Đồ án Thiết kế mạng lưới cấp nước cho thành phố

một ngày đêm q1 : Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt mỗi người trong 1 ngày đêm N1 : Số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước qi 1f : Tỷ lệ dân được cấp nước.  150*41721*0.99 6195.569 1000 TBII ngdQ = = (m3/ngđ) - Chế độ dùng nước của khu vực II: Ta có: Kh2max = αmax2 *βmax2 Trong đó: Khu vực 2 có trang thiết bị vệ sinh loại 4 nội suy ta được αma2x = 1.44 Khu vực 2 có số dân là 41721 người, nội suy ta được βmax2 = 1.164  Kh2max = αma2x*βmax2 = 1.44 * 1.164= 1.676 Vậy chọn : Kh2max = 1.7 Thành phố này là thành phố nhỏ, nên chọn maxngdK = 1.4 đối với cả 2 khu vực Khu vực Dân số αmax βmax Khmax axm ngdK I 66207 1.38 1.134 1.5 1.4 II 41721 1.44 1.164 1.7 1.4 Đồ án môn học cấp nước GVHD: Nguyễn Thế Anh SVTH: Lê Xuân Hiền Lớp: 48H Vậy lượng nước dùng trung bình cho nhu cầu sinh hoạt của các khu dân cư là: 2 1 * * 9831.740 6195.569 16027.309 1000 i i iTB i ngd q N f Q == = + =∑ (m3/ngđ) axm ngdQ = TBngdQ * axmngdK = 16027.309 * 1.4 = 22438.233 (m3/ngđ) 3) Lưu lượng nước tưới đường, cây xanh: Theo TCVN 33-2006 - Tính lưu lượng nước tưới đường: Diện tích đường, quảng trường: Sđ = 189 (ha), diện tích được tưới chiếm 80% Đường và quảng trường được tưới bằng cơ giới qđ = 0.5 l/m2 ngđ. Tổng lưu lượng nước tưới đường: Qtđ = 10 * Sđt * qđ * 80% = 10 * 189 * 0.5 * 0.8 = 756 m3/ngđ. - Tính lưu lượng nước tưới cây xanh: Diện tích cây xanh: SCX = 126 (ha), diện tích được tưới chiếm 60% Cây xanh được tưới bằng thủ công: qcây = 3 (l/m2) cho một lần tưới Tổng lưu lượng nước tưới cây: Qtcây =10 * Stc * qc * 60% = 10 * 126 * 3.0 * 0.6 = 2268 ( m3/ngđ.) ⇒ Tổng lưu lượng nước tưới đường, cây xanh: Qt = Qtđ + Qtc = 756 + 2268= 3024 (m3/ngđ) 4) Nhu cầu dùng nước cho các xí nghiệp: Ta có bảng phân tích số lượng công nhân làm việc trong các nhà máy xí nghiệp a. Nước cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân trong thời gian làm việc ở nhà máy, xí nghiệp: + Với xí nghiệp I: Số ca làm việc trong ngày: 3 ca 85 1000 1375*251125*45 1000 .25.45 21 1 = + = + = NNQshcni ca m3/ngđ Trong đó: 45; 25: Tiêu chuẩn cấp nước cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân trong phân xưởng nóng, phân xưởng nguội (l/người/ca) N1, N2: Là số công nhân trong phân xưởng nóng, phân xưởng lạnh của xí nghiệp I → =Qshcn ngd1 85 * 3 = 255 ( m3/ngđ ) Tên XN Số CN trong XN Số công nhân trong xí nghiệp Số CN được tắm trong XN PX nóng PX nguội PX nóng PX nguội % Số người N1 % Số người N2 % Số người N3 % Số người N4 I 2500 45 1125 55 1375 85 957 80 1100 II 20000 50 1000 50 1000 80 800 80 800 + Với xí nghiệp II: Số ca làm việc trong ngày: 2 ca 70 1000 1000*251000*45 1000 .25.45 21 2 = + = + = NNQshcni ca ( m3/ngđ ) → =Qshcn ngd 2 70 * 2 = 140 ( m3/ngđ ) → =Qshcn ngd 255 + 140 = 395 ( m3/ngđ ) b. Nước tắm cho công nhân: - Với xí nghiệp I: Đồ án môn học cấp nước GVHD: Nguyễn Thế Anh SVTH: Lê Xuân Hiền Lớp: 48H 42.101 1000 1100*40957*60 1000 .40.60 43 1 = + = + = NNQt ca m3/ca → =Qt ngd1 101.42 * 3 = 304.26 ( m3/ngđ ) - Với xí nghiệp II: 80 1000 800*40800*60 1000 .40.60 43 2 = + = + = NNQt ca m3/ca → =Qt ngd 2 80 * 2 = 160 ( m3/ngđ ) + Trong đó: 60; 40: Tiêu chuẩn nước tắm của công nhân trong phân xưởng nóng, phân xưởng lạnh (l/người/ca) N3,N4: Là số công nhân được tắm trong phân xưởng nóng, phân xưởng lạnh. Vậy tổng lượng nước tắm của 2 xí nghiệp: → =Qt ngd 304.26 + 160 = 464.26 ( m3/ngđ ) c. Nước cho nhu cầu sản xuất: Theo số liệu đã cho: Nước sản xuất dùng cho xí nghiệp I và II lần lượt là 21 (l/s) và 17 (l/s) nên ta có: Qsx ngd1 = 21 * 3600/1000 * 8 * 3 = 1814.4 ( m3/ngđ ) Qsx ngd 2 = 17 * 3600/1000 * 8 * 2 = 979.2 ( m3/ngđ ) → Tổng lượng nước sản xuất của 2 xí nghiệp là: Qsx ngd = 1814.4 + 979.2 = 2793.6 ( m3/ngđ ) 5) Quy mô công suất của trạm cấp nước: Σ QTT = (a*Qsh + Qt + shcnQ + Qtắm + QSX)*b ( m3/ngđ) Q tram = Σ QTT * c Trong đó: a: Hệ số kể đến lượng nước dùng cho sự phát triển công nghiệp địa phương. a = 1,05 ữ 1,1; chọn a = 1,1. b: Hệ số kể đến những yêu cầu chưa dự tính hết và lượng nước hao hụt do rò rỉ trong quá trình vận hành hệ thống cấp nước. b = 1,1 ữ 1,3; chọn b = 1,3 c: Hệ số kể đến lượng nước dùng cho bản thân trạm cấp nước. c = 1,05 ữ 1,1; chọn c = 1,1 Thay số ta được: Σ QTT = (1,1*22438.233+ 3024+395+464.26+2793.6)*1,3 = 40766.591 ( m3/ngđ) Vây: Qtram = Σ QTT * c = 40766.591 * 1.1 = 44843.250 ( m3/ngđ) Đồ án môn học cấp nước GVHD: Nguyễn Thế Anh SVTH: Lê Xuân Hiền Lớp: 48H 6) Bảng thống kê lưu lượng nước dùng cho thành phố theo từng giờ trong ngày: Bảng thống kê lưu lượng cho thành phố phải lập cho từng giờ, nghĩa là phải phân phối lưu lượng dùng nước đáp ứng được nhu cầu dùng nước cho các đối tượng theo từng giờ trong ngày đêm. - Nước rửa đường, tưới bằng cơ giới và tránh giờ cao điểm trong ngày. Lưu lượng phân phối đều trong 10h là 94.5 (m3/h). - Nưới tưới cây xanh được phân phối đều trong 10h là 378 (m3/h). - Nước tắm của công nhân được tiêu thụ vào 45 phút kéo dài sau khi tan ca. - Nước sinh hoạt của thành phố được tính theo hệ số sử dụng nước không điều hòa giờ. Kh - Nước sản xuất có thể phân phối điều hòa theo các giờ làm việc trong ca. - Nước sinh hoạt trong xí nghiệp tùy theo từng giờ trong ca và tùy theo từng phân xưởng được tính theo bảng sau: Loại phân xưởng Lưu lượng tiêu thụ trong từng giờ, tính bằng %Q theo từng ca Thứ tự giờ trong ca 1 2 3 4 5 6 7 8 Sau tan ca Phân xưởng nóng 6 9 12 16 10 10 12 16 9 Phân xưởng nguội 0 6 12 19 15 6 12 19 11 Bảng thống kê lưu lượng dùng nước cho thành phố theo từng giờ: 7) Tính lưu lượng nước để dập tắt các đám cháy: Tính theo TCVN 2622-1995 a) Lựa chọn số đám cháy đồng thời: Với khu vực I: - Diện tích của xí nghiệp I : F < 150 ha chọn một đám cháy. - Với khối tích của xí nghiệp 3200m3, bậc chịu lửa I,II, hạng sản xuất A,B,C theo ta chọn lưu lượng cho một đám cháy qccxn = 10 l/s. Với khu vực II, tương tự như với xí nghiệp I chọn 1 đám cháy qccxn = 10 l/s. - Chọn số đám cháy cho khu dân cư. Cả thành phố C có 107208 người nên chọn số đám cháy đồng thời là 2 lưu lượng cho chữa cháy là 35 l/s b) Xác định tổng lưu lượng nước chữa cháy cho khu vực thiết kế: Với thời gian dập tắt các đám cháy cho mọi trường hợp lấy bằng 3 giờ. ⇒ Tổng lưu lượng nước dùng cho chữa cháy trong trường hợp tất cả các đám cháy xảy ra đồng thời là: ccQ = 10 + 10 + 35 *2 = 90 l/s IV. Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II. Tính thể tích bể chứa và đài nước 1) Biểu đồ tiêu thụ nước của thành phố: Dựa vào bảng thống kê lưu lượng nước tiêu dùng theo giờ trong ngày của thành phố ta có biểu đồ tiêu thụ nước của thành phố như sau: Đồ án môn học cấp nước GVHD: Nguyễn Thế Anh SVTH: Lê Xuân Hiền Lớp: 48H + Vì trạm bơm cấp I hoạt động điều hoà liên tục cấp nước vào công trình xử lý nên công suất giờ của trạm bơm cấp I: TB CIQ = 4,17%* Qngđ + Trạm bơm cấp II hoạt động không điều hoà do nhu cầu dùng nước trong thành phố giữa các giờ khác nhau. Dựa vào biểu đồ dùng nước của thành phố, ta chọn chế độ làm việc của trạm bơm cấp II trên nguyên tắc: - Đường làm việc của trạm bơm bám sát đường tiêu thụ nước Vậy ta chia quá trình hoạt của trạm bơm cấp II thành 3 cấp: Cấp I : Thời gian hoạt động từ 24h ữ 4h (trong 5 giờ) Cấp II : Thời gian hoạt động từ 5h ữ 6h và 22h ữ 23h (trong 4 giờ) Cấp III : Thời gian hoạt động từ 7h ữ 21h (trong 15 giờ) - Chọn số máy bơm làm việc trong các cấp theo nguyên tắc xét tới tỉ lệ giữa các cấp bơm. Ta xét tỷ lệ: 2 1 cap TB cap TB Q Q = 3.4825 1.664 = 2.09 3 1 cap TB cap TB Q Q = 5.184 1.664 = 3.12 Sơ bộ chọn Cấp I : Ta chọn 1 bơm hoạt động Cấp II : Ta chọn 2 bơm hoạt động α=0,9 Cấp III: Ta chọn 3 bơm hoạt động α=0,88 Trong đó α là hệ số giảm lưu lượng khi các máy bơm làm việc đồng thời - Gọi x là lưu lượng của 1 bơm khi làm việc riêng lẻ ( % Qngđ) Ta có: 5 * 1 * x + 4 * (2 * 0.9 * x) + 15 * (3 * 0.88 * x) = 100% Qngđ ⇒ x =1.931 % Qngđ Vậy: Cấp 1: 1 bơm làm việc, công suất: Q1h = 1.931 % Qngđ Cấp 2: 2 bơm làm việc, công suất: Q2h = 3.476 % Qngđ Cấp 3: 3 bơm làm việc, công suất: Q3h = 5.098 % Qngđ 1 2 3 4 5 % Qngd 0. 0. 0. 0. 0. 00 01 02 03 04 05 06 07 % Qn gd Bieu do dung nuoc cua thanh pho 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. Gio trong ngay 19 20 21 22 23 24 0. 0. 0. 0. 0. 0. Đồ án môn học cấp nước GVHD: Nguyễn Thế Anh SVTH: Lê Xuân Hiền Lớp: 48H 2. Tính thể tích đài và bể chứa nước. Ta xác định được dung tích đài nước và bể chứa bằng phương pháp lập bảng dựa vào chế độ làm việc của trạm bơm cấp II và chế độ dùng nước của thành phố, chế độ làm việc của trạm bơm cấp I và trạm bơm a. Thể tích đài nước theo % Qngđ .được tính ở bảng dưới đây: Giờ trong ngày Lưu lượng nước tiêu thụ %Qngđ Lưu lượng bơm cấp II %Qngđ Lượng nước vào đài %Qngđ Lượng nước ra đài %Qngđ Lượng nước còn lại trong đài %Qngđ 0-1 1.302 1.931 0.63 - 0.51 1-2 1.316 1.931 0.62 - 1.13 2-3 2.206 1.931 - 0.28 0.85 3-4 2.196 1.931 - 0.27 0.59 4-5 2.993 3.476 0.48 - 1.07 5-6 3.794 3.476 - 0.32 0.75 6-7 4.499 5.098 0.60 - 1.35 7-8 5.108 5.098 - 0.01 1.34 8-9 5.893 5.098 - 0.80 0.55 9-10 5.614 5.098 - 0.52 0.00 10-11 4.897 5.098 0.20 - 0.20 11-12 5.169 5.098 - 0.07 0.13 12-13 5.039 5.098 0.06 - 0.19 13-14 5.065 5.098 0.03 - 0.22 14-15 5.812 5.098 - 0.71 -0.49 15-16 5.143 5.098 - 0.04 -0.54 16-17 5.316 5.098 - 0.22 -0.76 17-18 5.154 5.098 - 0.06 -0.81 18-19 4.887 5.098 0.21 - -0.60 19-20 5.076 5.098 0.02 - -0.58 20-21 5.086 5.098 0.01 - -0.57 21-22 3.786 3.476 - 0.31 -0.88 22-23 3.356 3.476 0.12 - -0.76 23-24 1.291 1.931 0.64 - -0.12 Cộng 100.00 100.0 3.6 3.6 2.23 b. Từ bảng tính ở trên ta thấy: Thể tích điều hoà của đài nước: ddhW = 2.23 %Qngđ Thể tích thiết kế của đài nước: Wtđ = ddhW + Wcc10' (m3) Trong đó:+ 2.23 * 40766.591 100 = 909.095 (m3). + 10ccW : Thể tích nước để dập tắt các đám cháy trong 10 phút. Đồ án môn học cấp nước GVHD: Nguyễn Thế Anh SVTH: Lê Xuân Hiền Lớp: 48H 10 ccW = 90*60*101000 = 54 (m 3). ⇒ Wtđ = 909.905 + 54 = 963.905 (m3). Ta xây dựng đài hình tròn với bán kính trong là 15m, chiều cao đài là 6m. b.Tính thể tích của bể chứa nước, ta có bảng tổng hợp sau: Giờ trong ngày Lưu lượng bơm cấp I %Qngđ Lưu lượng bơm cấp II %Qngđ Lượng nước vào bể %Qngđ Lượng nước ra bể %Qngđ Lượng nước còn lại trong bể %Qngđ 0-1 4.17 1.931 2.24 - 5.85 1-2 4.17 1.931 2.24 - 8.09 2-3 4.17 1.931 2.24 - 10.32 3-4 4.17 1.931 2.24 - 12.56 4-5 4.17 3.476 0.69 - 13.25 5-6 4.17 3.476 0.69 - 13.94 6-7 4.17 5.098 - 0.93 13.01 7-8 4.17 5.098 - 0.93 12.08 8-9 4.17 5.098 - 0.93 11.15 9-10 4.17 5.098 - 0.93 10.22 10-11 4.17 5.098 - 0.93 9.28 11-12 4.17 5.098 - 0.93 8.35 12-13 4.17 5.098 - 0.93 7.42 13-14 4.17 5.098 - 0.93 6.49 14-15 4.17 5.098 - 0.93 5.56 15-16 4.17 5.098 - 0.93 4.63 16-17 4.17 5.098 - 0.93 3.70 17-18 4.17 5.098 - 0.93 2.77 18-19 4.17 5.098 - 0.93 1.83 19-20 4.17 5.098 - 0.93 0.90 20-21 4.17 5.098 - 0.93 0.00 21-22 4.17 3.476 0.69 - 0.69 22-23 4.17 3.476 0.69 - 1.38 23-24 4.17 1.931 2.24 - 3.62 Cộng 100.0 100.0 14 14.0 13.94 Từ bảng tổng hợp ta có: Thể tích thiết kế của bể chứa nước: Wtb = Wđhb + Wcc + Wbt Trong đó: - Wđhb: Thể tích điều hoà của bể chứa nước. Wđhb = 13.94 % maxngdQ = 13.94 * 40766.591100 = 5682.863 (m 3). - Wbt: Lượng nước dùng cho bản thân các công trình của hệ thống cấp nước, lấy bằng 10% QTR Đồ án môn học cấp nước GVHD: Nguyễn Thế Anh SVTH: Lê Xuân Hiền Lớp: 48H Wbt = 10%.QTR = 0.1 * 44843.250 = 4484.325 (m3). - Wcc: Thể tích nước để dập tắt các đám cháy trong 3 giờ. Wcc = 3 * 3600*0.09 = 972 (m3). ⇒ Thể tích thiết kế của bể chứa nước: Wtb = Wđhb + Wcc + Wbt Wtb = 5682.863 + 972 + 4484.325 = 11139.188 (m3) Ta xây dựng bể chứa hình chữ nhật có kích thước dài, rộng lần lượt là 50m, 40m, bể cao 6m. Bể chứa xây 2/3 chìm 1/3 nổi (2m nổi lên trên mặt đất) Phần thứ 2 Tính toán thiết kế mạng lưới cấp nước I. Vạch tuyến mạng lưới cấp nước: Mạng lưới cấp nước là 1 tập hợp các loại đường ống với các cỡ đường kính khác nhau, các thiết bị phụ tùng và các công trình trên mạng làm nhiệm vụ vận chuyển và phân phối nước tới mọi đối tượng dùng nước trong khu vực thiết kế. Do đây tính thiết kế hệ thống cấp nước cho một thành phố nên phải đảm bảo được an toàn, tránh xảy ra sự cố hỏng hóc đường ống… gây mất nước trong thành phố. Hệ thống phân phố nước vào các tiểu khu được thiết kế theo mạng lưới vòng Với việc sử dụng nguồn nước mặt, ta bố trí trạm bơm cấp II và đài nước ở gần sông tại điểm có địa hình cao của thành phố. II. Xác định trường hợp tính toán cần thiết cho mạng lưới: Ta bố trí đài nước ở đầu mạng lưới do vậy ta có hai trường hợp tính toán cơ bản sau: - Trường hợp thứ nhất: Tính toán mạng lưới cho giờ dùng nước nhiều nhất. Đây là trường hợp tính toán cơ bản. - Trường hợp tính toán thứ hai: Tính toán kiểm tra mạng lưới trong trường hợp có cháy xảy ra trong giờ dùng nước nhiều nhất. III. Xác định chiều dài tính toán, lưu lượng dọc đường của các đoạn ống, lập sơ đồ tính toán mạng lưới cho các trường hợp: 1) Xác định chiều dài tính toán cho mạng lưới: Để kể đến khả năng phục vụ của các đoạn ống với các khu vực dùng nước có tiêu chuẩn dùng nước khác nhau, ta đi tính chiều dài tính toán của các đoạn ống: ltt. ltt = lthực * m (m) + m: Hệ số kể đến mức độ phục vụ của đoạn ống đối với từng khu vực có tiêu chuẩn dùng nước khác nhau, m ≤ 1. Đồ án môn học cấp nước GVHD: Nguyễn Thế Anh SVTH: Lê Xuân Hiền Lớp: 48H + lthực : Chiều dài thực của đoạn ống tính toán. Chiều dài tính toán của các đoạn ống trong thành phố được tổng kết trong bảng sau: Bảng xác định chiều dài tính toán cho các đoạn ống, tính bằng (m) Số thứ tự Đoạn ống Chiều dài thực (m) Khu vực 2 Số thứ tự Đoạn ống Chiều dài thực (m) Khu vực 1 m Ltt (m) m Ltt (m) 1 1-2 1040 1.0 1040.00 8 2-3 850 1.0 850 2 2-9 990 0.5 495.00 9 3-4 820 1.0 820 3 9-10 990 1.0 990.00 10 4-5 510 1.0 510 4 1-10 1000 1.0 1000.00 11 5-6 950 0.5 475 5 1-11 680 1.0 680.00 12 6-7 820 1.0 820 6 11-12 1080 0.5 540.00 13 7-8 400 0.5 200 7 2-12 780 0.5 390.00 14 3-8 950 1.0 950 15 8-9 1000 0.5 500 16 2-9 990 0.5 495 17 2-12 780 0.5 390 18 12-13 770 1.0 770 19 3-13 670 1.0 670 20 13-14 820 1.0 820 21 4-14 520 1.0 520 Tổng 5135 8790 2) Lập sơ đồ tính toán mạng lưới : a) Lập sơ đồ tính toán mạng lưới cho giờ dùng nước lớn nhất: Qua bảng phân phối lưu lượng dùng nước cua thành phố ta thấy trong giờ 8h ữ 9h thành phố dùng nước nhiều nhất với lưu lượng 5.893 %Qngđ, nghĩa là Qmaxh = 5.893 % maxngdQ đ, = 2402.246 (m3/h) = 667.291 (l/s) Trong đó: - Trạm bơm cấp II cung cấp lưu lượng = 5.098% maxngdQ = 2078.281(m3/h) = 577.3 (l/s) - Nước do đài cung cấp với lưu lượng = 0.795% maxngdQ =324.094 (m3/h) = 90.026 (l/s) +Tính lưu lượng dọc đường cho các khu vực: max I CshI dv dvI tt Qq q l = +∑ max II CshII dv dvII tt Qq q l = +∑ t dpC dv I II tt tt Q Q q l l + = + ∑ ∑ ∑ Với: + Idvq , IIdvq : Lưu lượng đơn vị dọc đường của khu vực I và khu vực II (l/s.m) + maxshIQ , maxshIIQ : Lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt (có kể đến hệ số a) của khu vực I và khu vực II (l/s). + Cdvq : Lưu lượng đơn vị dọc đường phân phối đều cho cả hai khu vực + ∑ tQ : Tổng lượng nước tưới cây, tưới đường (l/s), Đồ án môn học cấp nước GVHD: Nguyễn Thế Anh SVTH: Lê Xuân Hiền Lớp: 48H ∑ tQ = 126 (m3/h) = 35 (l/s) + ∑ dpQ : Lượng nước tính đến các nhu cầu chưa dự tính hết được và lượng nước rò rỉ thất thoát (l/s) ∑ dpQ = 2402.246 - 1847.881 = 554.365 (m3/h) = 153.990 (l/s)  35 153.990 5135 8790 C dvq + = + = 0.0136 (l/s.m)  946.3 3.6*8790 I dvq = + 0.0136 = 0.0435 (l/s.m)  620.176 3.6*5135 II dvq = + 0.0136 = 0.0471 (l/s.m) Lưu lượng dọc đường được xác định theo công thức: qdđ(i-k) = qđv * ltt(i-k) Với lttt(i-k) là lưu lượng dọc đường của đoạn ống (i-k) Lưu lượng dọc đường của các đoạn ống được thống kê trong bảng sau: Sau khi tính lưu lượng dọc đường cho các đoạn ống ta đi tính lưu lượng nút cho tất cả các nút trên mạng lưới bằng cách phân đôi lưu lượng dọc đường về hai đầu mút của đoạn ống, và cộng tất cả các trị số lưu lượng được phân như vậy tại các nút. Kết quả tính lưu lượng nút được thể hiện trong bảng sau. STT Đoạn ống Khu vực 2 Khu vực 1 Ltt IIdvq IIddq Ltt Idvq Iddq 1 1-2 1040.0 0.047 48.984 2 2-9 495.0 0.047 23.315 495.0 0.044 21.533 3 9-10 990.0 0.047 46.629 4 1-10 1000.0 0.047 47.100 5 1-11 680.0 0.047 32.028 6 11-12 540.0 0.047 25.434 7 2-12 390.0 0.047 18.369 390.0 0.044 16.965 8 2-3 850.0 0.044 36.975 9 3-4 820.0 0.044 35.670 10 4-5 510.0 0.044 22.185 11 5-6 475.0 0.044 20.663 12 6-7 820.0 0.044 35.670 13 7-8 200.0 0.044 8.700 14 3-8 950.0 0.044 41.325 15 8-9 500.0 0.044 21.750 16 12-13 770.0 0.044 33.495 17 3-13 670.0 0.044 29.145 18 13-14 820.0 0.044 35.670 19 4-14 520.0 0.044 22.620 Đồ án môn học cấp nước GVHD: Nguyễn Thế Anh SVTH: Lê Xuân Hiền Lớp: 48H Kiểm tra lại kết quả tính toán ta có: 5.893%vao bom dai ngdQ Q Q Q= + =∑ = 5.893*40766.591 100 = 2402.246 (m3/h) = 667.291 (l/s) 1 2 .t trung xn xnQ Q Q= +∑ = 85.8 + 69.6 = 155.4 (m3/h) = 43.167 (l/s) nutQ∑ = 624.224 (l/s)  .nut vao t trungQ Q Q= −∑ ∑ ∑ = 667.291 - 43.167 = 624.124 (l/s) Vậy điều kiện cân bằng nút được đảm bảo. 3) Lập sơ đồ tính toán mạng lưới khi có cháy trong giờ dùng nước max: Theo phần tính toán một, số đám cháyđồng thời trong thành phố là 2 ở nút 5 với lưu lượng chữa cháy là 70 (l/s) + xí nghiệp I có cháy ở nút 6 với lưu lượng chữa cháy là: 10 (l/s) + xí nghiệp II có cháy ở nút 11 với lưu lượng chữa cháy là: 10 (l/s) Ta coi các trị số lưu lượng này như lưu lượng lấy ra tập trung. Trên sơ đồ tính toán của trường hợp dùng nước nhiều nhất, ta đặt thêm các “lưu lượng tập trung mới” (lưu lượng để dập tắt các đám cháy) vào. • Lưu lượng đẩy vào mạng lưới trong trường hợp có cháy là: ΣQv = ΣQDmax + ΣQcc Trong đó: ΣQDmax: Lưu lượng tiêu dùng của thành phố trong giờ dùng nước nhiều nhất ΣQDmax = 2402.246 (m3/s) = 667.291 (l/s). ΣQcc - Tổng lưu lượng để dập tắt đám cháy đồng thời xảy ra trên mạng lưới ΣQcc = 90(l/s) Vậy: ΣQv = 667.291 + 90 = 757.291 (l/s) IV. Tính toán thủy lực cho mạng lưới. a. Phân phối lưu lượng sơ bộ trong mạng lưới. Dựa vào sơ đồ tính toán mạng lưới vừa lập được và lưu lượng lấy ra ở các nút vừa tính được ta phân phối sơ bộ lưu lượng trên tất cả các đoạn ống của mạng lưới cho hai trường hợp: + Phân phối cho giờ dùng nước lớn nhất. + Phân phối cho trường hợp có cháy xảy ra trong giờ dùng nước lớn nhất. Khi phân phối lưu lượng cần đảm bảo nguyên tắt: + Phải thỏa mãn phương trình cân bằng lưu lượng nút tại tất cả các nút của mạng lưới : .0=+∑ − iki Qq + Các tuyến ống chính sẽ mạng lưu lượng lớn hơn các tuyến ống nối. + Xuất phát từ một nút nào đó hướng đi tới khu vực có nhiều lưu lượng tập trung hoặt lưu lượng nút có trị số lớn sẽ được phân phối nhiều nước hơn các hướng khác. + Trên một vòng nhỏ nào đó hoặc vòng bao một khu vực hoặc vòng bao của cả mạng lưới, điểm kết thúc dùng nước ở phía phía đối diện với điểm nước vào theo đường chéo của vòng, sao cho nước từ hai nhánh đến điểm kết thúc qua những quãng đường tương tự. b. Chọn đường kính ống cho các đoạn ống trong mạng lưới Đồ án môn học cấp nước GVHD: Nguyễn Thế Anh SVTH: Lê Xuân Hiền Lớp: 48H Sau khi sơ bộ phân phối lưu lượng cho mỗi đoạn ống, dựa vào trị số này và căn cứ vào vận tốc kinh tế trung bình để chọn đường kính cho mỗi đoạn ống tính toán; thông thường đối với mạng lưới cấp nước bên ngoài, đường kính ống tối thiểu dmin=100mm. Vận tốc kinh tế, và đường kính ống tra theo bảng (Các bảng tính toán thủy lực). c. Phương pháp điều chỉnh từng vòng - Phương pháp Lô-ba-trép. Ta giả thiết tổn thất áp lực trên các đoạn ống theo chiều kim đồng hồ mang dấu dương (+) và theo chiều ngược lại mang dấu âm (-). Lúc đó tổng đại số tổn thất trong mỗi vòng của mạng lưới sẽ bằng 0 Theo quy phạm thiết kế hiện hành, sai số áp lực giới hạn cho phép trong kỹ thuật tính toán đối với mỗi vòng là: mh vki 5,0)( ≤∑ − Đối với vòng bao quanh mạng lưới, sai số áp lực cho phép là: mh baovki 5,1)( ≤∑ − Khi thoả mãn các điều kiện về sai số áp lực theo vòng kín của mạng lưới thì mạng lưới cấp nước mà ta thiết kế đã đạt yêu cầu. Ta điều chỉnh mạng lưới vòng theo phương pháp Lô-ba-trep. Phương pháp này tính toán điều chỉnh cho từng vòng một. Mỗi lần điều chỉnh lưu lượng và tính toán kiểm tra sai số áp lực cho các vòng trong mạng lưới. Cứ điều chỉnh lặp lại như vậy cho đến khi tất cả các vòng và vòng bao mạng lưới đạt được 2 điều kiện trên thì thôi. Kết quả tính toán và kết quả cuối cùng của mạng lưới thể hiện trong bảng sau: V. Tính toán hệ thống vận chuyển nước từ trạm xử lý đến đầu mạng lưới và từ mạng lưới đến đài nước. 1.Tính toán hệ thống vận chuyển từ trạm bơm cấp II đến mạng lưới. a. Tính cho giờ dùng nước lớn nhất Thông thường để đảm bảo cấp nước an toàn, những hệ thống vận chuyển nước cần phải tính toán với số tuyến ống tối thiểu là 2 và phải đảm bảo làm việc trong điều kiện xảy ra hư hỏng trên một đoạn ống nào của một tuyến. Theo quy phạm của thiết kế hiện hành, lưu lượng vận chuyển trước khi có sự cố xảy ra: hQ = 70% maxhQ =0.7 * 2402.246 = 1681.572 ( 3m /h) = 467.103 (l/s) Khi chọn m = 2 tuyến, ta cần tính toán xem phải chia tuyến ống vận chuyển ra làm mấy đoạn để đảm bảo vận chuyển được lưu lượng đó mà áp lực ở đầu mạng lưới không bị hạ thấp. Khi không có hư hỏng, lưu lượng vận chuyển từ trạm bơm đến mạng lưới là: 5,098% dngQ axm hQ = 5,098% * 40766.591 = 2078.281 (m3/s) = 577.300 (l/s) Tuyến ống dẫn từ trạm bơm đến đầu mạng lưới gồm 2 ống, vậy lưu lượng mỗi ống là: 577.3 288.65( / ) 2ong Q l s= = Ap lực trên đường ống này là rất lớn nên để đảm bảo an toàn ta chọn ống bằng thép có đường kính D = 600 (mm) Từ đó ta tính được vận tốc nước chảy trong ống là: v = 1,02 (m/s) Đồ án môn học cấp nước GVHD: Nguyễn Thế Anh SVTH: Lê Xuân Hiền Lớp: 48H Tra bảng ta có: S0 = 0.02262, k=1.027 Chọn vị trí trạm bơm cấp 2 đặt cách điểm đầu mạng lưới một đoạn là l = 300 (m). Sức kháng trên mỗi đoạn ống từ trạm bơm đến điểm 1 là: Sống= S0. * l * k = 0.02262 * 300 * 1.027 = 6.969 (m) 1 2 2 1 H 1 2 n + 1n H H Z Z O b n 0 n1 n21 0 h 2 h 2 Từ hình vẽ cho thấy: Khi hai đường ống dẫn làm việc bình thường, đường biểu diễn áp lực là đường (1) ứng với maxhQ ta có: Hb = 29 m - Khi một ống có sự cố, lưu lượng phải đảm bảo 0,7 maxhQ , áp lực tự do Hn ở cuối mạng phải giữ ở trị số Hn >= 20 m không đổi chỉ có tổn thất qua mạng giảm xuống còn hs=S*(0,7Qmax)2 = 0.5 S* 2maxQ tức khi có sự cố thì tổn thất trong mạng giảm xuống còn 1/2 giá trị ban đầu, tức hs= 0.5 * 11.857 = 5.929 m - Lúc này chỉ còn một ống làm việc, Hn=20.22 m không đổi, tổn thất áp lực trong ống dẫn tăng lên, lưu lượng giảm, áp lực ở đầu bơm tăng thêm H∆ Từ đường đặc tính máy bơm, khi lưu lượng giảm xuống còn 0.7Qmax thì Hb = 38 m. Khi có sự cố Hb = Zn - Z0 + Hn +0.5 * hmạng + Ssự cố(0,7.qmax)2 = 17.5 - 23.5 + 20.22 + 5.929 + Ssự cố(0,7.qmax)2 T B II Đồ án môn học cấp nước GVHD: Nguyễn Thế Anh SVTH: Lê Xuân Hiền Lớp: 48H Ssự cố = 238 20.1490.5*0.28865 − = 428.5 Nếu trên đoạn ống có 2 ống đường kính d chiều dài l(m) nối với nhau bằng n đoạn nối thì số đoạn nối này chia chiều dài ống thành n+1 đoạn, mỗi đoạn có chiều dài li mỗi đoạn có 2 ống như nhau làm việc song song nên 0 * 4 i td S lS = Khi 1 ống trong n+1 đoạn bị hỏng, còn lại n đoạn làm việc với hệ số tổn thất 0 * 4 i i S lS = và một đoạn làm việc với S = So*li. Tổng tổn thất của cả ống khi có sự cố xảy ra chỉ trên một đoạn: 2 2 20 0 1 * * * 4 n i i suco i i S lh h S q n q S l q = = = = +∑ Thay 1i ll n = + ta có: 2 2 200* * *4( 1) 1suco SnS q S lq lq n n = + + + Thay S = S0*l 1)1(4 +++=→ n S n nSSsuco 4( ) 4 suco suco S S n S S − ⇒ = − = 4*(6.969 428.5) 4*428.5 6.969 − − = - 0.988 < 0 Vậy chỉ cần nối thêm 1 ống khi có sự cố xảy ra. 2. Tính toán ống vận chuyển từ đài nước đến đầu mạng lưới. Thiết kế đài nước có khoảng cách từ đài đến đầu mạng lưới là 100m. a. Tính toán trong trường hợp dùng nước lớn nhất. Theo tính toán ở trên, trong trường hợp dùng nước nhiều nhất lượng nước ra đài chiếm 0.795%Qngd = 324.094 (m3/h) = 90.026 (l/s). Chọn ống vận chuyển bằng gang có đường kính d = 400 mm Trong giờ dùng nước nhiều nhất, theo kết quả chạy bằng epanet ta được v = 0.72 m/s Tổn thất của đoạn ống từ đài đến đầu mạng lưới là: h = 1.78 * 0.1 = 0.178 m b. Tính toán trong trường hợp vận chuyển nước vào đài nhiều nhất. Theo bảng tính toán dung tích điều hoà đài nước thì lượng nước lớn nhất vận chuyển vào đài trong giờ 23 - 24 h với lưu lượng là 0.64%Qngđ. Qvao đai = 0,0064 * 40766.591 = 260.906 (m3/h) = 72.474 (m3/s) Lúc này vận tốc chảy trong ống là: 2 4 vao đai Q v D= 2 4 0,072474 3,14 0,4 ì = = ì 0.58 (m/s) Thỏa mãn vận tốc kinh tế Tra bảng ta có: k = 1.115 So = 0.2189 S = S0*l*k = 0.2189 * 100 * 1,115 = 24.407 (m) Đồ án môn học cấp nước GVHD: Nguyễn Thế Anh SVTH: Lê Xuân Hiền Lớp: