Chương 3 - Mạng Lưới Cấp Nước (MLCN): Nội Dung và Bài Tập | Mạng lưới cấp nước | Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh
Mạng lưới vòng và cụt kết hợp • Lựa chọn sơ đồ mạng lưới: căn cứ vào quy mô thành phố hay khu vực cấp nước, mức độ yêu cầu cấp nước liên tục, hình dạng và địa hình phạm vi thiết kế, sự phân bố các đối tượng dùng nước, vị trí điểm lấy nước tập trung có công suất lớn, vị trí nguồn nước,… Tài liệu được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Mạng lưới cấp nước 10 tài liệu
Trường: Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh 185 tài liệu
Tác giả:
Preview text:
12/19/2015
Chương 3: Mạng Lưới Cấp Nước
Chương 3: Mạng Lưới Cấp Nước NỘI DUNG
3.1. SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN TẮC VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN)
3.1.1. Sơ đồ mạng lưới
3.1.2. Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước
3.2. TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI 3.2.1. Lưu lượng 3.2.2. Thuỷ lực
3.3. CẤU TẠO MẠNG LƯỚI
3.3.1. Các loại ống dùng trong mạng lưới cấp nước
3.3.2. Nguyên tắc bố trí đường ống cấp nước
3.3.3. Các thiết bị và công trình trên mạng lưới cấp nước 1 12/19/2015
3.1. SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN TẮC VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN)
3.1.1. Sơ đồ mạng lưới
• MLCN là 1 bộ phận của HTCN: Chiếm giá xây dựng thành từ 50 – 70% toàn hệ thống Đường ống nhánh cấp 1 Đường ống chính Đường ống nhánh cấp 2
• Sơ đồ mạng lưới là sơ đồ hình học trên mặt bằng quy hoạch kiến trúc, gồm
ống chính, ống nhánh và đường kính của chúng.
3.1. SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN TẮC VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN)
3.1.1. Sơ đồ mạng lưới
Phân loại MLCN: Gồm 3 loại Mạng lưới cụt, Mạng lưới vòng và Mạng lưới vòng và cụt kết hợp
• Mạng Lưới Cụt: Chỉ có thể cấp nước theo 1 hướng §µi n íc Tr¹m b¬m
Đặc điểm Mức độ an toàn cấp nước thấp, nhưng giá thành xây dựng mạng
lưới rẻ, tổng chiều dài toàn mạng lưới ngắn Áp
Thiết kế các thị trấn, khu dân cư nhỏ, những đối tượng dùng nước dụng
tạm thời (ví dụ công trường xây dựng) 2 12/19/2015
3.1. SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN TẮC VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN)
3.1.1. Sơ đồ mạng lưới
Mạng lưới vòng (mạng lưới khép kín): Trên đó, tại mỗi điểm có thể cấp nước từ 2 hay nhiều phía. q tt §µi n íc q nót Q Tr¹m b¬m q tt
ML vòng đảm bảo cấp nước an toàn, nhưng tốn nhiều đường
Đặc điểm ống và giá thành xây dựng cao, ngoài ra mạng lưới còn có ưu
điểm giảm đáng kể hiện tượng nước va. Áp dụng
Rộng rãi để cấp nước cho các thành phố, khu công nghiệp
3.1. SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN TẮC VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN)
3.1.1. Sơ đồ mạng lưới
• Mạng lưới vòng và cụt kết hợp
• Lựa chọn sơ đồ mạng lưới: căn cứ vào quy mô thành phố
hay khu vực cấp nước, mức độ yêu cầu cấp nước liên tục,
hình dạng và địa hình phạm vi thiết kế, sự phân bố các đối
tượng dùng nước, vị trí điểm lấy nước tập trung có công
suất lớn, vị trí nguồn nước,… 3 12/19/2015
3.1. SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN TẮC VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN)
3.1.2. Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước
• Tổng số chiều dài ống là nhỏ nhất
• Mạng lưới phải bao trùm được các điểm tiêu thụ nước
• Hướng vận chuyển chính của nước đi về phía cuối mạng lưới và các điểm dùng nước tập trung
• Hạn chế việc bố trí đường ồng đi qua sông, đê, đầm lầy, đường xe lửa...
• Các tuyến chính đặt song song theo hướng chuyển nước chính
• Các tuyến chính được nối với nhau bằng các tuyến nhánh với khoảng cách 400 – 900 mm
• Trên mặt cắt ngang đường phố, các ống có thể đặt dưới phần vỉa hè, dưới lòng
đường với độ sâu đảm bảo kỹ thuật và cách xa các công trình ngầm khác
• Khi ống chính có đường kính lớn nên đặt thêm 1 ống phân phối nước song song
3.1. SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN TẮC VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN)
3.1.2. Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước
Ngoài ra, khi quy hoạch mạng lưới cần chú ý:
• Quy hoạch mạng lưới hiện tại phải quan tâm đến khả
năng phát triển của thành phố và mạng lưới trong tương lai.
• Đài nước có thể đặt ở đầu, cuối hay giữa mạng lưới.
• Nên có nhiều phương án vạch tuyến mạng lưới sau đó so
sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật để có mạng lưới tối ưu và hợp lý. 4 12/19/2015
3.2. TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN) 3.2.1. Lưu lượng
Lưu lượng tính toán cho từng đoạn ống với 3 trường hợp tính toán cơ bản:
• Mạng lưới làm việc với lưu lượng tối đa, nước do trạm bơm và đài cấp
• Mạng lưới làm việc với lưu lượng tối thiểu, đài nước ở cuối
mạng lưới, mạng lưới có thêm chức năng vận chuyển nước lên đài.
• Mạng lưới làm việc với lưu lượng tối đa, có thêm lưu lượng
chữa cháy (Trường hợp này dùng để kiểm tra mạng lưới đã
tính cho 2 trường hợp trên)
3.2. TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN) 3.2.1. Lưu lượng Đối tượng dùng nước trực tiếp Mạng lưới A B đường ống Q phía sau A-B = Qv + .Q (l/s) dđ Trong đó
• Qv: lưu lượng nước vận chuyển qua đoạn ống, gồm lưu lượng tập trung
lấy ra ở nút cuối của đoạn ống và lưu lượng nước vận chuyển tới các đoạn ống phía sau, l/s.
• Qdđ: lưu lượng nước dọc đường, là lượng nước phân phối theo dọc
đường của đoạn ống, l/s.
• : hệ số tương đương kể tới sự thay đổi lưu lượng dọc đường của đoạn
ống, thường lấy bằng 0,5 (ở đầu đoạn ống Q có giá trị lớn nhất, ở cuối
đoạn ống Q có giá trị = 0). 5 12/19/2015
3.2. TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN) 3.2.1. Lưu lượng A B
Lưu lượng nước dọc đường được xác định theo công thức sau Q = q .l (l/s) dđ 0 Q q d 0 l Trong đó
• q0: lưu lượng nước dọc đường đơn vị, l/s
• l: chiều dài tính toán của đoạn ống, m
• Qd: tổng lưu lượng nước phân phối theo dọc đường bao gồm
nước sinh hoạt, tưới cây, tưới đường, rò rỉ..., l/s
• l: tổng chiều dài tính toán, tức là tổng chiều dài các đoạn ống có
phân phối nước theo dọc đường của mạng lưới cấp nước, m
3.2. TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN) 3.2.2. Thuỷ lực
Đường Kính D của đoạn AB ? A B Đường kính: 2 .D 4. . . Q Q v v D 4 .v Trong đó:
Q: lưu lượng tính toán của từng đoạn ống
v: vận tốc nước chảy trong ống
: diện tích mặt cắt ướt nước chảy trong ống 6 12/19/2015
3.2. TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN)
Một số công thức tính DKT dùng để tham khảo:
- Theo V.G. Lobachev (Liên Xô cũ): D 0,42 KTi = (0,8 1,2) Qi
- Theo CT Bình Minh (ống nhựa): D 0,5 KTi = (0,65 1,13) Qi
- Theo một số dự án cấp nước đã xây dựng ở Miền Nam (N.V. Đăng): D 0,49 KTi = (0,69 1,23) Qi
Trong các công thức trên: Q (m3/s), DKT (m)
3.2. TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN) 3.2.2. Thuỷ lực
Tổn thất toàn bộ hw trong đoạn ống là: hw = hd + hc
Trong đó:hd : Tổn thất dọc đường hc : Tổn thất cục bộ
Tổn thất toàn bộ h trong đoạn ống được tính gần đúng theo h w d là: hw = k hd Với:
k = 1,15 1,2: Đối với hệ thống cấp nước cho khu vực.
k = 1,2 1,3: Đối với hệ thống cấp nước trong nhà. 7 12/19/2015
3.2. TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN)
Tổn thất dọc đường hd:
Công thức xác định tổn thất cột nước dọc đường hd được tìm
bằng thực nghiệm, hiện nay có rất nhiều công thức tính hd,
nhưng trong lĩnh vực cấp thoát nước thường dùng công thức sau:
Dạng tổng quát: hd = L [Q/K]x Theo Hazen-Wil iams: x = 1,85 K = 0,2787 CH D2,63 Theo Manning: x = 2 K = 0,3117. D2,667 /n
3.2. TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN) Trong đó: hd
- Tổn thất dọc đường (m) L - Chiều dài ống (m) D
- Đường kính trong của ống (m) Q
- Lưu lượng chảy qua ống (m3/s) CH - Hệ số cản n - Hệ số nhám 8 12/19/2015
3.2. TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN) Vật liệu làm ống n CH Gạch 0,014 100
Bêtông, bê tông cốt thép 0,013 130 Nhựa (PVC, PE, ...) 0,009 140 Gang mới 0,011 130 5 năm 120 10 năm 110 20 năm 0,015 100 40 năm 80 Thép tán 110 hàn 120
Chú ý: Công thức Hazen-Williams thường dùng trong tính toán
cấp nước, còn công thức Manning thường dùng trong tính toán thoát nước.
3.3. CẤU TẠO MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN)
3.3.1. Các loại ống dùng trong mạng lưới cấp nước
Hiện có các loại ống phổ biến sau: ống BTCT, xi măng
amiăng, ống nhựa, ống gang, ống thép,…
Mạng lưới cấp nước phổ biến dùng ống gang (1 phần ống
nhựa), ống thép thường dùng trong trạm bơm khi áp suất
cao, qua các đầm lầy, chướng ngại có nền móng không ổn định.
Ống gang từ 100 – 800, l = 6 - 8m có miệng loe, thường nối bằng xảm đay. 9 12/19/2015
3.3. CẤU TẠO MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN)
3.3.2. Nguyên tắc bố trí đường ống cấp nước
Độ sâu chôn ống từ mặt đất đến đỉnh ống: 0,8 – 1m, không
nông quá để tránh tác động cơ học và ảnh hưởng của thời tiết.
Không sâu quá để tránh đào đắp đất nhiều, thi công khó
khăn. Chiều sâu tối thiểu đặt ống cấp nước thường lấy
bằng 0,7m kể từ mặt đất đến đỉnh ống.
Ống cách móng nhà và cây xanh tối thiểu 3 – 5m
Ống cấp nước thường đặt trên ống thoát, khoảng cách so
với các ống khác theo chiều ngang 1,5 – 3m, chiều đứng 0,1m
Khi ống qua sông phải có điu ke và qua đường ô tô, xe lửa
phải đặt ống trong ống lồng.
3.3. CẤU TẠO MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC (MLCN)
3.3.3. Các thiết bị và công trình trên mạng lưới cấp nước
Khoá: Để đóng mở nước trong từng đoạn ống, khoá thường
đặt trước và sau mỗi nút của mạng lưới, trước và sau bơm,
đường kính khoá lấy bằng đường kính ống.
Van 1 chiều: Cho nước chảy theo 1 chiều, thường đặt sau
bơm, trên đường ống dẫn nước vào nhà, ống dẫn nước từ đài xuống.
Van xả khí, họng chữa cháy, vòi lấy nước công cộng, gối tựa, giếng thăm… 10 12/19/2015 Bài Tập Bài Tập
Bài Tập 1: Hai bồn chứa nước A và B cách nhau L = 450m,
nối nhau bằng ống nhựa (CH = 140) có đường kính D =
114mm. Mực nước trong bồn A và bồn B được giữ không đổi
là: ZA = +16m, ZB = +13,5m. Hỏi lưu lượng chảy trong ống là bao nhiêu? Với k = 1,2. ZA ZB Bồn A Bồn B L, D, CH 11 12/19/2015 Bài Tập Theo Hazen-Wil iams: K = 0,2787 CH D2,63
= 0,2787 x 140 x 0,1142,63 = 0,129
Tổn thất dọc đường:hw = ZA- ZB = 16 - 13,5 = 2,5 m hd = hw/k = 2,5/1,2 = 2,083 m
Lưu lượng chảy qua ống: Q = K [hd/L]1/x
= 0,129 [2,083/450]1/1,85 = 0,0071 m3/s
Theo Manning: K = 0,3117/n D2,667
= 0,3117/0,009 x 0,1142,667 = 0,106
Lưu lượng chảy qua ống: Q = K [hd/L]1/x
= 0,106 [2,083/450]1/2 = 0,0072 m3/s Bài Tập
Bài tập 2: Xác định cao trình đài nước tại A. Biết đài nước cấp
nước cho một nhà máy tại B với lưu lượng và mực áp yêu cầu
là: QB = 50 l/s, ZB = +16m; đài nước nối với nhà máy B bằng
đường ống thép dài 850m có đường kính D = 250mm. Hệ số
kể đến tổn thất cục bộ trong đường ống k = 1,2. 12 12/19/2015 Bài Tập Theo Hazen-Wil iams: K = 0,2787 CH D2,63 = 0,2787 x 120 x 0,2502,63 = 0,873 Tổn thất dọc đường: hd = L [Q/K]x
= 850 x [0,05/0,873]1,85 = 4,282m Tổn thất cột nước: hw = k hd = 1,2 x 4,282 = 5,138 m
Cao trình đài nước tại A:
ZA = ZB + hw = 16 + 5,138 = 21,138 m Bài Tập
Bài tập 3: Xác định đường kính ống nối đài nước A cấp nước
cho một nhà máy tại B với lưu lượng và mực áp yêu cầu là: QB
= 250 l/s, ZB = +26m; cao trình đài nước ZA= +27,5m; đường
ống bằng gang mới dài 1850m có các loại đường kính D = 0,1
0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,6 0,8m. Hệ số kể
đến tổn thất cục bộ trong đường ống là k = 1,2. Giải:
Tổn thất cột nước trong đường ống:
hw = ZA - ZB = 27,5 - 26 = 1,5m hd = hw/k=1,5/1,2 = 1,25m
K = Q [L/hd]1/x= 0,25 x [1850/1,25]1/1,85 = 12,93 D 1/2,63 tt = [K/(0,2787CH)]
= [12,93/(0,2787 x 130)]1/2,63 = 0,676m
Căn cứ vào Dtt và các đường kính ống hiện có, chọn: D= 0,8m 13 12/19/2015 Bài Tập
Bài tập 4: Chọn đường kính ống và chiều cao đài nước tại O của 1
mạng lưới cấp nước cho khu công nghiệp sau: Với: Ống OA AB BC CD AA1 AA2 CC1
L (m) 640 560 380 420 320 480 120 Bài Tập
Biết: Ống bằng nhựa (CH = 140), hệ số ma sát cục bộ k = 1,2 ,
Có các đường kính trong D (m) = 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 . Đường kính kinh tế: D 0,5 KT = 0,89 Q .
Lưu lượng và mực áp yêu cầu tại các nút: Nút A1 A2 B C1 D Q (m3 /s) 0,022 0,042 0,018 0,016 0,025 Z (m) +23 +24,2 +25 +25,4 +26 14 12/19/2015 Bài Tập Giải:
- Lưu lượng và mực áp yêu cầu tại các nút: Đầu đề đã cho
- Lưu lượng trong các đoạn ống: Ống CD CC1 BC AB AA1 AA2 OA Q (m3/s) 0,025 0,016 0,041 0,059 0,022 0,042 0,123
- Tuyến ống chính: OA-AB-BC-CD (D xa nhất so với O và có mực áp
yêu cầu cao nhất nên là ngôi nhà bất lợi nhất). Các tuyến ống nhánh: AA1, AA2, CC1.
- Lập bảng tính cho tuyến ống chính và các tuyến ống nhánh: Bài Tập Ống L (m) Q (m3/s) Dkt (m) D (m) hw (m) Nút Z (m) Ống chính CD 420 0.025 D BC 380 0.041 C AB 560 0.059 B OA 640 0.123 A O Ống nhánh AA1 320 0.022 A1 AA2 480 0.042 A2 CC1 120 0.016 C1 15 12/19/2015 Bài Tập Ống L (m) Q (m3/s) Dkt (m) D (m) hw (m) Nút Z (m) Ống chính CD 420 0.025 0.140721 0.15 6.360735 D 26 BC 380 0.041 0.180211 0.2 3.544976 C 32.36073 AB 560 0.059 0.21618 0.25 3.458821 B 35.90571 OA 640 0.123 0.312135 0.35 2.993521 A 39.36453 O 42.35805 Ống nhánh AA1 320 0.022 0.111266 0.15 16.36453 A1 23 AA2 480 0.042 0.157083 0.15 15.16453 A2 24.2 CC1 120 0.016 0.096057 0.1 6.960735 C1 25.4 Bài Tập
Mực áp cần có tại đài nước O: ZO = +42, 358 m
Chiều cao đài nước tại O:H = Z = 42, 358 đ O – ZđấtO – 24 = 18,358 m Chọn: H = 18,5 m đ 16 12/19/2015 Bài Tập
Bài tập 5: Chọn đường kính ống và chiều cao đài nước tại O của 1 mạng
lưới cấp nước cho khu vực sau: Bài Tập Với: Ống OA AB BC AA1 AA2 BB1 BB2 L (m) 320 430 680 420 240 280 220
Biết: Ống bằng nhựa (CH = 140), hệ số ma sát cục bộ k = 1,2 , có các
đường kính trong D (m) = 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 . Đường kính kinh tế: D 0,5 KT = 0,89 Q . 17 12/19/2015 Bài Tập
Lưu lượng, số tầng nhà và cao trình mặt đất tại các nút: Nút O A B C A1 A2 B1 B2 Q (m3/s) 0,064 0,024 0,032 0,04 0,08 n 2 1 2 1 2 Zđất (m) +12 +12 +12,2 +12 +10,5 +11,4 +11 +12
Dọc theo BC là khu dân cư: N = 5600 dân, qsh = 120 l/người-ngày,
Kng = 1,5 , Kh = 1,3 , a = 1,1 , b = 1,15 , c = 1 , n = 3 . tầng
Nếu tại O là trạm bơm nước ngầm (nước không cần xử lý, bơm trực
tiếp vào mạng không qua đài nước) với mực nước ngầm thấp nhất là Z = -24,6m. ngầmO
Chọn máy bơm (Qb, Hb) cho trạm bơm O. Bài Tập Giải:
- Lưu lượng nước cấp cho khu dân cư (BC): Q 3 shn
= 1/1000 .N.qsh. Kng = 1/1000 x 5600 x 120 x 1,5 = 1008 m /ngày
Qhmax = abc Qshn Kh/24 = 1,1 x 1,15 x 1 x 1008 x 1,3 /24 = 69,069 m3/h = 0,0192 m3/s.
Lưu lượng này được xem như lấy tại B: 0,0096 m3/s và tại C: 0,0096 m3/s
- Lưu lượng và mực áp yêu cầu tại các nút:
Mực áp yêu cầu tại các nút: Z = Z + H nh CT = Z + (4n + 4) đất đất = Zđất + 10 (khi n = 1) 18 12/19/2015 Bài Tập Nút O A B C A1 A2 B1 B2 Q 0,064 + (m3/s) 0,0096 0,0096 = 0,024 0,032 0,04 0,08 0,0736 n 3 2 và 3 1 2 1 2 Zđất (m) +12 +12 +12,2 +12 +10,5 +11,4 +11 +12 Z (m) 28,2 28 20,5 23,4 21 24
Ghi chú: Tại C có 2 mực áp yêu cầu, một của nhà máy và một của
khu dân cư, chọn mực áp lớn nhất làm trị số tính toán. Bài Tập
Sơ đồ tính toán của mạng đường ống: 19 12/19/2015 Bài Tập
- Lưu lượng trong các đoạn ống: Ống BC BB1 BB2 AB AA1 AA2 OA Q (m3/s) 0,0736 0,04 0,08 0,2032 0,024 0,032 0,2592
- Tuyến ống chính: OA-AB-BC,
- Các tuyến ống nhánh: AA1, AA2, BB1, BB2
- Lập bảng tính cho tuyến ống chính và các ống nhánh: Bài Tập Ống
L (m) Q (m3/s) Dkt (m) D (m) hw (m) Nút Z (m) Ống chính BC 680 0.0736 C AB 430 0.2032 B OA 320 0.2592 A O Ống nhánh AA1 420 0.024 A1 AA2 240 0.032 A2 BB1 280 0.04 B1 BB2 220 0.08 B2 20