1
10/14/2010 1
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
Khoa KTXD -Bộmôn KTTNN
PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
E-mail: nthong56@gmail.com or nthong56@yahoo.fr
Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong
Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719
10/14/2010 2
NỘI DUNG MÔN HỌC
Chương 1. Chất lượng, ht. phân phối nước & thiết bị.
Chương 2. Quản lý cung - cầu trong cấp nước.
Chương 3. Mô hình hoá & thiết kếht. cấp nước.
Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước.
Chương 5: Nước va trong ñường ống chảy có áp.
Chương 6. Quy hoạch hệthống thóat nước.
Chương 7. Mô hình hoá & thiết kếht. thoát nước.
Chương 8. Thoát nước vùng triều.
Chương 9. Quản lý vận hành ht. cấp và thoát nước.
Phần mềm SWMM & EPANET
MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯƠ
Ù
C
10/14/2010 3
NỘI DUNG
Th
ực hành 1: Mô hình dựbáo nhu cầu
nước dùng với p/p Hồi quy tuyến tính
Thực hành 2: Mô phỏng mạng lưới cấp
nước với EPANET.
Thực hành 3: Mô phỏng mạng lưới thoát
nước với SWMM.
Thực hành 4: Mô phỏng thủy lực với HEC-
RAS
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 1: Chaát löôïng, heä thoáng phaân phoái & thieát bò
PGS. Dr. Nguyễn Thống
10/14/2010 4
CHÖÔNG 4
PHAÂN TÍCH MAÏNG LÖÔÙI CAÁP NÖÔÙC
Muïc ñích:
•Tìm hieåu baûn chaát vaät lyù söï laøm vieäc ñoàng
thôøi moät heä thoáng goàm nhieàu loaïi coâng trình
(ñöôøng oáng, bôm, ñaøi nöôùc, beå chöùa,…).
•Xaùc ñònh ‘vuøng caáp nöôùc’ cuûa caùc nguoàn khaùc
nhau trong heä thoáng.
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
PGS. Dr. Nguyễn Thống
10/14/2010 5
HEÄ THOÁNG BÔM, ÑAØI NÖÔÙC VAØ ÑÖÔøNG OÁNG
Trong maïng löôùi caáp nöôùc söï hoaït ñoäng ñoàng thôøi
cuûa bôm, ñaøi nöôùc vaø heä thoáng ñöôøng oáng phaûi
thoûa maõn caùc quy luaät hoaït ñoäng cuûa caùc haïng
muïc.
Ñoái vôùi bôm, quan heä giöõa löu löôïng bôm hoaït ñoäng
vaø coät nöôùc bôm taïo ra phaûi thoûa maõn ñöôøng cong
ñaëc tính cuûa töøng loaïi bôm.
Ñoái vôùi ñaøi nöôùc, löu löôïng ra hay vaøo ñaøi tuøy thuoäc
vaøo coät nöôùc cuûa ñaøi vaø aùp löïc nöôùc taïi nuùt maïng
löôùi nôi noái vaøo ñaøi vaøo cuøng thôøi ñieåm.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 6
ÑÖÔØNG CONG ÑAËC TÍNH BÔM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
H (m)
Q (m
3
/s)
H
tk
Q
tk
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
Quan hê Q=f(H)
xácñịnh tư$ nha$
SX bơm
0
H=33.3-20.84.10
-5
Q
2
EPANET H(m), Q(l/s)
2
10/14/2010 7
Trong ñoù Q
tk
vaø H
tk
chæ löu löôïng vaø coät nöôùc
thieát keá cuûa bôm.
Khi hoaït ñoäng vôùi caùc thoâng soá thieát keá naøy
bôm seõ coù hieäu suaát cao nhaát.
Vì moät lyù do naøo ñoù, bôm phaûi hoaït ñoäng trong
ñieàu kieän khaùc giaù trò thieát keá hieäu suaát seõ
giaûm vaø söï giaûm hieäu suaát seõ caøng taêng khi
söï khaùc bieät caøng lôùn.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 8
HIEÄU SUAÁT BÔM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
H
tk
Q (m
3
/s)Q
tk
H (m) η
ηη
η
max
η
ηη
η
1
> η
ηη
η
2
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
0
10/14/2010 9
dh
0
Q
0
dh (m)
Q (m
3
/s)O
QUY LUẬT THỦY LỰC
Xet ñoaïn oáng baát kyø
Quan heä giöõa toån thaát naêng
löôïng dh (m) vaø löu löôïng ñi qua Q(m
3
/s), moät caùch
toång quaùt coù daïng sau:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
m
KQdh =
10/14/2010
10/14/2010 10
10
PHAÂN T
PHAÂN TÍ
ÍCH
CH
S
SÖÏ
ÖÏ LA
LAØØM VIE
M VIEÄÄC
C
Ñ
ÑO
OÀÀNG THÔ
NG THÔØØI CA
I CAÙÙC
C
HA
HAÏÏNG MU
NG MUÏÏC TRONG
C TRONG
HE
HEÄÄTHO
THOÁÁNG
NG
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 11
TRƯỜNG HỢP 1 (BƠM+ỐNG+ðỊA HÌNH)
Xác ñịnh Q
0
Bôm söû duïng ñaõ ñöôïc xaùc ñònh (bieát ñöôøng cong
ñaëc tính bôm).
Ñoïan ñöôøng oáng (ij) vôùi ñaëc tröng hình hoïc cuûa
oáng ñaõ cho tröôùc (chieàu daøi, ñöôøng kính, heä soá
nhaùm, quy luaät toån thaát naêng löôïng).
Cuoái ñöôøng oáng daãn ñöa nöôùc ñeán moät cao trình h
j
ñaõ bieát (ñịa hình).
Xaùc ñònh löu löôïng Q
0
qua oáng.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 12
•Sô ñoà coù theå moâ taû nhö sau:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
ðặctính bơm
X
Maët chuaån
h
i
V
x
?
h
=f(Q)
Q
dh =g(Q)
h
dh
Q
x
0
(h ñịa hình)
H
Quy luật
thủy lực
3
10/14/2010 13
Giaù trò löu löôïng qua oáng (cuõng laø löu löôïng
bôm) xaùc ñònh nhö sau:
Goïi Q
x
laø löu löôïng giaû ñònh qua oáng.
Töø quan heä toån thaát naêng löôïng
toån thaát
naêng löôïng trong ñöôøng oáng dh.
Ngoøai ra, khi bôm hoaït ñoäng vôùi löu löôïng Q
x
h cuûa bôm töø ñöôøng cong ñaëc tính bôm.
Coät nöôùc ño aùp COØN LAÏI taïi cuoái ñöôøng oáng:
h
x
= h – (dh+V
x2
/2g)
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 14
So saùnh giaù trò h
x
vaø h
j
(h ñịa hình):
neáu h
x
< h
j
(b
ơm THIẾU cột nước)
Q
x
seõ giaûm ñeán khi naøo h
x
=h
j
.
neáu h
x
> h
j
(b
ơm THỪA cột nước)
Q
x
seõ taêng ñeán khi naøo h
x
=h
j
.
(Quaù trình thay ñoåi Q
x
giaù trò dh thay ñoåi
theo)
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 15
Keát luaän:
löu löôïng bôm khoâng phaûi laø giaù trò aùp
ñaët “chuû quan” vaøo heä thoáng.
keát quaû töø söï caân baèng laøm vieäc phoái
hôïp giöõa ñaëc tính ñöôøng oáng, bôm vaø
ñieàu kieän “bieân”.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 16
TRƯỜNG HỢP 2 (BƠM+ỐNG+Q
0
)
X
ác ñịnh h
i
•Giaû thieát bôm söû duïng ñaõ ñöôïc xaùc ñònh
(bieát ñöôøng cong ñaëc tính bôm) vaø moät ñoïan
ñöôøng oáng (ij) vôùi ñaëc tröng hình hoïc cuûa
oáng ñaõ cho tröôùc (chieàu daøi, ñöôøng kính, heä
soá nhaùm, quy luaät toån thaát naêng löôïng).
Ñöôøng oáng taûi löu löôïng thieát keá Q
0
cho
tröôùc.
•Xaùc ñònh coät nöôùc h
i
.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 17
Giaù trò coät nöôùc ño aùp seõ ñöôïc xaùc ñònh
vôùi giaù trò duy nhaát nhö sau:
Ñöôøng oáng taûi qua löu löôïng Q
0
toån thaát naêng löôïng xaùc ñònh ñöôïc dh
(theo ñöôøng quy luaät thuûy löïc).
Khi bôm hoïat ñoäng vôùi löu löôïng
Q
0
töø ñöôøng ñaëc tính bôm
h bôm.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 18
Coät nöôùc ño aùp taïi cuoái ñöôøng oáng laø:
h
j
= h – (dh+V
02
/2g) vôùi V
0
=Q
0
/S trong ñoù S
laø tieát dieän ñöôøng oáng.
Treân cô sôû lyù luaän naøy cho pheùp khaûo saùt söï
thay ñoåi coät nöôùc ño aùp taïi cuoái ñöôøng oáng
khi löu löôïng laáy qua oáng thay ñoåi.
•Ví duï khi Q
0
taêng, ta thaáy h seõ giaûm vaø dh
taêng do ñoù h
j
giaûm (toác ñoä giaûm khoâng phaûi
laø tuyeán tính).
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
4
10/14/2010 19
TRƯỜNG HỢP 3 (BƠM+ỐNG+z
ðÀI
)
•Khaûo saùt moät heä thoáng ñôn giaûn goàm bôm X,
ñaøi nöôùc. Noái lieàn bôm vaø ñaøi nöôùc laø moät
ñöôøng oáng vôùi caùc thoâng soá ñaõ bieát. Giaû
thieát taïi moät thôøi ñieåm khaûo saùt möïc nöôùc
trong ñaøi ñaõ xaùc ñònh H
ñ
& V
x
ñã biết.
•Xaùc ñònh traïng thaùi nöôùc ra (vaøo) ñaøi vaø löu
löôïng bôm Q
b
.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 20
SƠ ðỒ HỆTHỐNG
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Maët chuaån
Q
b
=? H
d
Q
x
?
XH
x
AB
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
Q
ñ
=?
10/14/2010 21
Giảthiết Q
bơm
H
bơm
Tính tổn thất dh
X-A
So sánh (H
bơm
- dh
X-A
) & H
ñ
Trường hợp 1: (H
bơm
- dh
X-A
) > H
ñ
N
ước vào ñài.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 22
Có V
x
(Q
x
) tính năng lượng tại B:
E
B
= z+p/ρ
ρρ
ρg+V
x2
/2g = H
x
+V
x2
/2g
Tính E tại A
p
: E
Ap
.
E
Ap
= E
B
+dh
AB
So sánh E
Ap
và E
ñ
, có 2 khảnăng xảy ra:
Trường hợp 1: E
Ap
> E
ñ
nước vào với lưu
lượng Q
ñ
xác ñịnh nhưsau:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 23
Giảthiết giá trịQ
bơm
với Q
bơm
> Q
x
Tra quan hệxác ñịnh H
bơm
Tính dh
X-A
Tính E
AT
= H
bơm
- dh
X-A
Nếu E
AT
> E
AP
tăng Q
bơm
cho ñến khi
E
AT
= E
AP
& Q
ñài
= Q
bơm
– Q
x
Nếu E
AT
< E
AP
giảmQ
bơm
cho ñến khi
E
AT
= E
AP
& Q
ñài
= Q
bơm
- Q
x
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 24
Trường hợp 2: E
Ap
< E
ñ
nước ra với lưu
lượng Q
ñ
xác ñịnh nhưsau:
Giảthiết giá trịQ
bơm
với Q
bơm
< Q
x
Tra quan hệxác ñịnh H
bơm
Tính dh
X-A
Tính E
AT
= H
bơm
- dh
X-A
Nếu E
AT
> E
AP
tăng Q
bơm
cho ñến khi
E
AT
= E
AP
& Q
ñài
= Q
bơm
- Q
x
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
5
10/14/2010 25
Vôùi Q
x
ñaõ xaùc ñònh (V
x
bieát), xaùc ñònh dh
AB
coät nöôùc ño aùp taïi A
p
laø H
Ap
, thaät vaäy:
H
Ap
=(H
x
+V
02
/2g) +dh
AB
•So saùnh H
A
vaø H
ñ
coù 2 khaû naêng xaûy ra:
Neáu H
A
> H
ñ
nöôùc ñi vaøo ñaøi vôùi löu luôïng Q
ñ
nhö sau:
•Giaû thieát giaù trò Q
b
(vôùi Q
b
> Q
x
)
h bôm &
tính toån thaát naêng löôïng trong ñoaïn oáng töø X
ñeán A laø dh
XA
.
•Töø ñoù: H
A
=h – (dh
XA
+V
02
/2g)
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 26
•So saùnh H
A
vaø H
A
(*) . Neáu H
A
>H
A
(*) taêng
giaù trò giaû thieát Q
b
vaø ngöôïc laïi. Choïn giaù trò
Q
b
khi: H
A
= H
A
(*)
Löu löôïng nöôùc ñi vaøo ñaøi laø : Q
ñ
=Q
b
–Q
x
.
Neáu H
A
< H
ñ
nöôùc ñi ra khoûi ñaøi Q
ñ
xaùc
ñònh nhö sau:
•Giaû thieát giaù trò Q
b
(vôùi Q
b
< Q
x
)
h bôm &
toån thaát naêng löôïng trong ñoaïn oáng töø X
ñeán A laø dh
XA
.
•Töø ñoù: H
A
=h - dh
XA
+V
02
/2g)
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 27
•So saùnh H
A
vaø H
A
(*) .
Neáu H
A
> H
A
(*) taêng giaù trò giaû thieát Q
b
vaø ngöôïc laïi. Choïn giaù trò Q
b
khi:
H
A
= H
A
(*)
Löu löôïng nöôùc ñi ra khoûi ñaøi laø :
Q
ñ
=Q
x
- Q
b
.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 28
Nhaän xeùt:
Löu löôïng cuûa bôm khoâng phuï thuoäc
vaøo aùp ñaët “chuû quan” maø löu löôïng
bôm seõ thay ñoåi theo töøng tình huoáng cuï
theå cuûa heä thoáng.
Ñaây laø ñieåm caàn phaûi löu yù khi moâ
phoûng heä thoáng maïng löôùi caáp nöôùc theo
thôøi gian söû duïng töø caùc phaàn meàm.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
10/14/2010 29
BAØI TAÄP
Trình baøy phöông phaùp xaùc ñònh phaân phoái löu löôïng
trong caùc oáng cuûa caùc maïng löôùi sau. Giaû thieát quy
luaät thuûy löïc, thoâng soá veà ñöôøng oáng vaø sô ñoà
maïng löôùi ñaõ bieát.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
12
3
4
12
3
Z
0
Z
1
Z
2
Z
3
(<Z
0
)
Z
4
(<Z
0
)
Q
3
=?
Q
4
=?
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
Maët chuaån
10/14/2010 30
Sô ñoà heä thoáng
Bôm X bieát ñöôøng ñaëc tính,
cao ñoä caùc nuùt vaø ñaëc tröng
hình hoïc oáng bieát
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Bôm X
Z
0
Z
1
Z
ñ
Z
2
12
4
3
Q
4
Beå chöùa
Ñaøi nöôùc
MA
Ï
NG L
Ö
Ô
Ù
I CA
P THOA
Ù
T N
Ö
Ô
Ù
C
Chöông 4: Phaân tích maïng löôùi caáp nöôùc
Tính Q
4
& Q trong
cácñoạnống ?
Mặt chuẩn