu vực thiết kế, tỷ lệ 1/5000ữ1/20000. Khi thể hiện cần l−u ý: + Làm rõ ranh giới nghiên cứu; Thể hiện đ−ờng đồng mức, cao độ mặt đất thiết kế tại các nút giao thông. + Dùng màu hoặc ký hiệu để phân biệt các khu chức năng. - Bản vẽ số 2: Mặt bằng mạng l−ới cấp n−ớc, tỷ lệ 1/5000ữ1/20000. Trong đó thể hiện vị trí các công trình đơn vị trong hệ thống cấp n−ớc, các tuyến ống và số liệu thuỷ lực kèm theo. Khi thể hiện cần chú ý: + Bản vẽ số 2 phải đ−ợc thể hiện chồng lên bản vẽ có nội dung nh− bản vẽ số 1, tuy nhiên khi đó nội dung của bản vẽ số 1 cần thể hiện nhạt hơn và bỏ bớt một số chi tiết không ảnh h−ởng nh−: Tên đ−ờng, nét thể hiện vỉa hè... + Thể hiện nổi bật các tuyến ống và các công trình đơn vị trong hệ thống cấp n−ớc, trong đó các tuyến ống chính cần thể hiện nổi bật nhất. Trên các đoạn ống chi trị số chiều dài, đ−ờng kính (L-D). Ghi ký hiệu nút trên mạng l−ới; vị trí trạm xử lí, đài n−ớc bằng các chữ số Lamã. tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 43 – Vietnamwater- (st) Tr−ờng Đại học Kiến trúc Hà nội Bộ môn cấp n−ớc thuyết minh đồ án môn học: (tên đồ án) mạng l−ới cấp n−ớc Sinh viên thực hiện: Giáo viên h−ớng dẫn: - Bản vẽ số 3: Nội dung thể hiện: Chi tiết hoá từ 1ữ2 vòng mạng l−ới cấp n−ớc; Chi tiết cấu tạo một công trình điển hình nh−: Giếng thăm; ống qua đ−ờng giao thông; ống qua sông...Khi thể hiện cần l−u ý: + Phần chi tiết hoá có tỷ lệ tuỳ chọn sao cho thể hiện đ−ợc hết các phụ tùng, thiết bị và dễ nhìn. + Phần giếng thăm; ống qua đ−ờng giao thông; ống qua sông có tỷ lệ từ 1/25ữ1/100 tuỳ từng chi tiết. - Bản vẽ số 4: Thiết kế kỹ thuật 1 đoạn ống cấp n−ớc. Bản vẽ cần thể hiện: + Mặt bằng đoạn ống trên đ−ờng giao thông, tỷ lệ 1/500. Với tỷ lệ này, trên đ−ờng giao thông đã thể hiện rõ các công trình dân dụng hai bên đ−ờng, các đ−ờng ngõ, cây xanh, cột điện... + Thể hiện vị trí các thiết bị nh− van, họng cứu hoả... hay các nhánh trích n−ớc từ đ−ờng ống vào mạng phân phối nếu có. + Trắc dọc đoạn ống, thể hiện trên trắc dọc tuyến đ−ờng với tỷ lệ ngang 1/500 và tỷ lệ đứng 1/50. + Chi tiết điển hình mặt cắt ngang m−ơng đặt ống, gối đỡ ống; chi tiết lắp đặt họng cứu hoả; cách nối ống... tỷ lệ từ 1/5ữ1/25 tuỳ từng chi tiết. ii. Mẫu khung tên và bìa thuyết minh 1. Mẫu bìa thuyết minh tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 44 – Vietnamwater- (st) Sinh viên thực hiện Giáo viên h−ớng dẫn Tr−ờng ĐH Kiến trúc Bộ môn cấp n−ớc Hà nội (Họ và tên GV) (Họ và tên SV) (Chữ ký của GV) (Chữ ký của SV) Lớp: Năm thứ: (Tên đồ án) (Tên bản vẽ) Ngày hoàn thành: Số hiệu bản vẽ: Tỉ lệ: 4000 3500 3500 3500 3500 18000 40 00 2. Mẫu khung tên tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 45 – Vietnamwater- (st) phần iv. ví dụ tính toán i. đề tài Tính toán thuỷ lực mạng l−ới và các công trình liên quan bằng phần mềm Epanet cho một đô thị có sơ đồ mạng l−ới và số liệu tính toán nh− sau: 1. Sơ đồ mạng l−ới cấp n−ớc. 2. Số liệu quy hoạch. Số l−ợng TT Chỉ tiêu quy hoạch Vùng I Vùng II 10 13 15 12 181716 8 9 11 Vùng I Vùng II Vùng phát triển t−ơng lai 7 1 4 2 5 3 6 14 C A B D 600 m 600 m 600 m600 m 40 0 m 40 0 m 40 0 m 40 0 m 40 0 m 40 0 m 600 m 600 m 600 m 600 m 40 0 m 40 0 m 600 m 600 m 600 m 600 m 40 0 m 40 0 m 40 0 m 40 0 m 600 m 600 m 40 0 m 40 0 m Trạm bơm Trạm xử lý cấp 2 100 m20 m - Nút mạng cấp I Ghi chú: A 2 - Nút mạng cấp II Đài n−ớc 10 0 m tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 46 – Vietnamwater- (st) 1 - Dân số 20000 (ng−ời) 16000 (ng−ời) 2 - Bệnh viện 400 (g−ờng) 3 - Tr−ờng học 2000 (học sinh) 4 - Khu công nghiệp A 100 (ha) 5 - Khu công nghiệp B 50 (ha) 6 - Diện tích giao thông 40 (ha) 40 (ha) 7 - Diện tích cây xanh 20 (ha) 20 (ha) ii. Tính toán thuỷ lực mạng l−ới 1. Xác định công suất tiêu thụ 1.1. Tính toán xác định quy mô dùng n−ớc: Công suất (m3/ngày) TT Loại nhu cầu Công thức áp dụng Vùng I Vùng II I Công suất tiêu thụ của từng loại nhu cầu. 1 - N−ớc sinh hoạt i ngii SH f kNq Q . 1000 .. max∑= 6000 4800 2 - N−ớc dùng cho công trình công cộng: + Bệnh viện. + Tr−ờng học. 1000 . ii i Nqq = 120 40 Tổng: QCTCC 120 40 3 - N−ớc dùng cho công nghiệp: + Khu công nghiệp A. + Khu công nghiệp B. QCN =qcn.Fcn 2000 2000 Tổng: QCN 2000 2000 4 - N−ớc t−ới: + T−ới đ−ờng. + T−ới cây. 1000 .. tt t qFnQ = 150 150 150 150 tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 47 – Vietnamwater- (st) Tổng: QT−ới 300 300 II Công suất tiêu thụ: Qtt=a.QSH.+ QT−ới+ QCN + + QCTCC (a=1,1) 9020 7620 III Công suất cần phát vào mạng l−ới cấp II: Qml=b. Qtt (b=1,15) 10373 8763 1.2. L−u l−ợng n−ớc chữa cháy của toàn đô thị: 432 1000 1.3600.3.2.20 1000 .3600.3.. === knqQ cccc (m3/ngày) 1.3. Công suất trạm xử lý: QXL= c.(Q VI ml + Q VII ml) + Qcc = 1,1.(10373 + 8763) + 432 = 21481,6 (m 3/ngày) Làm tròn: QXL = 21500 (m 3/ngày) 2. Tính thuỷ lực mạng l−ới cấp n−ớc 2.1. Chọn vật liệu ống và các thông số thuỷ lực cần đạt đ−ợc: - Mạng cấp I, sử dụng ống gang. - Mạng cấp II, sử dụng ống nhựa HDPE. - áp lực lớn nhất trong mạng cấp II, Hmax=30m. - áp lực lớn nhất trong mạng cấp II, Hmax=60m. - áp lực nhỏ nhất trong mạng cấp II, Hmax=18m (Đủ cấp n−ớc cho ngôi nhà 3 tầng). 2.2. Đánh số nút và xác định chiều dài tính toán các đoạn ống. Chiều dài tính toán (m) Số TT Đoạn ống Chiều dài thực (m) α l(I) mạng cấp II I Khu vực I 1 2 3 4 1-2 2-3 4-5 5-6 600 600 600 600 1 1 1 1 600 300 600 600 tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 48 – Vietnamwater- (st) 5 6 7 8 9 10 11 12 7-8 8-9 1-4 2-5 3-6 1-7 2-8 3-9 600 600 400 400 400 400 400 400 0,5 0,5 1 1 1 1 1 1 300 300 400 400 400 400 400 400 Tổng 6000 5400 II Khu vực II 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10-11 11-12 13-14 14-15 16-17 17-18 10-13 11-14 12-15 11-16 12-17 13-18 600 600 600 600 600 600 400 400 400 400 400 400 1 1 0,5 0,5 1 1 1 1 1 1 1 1 600 600 300 300 600 600 400 400 400 400 400 400 Tổng 6000 5400 mạng cấp I 1 2 3 4 5 A-B C-D A-C B-D Đài-A 600 600 400 400 100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 49 – Vietnamwater- (st) 6 7 8 TB2-A A-13 D-2 100 10 10 0 0 0 0 0 0 Tổng 2220 0 2.3. Xác định các l−u l−ợng đặc tr−ng. - L−u l−ợng dọc đ−ờng đơn vị: qđv = )./( msll Q tt dd∑ Qdđ= Qml – Qt.tr (l/s) + Vùng I: qIđv = )./(017689,05400).6,3.24( 212010373 msl=− + Vùng II: qIIđv = )./(014410,05400).6,3.24( 20408763 msl=− - L−u l−ợng dọc đ−ờng: qdđ(i) = qđv.ltt(i)(l/s) Bảng thống kê l−u l−ợng dọc đ−ờng Số TT Đoạn ống Chiều dài thực (m) Chiều dài tính toán (m) L−u l−ợng đơn vị dọc đ−ờng (l/s) L−u l−ợng dọc đ−ờng (l/s) 1 2 3 4 5 6 7 8 1-2 2-3 4-5 5-6 7-8 8-9 1-4 2-5 600 600 600 600 600 600 400 400 600 600 600 600 300 300 400 400 0,017689 10,6134 10,6134 10,6134 10,6134 5,3068 5,3068 7,0756 7,0756 tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 50 – Vietnamwater- (st) 9 10 11 12 3-6 1-7 2-8 3-9 400 400 400 400 400 400 400 400 7,0756 7,0756 7,0756 7,0756 Tổng 6000 5400 95,5208 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10-11 11-12 13-14 14-15 16-17 17-18 10-13 11-14 12-15 11-16 12-17 12-18 600 600 600 600 600 600 400 400 400 400 400 400 600 600 300 300 600 600 400 400 400 400 400 400 0,014410 8,6458 8,6458 4,3229 4,3229 8,6458 8,6458 5,7639 5,7639 5,7639 5,7639 5,7639 5,7640 6000 5400 77,8125 1 2 3 4 5 6 7 8 A-B C-D A-C B-D Đài-A TB2-A A-13 D-2 600 600 400 400 100 100 10 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0,000000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Tổng 2220 0 0,000 - Xác định l−u l−ợng nút (qnút): ∑ = = n i i ddnút slqq 1 )/( 2 1 tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 51 – Vietnamwater- (st) Bảng thống kê l−u l−ợng nút TT Tên nút Các đoạn tập trung tại nút L−u l−ợng dọc đ−ờng (l/s) L−u l−ợng nút (l/s) Vùng I 1-2 10,6134 1-4 7,07561 1 1-7 7,0756 12,3823 1-2 10,6134 2-3 10,6134 2-5 7,0756 2-8 7,0756 2 2 D-2 0,0000 17,6890 2-3 10,6134 3-6 7,07563 3 3-9 7,0756 12,3823 1-4 7,0756 4 4 4-5 10,6134 8,8445 4-5 10,6134 5-6 10,61345 5 2-5 7,0756 14,1512 5-6 10,6134 6 6 3-6 7,0756 8,8445 7-1 7,0756 7 7 7-8 5,3068 6,1912 7-8 5,3068 8-9 5,30688 8 2-8 7,0756 8,8446 3-9 7,0756 9 9 8-9 5,3068 6,1912 Tổng 9 95,5208 95,5208 tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 52 – Vietnamwater- (st) Vùng II 10-11 8,6458 10-13 5,763910 10 10-16 5,7639 10,0868 10-11 8,6458 11-12 8,6458 11-15 5,7639 11 11 11-18 5,7639 14,4097 11-12 8,6458 12-15 5,763912 12 12-18 5,7640 10,0869 10-13 5,7639 13-14 4,322913 13 A-13 0,000 5,0434 13-14 4,3229 14-15 4,322914 14 11-14 5,7639 7,2048 14-15 5,7639 15 15 12-15 4,3229 5,0434 10-16 5,7639 16 16 16-17 8,6458 7,2049 16-17 8,6458 17-18 8,645817 17 11-17 5,7639 11,5277 17-18 8,6458 18 18 12-18 5,7640 7,2049 Tổng 9 77,8125 77,8125 19 A 0,0000 20 B 0,0000 tμi liệu H−ớng dẫn đồ án môn học: thiết kế mạng l−ới cấp n−ớc Vietnamwater- (st) Trang:- 53 – Vietnamwater- (st) 21 C 0,0000 22 D 0,0000 2.4. Nhập số liệu vào ch−ơng trình Epanet: