Đáp án đề thi đại trà năm 2019 | Môn Cấp thoát nước - Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

lOMoAR cPSD| 58675420
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ II THÀNH PHỐ HỒ CHÍ
MINH NĂM HỌC 2018-2019 KHOA XÂY DỰNG
Môn: Cấp thoát nước ô thị Mã môn học: SDWA421822 NGÀNH CTGT
Đề số/Mã ề: .............. ......... Đề thi có 3 trang.
------------------------- Thời gian: 90 phút.
Được phép sử dụng tài liệu. Câu 1: (3 iểm)
Một mạng lưới cấp nước ược qui hoạch ể cung cấp nước cho một khu ô thị có các thông số sau:
- Khu dân cư A: số dân 50.000; tỷ lệ cấp nước: 100%, qtb=150(l/ng-ng ) - Khu dân cư
B: số dân 15.000; tỷ lệ cấp nước: 100%, qtb=200(l/ng-ng )
- Nhà máy X có số công nhân làm việc 750 công nhân/ca. Ngày làm việc 2 ca. Ca 1 từ
8h ến 12h, ca 2 từ 14h ến 18h. Nước dùng cho sản xuất trong mỗi ca là 300 (m3/ca). Nước dùng
cho sinh hoạt công nhân trong mỗi ca là 25 (l/ng-ca). Nhà máy có bố trí 20 nhóm vòi tắm hương
sen. Lưu lượng giờ của mỗi nhóm vòi tắm hương sen là 300 l/h. Thời gian tắm sau khi kết thúc ca là 45 phút.
- Diện tích tưới ường, cây xanh là 50.000 m2, tiêu chuẩn tưới là qt=3.5 (l/m2-ng ). Thời
gian tưới từ 15h ến 19h.
Cho biết lượng nước dùng cho công nghiệp dịch vụ ô thị bằng 10% lượng nước sinh
hoạt, lượng nước rò rỉ trong mạng lưới ường ống là 15% lượng nước sử dụng và lượng nước
dùng cho bản thân trạm xử lý nước là 5% lượng nước cung cấp cho hệ thống.
Cho biết hệ số không iều hòa lớn nhất ngày là Kng -max=1.3 và hệ số không iều hòa lớn nhất giờ là Kh-max=1.5.
a. Giải thích ý nghĩa của hai hệ số Kng -max và Kh-max (0,5 iểm)
b. Xác ịnh lưu lượng ngày dùng nước lớn nhất và lưu lượng giờ dùng nước lớn nhất. (2,0 iểm)
c. Xác ịnh công suất của trạm bơm cấp I và cấp II. (0,5 iểm) Câu 2: (3 iểm)
Cho sơ ồ cấp nước của một khu ô thị như Hình 1. Tại các nút E, F, G, H lấy nước tập
trung, trên oạn ống CD lấy nước dọc ường với lưu lượng qd =0.1 (l/s/m).
Hình 1. Sơ ồ cấp nước Chiều
dài các oạn ống ược cho trong Bảng 1. lOMoAR cPSD| 58675420
Bảng 1. Chiều dài các oạn ống Đường ống AB BC CD EB, FC BG, HC L (m) 3000 3000 3000 2500 1500 a.
Xác ịnh lưu lượng lấy nước tương ương tại các nút C và D (0.5 iểm) b.
Xác ịnh lưu lượng tính toán trong các oạn ống AB, BC, CD, CF, CH (0.75 iểm) c.
Chọn ường kính cho các oạn ống AB, BC, CD, CF, CH biết các loại ường kính
thông dụng trên thị trường gồm D (mm) =100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 800, 1200, 1500. (0.75 iểm) d.
Biết rằng cột nước o áp cần thiết ở iểm bất lợi nhất là 10m, xác ịnh cột nước
o áp cần thiết hA tại ài nước A, biết qui luật tổn thất cột áp tuân theo ịnh luật Hazen-William
J = dh = 10.6794.87 Q 1.85 L D 125
trong ó D là ường kính ống (m), Q là lưu lượng (m3/s). Địa hình tương ối bằng phẳng, cho phép
bỏ qua chênh cao giữa các iểm. (1 iểm)
Câu 3: (4 iểm)
Cho sơ ồ thoát nước mưa của một khu ô thị như Hình 2. Nước mưa sau khi tập trung sẽ thoát
về nút số 4. Cho biết cống tròn bê tông cốt thép có hệ số nhám n=0,015 và các loại ường kính
cống thông dụng trên thị trường là D=1,0m; 1,2m; 1,5 m; 1,8m và 2,0 m. Nước mưa từ các khu
phố sẽ chảy tập trung về các hố ga 1,2,3 như hình vẽ. Theo thống kê, cường ộ mưa tính toán
theo phương pháp thích hợp tương ứng với các chu kỳ xuất hiện mưa khác nhau ược cho trong
Bảng 2. Số liệu về ộ dốc ặt cống và chiều dài cống ược cho trong Bảng 3.
Hình 2. Sơ ồ thoát nước mưa Bảng
2. Cường ộ mưa ứng với chu kỳ xuất hiện
Chu kỳ mưa xuất hiện (năm)
Cường ộ mưa (mm/h) 0,25 533,4/(tc+5) 0,5 863,6/(tc +7) 1 1244,6/(tc +9) 2 1778,0/(tc +12) 5 2184,4/(tc +12) 10 2743,2/(tc +14)
trong ó, tc ược tính bằng phút. Cho biết thời gian tập trung nước từ các khu phố về ến hố ga là te=10 phút. lOMoAR cPSD| 58675420
Bảng 3. Số liệu về ộ dốc ặt cống và chiều dài cống Đoạn cống 1-2 2-3 3-4 i (‰) 5 6 7 L (m) 500 500 1000
a. Cho chu kỳ lập lại trận mưa tính toán là P=1 năm. Sinh viên hãy xác ịnh công thức tính toán
cường ộ mưa ứng với chu kỳ tính toán. Qui ổi công thức tính toán cường ộ mưa theo ơn vị
(mm/h) sang (l/s-ha). (1 iểm).
b. Xác ịnh thời gian tập trung nước lớn nhất về nút 1, lưu lượng tính toán thoát nước
mưa cho oạn cống 1-2, chọn ường kính cống oạn 1-2 (1.5 iểm).
c. Xác ịnh thời gian tập trung nước lớn nhất về các nút 2 và 3; lưu lượng tính toán thoát nước
mưa cho oạn cống 2-3 và 3-4, chọn ường kính ống oạn 2-3; 3-4 (1.5 iểm). Lưu ý: Sinh viên
có thể tính toán thủy lực dòng chảy ều trong cống tròn theo phương pháp tra bảng, cụ thể nQ 5/3 ) == F h D( / 2/3 i
trong ó h/D là ộ ầy, n là hệ số nhám, Q là lưu lượng, i là ộ dốc ặt cống, là diện tích ướt, là chu vi ướt.
Ghi chú: Cán bộ coi thi không ược giải thích ề thi.
Chuẩn ầu ra của học phần (về kiến thức) Nội dung kiểm tra
[G 1.2]: Xác ịnh nhu cầu sử dụng nước, hệ số không iều Câu 1, 2, 3
hòa, quy mô hệ thống cấp nước (công suất của hệ thống
cấp nước Q & áp lực cần thiết của hệ thống cấp nước H) [G
1.4]: Có thể tính toán và thiết kế hệ thống cấp nước cho ô thị
[G 2.1]: Vận dụng kiến thức ã học ể xử lý các vấn ề kỹ Câu 1, 2, 3
thuật liên quan ến công việc thiết kế và thi công các loại
công trình cấp thoát nước
[G 4.3]: Thiết kế, triển khai và vận hành hệ thống cấp thoát Câu 1, 2, 3 nước Ngày 28 tháng 05 năm 2019
Trưởng bộ môn
TS. Nguyễn Duy Liêm Câu 1 (3 iểm).
Ý 1 (0.5 iểm): Giải thích ý nghĩa của hai hệ số Kng -max và Kh-max lOMoAR cPSD| 58675420
- công thức tính các hệ số Kng -max và Kh-max
- dùng ể tính ến sự thay ổi của nhu cầu dùng nước trong các ngày trong năm và trong các giờ trong ngày
Ý 2 (2 iểm): Xác ịnh lưu lượng ngày dùng nước lớn nhất và lưu lượng giờ dùng nước lớn nhất
i) Lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt trong 1 ngày-êm = Q .q .f sh Ni itb i tb
= (50000*150*1+15000*200*1)/1000=10500(m3 / ngd) 1000
ii) Lưu lượng dùng cho công nghiệp dịch vụ ô thị trong 1 ngày êm Q dv = sh = tb 10%Qtb
0.1*10500=1050(m ngd3 / ) iii) Lưu lượng nước
dùng ể tưới cây, rửa ường trong 1 ngày êm Q t = tb
F qt * t =50000*3.5/1000 =175(m ngd3 / ) iv) Lưu lượng nước
dùng cho sản xuất công nghiệp trong 1 ngày êm Q CN SX− = tb
Nca *qCN SX− = 2(ca ngd/ )*300(m ca3 / ) =600(m ngd3 / )
v) Lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt của công nhân trong 1 ngày êm Q CN sh− = tb
N Nca * CN *qCN SX− = 2*750*25/1000 =37.5(m ngd3 /
) vi) Lưu lượng nước dùng cho công nhân tắm trong 1 ngày êm Q CN t− tb
= 2* *20*300/1000 =9(m ngd3 / )
vii) Lưu lượng nước thất thoát trong 1 ngày êm Qtbtt
=15%(Qtbsh +Qtbdv + +Q Qtbt tbCN SX− +QtbCN sh− +QtbCN t− ) Q tt
tb = 0.15*(10500+1050+175+600+37.5+ =9) 1855.7(m ngd3 / )
viii) Lưu lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý trong 1 ngày êm
Qtbxl = 5%(Qtbsh +Qtbdv + +Q Qtbt tbCN SX− +QtbCN sh− +QtbCN t− +Qtbtt ) Q xl
tb = 0.05*(10500+1050+175+600+37.5+ +9 1855.7) = 711.4(m ngd3 / )
Tổng lưu lượng dùng nước trung bình trong 1 ngày êm Q = tb
10500 1050 175++ +600+37.5+ +9 1855.7+711.4=14938.6(m ngd3 / )
Lưu lượng ngày dùng nước lớn nhất Q max max ngd
= kngd *Qtb =1.3*14938.6 =19420.2(m3 / ngd)
Lưu lượng giờ dùng nước lớn nhất Q max max max h
= kh *Qngd / 24 =1.5*19420.2/ 24 =1213.8(m3 / )h
Ý 3 (0.5 iểm): Công suất trạm bơm cấp I, II
Công suất trạm bơm cấp I: chính là lưu lượng ngày dùng nước lớn nhất
QtbI = kngdmax.Qtb =19420.2(m3 / ngd) lOMoAR cPSD| 58675420
Công suất trạm bơm cấp II: không kể ến lưu lượng dùng cho bản thân trạm xử lý Q II max xl tb = kngd
(Qtb −Qtb ) =1.3*(14938.6−711.4) =18495.4(m3 / ngd) Câu 2 (3 iểm).
Ý 1 (0.5 iểm): Xác ịnh lưu lượng lấy nước tương ương tại các nút C và D = = C QD qdd L = 0.1*3000
1 = 0.15(m3 / )s Q 2 2 1000
Ý 2 (0.75 iểm): Xác ịnh lưu lượng tính toán trong các oạn ống AB, BC, CD, CF, CH Q = = = = = AB
0.8(m s Q3 / ), BC 0.55(m s Q3 / ), CD 0.15(m s Q3 / ), CF 0.15(m s Q3 / ), CH 0.1(m s3 / )
Ý 3 (0.75 iểm): Chọn ường kính cho các oạn ống AB, BC, CD, CF, CH
Áp dụng công thức kinh nghiệm D=(0,8 1, 0)Q0,42
Chọn ường kính hợp lý cho các oạn ống Đoạn ống AB BC CD CF CH Đường kính (m) 0.8 0.8 0.45 0.45 0.35
Ý 4 (1.0 iểm): Xác ịnh cột nước o áp cần thiết hA tại ài nước A =
Xác ịnh tổn thất dọc ường ơn vị J = dh 10.6794.87 Q 1.85 L D 120
Xác ịnh tổn thất dọc ường sau mỗi oạn ống dh J L=
Chọn tuyến ống bất lợi: tuyến ABCF hoặc ABCD
Tính theo lựa chọn của sinh viên, ví dụ với lựa chọn bên trên Đoạn ống AB BC CD CF dH 8.30 4.15 6.18 5.15
Xác ịnh cột áp yêu cầu hA=max{10+8.30+4.15+6.18;
10+8.30+4.15+5.15}=28.63 (m) Câu 3 (4 iểm).
Ý 1 (1 iểm): Sinh viên hãy xác ịnh công thức tính toán cường ộ mưa ứng với chu kỳ tính toán.
Qui ổi công thức tính toán cường ộ mưa theo ơn vị (mm/h) sang (l/s-ha)1
Ứng với P=1 năm, I = 1244.6 (mm h/ ) tc +9
1244,6 10 ( −3 m) 10.000m2 3457,22 10 −3 3 q = = (m / s ha/ ) (t + + c 9) 3600( )s ha tc 9 lOMoAR cPSD| 58675420 q = 3457.22(l s ha/ / ) t + c 9
Ý 2 (1.5 iểm): Xác ịnh thời gian tập trung nước lớn nhất về nút 1, lưu lượng tính toán thoát
nước mưa cho oạn cống 1-2, chọn ường kính cống oạn 1-2 - Thời gian tập trung nước về nút 1: tc=te=10 phút
- Lưu lượng nước mưa tính toán cho oạn cống 1-2 1 Q = I C A. = 3457.22(13*0,5) =1.18(m3 / )s 10+9 1000
- Chọn ường kính cống 1-2 F h D( / )
= nQ = 0.015*1.18 = 0.25 i 0.005
Tra bảng ược D1-2=1.0 m; h/D=0.78; 1-2=0.66 m2
Ý 3 (1.5 iểm): Xác ịnh thời gian tập trung nước lớn nhất về các nút 2 và 3; lưu lượng tính toán
thoát nước mưa cho oạn cống 2-3 và 3-4, chọn ường kính ống oạn 2-3; 3-4 v1 2− = =Q
1.18 =1.79m s/ ; t f 1 2− = =L 500 1 = 4.65(phut) 0.66 v 1.79 60
Thời gian tập trung nước lớn nhất về nút 2 t = − = c max 10,10 +t1 2f 14.65(phut)
- Lưu lượng nước mưa tính toán cho oạn cống 2-3 1 Q = I C A. = 3457.22 (13*0,5+8*0,3) =1.3(m3 / )s 14.65+9 1000
- Chọn ường kính cống 2-3
F h D( /) = nQ = 0.015*1.3 = 0.25 i 0,006
Tra bảng ược D2-3=1.0 m; h/D=0.78; 2-3=1.66 m2 v2 3− = =Q
1.3 =1.97m s/ ; t f 2 3− = =L 500 1 = 4.22(phut) 0.66 v 1.97 60
Thời gian tập trung nước lớn nhất về nút 3 t = c max 10,10 +t2 3 − − − =
f ,10+ +t1 2f t2 3f 18,87(phut)
- Lưu lượng nước mưa tính toán cho oạn cống 3-4 1 Q = 3457.22 (13*0.5+8*0.3+15*0.4) =1.85(m3 / )s 18.87 +9 1000 lOMoAR cPSD| 58675420 F h D( / )
= nQ = 0.015*1.85 = 0.33 i 0.007 Tra bảng ược D3-4=1.2 m