Đang tải... (xem toàn văn)
Cũng như không khí và ánh sáng, nước không thể thiếu được trong đời sống con người. Trong quá trình hình thành sự sống trên Trái đất thì nước và môi trường nước đóng vai trò quan trọng.
Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Chương 2: MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC VÀ HỆ THỐNG DẪN NƯỚC 2.1 Cơ sở thiết kế mạng lưới cấp nước hệ thống dẫn nước 2.1.1 Mạng lưới cấp nước yêu cầu mạng lưới cấp nước Khái niệm: Mạng lưới cấp nước phận hệ thống cấp nước, tập hợp loại đường ống với cỡ kích thước khác nhau, làm nhiệm vụ vận chuyển phân phối nước đến điểm dùng nước phạm vi thiết kế Mạng lưới cấp nước phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Mạng lưới cấp nước phải đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng tới đối tượng dùng nước áp lực yêu cầu chất lượng tốt - Mạng lưới cấp nước phải đảm bảo cung cấp nước thường xuyên, liên tục, chắn tới đối tượng dùng nước phạm vi thiết kế - Mạng lưới cấp nước phải thiết kế cho chi phí xây dựng quản lý mạng lưới công trình liên quan tới rẻ - Đặc tính qui hoạch cấp nước khu vực, phân bố đối tượng dùng nước riêng rẽ, bố trí tuyến đường, hình thù, kích thước khu nhà ở, công xưởng, xanh… - Các chướng ngại thiên nhiên hay nhân tạo đặt ống - Địa hình khu vực thiết kế hệ thống cấp nước Nội dung thiết kế mạng lưới cấp nước : - Vạch tuyến mạng lưới cấp nước - Lập sơ đồ phân bố lưu lượng cho mạng lưới Xác định lưu lượng tính tốn cho đoạn ống Tính tốn thủy lực mạng lưới - Tính tốn thiết kế cơng trình mạng lưới cấp nước - Bố trí đường ống cấp nước mặt cắt đường phố Thiết lập mặt cắt dọc tuyến ống thiết kế Các tài liệu cần thiết để thiết kế mạng lưới cấp nước - Bản đồ địa hình khu vực: bao gồm vị trí thành phố, nguồn nước, tuyến ống dẫn nước Nguyễn Lan Phương 37 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - Bản đồ qui hoạch chung số liệu qui hoạch - Bản đồ qui hoạch cơng trình ngầm - Mặt cắt ngang đường phố - Tài liệu địa chất cơng trình địa chất thủy văn 2.1.2 Sơ đồ mạng lưới cấp nước Mạng lưới cấp nước bao gồm: đường ống chính, ống nhánh ống nối phân phối nước mạng lưới cấp nước chia lam loại Mạng lưới cụt: mạng lưới đường ống cấp nước cho điểm tho hướng Ô phố Qb Hình 2.1: Sơ đồ mạng lưới cấp nước cụt • Ưu: - Dễ tính tốn - Tổng chiều dài tồn mạng lưới ngắn kinh phí đầu tư Nguyễn Lan Phương 38 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CƠNG NGHIÊP * Nhược: khơng đảm bảo an toàn cấp nước đoạn ống đầu mạng có cố tồn hệ thống nước * Ứng dụng: cho thành phố nhỏ, thị xã, thị trán khơng có cơng nghiệp có đối tượng tiêu thụ không yêu cầu cấp nước liên tục Mạng lưới vịng Là mạng lưới đường ống khép kín mà điểm cấp nước từ hay nhiều phiá * Ưu: Đảm bảo an tồn cấp nước * Nhược: - Do khơng xác định chiều nước chảy nên khó tính tốn thiết kế - Tổng chiều dài mạng lưới đường ống lớn dẫn đến chi phí đầu tư xây dựng chi phí quản lý mạng lưới cao Qb Ơ phố Hình 2.2: Sơ đồ mạng lưới cấp nước vịng Mạng lưới hỗn hợp: dùng phổ biến kết hợp ưu điểm loại Mạng lưới vòng dùng cho cấp truyền dẫn đối tượng tiêu thụ nước quan trọng Mạng lưới cụt phân phối cho điểm quan trọng Nguyễn Lan Phương 39 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 2.1.3 Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước Mạng lưới phải bao trùm điểm tiêu thụ nước Tổng chiều dài toàn mạng lưới mạng lưới nhỏ Các tuyến ống phải đặt theo đường phố lớn, hướng phía cuối khoảng cách tuyến 300-600m phụ thuộc qui mơ thành phố mạng lưới phải có tuyến chính, làm việc thay lẫn có cố Các tuyến ống nối với ống nhánh, khoảng cách 400-900m Các tuyến vạch theo đường ngắn nhất, tránh đặt cao chướng ngại như: ao hồ, đường tàu, nghĩa địa Có thể kết hợp với cơng trình khác phát triển tương lai 6.1.4 Tính tốn lấy nước từ mạng lưới cấp nước Xác định lưu lượng tồn mạng - Q max = K max giåì Q ht - Q = K giåì Q ht 24 24 Chú ý: Đối với mạng có đài nước cuối mạng lưới cịn phải tính tốn kiểm tra cho trường hợp vận chuyển nước lớn tức trường hợp tiêu thụ ít, mạng có chức vận chuyển lên đài Xác định lưu lượng tính tốn đoạn ống Thực tế lấy nước từ mạng lưới cấp nước phức tạp muôn màu, muôn vẻ Từ mạng nước đưa tới đối tượng dùng nước qua nhiều đường ống khác ( ống nhánh, ống phân phối) nối vào ống thành phố khoảng khác q2 q4 A a a q6 a Nguyễn Lan Phương q7 a B 40 q3 q5 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP a a a a q1 q8 Hình 2-3: Sơ đồ lấy nước đoạn ống A-B mạng phân phối q3 q1 I Q q4 q6 Q a a q2 a a b q8 a a a q5 b a q7 Q a a II a q9 Q Q Hình 2-4: Sơ đồ lấy nước đoạn ống I-II mạng lưới Nhận xét: Giữa đoạn ống A-B có nhiều ống nhánh dẫn nước vào nhà với lưu lượng khác ( q1, q2, q3,…) Trên ống I-II ngồi việc cung cấp nước cho ống nhánh vào nhà cịn có số ống phân phối ( đường nét đứt) đấu vào Như đoạn ống mạng lưới số điểm lấy nước khác khoảng cách chúng không đồng Lượng nước lấy từ điểm không giống thay đổi theo thời gian, vào thời điểm khác có giá trị khác Qui luật thay đổi phụ thuộc vào chế độ dùng nước nhà./ Khi thiết kế để tính tốn đơn giản hơn, tương đối gần với thực tế gọi “ Sơ đồ đơn giản hóa mạng lưới” Sơ đồ xây dựng dựa thuyết đơn giản hóa sau: a Các điểm lấy nước với số lượng nước tương đối lớn coi điểm lấy nước tập trung Còn điểm lấy nước nhỏ coi lấy nước dọc đường, lưu lượng lấy điểm gọi lấy nước dọc đường Cho lưu lượng dọc đường phân bố theo chiều dài ống ống nối Nguyễn Lan Phương 41 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CƠNG NGHIÊP b Trong q trình làm việc mạng lưới số lượng nước lấy từ điểm dọc đường thay đổi theo tỷ lệ biểu đồ dùng nước khác thời điểm tính tốn riêng biệt Khi mạng lưới có điểm lấy nước ta có mạng lưới có lưu lượng tập trung (hệ thống cấp nước khu cơng nghiệp hay xí nghiệp cơng nghiệp) Trong mạng lưới cấp nước thành phố lưu lượng tập trung lưu lượng dùng cho nhà máy, xí nghiệp cơng nghiệp, nhà ga, quan, cơng trình có nhu cầu dùng nước lớn Theo phân tích giả thuyết từ giả thuyết thứ ta xác định lưu lượng nước lấy đơn vị chiều dài đường ống gọi lưu lượng đơn vị dọc đường (qdv) q âv = Q tt − ∑ Q ttr q tt − ∑ q ttr = 3,6 ∑ L ∑L (l/s.m) Trong đó: - ∑L : tổng chiều dài tính tốn (m) - qtt : lưu lượng tính tốn cho tồn mạng lưới (l/s) - Qtt :lưu lượng tính tốn cho toàn mạng lưới (m3/ng.đ) - qttr : tổng lưu lượng tập trung lấy mạng lưới (l/s) - Qttr : tổng lưu lượng tập trung lấy mạng lưới (m3/ng.đ) Lưu ý: 1, Khi tính tốn phải loại trừ đoạn ống làm nhiệm vụ vận chuyển, không lấy nước dọc đường ( đoạn ống qua khu đất trống khơng xây dựng cơng trình, qua công viên qua cầu…) Nguyễn Lan Phương 42 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 2, Trong thành phố có chia khu vực có với mật độ dân số khác nhau, tiêu chuẩn dùng nước khác phải xác định lưu lượng đơn vị dọc đường cho khu vực Lưu lượng dọc đường lấy đoạn ống qdđ (i-k) = qđv l(i-k) (l/s) Trong đó: - l: chiều dài đoạn ống tính tốn (m) - qđv: lưu lượng đơn vị lưu lượng lấy 1m chiều dài ống.(l/s.m) Lưu lượng tính tốn cho đoạn ống: 1, Mạng lưới có lưu lượng tập trung lưu lượng chảy qua tiết diện đoạn ống khơng thay đổi lưu lượng tính tốn đoạn ống xét 2, Đối với đoạn ống có lấy nước dọc đường ln ln tồn loại lưu lượng - Lưu lượng vận chuyển qua toàn chiều dài đoạn ống xét tới đoạn ống phía sau - Lưu lượng dọc đường phân bố theo chiều dài đoạn ống qdđ qtt qvc qvc A B Hình 2-5: Lưu lượng nước chảy ống qtt = qvc + α qdđ (l/s) Trong đó: - qvc: lưu lượng vận chuyển qua đoạn ống tới điểm phía sau (l/s) Nguyễn Lan Phương 43 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - α: hệ số phân bố lưu lượng dọc đường thường lấy α = 0,5 (q đoạn đầu ống max, cuối ống 0) - qdđ: lưu lượng dọc đường đoạn ống xét (l/s) Trong trường hợp đoạn ống có lưu lượng phân phối dọc đường, khơng có lưu lượng vận chuyển qua đoạn ống tới điểm phía sau lưu lượng lấy nút cuối (qvc = 0) lưu lượng tính tốn đoạn ống cịn lưu lượng dọc đường phân phối liên tục từ đầu đến cuối đoạn ống lưu lượng luôn thay đổi từ qdđ → Khi điểm lấy nước từ 20-50 đoạn ống, để đơn giản hóa tính tốn, người ta đưa lưu lượng dọc đường nút (điểm đầu điểm cuối đoạn ống) gọi lưu lượng nút (qn) qn = 0,5 ∑qdđ + qttr (l/s) Như lưu lượng tính tốn đoạn ống tổng đại lượng: - Lưu lượng đoạn ống kề sau - Lưu lượng nút nút cuối đoạn ống tính toán qtt(A_B) = qvc + qn(B) (l/s) qttr qvc A B qn(B) 2.1.5 Xác đinh đường kính ống Có xác đinh đường kính Sử dụng cơng thức thủy lực Q=w.v w= πd 4Q (äúng coï tiãút diãûn troìn ) → d = π.v Nguyễn Lan Phương (m) 44 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CƠNG NGHIÊP Trong đó: - Q: lưu lượng nước tính tốn đường ống (m3/s) - v: vận tốc nước chảy ống (m/s) * Mối quan hệ d v qua giá thành xây dựng (Gxd) quản lý (Gql) Từ công thức ta thấy điều kiện d phụ thuộc vào lưu lượng Q, mà cịn phụ thuộc vào tốc độ v Q đại lượng không đổi nên: - Nếu vận tốc tăng đường kính d giảm.Chi phí xây dựng (Gxd)giảm tổn thất áp lực theo chiều dài thủy lực ống mạnh dẫn đến mối nối dễ hư hỏng Độ cao bơm nước chi phí điện cho việc bơm nước chi phí điện cho việc bơm nước tăng dẫn đến chi phí quản lý (Gql) tăng -Nếu vận tốc giảm đường kính d tăng Chi phí xây dựng (Gxd) tăng tổn thất áp lực giảm, lượng bơm nước giảm chi phí quản lý (Gql) giảm Nhiệm vụ xác định đường kính cho tuyến ống dẫn mạng lưới giải sau có hoạch toán yêu cầu kinh tế Về thực chất toán kinh tế kỹ thuật Nếu gọi Gxd giá thành xây dựng mạng lưới đường ống, Gql giá thành quản lý tổng chi phí vốn đầu tư thời hạn tính tốn (t) là: W = Gxd + t.Gql Chi phí quản lý mạng lưới bao gồm chi phí sửa chữa hàng ngày phụ thuộc chi phí xây dựng; chi phí sửa chữa hàng ngày thường chiếm tỷ lệ chi phí xây dựng biểu pGxd ( p tính %) giá thành điện đẻ bơm nước Gql1 Cả đại lượng phụ thuộc vào đường kính tốc độ nước chảy ống Chi phí lương cho cơng nhân khơng phụ thuộc vào đường kính tốc độ nước chảy ống chiếm phần nhỏ nên bỏ W = Gxd + t.( pGxd + Gql1) Vậy tổng chi phí đầu tư cho năm giai đoạn tính tốn: W1 = ( 1/t + p).Gxd + Gql1 W1 biểu diễn hàm số vận tốc tính tốn (v) hàm số đường kính (d) Khi tăng đường kính (d), tức giảm vận tốc (v) nước chảy ống đại lượng ( 1/t + Nguyễn Lan Phương 45 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP p).Gxd tăng, đại lượng Gql1 giảm ngược lại Tổng cộng đường cong ( 1/t + p).Gxd Gql1 ta đường cong biểu diễn giá trị chung W1 có giá trị cực tiểu điểm a Giá trị vận tốc kinh tế hay đường kính kinh tế xác định đại lượng hoành độ điểm mà đường cong W1 tương ứng với trục tung bé W1 W1 Gql a W1min Gql1 a W1min ( 1/t + p).Gxd ( 1/t + p).Gxd 0 Vkt V Dkt D Hình 2-6: Mối liên hệ W1, D, V Bảng: Giá trị vkt D (mm) Vkt (m/s) D (mm) Vkt (m/s) 100 0,15 - 0,86 350 0,47 - 1,58 150 0,28 - 1,15 400 0,50 - 1,78 200 0,38 - 1,15 450 0,60 - 1,94 250 0,38 - 1,48 500 0,70 - 2,10 300 0,41 - 1,52 ≥ 600 0,95 - 2,60 Xác định D theo hệ số kinh tế (E) lưu lượng kinh tế giới hạn (Qkt) Hệ số kinh tế E phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công nghệ sản xuất, mức lượng dùng để bơm nước, trình độ kỹ thuật quản lý, có giá trị từ 0,25 - 0,5-0,75 ứng với giá trị E cho loại ống tra bảng tính sẵn cho ta lưu lượng kinh tế giới hạn Q+, Qktmin Nguyễn Lan Phương 46 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Tổn thất áp lực cục (hcb): tổn thất áp lực qua van, qua mối nối, qua đoạn thay đổi hướng dòng chảy thường phải xác định qua chi tiết, qua đoạn Song hcb chiếm tỉ lệ nhỏ, thực tế tính tốn thường bỏ qua lấy tỷ lệ so với tổn thất áp lực dọc đường - Trường hợp dùng nước lớn nhất: hcb =( 10-15) % hl (m) - Trường hợp có cháy hcb =( 5-10) % hl (m) -Trường hợp vận chuyển lớn phụ thuộc vào tình hình cụ thể ( vị trí đài nước mạng lưới) mà tính tốn 2.3 Tính tốn mạng lưới cụt cấp nước Xác định tổng lưu lượng vào mạng lưới theo trường hợp cần tính Qui hoạch mạng lưới chia mạng lưới thành đoạn tính tốn, ghi trị số chiều dài đoạn ống, ghi lưu lượng tập trung đánh số nút sơ đồ Đoạn ống tính tốn đoạn ống nằm giao điểm hay giao điểm với nút lấy nước tập trung, đoạn đường kính óng khơng đổi Xác định tổng chiều dài tính toán mạng lưới ∑ltt Xác định qđv, qdđ đoạn đưa lưu lượng nút Ghi kết tính tốn lên sơ đồ mạng lưới * Bảng tính lưu lượng dọc đường đoạn ống Đoạn ống Ltt(m) Qdv(l/s.m) Qdd = qdv ltt (l/s) * Bảng ính tốn lưu lượng nút Nguyễn Lan Phương 48 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Nút Các đoạn ống liên quan q riãng = n ∑ q dâ (l / s ) Qttr (l/s) q chung = q riãng + q ttr (l / s ) nụt n Xác định lưu lượng tính tốn Chọn tuyến ( tuyến bất lợi ) Tuyến tuyến dài có điểm cuối cốt cao so với điểm đầu mạng lưới 7.Tính thuỷ lực cho tuyến Lập bảng tổng hợp kết qtt, D, v, i, h đoạn thuộc ống * Cách tra bảng xác định đường kính ống hợp lý: Biết vật liệu làm ống, dùng bảng tính tốn thủy lực mạng lưới cấp nước φ.A.Xê-vê-rep để tìm D(mm) cho vận tốc nước chảy ống nằm giới hạn vận tốc kinh tế (vkt) * h = i l (m) * Áp lực cần thiết: Hnút trước = Hnút sau + hnối hai nút + Znút sau - Znút trước (m) Mẫu bảng ghi kết tính tuyến Đường ống l(m) qtt(l/s) D(mm v(m/s 1000 ) ) i h=i.l( Cốt mặt đất Áp lực cần m) (m) thiết (m) Điể Điểm Điể Điểm m cuối cuối đầu m đầu * Trường hợp có đài nước đầu mạng lưới Nguyễn Lan Phương 49 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Hđ = HĐBL + ∑h + ZĐBL - Zđ (m) Hb = Hđ + hđ + ∑hb-đ +Zđ - Zb (m) Tính thủy lực tuyến nhánh + Xác định tổn thất áp lực cho phép tuyến nhánh (∆h) hiệu số cốt áp lực nút đầu cốt áp lực nút cuối nhánh + Xác định λ = ∆h/l + Từ qtt, i → D So sánh: ∑htuyến nhánh ≤ ∆h : chấp nhận D chọn ∑htuyến nhánh > ∆h: chọn lại D Ví dụ: TÍNH TỐN THỦY LỰC MẠNG LƯỚI CỤT Tính tốn thuỷ lực cho mạng lưới cụt cấp nước cho khu dân cư, điểm lấy nước xác sơ đồ (hình vẽ) Từ trạm bơm cấp II cung cấp cho mạng lưu lượng 40 l (l/s) Mặt đất phẳng, cao trình mặt đất 20m Theo qui hoạch nhà khu dân cư tầng, yêu cầu mạng lưới thiết kế ống gang 200m 150m 150 5l/s 120m 100m qb=40,0 l/s 120m Giải Xác định tổng chiều dài mạng lưới ∑L = 150 + 150 + 100 + 200 + 120 + 120 = 840 (m) Xác định qdv (l/sm): Nguyễn Lan Phương 50 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP q âv = q tt − ∑ q ttr 40 − = = 0,0417 l/s.m ∑L 840 Xác định lưu lượng dọc đường: qdd = l qdv (l/s) Đường ống l (m) qdv (l/sm) qdd (l/s) 1-2 150 0.0417 6.26 2–3 200 0.0417 8.34 3-4 150 0.0417 6.26 3-7 100 0.0417 4.17 2-5 120 0.0417 5.00 2-6 120 0.0417 5.00 ∑qdd = 35.03 (l/s) Xác định lưu lượng nút: qn = ½ ∑qdd + qttrung (l/s) Nút Đoạn ống liên quan đến nút ½ ∑qdd (l/s) qttrung (l/s) qn (l/s) 1- 3.13 5.00 8.13 2 – 1; – 5; – 6; - 12.30 12.30 3 - 2; – 4; - 9.39 9.39 4-3 3.13 3.13 5-2 2.50 2.50 6-2 2.50 2.50 7-3 2.09 2.09 Xác định lưu lượng tính toán cho đường ống: _Cách 1: theo phân bố lưu lượng dọc đường: qtt = ½ qdd + qct + qttrung (l/s) Nguyễn Lan Phương 51 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CƠNG NGHIÊP Đường ống ½ qdd (l/s) qct (l/s) qttrung (l/s) qtt (l/s) 2-1 3.13 5.00 8.13 3-2 4.17 21.26 25.43 4-3 3.13 33.77 36.90 3-7 2.09 2.09 2-5 2.50 2.50 2-6 2.50 2.50 Ghi chú: qct(3 - 2) = qdd(2 – 5) + qdd (2 – 6) + qdd ( – 1) + qttr (1) qct(4 – 3) = qd d(3 – 7) + qd d(3 – 2) + qct(3 – 2) _Cách 2: Theo lưu lượng nút: qtt = ∑qn kể từ nút cuối đường ống phía cuối mạng lưới Đ ống Kí hiệu nút kể từ nút cuối đường ống đến cuối mạng lưới Qtt = ∑qn (l/s) 2-1 8.13 3-2 2, 5, 1, 25.43 4-3 1,2,3,5,6,7 36,90 2-5 2,50 2-6 2,50 3-7 2,09 Đưa lưu lượng nút lưu lượng tính tốn vào sơ đồ tính Qui ước: Nguyễn Lan Phương Đ qn (l/s) l (m) qtt (l/s) C 52 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 2.50 (l/s) 36.90 (l/s) 150m 200m 2.09 (l/s) 12.30 (l/s) 8.13 (l/s) 8.13 (l/s) 150m 120m 25.43 (l/s) 2.50 (l/s) Qb = 40.00 (l/s) 9.39 120m 3.13 2.50 (l/s) 2.50 (l/s) 7 Bảng tính thủy lực mạng lưới cấp nước thiết kế ống gang Đoạn l qtt ống (m) (l/s) 2-1 150 8.13 Nguyễn Lan Phương D V (mm) (m/s) 150 0.45 1000i 2.89 hl =i.l(m) 0.43 Cốt mặt đất Cốt đo áp Áp lực tự (m) (m) do(m) Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối 20.00 20.00 36.43 36.00 16.43 16.00 53 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 3-2 200 25.43 200 0.79 5.64 1.13 20.00 20.00 37.56 36.43 17.56 16.43 4-3 150 36.90 250 0.74 3.70 0.56 20.00 20.00 38.12 37.56 18.12 17.56 2-5 120 2.50 100 0.31 2.48 0.30 20.00 20.00 36.43 36.13 16.43 16.13 2-6 120 2.50 100 0.31 2.48 0.30 20.00 20.00 36.43 36.13 16.43 16.13 3-7 100 2.09 100 0.26 1.81 0.18 20.00 20.00 37.56 37.38 17.56 17.38 Ghi chú: - Cốt mặt đất lấy theo đường đồng mức biểu đồ địa hình - Nhà điểm bất lợi nhà cao tầng điểm số Hct = (n + 1) = 16 (m) - Cốt đo áp điểm cuối = cốt mặt đất + áp lực tự 2.4 Tính tốn mạng lưới vịng cấp nước 2.4.1 Cơ sở tính tốn mạng lưới vịng Trong mạng lưới vịng nước cấp đến điểm từ hay nhiều tuyến khác mạng lưới vịng có nhiều ưu điểm lại khó tính tốn - Khó xác định phương chuyển động nước tới điểm mạng cách xác - Lưu lượng (q) tổn thất áp lực (h) tuyến mạng lưới vịng đại lượng khơng xác định phụ thuộc vào chiều dài đường kính ống, lưu lượng q thay đổi d thay đổi theo Do để tính tốn thủy lực mạng lưới vòng người ta đưa việc giải gần phương trình bậc dựa vào định lý - Định lý 1: Tổng đại số tổn thất áp lực vịng khơng Nếu ta qui ước nước chảy theo chiều kim đồng hồ dương ngược lại âm ∑h = Thực tế điều khó đạt nên qui ước ∑h = ∆h ≤ 0,5m vòng ∑h = ∆h ≤ 1,5m vòng bao lớn -Định lý 2: Tổng đại số lưu lượng nút phải không, qui ước lưu lượng đến nút dương khỏi nút âm Tức ∑qn = Nguyễn Lan Phương 54 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Như mạng có: n vịng thi có n phương trình dạng ∑qn = m nút có m-1 phương trình dạng ∑qn = số đoạn ống mạng p = n + m-1 2.4.2 Trình tự tính tốn: - Vạch tuyến mạng lưới cấp nước.Đánh số nút xác định chiều dài đoạn ống Sơ vạch hướng nước chảy - Tính tốn lưu lượng đơn vị, lưu lượng dọc đường đoạn ống quy lưu lượng dọc đường nút - Sơ phân bố lưu lượng nước tính tốn đoạn ống thỏa mãn phương trình ∑qn = - Trên sở lưu lượng phân bố cho đoạn ống, tra bảng tính thủy lực xác định đường kính (D) cho đoạn ống theo vận tốc kinh tế - Tính tổn thất áp lực đoạn ống mạng lưới Kiểm tra tổn thất áp lực vịng theo phương trình loại 2: ∆h = + Nếu thỏa mãn u cầu → tính tốn thủy lực tính hợp lý + Nếu chưa thỏa mãn phải điều chỉnh - Điều chỉnh mạng lưới 2.4.3 Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng Nhiệm vụ tính tốn điều chỉnh mạng lưới xác định lưu lượng cho đoạn ống mạng lưới biết đường kính chúng, đồng thời xác định áp lực cần thiết điểm dùng nước, lưu lượng cột áp công tác tất trạm cấp nước dùng nước không cố định mạng lưới Khi tính tốn đại lượng biết: - Đường kính ( chọn theo lưu lượng sơ bộ), chiều dài sức kháng đoạn ống mạng lưới - Vị trí trị số lưu lượng lấy điểm dùng nước cố định ( nút mạng lưới) Nguyễn Lan Phương 55 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - Đặc tính Q_H điểm cấp nước - Cao trình mặt đất tất nút hệ thống Các đại lượng chưa biết tính toán: - Lưu lượng tổn thất áp lực tất đoạn ống mạng lưới - Cột áp tất nút mạng lưới Phương pháp 1: phương pháp Lobachep Cross ∆q = − ∆h ∆h =− hi ∑ Si.qi 2∑ qi (l/s) Trong đó: - ∆h: sai số áp lực vịng tính - hi, qi, Si: tổn thất áp lực, lưu lượng sức kháng thủy lực thuộc đoạn ống i vịng tính Phương pháp 2: phương pháp Andrayxep ∆q = q tb ∆h 2∑h (l/s) Trong đó: - ∆h: sai số áp lực vòng - ∑h: tổng tổn thất áp lực theo nhánh vịng - qtb: lưu lượng tính tốn trung bình cho vịng 2.4.5 Xác định chiều cao đài nước áp lực công tác máy bơm Khi đài nước đầu mạng lưới Hđ = Hct + h1 + Znh - Zđ (m) Hb = Hđ + hđ + h2 + Zđ - Zb (m) Trong đó: - Hct: áp lực cần thiết ngơi nhà bất lợi (m) -Znh, Zđ, Zb: cốt mặt đất nhà bất lợi, nơi đặt đài nơi đặt trạm bơm.(m) - h1, h2: tổng tổn thất áp lực đường ống từ nhà bất lợi đến đài, từ trạm bơm đến đài Nguyễn Lan Phương 56 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP - hđ: chiều cao phần nước chứa bầu đài Khi đài nước cuối mạng lưới a Khi hệ thống dùng nước nhiều (Qmax) Hđ = Hct + + Zđ - Za Hb = Hct + hm + hơ + Za - Zb Trong đó: ha, hm, hô: tổng tổn thất áp lực từ đài, từ điểm mạng đến điểm a (ngôi nhà bất lợi ống dẫn từ trạm bơm II đến điểm mạng) (m) b Khi hệ thống dùng nước nhỏ Hb Qmin = Hđ + hđ + hb-đ + Zđ - Zb Trường hợp hệ thống có cháy Khi đài nước đầu mạng lưới QTB2 = QShmax + Qcc Hb = Hcc + hcc + Zcc - Zb Ví dụ: Tính tốn thủy lực mạng lưới vịng cho khu dân cư, nút người ta lấy lưu lượng tập trung l/s.Từ trạm bơm cấp II cung cấp cho mạng lưu lượng 70 l/s Sơ đồ mạng lưới hình vẽ Mạng lưới thiết kế ống gang nước 200m 160m 125m qb = 70 I 220m 240m 150m II 125m Nguyễn Lan Phương 20m 57 19.5m Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Bài làm Xác định tổng chiều dài mạng lưới: ∑L = 1220 (m) Xác định lưu lượng đơn vị: q âv = Xác định qdd: qdd = l qdv qtt − ∑ qttr 70 − = = 0,05 (l/s.m) ∑L 1220 (l/s) Đường ống l (m) qdd 1-2 125 6.25 2-3 200 10.00 3-4 160 8.00 4-5 150 7.50 5-6 240 12.00 1-6 125 6.25 1-4 220 11.00 Xác định lưu lượng nút: qn = ½ ∑qdd + qtt (l/s) Nút Đ ống 1–2 3.125 3.125 Nguyễn Lan Phương 58 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 2–3 5.00 5.00 3–4 4.00 4.00 4–5 3.75 3.75 5–6 6.00 1–6 3.125 1–4 5.50 3.125 5.50 qtt (l/s) qn (l/s) 6.00 9.00 11.75 8.125 9.00 22.25 9.75 9.125 Dựa vào định luật tạm thời phân bố lưu lượng: qtt(1- 2) = ½ qdd(1-2) + qdd(2-3) = 3.125 + 10.00 = 13.125 (l/s) qtt(2-3) = ½ qdd(2-3) = 5.00 (l/s) qtt(1-4) = ½ qdd(1-4) = ½ qdd(1-4) + qdd(4-3) + qdd(4-5) + qttrung(4) = 5.50 + 8.00 + 7.50 + 9.00 = 30.00 (l/s) qtt(4-3) = ½ qdd(4-3) = 4.00 (l/s) qtt(4-5) = ½ qdd(4-5) = 3.75 (l/s) qtt(1-6) = ½ qdd(1-6) + qdd(6-5) = 3.125 + 12.00 = 15.125 (l/s) qtt(6-5) = ½ qdd(6-5) = 6.00 (l/s) Đưa lưu lượng nút lưu luợng tính tốn vào sơ đồ phân bố lưu lượng Qui ước: qn (l/ l qtt Zđ Zc 9.00 (l/s) 8.125 (l/s) 200m 160m 13.125 (l/s) qb =70l/s 125m Nguyễn Lan Phương 11.75 (l/s) 4.00 (l/s) 5.00 (l/s) 59 22.25 (l/s) 220m 30.00 (l/s) Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CƠNG NGHIÊP Bảng tính thủy lực mạng lưới cấp nước thiết kế ống gang Điều chỉnh lần Vòng Đ l ống (m) ht = qtt (l/s) D(mm) V(m/s) 1000i i l hi/qi (m) ∆q1 q1 V1 (l/s) (l/s) (l/s) 1000i ht1 1-2 13.125 150 0.72 6.90 +0.86 +0.86 2-3 200 5.00 100 0.61 8.65 +1.73 +1.73 1-4 220 30.00 200 0.93 7.66 -1.69 4-3 I 125 160 4.00 100 0.49 5.77 0.92 +0.93 30.93 0.96 8.12 -1.79 -0.92 |∆h| = | -00.2| = 0.02 m ∆h| = |-0.12| = 0.12 m 1–4 II 220 30.00 200 0.93 7.66 +1.69 0.056 +0.93 30.93 0.9 8.12 +1.79 4-5 150 3.75 100 0.46 5.24 +0.79 0.211 +0.93 4.68 0.58 7.67 +1.15 1-6 125 15.125 150 0.83 8.97 -1.12 0.074 -0.93 14.19 0.78 7.9 -0.99 6-5 240 6.00 100 0.73 12.1 -2.90 0.483 -0.93 5.07 0.62 8.87 -2.13 |∆h| = 1.54 m > 0.5 m ; ∑hi/qi = 0.824 ; ∆q = - ∆h/ 2∑hi/qi = 0.93 l/s ∆h = 0.18 m < 0.5 m Xác định biểu đồ áp lực vòng bao Điểm bất lợi mạng lưới: Nguyễn Lan Phương 60 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP Tại – nhà cao tầng → Hct = ( n +1 ) = 16m Điểm tính Đ ống Cốt mặt đất (m) Cốt đo áp (m) 18.00 T.Bơm – 1 (m) (m) 25.09 5.00 20.00 38.09 1–2 Áp lực tự 43.09 toán T.Bơm Tổn thất áp lực 18.09 0.86 20.00 37.23 2–3 17.23 1.73 19.50 35.50 16.00 20.00 38.09 18.09 1–4 1.79 19.00 36.30 4–3 17.3 0.92 19.50 35.38 16.88 19.00 36.30 17.3 4–5 1.15 19.00 35.15 16.15 20.00 38.09 18.09 1–6 0.99 20.00 37.10 6–5 Nguyễn Lan Phương 17.01 2.13 19.00 34.97 15.97 61 Bài giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CÔNG NGHIÊP 37.23 17.23 20.00 35.50 16.00 19.50 38.09 18.09 20.00 Nguyễn Lan Phương 37.10 17.10 20.00 36.30 17.30 19.00 35.15 16.15 19.00 62 ... giảng: CẤP NƯỚC SINH HOẠT & CƠNG NGHIÊP Đường ống ½ qdd (l/s) qct (l/s) qttrung (l/s) qtt (l/s) 2- 1 3.13 5.00 8.13 3 -2 4.17 21 .26 25 .43 4-3 3.13 33.77 36.90 3-7 2. 09 2. 09 2- 5 2. 50 2. 50 2- 6 2. 50 2. 50... ống l (m) qdd 1 -2 125 6 .25 2- 3 20 0 10.00 3-4 160 8.00 4-5 150 7.50 5-6 24 0 12. 00 1-6 125 6 .25 1-4 22 0 11.00 Xác định lưu lượng nút: qn = ½ ∑qdd + qtt (l/s) Nút Đ ống 1? ?2 3. 125 3. 125 Nguyễn Lan... +1.73 +1.73 1-4 22 0 30.00 20 0 0.93 7.66 -1 .69 4-3 I 125 160 4.00 100 0.49 5.77 0. 92 +0.93 30.93 0.96 8. 12 -1 .79 -0 . 92 |∆h| = | -0 0 .2| = 0. 02 m ∆h| = |-0 . 12| = 0. 12 m 1–4 II 22 0 30.00 20 0 0.93 7.66
