Công nghệ cấp thoát nước và môi trường: Phần 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu "Công nghệ cấp thoát nước và môi trường" phần 1 trình bày các nội dung chính sau: Tối ưu hóa hệ thống cấp thoát nước; Lý thuyết cơ bản trong xác định tối ưu hóa đường ống cấp thoát nước; Tối ưu hóa đường kính ống;... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công nghệ cấp thoát nước và môi trường: Phần 1

https://tieulun.hopto.org
PGS. TS. PHAN VĨNH CẨN TÓI ưu HÓA HỆ THỐNG CẤP THOÁT Nước VÀ MÔI TRƯỜNG ‫ ؛‬ì íư i:i ١K> OẠI 1 1 ŨŨ25'285 NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựN G HÀ N Ô I-2013 https://tieulun.hopto.org
LỜI NÓI ĐẦU Từ năm học ‫ ووور‬- 7‫ ﻫﻮو‬khoa Cao học cấp thoát nước và môi trường của Trucftig Đạì học Kìến trúc Hà NỘI đă tien hanh giang dạy theo chương trinh khang dào tạo Thạc sỹ (Ma số 60.58.70), t٣ ong đố cố môn học “Tốt ưa hoủ hệ thống cảp thoát nước và Môi trư ầ g ỷ ’ (Mã so NMT524). Đảy la môn học không đ f gtdng dạy trong chương trinh Đọì học, Vi ١?ộy cdc ky sư١ saa kht ra trường đì vào hoạt động khdo sát, thiết kể gtáín sủt١ tht cOng xdy ١ lốp, nghiên củ٠a khoa học hoặc gtdng dạy thảy rõ những mdng kiến thiC cần dược bổ sangndy. Một công trinh cốp thodt nườc và mỏi Irườìxg cần dược xây d p g sao cho hợp ly nhảt٠ ử)ìg vơi cht phi xây dựng thấp nhảt và phat dược qadn ly khat thdc lổi ưu. Cuốn sách ‘ Tối U'U hoá hệ ilỉống cấp thoát nước và Môi trường}} đã tồng hợp, vộn dạng các ktển thửc, thdnh tựa của cdc ngdnh khoa học, cdc môn học khác nhau như toan, ỉỷ, sinh, hoá, vận trù học, vật lỉệu học, công nghệ thong tin V. V... để tim công nghệ tinh toan xây dụng và quàn lý đế hệ thong cấp thoát n ả và môi tru٠ờ ng dam bdo hoạt dộng bền vimg \١à hiệu quả. Tdc gta xin chân thdnh cám ơn cdc chưyèn gta, cỏc nha khoa học, củc thày cô giáo và các học viên đã ùng hộ và đỏng góp nhiều ỷ kỉến quỷ báu để cuốn sách dược ra đời phục vụ cho nhu cầu đào tạo, nghiên ciru và thực te sàn xuat kinh doanh. Tác gỉả https://tieulun.hopto.org
CHƯƠNG I TỐI ƯU HÓA u. BÀI TOÁN TỚI UtJ TỐNG QUÁT B ài to á n tố i ư u tổ n g q u á t đ ư ợ c p h á t b iể u n h ư sau : C ự c đ ại h ó a (c ự c tiể u h ó a ) -Hàm f(x)-» m a x (m in ) (1 .1 ) V ớ i c á c đ iề u k iện : gi(x)(< =, < ) b ị , i = 1,..., m (1.2) xEXeR" (1.3) B ài to á n ( 1, 1) đ ế n (1 .3 ) đ ư ợ c g ọ i là m ộ t q u y h o ạ c h , h à m f(x) đ ư ợ c g ọ i là h à m m ụ c tic u , các h à m gi(x), i = 1,..., m đ ư ợ c g ọ i là c á c h à m rà n g b u ộ c . M ồ i đ ẳ n g th ứ c h o ặ c b ấ t đ à n g th ứ c tro n g h ệ (1 .2 ) đ ư ợ c g ọ i là m ộ t rà n g b u ộ c - T ậ p h ợ p: D = {x e X I g,(x )(< = , < ) b j , i = 1,..., m } (1 .4 ) đ ư ợ c g ọ i là m iề n rà n g b u ộ c . M ỗ i đ iể m X = (X| X2 ...Xn) G D đ ư ợ c g ọ i là m ộ t p h ư o n g án . M ộ t p hư cm g án X * G D đ ạ t c ự c đ ạ i (h a y c ự c tiể u ) c ủ a h à m m ụ c tiê u , c ụ th ể: f(x.) > f(x), € D đ ố i v ớ i b à i to á n c ự c đ ạ i (1 .5 ) f(x.) < f(x), £ D đ ố i v ớ i b ài to á n c ự c tiể u (1 .6 ) đ ư ợ c g ọ i là p h ư o n g á n tố i ư u . K h i đ ó g iá trị f(x.) đ ư ợ c g ọ i là g iá trị tố i ư u c ủ a b ài to án . 1.2. PHÂN LOẠI BÀI TOÁN M ộ t tro n g n h ữ n g phưoưig án h iể n n h iê n n h ấ t đ ể g iải b ài to á n đ ặ t ra là p h ư ơ n g án d u y ệ t to à n b ộ : T ìm g iá trị c ủ a h à m f(x) trê n tấ t c ả c á c p h ư ơ n g á n , sa u đ ó so s á n h c á c g iá trị tín h đ ư ợ c đ ể tìm ra g iá trị tố i ư u v à p h ư ơ n g á n tố i ư u c ủ a b ài to á n . l 'u y n h iê n c á c h g iải n à y k h ó th ự c h iệ n đ ư ợ c , n g a y c ả k h i k íc h th ư ớ c b ài to á n k h ô n g lớ n (sổ b iế n n v à số r à n g b u ộ c m là k h ô n g ló n ). B ở i v ì, tập D th ô n g th ư ờ n g g ồ m m ộ t số rấ t lớ n p h ầ n tử , tro n g n h iề u trư ờ n g h ợ p c ò n là k h ô n g đ ế m đ ư ợ c V ì v ậ y , c ầ n p h ả i c ó n g h iê n c ứ u v à p h â n lo ạ i trư ớ c v ề m ặ t lý th u y ế t đ ể c ó th ể tá c h ra từ b ài to á n tổ n g q u á t th à n h n h ữ n g b ài to á n d ễ g iải. https://tieulun.hopto.org
C á c n g h iê n c ứ u d ó th ư ờ n g là: ‫ا‬ N g h iê n c ứ u c á c tin h c h ấ t c ủ a c á c th à n h p h ầ n b ài to á n (h à m m ụ c tiê u , h à m rà rig b u ộ c , c á c b iế n số , c á c h ệ số Ѵ.Ѵ...); t N g h iê n c ứ u c á c d iề u k iệ n tồ n tạ i c h o lờ i g iả i; + N g h iê n c ứ u c á c d iề u k iệ n c ầ n v à đ ủ c ủ a c ự c trị,v v ... M ộ t b à i to á n tố i ư u d ư ợ c g ọ i là: * Q u y h o ạ c h tu y ế n tin h (Q H T T ) n ế u h à m m ụ c tiê u f(x) v à tấ t c ả c á c h à m r à n g b u ộ c gi(x), 1= m là tu y ể n tin h . M ộ t trư ờ n g h ợ p q u a n trọ n g c ủ a Q H T T là b à i to á n v ậ n tái. * Q u y h o ạ c h th a m số n ế u c á c h ệ số tr o n g b ỉể u th ứ c c ủ a h à m m ụ c tiê u v à c á c r à n g b u ộ c p h ụ th u ộ c v à o th a m số. * Q u y h o ạ c h d ộ n g n ế u d ố i tư ợ n g x é t là c á c q u á trin h p h á t tr iể n th e o th ờ i g ia n . * Q u y h o ạ c h p h i tu y ế n tin h n ế u f(x) h o ặ c gj(x) là p h i tu y ế n h o ặ c c ả h a i trư ờ n g h ợ p d ó cU ng x ả y ra. * Q u y h o ạ c h rờ i rạ c n ế u m iề n r n g b u ộ c D là tậ p rờ i rạc. * Q u y h o ạ c h d a m ụ c tiê u n ế u tr ê n cU n g m ộ t m iề n r à n g b u ộ c la x é t d ồ n g th O i c á c hàm khác. 1.3. VÁN ٠Ề MÔ HÌNH HÓA V iệ c m ô h ìn h h ó a c ó 4 b ư ớ c : B ư ớ c 1: X â y d ự n g m ô h ìn h đ ịn h tin h c h o v ấ n d ề th ự c tế , tứ c là x á c d in h c á c y ế u tố c ó ý n g h ĩa q u a n tr ọ n g n h ấ t v à x á c đ ịn h c á c q u y lu ậ t m à chU ng p h ả i t u n th e o b n g lờ i, b n g b iể u d ồ , c á c d iề u k iệ n k in h tế k ỹ th u ậ t, tự n h iê n ... c á c m ụ c tiê u с П d ạ t d ư ợ c . B ư ớ c 2: X â y d ự n g m ô h ìn h c h o v ấ n d ề d a n g x é t, tứ c là d iễ n tả lại d ư ớ i d ạ n g n g ô n n g ữ to á n h ọ c c h o m ô h ìn h đ ịn h tin h . M ô h ìn h to á n h ọ c th iế t lậ p m ố i q u a n h ệ g iữ a các b iế n số v à c á c h ệ số d iề u k h iể n h iệ n tư ợ n g . T r o n g b ư ớ c n à y p h ả i x á c đ ịn h ; + H à m m ụ c tiê u ; + D iễ n tả b ằ n g c á c p h ư ơ n g tr in h h a y b ấ t p h ư ơ n g trin h c á c d iề u k iệ n k in h tế k ỹ th u ậ t. B ư ớ c 3 : S ừ d ụ n g c ô n g c ụ t o n h ọ c d ể k h ả o s á t v à g iả i q u y ế t b à i to á n h ìn h th à n h tro n g b ư ớ c 2. T iế p th e o , c ụ th ể h ó a c á c h g iả i b ằ n g c á c th u ậ t to á n tổ i ư u . N ế u k íc h th ư ớ c lớ n , n ê n g iả i b ^ g m á y tin h v ớ i n h ữ n g p h ầ n m ề m th íc h h ợ p . B ư ớ c 4: P h â n tíc h v à k iể m đ ịn h lại k ế t q u ả th u d ư ợ c tro n g b ư ớ c 3. ở d â y c ầ n p h ả i x á c đ ịn h m ứ c đ ộ p h ù h ợ p c ủ a m ô h ìn h v à k ế t q u ả tin h to á n v ớ i th ự c tế . C ó h ai k h ả n ă n g c ó th ế x ả y ra: 1. M ô h ìn h v à k ế t q u ả tin h to á n là p h ù h ợ p ; 2. M ô h ìn h v à k ế t q u ả tin h to á n k h ô n g p h ù h ợ p v ớ i th ự c tế . N ế u k ế t q u ả k h ô n g phù h ợ p , c ó th ể c ó c á c n g u y ê n n h â n : t C á c k ế t q u ả tin h to á n tro n g b ư ớ c 3 c h ư a dU đ ộ c h ín lr x á c c ầ n th iế t. K h i d ó , phai x e m lại c á c th u ậ t t o n . https://tieulun.hopto.org
-t C á c số liệ u b a n đ ầ u k h ô n g p h ả n á n h đ ú n g th ự c tế g iá c ả , c h i p h í, đ ịn h m ứ c , v ậ t tư ... k hi đ ó , c ầ n đ iề u c h ỉn h lại m ộ t c á c h c h ín h x ác. ^ M ô h ìn h đ ịn h tín h c h ư a p h ả n á n h đ ư ợ c h iệ n tư ợ n g th ự c tế. cần r à s o á t lại b ư ớ c 1, x e m có y ế u tố n à o , q u y lu ậ t n à o b ị b ỏ só t k h ô n g ? V iệ c m ô h ìn h h ó a ở b ư ớ c 2 c h ư a th ỏ a đ á n g , c ầ n x â y d ự n g lại c h o p h ù h ọ p , m ứ c đ ộ tă n g d ầ n từ tu y ế n tín h đ ế n p h i tu y ế n , từ tĩn h đ ế n đ ộ n g . 1.4. MỘT SỐ BÀI TOÁN VÍ DỤ 1.4.1. Bài toán 1 M ộ t bể c h ứ a n ư ớ c đ ư ợ c là m b ằ n g th é p k h ô n g rỉ c ó d ạ n g h ỉn h trụ . Đ á y b ể n ư ớ c h ìn h trò n c ó b á n k ìn h là R . C h iề u c a o b ể n ư ớ c là H . H ã y x ác đ ịn h tư o n g q u a n k íc h th ư ớ c R v à H s a o c h o v ớ i R d u n g tíc h lớ n n h ấ t m à d iệ n tíc h th é p k h ô n g gỉ là m b ể c h ứ a là nlrỏ n h ấ t. B ài giải: M u ố n v ậ y , ta x é t h à m Y : Y = 27TR.H + 2Tr.R‫؛‬ K h ả o sá t Y ’ ta có : Y ’(r) ’ = 27tH + 47tR (1 .7 ) C ho Y’= 0 ^ 27tH + 47tR = 0 (1 .8 ) Hình 1.1 S u y ra: 27tH = -47tR (1 .9 ) H = -2R (1 .1 0 ) N g h ĩa là, v ớ i đ ư ờ n g k ín h b ể c h ứ a n ư ớ c b à n g c h iề u c a o H , th ì d iệ n tíc h th é p In o x c ầ n c ó đ ể là m b ể c h ứ a n ư ớ c là n h ỏ n h ấ t. Đ â y là m ộ t b à i to ấ n đ ư ợ c th ự c tế ứ n g d ụ n g rấ t n h iề u k h i g ia c ô n g c á c đ ài n ư ớ c h o ặ c b e c h ứ a n ư ớ c g ia đ ìn h đ ặ t trê n m á i n h à v à đ ã đ e m lại h iệ u q u ả c ụ th ể. 1.4.2. Bài toán 2 H ã y x á c đ ịn h k íc h th ư ớ c c ủ a m ộ t th a n h d ầ m s a o c h o M o m e n t q u á n tín h c ủ a n ó là lớ n n h ấ t T h e o h ìn h 1.2, m o m e n t q u á n tín h c ủ a th a n h d ầ m đ ư ợ c x á c đ ịn h th e o c ô n g th ứ c : a.b^ = ( 1. 11) 12 tro n g đ ó: a, b - c á c c ạ n h c ủ a th a n h d ầ m v à đ ặ t a + b = K . ١n١ .... T _ (K -b )b ' , , ٠K .b ^ -b ^ N h ư vậy: Jx = ------ ----- vàJx= ( 1. 12) 12 12 Đ e k h ả o s á t m o m e n t q u á n tín h c ủ a th a n h d ầ m , ta p h ả i Hinh 1.2 n g h iê n c ứ u h à m số Jx· M u ố n v ậ y , tìm đ ạ o h à m c ủ a Jx: 1 https://tieulun.hopto.org
١, _ 3 .K .b ^ - 4 .b ^ J V ( 1 .1 3 ) 12 C h o J ’x = 0 , t a c ó : 3 K b ‫ ؛ ؛‬- 4 b ‫؛‬١= 0 ( 1 .1 4 ) b‫(؛‬3 K -4 b ) = 0 ( 1 .1 5 ) G iả i p h ư ơ n g ừ ì n h (1 .1 5 ) t a đ ư ợ c : b = 0 ( 1 .1 6 ) 3 K -4 b = 0 ( 1 .1 7 ) 3 T h a y K = a + b v à o ta có : b “ — ( a + b ) ( 1 .1 8 ) G iả i r a ta đ ư ợ c n g h iệ m : 4 b = 3 a + 3b b = 3a ( 1 .1 9 ) X é t n g h iệ m b = 0 v à b = 3 a T a th ấ y b = 0 , n g h ĩa là k h ô n g c ó th a n h d ầ m . V ậ y , n g h iệ m th ự c là b = 3 a. Đ iề u đ ó ١có n g h ĩa là v ớ i c h iề u c a o c ủ a th a n h d ầ m b ằ n g 3 lầ n c h iề u rộ n g c ủ a n ó th ì th a n h d ầ m đó) có m o m e n t q u á n tín h lớ n n h ấ t V í d ụ : T h a n h d ầ m c ó c h iề u c a o b = 6 0 c m v à c h iề u r ộ n g là a = 2 0 c m , th ì th a n h dlầm 2 0 .6 . ) c ó m o m e n t q u á n tín h lớ n n h ấ t là: Jx 3 6 0 .0 0 0 c m 12 1.4.3. Bài toán 3 tiế t k iệ m c h i p h í n h ấ t. V ớ i m ộ t b ể c h ứ a c ó d u n g tíc h c h o trư ớ c V = a .b .H , c h iề u c a o H c ủ a b ể c o i n h ư k h ô n g đ ổ i th ư ờ n g lấ y H = 4-Ỉ-5 m . B ằn g c á c h tín h d iệ n tíc h to à n p h ầ n F c ủ a b ể , lấ y đ ạ o h à m c ấ p 1 c ủ a F , c h o đ ạ o h à m tr iệ t tiê u tìm r a k íc h th ư ớ c a, b tố i ưu. D iệ n tíc h to à n p h ầ n c ủ a b ể c h ứ a : F = 2 a b + 2 (a + b ) .H (1 .2 0 ) Hình 1.3 Đ ặ t; a + b = K (1 ١2 1 ) H à m m ụ c tiê u F c ó th ể v iế t: F = 2ab + 2aH + 2bH ( 1..22) F = 2 ( K - b ) b + 2 (K - b ) H + 2 b H F = 2 K b - 2 b .b + 2 K H - 2 b H + 2 b H V ì H là m ộ t h ằ n g s ố , n ê n đ ạ o h à m b ậ c n h ấ t F ' = 2 K -4 b (1..23) - 2 (a + b) - 4b - 2 a + 2b - 4b = 2 a - 2b C h o đ ạ o h à m F ’= 0 - > a = b. V ậ y c á c b ể c h ứ a c ó đ á y h ìn h v u ô n g s ẽ tiế t k iệ m c h i p h í x â y d ự n g n h ấ t. 8 https://tieulun.hopto.org
CHƯƠNG2 τ ό ι ƯU HÓA HỆ t h On g Cấ p t h o At n ư ớ c M ô h ín h to á n v à lý th u y ế t tố i ư u d ư ợ c ứ n g d ụ n g rấ t n h iề u tr o n g c u ộ c số n g , n g a y tro n g lĩn h v ự c c ẩ p th o á t n ư ớ c c ũ n g d ã d ư ợ c n g h iê n c ứ u v à ứ n g d ụ n g n h iề u tro n g các c h u y ê n n g à n h h ẹ p v à d ã d ạ t n h iề u th à n h tự u k h ả q u a n . T r o n g c h ư ơ n g trin h n à y , chU ng ta s ẽ dl v à o từ n g m ụ c c ủ a c h u y ê n d ề v à b ắ t d ầ u t ừ c á c b à i to á n tố i ư u . 2 .1 . ٥ỊNH NGHĨA TỐI ư u h ó a h ệ th ố n g c ấ p th o á t n ư ớ c là m ộ t q u á tr in h m à tro n g d ó n g ư ờ i ta p h a i tlm ra ctr c ấ u x â y d ự n g v à q u ả n ly h ệ th ố n g s a o c h o tổ n g c h i p h i là n h ỏ n h ấ t. 2.2. CÁC DẠNG BÀI TOÁN TÓI ưu 2.2.1. Tối ưu địa điểm xây dựng TÔI ư u d ịa d lể m x â y d ự n g n g h ĩa là tim c á c d Ịa d lể m d ể x â y d ự n g c á c c ô n g trin h tro n g h ệ th ố n g c ấ p th o á t n ư ớ c n h ư : tr ạ m b ơ m , trạ m x ử lý , d à l n ư ớ c , v ị tr i d ặ t c á c tu y ế n ố n g tru y ề n d ẫ n , p h â n p h ố i,... sa o c h o tổ n g c h l p h i x â y d ự n g v à q u ả n lý h ệ th ố n g là n h ỏ n h ấ t h (jặc là tổ n g h ợ p c á c b ài to á n d ó . ٧ lệ c x á c đ ịn h đ ịa d lể m tố l ư u c h o từ n g h ạ n g m ụ c c ô n g tr in h tr o n g h ệ th ố n g cấp th o á t n ư ớ c , v l d ụ n h ư d ịa d lể m x â y d ự n g k h u x ừ lý là m ộ t c ô n g v iệ c q u a n trọ n g v à h ế t sức pl١ức tạp . 2 .2 .1 .1 . Đ ịa đ iể m xây d ự n g k h u x ử lý (K X L ) N g o à i v iệ c p h a i rộ n g rã l, dU c h o c á c g la l đ o ạ n p h á t tr iể n th e o q u y h o ạ c h , th i k h u v ự c d ỏ p h a i: - C a o , th o á n g , k h ô n g bị Ung n g ậ p . - Đ ư ờ n g g ia o th ô n g th u ậ n lợ l; - C ó h al n g u ồ n d iệ n tr ở lê n v à d iề u k iệ n c u n g c ấ p d iệ n th u ậ n lợ l; - G ần k h u v ự c cấp nư ớ c cũng n h ư n g u ồ n nướ c; - C a o đ ộ th u ậ n lợ l d ể g iả m á p lự c c h o trạ m b ơ m 2 ; - T á c d ộ n g c ủ a k h u x ử lý VỚI m ô l trư ờ n g x u n g q u a n h tố t; - D ặ c b i ệ t , p h a i d á p trn g d ư ợ c c á c y ê u c ầ u v ề t in h to á n thU y lự c . BỞI v l, c h i p h i d iệ n n ă n g c h o b ơ m n ư ớ c v à c á c h ệ s ố k è m th e o c h iế m t ỷ tr ọ n g lớ n tr o n g c á c c h i p h l v ề q u ả n ly . 2 .2 .1 .2 . Đ ịa đ iể m xây d ự n g T rạ m b ơ m , tr ạ m tă n g á p , d à l n ư ớ c , b ể c h ứ a , Ѵ.Ѵ... Y ê u c ầ u d ố l VỚI v iệ c x â y d ự n g c á c c ô n g trin h k ể tr ê n d ư ợ c th ể h iệ n n h ư sau : + N ề n d ấ t tố t, n ế u tiế p g ia p VỚI s ô n g , su ố i th l b ờ s ô n g , s u ố i p h a i ổ n d jn h , dO ng c h ả y k h ô n g có tin h sOl m ò n , p h á hUy tạ i k h u v ự c d ặ t tr ạ m b ơ m v à vU ng lâ n c ậ n ; https://tieulun.hopto.org
+ Đ i !ạ‫ ؛‬th u ậ n tiệ n , c ấ p d iệ n d ễ d à n g ; t ٧ iệ c k ế t n ố i v ớ i d ư ờ n g ố n g h ợ p lý v à tu â n th e o c á c q u y lu ậ t v ề thU y lự c; + ٧ iệc x â y d ự n g d ài n ư ớ c , b ể c h ứ a n ư ớ c ... c ũ n g d ò i h ỏ i tư ơ n g tự n h ư dối v ớ i tr ạ m b ơ m , n h ư n g tro n g m ố i liê n h o à n : T rạ m b ơ m - d ư ờ n g ố n g - b ể c h ứ a (d à i n ư ớ c ) sao c h o tổ n g c h i p h i x â y d ự n g v à q u ả n lý là n h ỏ n h ấ t. N g o à i ra , p h ả i q u a n tâ m dU ng m ứ c d ế n d u n g tíc h c h ứ a n h ư là b à i t o n tố i ư u tim k íc h th ư ớ c b ể c h ứ a , tro n g d ó c ó x e m x é t v ấ n d ề p h á t triể n tro n g tư ơ n g lai. 2.2. Ι.3. Các công trinh khác trên mạng T h á p c ắ t á p , th á p d iề u á p , h ố g a, h ố v a n , h ọ n g c ứ u h ỏ a Ѵ .Ѵ ... c ầ n d ư ợ c b ố tri sao c h o h ợ p lý; ‫ ؛‬T h e o tiê u c h u ẩ n , q u y p h p ; t D ễ th a o tá c , v ậ n h à n h , s ử a c h ữ a ...; + T h e o q u y h o ạ c h p h á t triể n ; + v a c u ố i cU ng, n ế u c ó th ể th i tin h tố i ư u th e o tổ n g c h i p h i x â y d ự n g v à q u ả n ly 2.2.2. Tối iru hóa lựa ch‫ ؟‬n dung tích chứa D u n g tíc h c h ứ a dU ng c h o b ể c h ứ a n ư ớ c th ô , n ư ớ c s ạ c h , d à i n ư ớ c ... g ắ n v ớ i t r p b ơ m , trạ m t n g á p , k h u x ử lý ... d ề u p h ả i d ư ợ c n g h iê n c ứ u tỷ m l trê n c ơ s ở tin h to á n d u n g tíc h p h ù h ợ p v ớ i n h u c ầ u dU ng n ư ớ c . V iệ c m ạ n g lư ớ i tiê u th ụ h o ạ t d ộ n g v à th a y d ổ i từ n g g iờ (B iể u d ồ dU ng n ư ớ c n g à y ) k è m th e o h ệ số d iề u h ò a : Kmùa Kngày Kgiờ d ề u p h ả i d ư ợ c c h ú ý k h i x á c đ ịn h d u n g tíc h b ể c h ứ a v à d à i n ư ớ c. M ộ t tro n g n h ữ n g y ế u tố q u y ế t đ ịn h d ế n d u n g tíc h c h ứ a c h in h là m á y b ơ m . V I th ế , c ầ n s ử d n g c á c lo ạ i b ơ m c ó h iệ u s u ấ t c a o h o ặ c c ó c á c d ặ c tin h p h ù h ợ p , d ể d ặ c tin h c ủ a m á y b ơ m b á m s á t d ư ờ n g tiê u th ụ n ư ớ c tro n g b iể u d ồ dU ng n ư ớ c th e o g iờ v à nhrr v ậ y d u n g tíc h b ể c h ứ a sẽ n h ỏ n h ấ t S a u k h i x á c đ ịn h d ư ợ c d u n g tíc h c h ứ a c ầ n th iế t, n g ư ờ i th iế t k ế c ò n p h ả i k h ả o sát k íc h th ư ớ c c ủ a b ể c h ứ a s a o c h o c h i p h i x â y d ự n g là tố i ư u ( x e m m ụ c 2 , c h ư ơ n g I). 2.2.3. Tối ưu hóa việc ch‫ ؟‬n bơm CO n h iề u lo ạ i b ơ m d ư ợ c s ử d n g tr o n g lĩn h v ự c c ấ p th o á t n ư ớ c: 1 . B ơ m ly tâ m 2. B ơ m c h im 3. B ơ m trụ c đ ứ n g 4. B ơ m h ư ớ n g trụ c 5. B ơ m th o á t n ư ớ c (c h ịu a x it) 6. B ơ m tầ n g , v v ... S a u k hi lắ p d ặ t c ầ n có s ự th e o d õ i, k iể m tra d ể d iề u c h in h ch ế đ ộ h o ạ t d ộ n g ch o p h ù h(.jp. T u y v ậ y , d ạ i d a số s ử d ụ n g b ơ m ly tâ m . D ặ c tin h q u a n trọ n g ١'à c ơ bn nhất của bơm ly tâ m là m ố i q u a n h ệ g iữ a lư u lư ợ n g v à á p lự c c ủ a b ơ m (Q - H ). T h ự c tế tro n g d ờ i s ố n g , n g ư ờ i ta h a y s ả n x u ấ t c á c lo ạ i b ơ m ly tâ m có c ác c h i số Q và H c ố đ ịn h . N ế u th a y d ổ i lư u lư ợ n g b ơ m sẽ k é o th e o th a y d ổ i á p lự c b ơ m . T u y n h iê n . 10 https://tieulun.hopto.org
n g ư ờ i t a c ũ n g k h u y ế n c á o là n ê n th a y đ ổ i lư u lư ợ n g v à áp lự c b o m (Q - H ) tư ơ n g ứ n g v ớ i h iệ u s u ấ t c ủ a b ơ m ly tâ m (n = 0 ,6 - 0 ,8 5 ). T r ư ờ n g h ọ p m u ố n th a y đ ổ i Q - H , có th ể tậ n d ụ n g c á c k h ả n ă n g s a u đ â y ; 2 .2 .3 .1 . S ổ v ò n g q u a y n V iệ c th a y đ ổ i số v ò n g q u a y n c ủ a m á y b ơ m sẽ k é o th e o s ự th a y đ ổ i tố c đ ộ c ủ a b á n h x c c ô n g tác v à d o đ ó sẽ th a y đ ổ i lư u lư ọ n g b ơ m . S ự th a y đ ổ i đ ó x ả y r a th e o đ ịn h lu ật: n. , H١ n, — và (2. 1) Q2 n2 H ٤^2 v^2y tr o n g đ ó : Q | v à H ١- lư u lư ợ n g v à áp lự c c ủ a m á y b ơ m có số v ò n g q u a y là n i ; Q 2 v à H 2 - tư ơ n g ứ n g v ớ i số v ò n g q u a y n 2 ■ K h i th a y đ ổ i Q - H th ì c ô n g s u ấ t đ ộ n g c ơ trê n trụ c m á y b ơ m c ũ n g th a y đ ổ i th e o v à đ ư ợ c x á c đ ịn h : í ^ n \ ( 2 .2 ) N- yl^2y S ự th a y đ ổ i c á c đ ạ i lư ợ n g Q , H , n v à N , đ ư ợ c đ ư a r a tr o n g v í d ụ c ủ a b o m ly tâ m q u a bẽm g 1: Bảng 2.1. Ví dụ về sự thay đổi vòng quay của máy bơm ĨIỊ = 2900v/min ĨÌ2 = 2500v/min H3 = 2000v/min H4 = 3200v/min Qi Q2 = 0,862Qi Q3 = 0,690Q| Q 4=1,103Q i H Ị cho trước H2 = 0,743Hi H3 = 0,476Hi H 4=1,218H i N1 N2 = 0,641N| N3 = 0,328Ni N4 = l,344Ni Qi Hi N, Q2 H2 N2 Q3 H3 N3 Q4 H4 N4 r n ỉh m kw m^/h m kw m^/h m kw m% m kw 0 26.0 2.8 0 19.3 1.8 0 12.4 0.9 0 31.7 3.8 10 25.8 2.9 8.6 19.2 1.9 6.9 12.3 1.0 11.0 31.4 3.9 20 25.5 3.2 17.2 18.9 2.0 13.8 12.1 1.0 22.1 31.1 4.3 30 . 25.2 3.5 25.9 18.7 2.2 20.7 12.0 1.1 33.1 30.7 4.7 40 24.6 3.8 34.5 18.3 2.4 27.6 11.7 1.2 44.1 30.0 5.1 50 23.7 4.3 43.1 17.6 2.8 34.5 11.3 1.4 55.2 28.9 5.8 60 22.6 4.6 51.7 16.8 2.9 41.4 10.7 1.5 66.2 27.5 6.2 70 20.9 4.9 60.3 15.5 3.1 48.3 9.9 1.6 77.2 25.5 6.6 80 18.8 5.1 69.0 14.0 3.3 55.2 8.9 1.7 88.2 22.9 6.8 90 16.5 5.3 77.6 12.3 3.4 62.1 7.8 1.7 99.3 20.1 7.1 100 13.4 5.4 86.2 10.0 3.5 69.0 6.4 1.8 110 16.3 7.3 104,5 12.0 5.4 90.1 8.9 3.5 72.1 5.7 1.8 115 14.6 7.3 11 https://tieulun.hopto.org
N ế u ta g iả m v ò n g q u a y x u ố n g d u ớ i 1 6 0 0 ٧ /phU t th i d u ờ n g c o n g Q - H sẽ k h ô n g c ắ t d ư ờ n g d ặ c tin h c ủ a ố n g d ẫ n , n g h ĩa là m á y b ơ m h o ạ t d ộ n g n h ư n g k h ô n g b ơ m d ư ợ c n ‫ ا‬rớc v à n ư ớ c c h ỉ n ó n g lê n d o m a sát. V I v ậ y n h à s ả n x u ấ t k h u y ê n n ê n s ử d ụ n g th iế t b ị d ổ i v ò n g q u a y c h o p h ù h ọ p v à k h o ả n g có h íệ u s u ấ t c a o c ủ a b ơ m n ằ m tro n g g iớ i h ạ n 7 0 ٠ /o - 1 0 0 % vO ng q u a y с Ь и П c ủ a b ơ m d ư ợ c x u ấ t x ư ở n g . T ro n g th ự c tế, n g ư ờ i ta á p d ụ n g s ự th a y d ổ i tầ n s ố d iệ n d ể là m b iế n d ổ i vO ng q u a y c ủ a d ộ n g cơ . M á y b iế n d ổ i tầ n số d irợ c g ọ i là m á y b iế n tầ n . 2 .2 .3 .2 . M á y b iến tần V iệ c th a y d ổ i vO ng q u a y c ủ a m á y b ơ m c ó th ể th ự c h iệ n b ằ n g m á y b iế n tầ n .M á y b iế n t n là th iế t b ị b iế n d ổ i tầ n số fi (th ư ờ n g là t n số c ủ a lư ớ i d iệ n 5 0 H z ) s a n g m ộ t tầ n số Ỉ2 tr ê n p h ụ tả i c ó th ể d iề u c h in h d ư ợ c . C ó h a i lo ạ i m á y b iế n tầ n : M á y b iế n tầ n g iá n tiế p v à m á y b iế n tầ n tr ự c tiế p . D ố i v ớ i h ệ th ố n g c ấ p th o á t n ư ớ c , s ử d ụ n g m á y b iế n tầ n n à o p h ụ th u ộ c rấ t n h iề u v ào v iệ c p h â n tíc h , đ á n h g iá c á c d iề u k iệ n , y ế u tố n h ư : - N h u c ầ u dU ng n ư ớ c - K h ả n ă n g d ầ u tư c h o m á y b iế n tầ ^ - T r in h đ ộ q u ả n lý , v ậ n h à n h m ạ n g lư ớ i, k ể c ả m á y b iế n tần . D ộ n g c ơ m á y b ơ m từ 5 k w d ế n 15 0 k w ١dO ng d iệ n 3 p h a , th ế h iệ u 3 8 0 V , có 'thể n ố i vớ i m á y b iế n tầ n , v ớ i m ụ c d íc h th a y d ổ i vO ng q u a y c ủ a m á y b ơ m v à d o d ó d iề u c h in h dại lư ợ n g Q v à H T ạ i ữ ạ m b ơ m 2 .nhà m á y n ư ớ c G ia L âm , H à N ộ i, v ớ i cô n g su ất 3 0 .0 0 0 m^ /n g à y , lắp 4 m á y b iế n tầ n ch o m á y b ơ m có K = 7 5 k w , v ớ i tổ n g v ố n d ầ u tư k h o ả n g 8 0 0 triệ u dồng. N h i g s a u m ộ t n ă m , số tiề n d iệ n tiế t k iệ m d ã dU b ù số v ố n d ầ u tư m á y b iế n tầ n dó. N h iề u c ô n g ty c ấ p n ư ớ c n h ư : L â m D ồ n g , H ả i PhO ng, H ả i D ư ơ n g , N h a T r a n g , Q u y N h ơ n , C ầ n T h ơ , Ѵ .Ѵ ... c ũ n g d a d ầ u tư m á y b iế n tầ n m ộ t c á c h h ế t s ứ c th à n h cô n g . T u y n h iê n , trư ớ c k h i lắ p d ặ t m á y b iế n tầ n c h o m á y b ơ m c ầ n n g h iê n c ứ u k ỹ c á c th ô n g số: - M á y b ơ m n à o , chU ng lo ạ i gì (M á y b ơ m 2 d ư a n ư ớ c ra m ạ n g n ê n d ư ợ c ư u tiê n ) sẽ d ấ u n ố i v ớ i m á y b iế n tầ n ? - C á c d ặ c tin h tư ơ n g ứ n g c ủ a m á y b iế n tầ n r a sao ? - B iể u d ồ h o ạ t d ộ n g c ụ th ể c ủ a từ n g lo ạ i m á y b ơ m v à m á y b iế n t n v v ... S a u k h i lắ p d ặ t c ầ n c ỏ s ự th e o d õ i, k iể m tra d ể d iề u c h in h ch ế đ ộ h o ạ t d ộ n g c h o p h ù h،.^. X u ấ t p h á t từ c á c d iề u k iệ n th ự c t ế c ủ a m ạ n g lư ớ i c ấ p n ư ớ c c ỏ 3 m ô h ln h k ế t n ố i m á y b ơ m v à m á y b iế n tần . + M ỡ h ln h A : M ộ t m á y b i d ư ợ c d iề u k h iể n b ằ n g 01 m á y b iế n tầ n , cOn c á c m áy b ơ m k h á c d ư ợ c d iề u k h iể n b ằ n g c á c p h ư ơ n g p h á p tru y ề n th ố n g . + M ở h ln h B: M ỗ i m á y b ơ m d ư ợ c d iề u k h iể n b ằ n g 1 m á y b iế n tần . C ó C a r d riên g . + M O h ln h C: M ỗ i m á y b i d ư ợ c d iề u k h iể n b ằ n g 1 m á y b iế n tầ n v ớ i b ộ d iề u k h iểa lo g ic v à m á y tin h . 12 https://tieulun.hopto.org
N ‫ﺀ‬ Ễ 13 https://tieulun.hopto.org
Trong 3 mỏ hình trên, mô hình A là dơn g‫؛‬ản và vốn dầu tư ít nhất, nhưng khó dạt híệu quả cao khi dư^ig ống có lưu lượng lớn hay thay dổi nhíều và dọt ngột. Mô hlnh c : Rất hiện dạỉ, dáp ứng các sự thay dổi của dường ống. Tuy nhiên vốn dầu tư lớn và quản lý phức tạp, dòi hỏi cán bộ quản lý phải có trinh độ cao. DUng các mồ hình trên, ta khồng nhftig có thể lập trinh díều khíển mạng lưới tlieo yêu cầu về lưu lư^ig và áp lực mà còn bảo vệ an toàn mạng lưới và chống tổn thất khi có sự cố dương ống. Ví dụ, khỉ d ư ^ g ống bị vỡ, áp lực giảm dột ngột thl card dỉều khiển sẽ ra tin hiệu dừng hoạt dộng của các bơm vận hành và dưa ra tin hiệu cảnli báo sự cố. 2.2.3.3. Bánh x e công tác của m áy bơm Thay dổi dường kinh bánh xe công tác cũng làm thay dổi quan hệ Q, H và N. ٧ iệc thay dổi lưu lượng, áp lực và công suất máy bơm dược thể hiện bằng công thức sau dây: 2 / ١3 ì D, H, ‫ﻧﻢ‬٥٠١ ' N) íd] ١à —L (2.3) D٦ H ‫ ﻫ ﺎ‬2‫ر‬ N٦ v٥ 2y Việc cắt gọt bánh xe thường chỉ được tiến hành 01 lần khi lắp đặt máy bơm, nhằm mục đích đưa đường đặc tính Q - H của bơm lắp đặt đến gần với đường biểu đồ dìing nước trong ngày. Theo nhiều tài liệu thi khả năng cắt gọt báiih xe công tác có thể thực hiện tối đa đến 25%. Nhưng thực tế, để máy bơm hoạt động tốt với hiệu suất cao thì người ta khuyên chỉ nên cắt gọt từ 5 - 15% đường kính bánh xe công tác của bơm. Đồng thời, việc cắt gọt phải được thực hiện trên máy công cụ tốt nhàm đảm bảo máy bơm hoạt động ổn định, không bị biến dạng, sai lệch, tránh làm giảm hiệu suất của máy bơm. Bảng 2.2. Ví dụ sự thay đổi đường kính bánh xe công tác Dj = 139mm D2=130mm D3 = 120mm D4=115mm Ql=98m3/h Q2 = 83„‫ﻫﺪا‬ Q3 = 64m3/h Q4 = 49‫ﻗﺎﻟﻞ‬/]١ Hi=21.5m H2=17m H3 = 13m H4 = 1 0 m N ị = 5.5kw N2 = 4kw N3 = 2.7kw N4 = 1 . 8 ĩ|=0.81 η=0.75 q = 0.71 η = 0 .6 8 2.2.4. Tốỉ ưu hóa các quá trinh công nghệ Trong quá trinh xử lý nước thiên nhiên cQng như xử lý nước thải, vấn dề lựa chọn công nghệ luôn la một bài toán khó. Việc tinh toán, diều chinh các thông số trên cơ sở các dữ liệu dầu vào, các diều kiện ràng buộc, bao giờ cũng gắn liền với kết quả lựa chọn công nghệ và quy mô của các công trinh xử ly như‫ ؛‬Be lắng, bể lọc, bể Biophin, bể Metan... 14 https://tieulun.hopto.org
٧ ‫ ؛‬d ụ l: Trong công nghệ khử sắt, việc oxy hóa sắt Fe٠. thàn,h sắt F e ... có ý nghĩa quan trqng. Đồng thời, quá trinh oxy hóa này phụ thuộc vào các thông số: Bộ pH, độ kiềm, dạng cấu trUc phân tử Fe٠+ (dạng keo hay dạng tự do...). Nếu oxyt sắt Fe٠' ở dạng keo thi xử lý nhu thế nào? Bằng cái gì? Giả sử dUng Clo thỉ liều lượng là bao nhiêu? Hòa trộn Clo trong công trinh dàn mưa hay bể lắng? Ngoài ra, dối với bể lắng thi các yếu tố: Thời gian lắng, chu kỳ và quy trinh xả, vv... dều là nhtag yếu tố cần quan tâm. ٧ íd ụ 2 : FIOa chất dUng cho công nghệ cấp thoát nước như: phèn, vôi, Clo, Polyacrilamit... hay lượng oxy (không khi) cho vào từng công đoạn trong các công trinh dơn vị cUa quy trinh xử ly nước uống hay nước thảỉ đều rất quan trọng. Một liều lượng phèn hợp lý (tối ưu) sẽ cho một chất lượng nước tốt và giá thành thấp, một liều lượng Clo (Cl") thích hợp bao gồm cả Clo sơ bộ và Clo khử trUng sẽ dảm bảo nước vô trUng và không có mùi khó chịu. Muốn làm dược như vậy, phải tỉến hành nghiên cứu, phân tích các mẫu thử khác nhau. Ví dụ như: khảo sát các liều lượng phèn, Clo, vv... khác nhau áp dụng cho cUng một mẫu nước thô. Sau dó đánh giá, so sánh trên cơ sở ứng dụng các máy p h n tích dể dánli gíá độ dục, độ pH, số lượng vi khuẩn, Coliform có trong nước, nồng độ Clo d ư ,... Mầu thử có thể lấy nhiều іП trong ngày (cách nhau 1, 2, 3 giờ đồng hồ) và nhiều ngày trong một mùa. Các sổ liệu thi nghiệm sau dó dược ghi chép tỉ mỉ theo từng năm dể tỉm hiểu quy luật biến dổi của nước nguồn và các chỉ tiêu hóa chất tương ứng cần có. 2.2.5. Các bàỉ toán tối ưu tổng họp trong cấp thoát nước và môi trương Ngoài những dạng bài toán dã nêu trên, trong n g n h cấp thoát nưởc và môi trường còn nhiều lĩnh vực ứng dụng mô hình toán và lý thuyết tối ini và tổng hợp các bài toán thực tế như: - ٧ iệc bổ tri bâi giếng khai thác nước ngầm; - Cấu tạo từng giếng khoan dơn lẻ; - Sự làm việc liên hoàn giữa bai giếng - Bường ống nước thô - khu xử lý và: 't Nếu là nước thải thi theo sơ dồ: Trạm bơm - Bương ống d n - Khu xử lý; t VỊ tri các bâi thu gom rác và khu chôn lấp rác hợp vệ sinh... CQng là những dốl tượng cần dược khảo sát, nghỉên cứu tối ưu như những bài toán hay trong lĩnh vực này. 2.2.6. Xác định lịch chạy bom Xác định lịch chạy bơm cho hệ thống cấp nước từ các giếng khoan khai thác nước ngầin đến trạm xử ly nước với các thông số: 15 https://tieulun.hopto.org
٠d^ H ۴ q‫؛‬ , l '2 H4Î Q 4, zq ١ ٠4١ и 1 2 | 4μ ٠٠ —٠ Η. Qi١ Di, L| (Q ‫؛‬+Q2), ٥ 2, 2‫أ‬ (Q i +Q2+Q5), Оз١и Нз Qh 0 4 ‫ﻟ ﺬ‬ ffin h 2.2 1 . Trạm xử lý có công suất không dổi ٧à b n g Σ٩ί = K. 2. Trong tổng số giếng Hi, Η 2 , Η 3 và Η 4 chỉ có 03 giếng hoạt dộng và 01 giếng dự phOng. 3. Mỗi gỉếng dều có các thông số thủy văn của minh. 4. Lim lượng Qn = Qij 5. Độ hạ thấp mực nước: Sn = s ٧ CO trường hợp, lưu lượng là hàm số của độ hạ thấp mực nước, ví dụ: f(٠ ) = f(S) = f ( a . s ٥) 6. H ệ thống ống dẫn nước thô Ly: Giả thử rằng hệ thống ống dó dược lắp dặt cUng loại ống (gang, thép, nhựa...) và các chỉ số công nghệ khác cho cả ống nhánh và ống chinh. 7. Cho biết giá diện dUng trong bơm nước là 1000 dồng/kwh١ hệ số hiệu dụng cUa bơm là: n = 0 , 6 0 , 8 ‫ ا‬. 8 . Trên cơ sở các thông số của hệ thống giếng tại nhà máy nước Hạ Dinh Hà Nội chẳng hạn. Hãy xác định giá trị chi phi thực tế cho từng trường hợp lịch bơm (P = 120 giờ). Biết r ^ g chi phi dầu mỡ, sừa chữa, bảo dưỡng,... tinh chung bằng 10% chi phi diện năng. Để giải bài toán tối ưu này chUng ta cần xác định các bước quan trọng trong quá trinh hoạt dộng của hệ thống trước tiên. a) Xác định tổ hợp bơm phải chạy trong tháng (p = 120 giờ) với các diều kiện cho trước: Bơm 1-5 6 -1 0 11-15 16-20 21-25 26-30 ngày ngày ngày ngày ngày ngày N1 N2 N i +N 7 N2 + N3 Ν 1 +Ν 3 Ν] + N2 Ν1 + Ν 7 N2 + N3 N‫؛‬ ^N 3 ‫ ذ‬N4 ^N 4 ^N 4 ^N 3 ^N 4 N4 16 https://tieulun.hopto.org
Sau khi xác định tổng hợp bơm cần t‫؛‬én hành tinh toán các thOng số ihUy !ực của hệ thống: EQ = K١ Ọn,Hn,Sn b) Phài xác định lưu lượng Q, áp lực bơm H ١'à độ hạ thấp mực nước S(Q) và Δ8 cho tù'ng giếng, cho từng trương hợp chạy bơm. c) Xác định tổ hợp bơm với các thông số thUy văn có lợi nliất mà khả năng mỗi giếng cho pIiCp. — KQn — Qmax cho phCp, H n, Smax d) Xác định giá tiền diện clio tírng trường hợp và so sánh dể tim ra tổ hợp bơm có chi phi nhỏ nhất. Q .H .p.t.S cđiên 102.η trong dó: p - ty trọng của nước; t - thời gian chạy bơm; σ - giá tiền điện; η - hệ số hiệư dụng của bơm. 9. Áp dụng ví dụ tínli clio nhà máy nước Hạ Dinh Hà Nội. 1'rirờng hợp 1: Clil tinh clio 04 giếng, trong dó 03 gíếng hoạt động. Irường hợp 2; Phải tinh clio toàn bộ liệ thốirg 10-12 giếng và số giếng dự phOng là 3. Từng giếng có lưu lưcmg và hệ số hạ thấp mực nước khác nhau, clio nên cần L u u ỷ: lựa chọn giếng nào hoạt dộng và hoạt động vơi công suất bao nhỉẽu. Diều này sẽ ảnh hướng dến giá thành bơm. 2.2.7. Tở'i ‫ﻻﻻ‬hóa trong quản lý, vận hành các gỉếng khoan và trạm bom gîè'ng !'rong các loại nguồn nước dược sử dụng dể cấp cho dô thl thi nước ngầm là nguồn nước dược đánh giá cao V ‫ ؛‬، sử dgng rộng rẫi. Dể thu nước ngầm, trước hết phải khảo sát dỊa chất ờ các vị tri dặt giê.ng khoan, thu thập và tli‫؛‬ê't lập các tài liệu dỊa châ't cOng trinh, dỊa chất thUy văn cOng trinh và xác định vỊ tri các tầng chứa nước. Dể dạt dược tối ưu thl cần hạn chế các sự cố xảy ra trong quá trinh khai thác và sử dụng. dhOng thưCmg, việc khai thác và quản lý nước ngầm thường gặp các híện tượng sau: L ệ c h ố n g g iế n g ; dọ lệch ống giếng cho phép là 1/1500, nhưng do kỹ thuật và diểư kiện tlii cOng của chUng ta khOng tốt nên thường dẫn dến bỊ lệch ống giếng so với yêu cầu cho phép. Dỉều này thương khó sửa chữa và sữa chữa rất tốn kém, ít khi dạt dược tr٤١ng thái ban dầu. Cdch chữa thOng thường là dUng kích thUy lực dể kéo về vỊ tri ban dầu, sau dó đổ bêtông chèn dể định vị lại thành glê'ng. 17 https://tieulun.hopto.org
Hình2.3 Sau một thời gian khai thác, ống lọc bị chít tắc làm g‫؛‬ảm hiéu quả C h i t tắ c ố n g l ọ c : khai thác nuớc, thậm chi giếng bị vô hiệu hóa. Khi đó cần khắc pliục bằng các Ik‫ ؛‬thuật khác nhau nhung thuờng luu luợng giếng chỉ duợc phục hồi tối da không quá 90-95%. Các biện pháp gồm: - Thổỉ rửa bằng máy nén khi với áp lực bằng p = 7kg/cm2; - Lau rửa cơ khi; - Lau rửa bằng nuớc và hóa chất (ví dụ: giếng bị chít tắc bởi cặn sắt); - DUng kíp mln nổ với áp lục p = 50 - 150 at. C h a t Iư ợ /Ιίξ n ư ớ c g iả m s ú t : nếu quá tiêu chuẩn thl buộc phải bỏ giê'ng và khoan giếng khác thay thế. 2.2.8. Thau rửa dường Ong Khi gặp truínig hợp liru lượng nước và chất lượng nước sau khi ra khỏ‫ ؛‬nhà miá) nước bị giảm chiíng tỏ có chất bẩn trong dường ống hoặc phụ tUng. Vì vậy dể dảm bả) chất lượng nước luôn dạt yêu cầu sử dụng thi cần định kỳ thau rửa đ ư ơ g ống hoặc kii sửa chữa dương ống phải xả cặn ờ những noi có van xả. Còn nếu lưu lượng giảm tkì cấn kiểm tra xem có sự cố do van bị dOng bất thương và phải kiểm tra bằng dồng hổ đo lưu lượng và áp lực. Các phương pháp thau rừa gồm: - Khi có sự cố phải chia từng đoạn ống kiểm tra và thau rUa. 18 https://tieulun.hopto.org
- Trên ổng câ'p nước, cứ 500-700 n١phải có một van chặn. Khi thau rửa, mờ van chặn mỌt íJầu và đấu nối dường ống vứi bơm. Đầư kia thi khóa van chặn lại, sau dó dUng van xả dể xả cặn. Trong một dợt sửa chữa phải thau ríra ít nhất vài lần. - Nếu ống có cặn vOi, cặn sắt và bơm áp lực khOng dược thl pliải pha dung dỊch axit loẫng 5% ngitm trong dương ống 2-4І1. - DUng một quả bOng bể mặt ngoài có các lớp tua sắt tương tự cliổi, quả bOng nối bằng dây thép ờ hai dầu bằtig 2 tơi và quay tơi cho quả bOng chuyển dộng trong ống. Hoặc dUitg bơm nước vào một dầu Ong dặt quả bOng, áp lực nước dẩy quả bOng chạy xoiíy trong ống giUp cọ sạcli ống. Quả bOng có thể bằng gồ hay bằng nhựa. + Trường hợp quả bOng bằng gồ: do trọng lượng riêng nhẹ hơn nước quả bOng sẽ nổi trên mặt nư&. Lúc này, tại vị tri quả bOng, tiết diện ống sẽ giảm di vận tốc nước tăng lên và sẽ khỉén bong lớp cặn dOng trên dưCnig ố + Trương hợp quả bOng bằng nhựa: lúc này người ta sẽ sử dụng tờí dể kéo quả bOng chuyển dỌngqua lạ‫ ؛‬dể làm bong lớp cặn bám. - Trường liợp ống quá bẩn thi pliải kê't hợp 2 hay nhiều biện pháp kể trên. - Nê'u dưòng kinh ống lớn hơn 500 mm thl có thể cho cOng nhân chui vào cọ rửa. та quay H ìn hlề 2.2.9. Lý thuyẻt cơ bản trong xác định tỏ'í ưu hóa dường ống cà'p thoát nước Tiong thự‫ ذ‬tê' cấp thoát nưỏc thi dường ống thường dược xác định theo vận tốc trung bìnli, dựa vàớ lưu lư ơ g pl١ân bố theo các vUng tiêu thụ nước và diều k‫؛‬ện làm việc an toàn của mạạg lưới bằng các phương pliáp: DUng biểu dồ, dUng bảng lưu lượng giới hạn... Tất cả các phương pháp dó chỉ là phương pháp gần dUng, còn thực ra tinh toán đưímg ống kinh tế là một quá trinh rất phức tạp và khó khăn. Mạng lướ; cấp nước có hlnh thù rất khác nhau tuỳ thuộc vào mặt bằng quy hoạch xày dựng và sự piân bố các dối tượng dUng nước trong phạm vi thiết kê'. D ‫؛‬ều kiện cấp nước của mạng lưJỈ cũng khác nhau. Trên mạng lưới còn có sự tham gia cùa các cOng trinh dỉểu hòa, dự trữ và trạm bơm cấp II. Chế độ làm việc cùa mạng lưới liên quan tớỉ chế độ làn١việc cùa trạm bơm cấp II và các cOng trinh diều hòa, dự trữ. Tinh toán thUy Itrc mạng lưới cấp nước thi dược tiến hành với dưCnig kinh ống dẫn (lấy sơ bộ thío lưu lượng phân phối ban dầu) và mục dích là di tim lưu lượng dUng cho 19 https://tieulun.hopto.org
c á c đ o ạ n ố n g . C ò n tin h to á n k in h tế k ỹ th u ậ t h ệ th ố n g d ẫ n v à p h â n p h ố i n ư ớ c ih i c ả lia i lư ợ n g lẫn d ư ờ n g k in h ố n g d ề u ch ư a b ‫؛‬ế t ١cắc c h ỉ tỉê u k in h tế d ư ợ c đ á n h g iá tlieo m ứ c đ ộ ch i p h i v ố n d ầ u tư (W ) c h o to à n hệ th ố n g . N g o à i ra h iệ u q u ả k in h t ế c ò n p h ụ thuỌ'C vào c á c yê'u tố h ê n q u a n dê'n n g u ồ n v ố n d ầ u tư và các d iề u k iệ n c ụ c b ộ k h á c . C h i p h i vốn d ầ u tư c ủ a h ệ th ố n g c ấ p n ư ớ c chU y ế u b ao g ồ m : C hi p h i x â y d ự n g ( C x d ) v à ch i p h i q u ản lý ( C q l ). N h ư v ậ y tổ n g c h i p h i v ố n d ầ u tif c ủ a h ệ th ố n g c ấ p th o á t n ư ớ c sẽ x ác đ ịn h th eo cOng thứ c: W = Cx ٥ ‫ ؛‬t.CQL (2.4) G iá th à n h x â y d ự n g ố n g c ấ p th o á t nướ c p h ụ th u ộ c : - L o ạ i v ậ t lỉệ u là m ố n g ; - D ư ờ n g k in h ố n g D , c h iề u d ài tu y ế n ố n g L; - T h iế t bl v à p h ư ơ n g p h á p n ố i ố n g (p h ụ tUng n ố i ố n g ); - D iề u k iệ n th i c ô n g ... N ếu c h ú n g ta b iể u th ị tổ n g ch i p h i v ố n d ầ u tư w c ủ a h ệ th ố n g c ấ p th o á t n ư ớ c b ằn g h à m s ố c ủ a lư u lư ợ n g n ư ớ c c h ả y tro n g các đ o ạ n (q ‫؛‬-k) và d ư ờ n g k in h ( d ‫؛‬٠ k) cíia c h ú ỉig tliì lư u lư ợ n g k in h t ế n h ấ t (qk()và d ư ờ n g k in h (dki) tư ơ n g ứ ng với tổ n g c h i p h i v ố n d ầ u tư là n h ỏ n h ấ t( W m ‫؛‬n). V ấ n d ề d ạ t ra là: n ế ư d ư a n ư ớ c tới nơi tỉê u th ụ b ằ n g m á y b ơ m m à á p lực c ù a m áy b ơ m c h ư a b iế t th l chU ng ta c ẩn p h ả i c h ọ n d ư ơ n g k in h c h o c á c đ o ạ n ố n g c ủ a to à n h ệ th ố n g s a o c h o tổ n g c h i p h i là n h ỏ n h ấ t, tức là ta p h ảỉ t'،m d ư ơ n g k in h k in h tê' n h ấ t. M ạt k h á c , nê'u c ấ p n ư ớ c b ằ n g m á y b ơ m m à áp lực c ủ a m á y b ơ m đ ã b iế t, th i v iệc tin h to á n sẽ d ơ n g iả n h ơ n , ta c h ỉ c ầ n c h ọ n d ư ơ n g k in h c h o c á c đ o ạ n ố n g tro n g h ệ th ố n g s a o c h o giá th à n h x â y d ự n g n h ỏ n h ấ t là dư ợ c. N ế u g ọ i tổ n g g iá th à n h là w và th ơ i g ia n tin h to án là t (t là th ờ i g ia n làm v íệ c hay tu ổ ỉ th ọ c ủ a ố n g ), chU ng ta sẽ c ó b iể u th ứ c b iể u thị tổ n g c h i p h i vốn d ầ u tir c h o m ộ t năm tro n g th ờ ỉ g ia n tin h to á n t: W --.C xd + C ql (2.5) tro n g dO: CxD - c h i p h i x â y d ự n g m ạ n g lưới c ấ p th o á t nư ớ c và h ệ th ố n g ố n g d ẫ n ; C q l - c h i p h i h à n g n ã m c ủ a hệ th ố n g ; t - th ơ i g ia n h o à n .v ố n . C h i p h i q ư ả n lý b a o g ồ m : C hi p h i d iệ n n ă n g c h o v iệ c b ơ m n ư ớ c, c h ỉ p lií sLta chữ a h à n g n g à y , c h i lư ơ n g c h o c á n bọ, cO ng n h â n q u ả n lý v à c á c c h i p h i c ụ c b ộ k h á c . T ro n g d ó , c h ‫ ؛‬p h i d íệ n n ă n g c h o v ỉệ c b ơ m n ư ớ c dOng vai trò c h ủ d ạ o , cOn c á c c h i p h i k liá c liên q u a n d ế n v iệ c q u ả n ly k ỹ th u ậ t và sử a c h ữ a h ệ th ố n g c h ỉ c h iế m m ộ t tỷ lệ tư ơ n g d ố i nliO (tin h b ằ n g % ). C q l — C điện + C bảo dưỡng + CsiVa chữa ‫ ؛‬... 20 https://tieulun.hopto.org
^’!١‫اآا‬١‫ ج‬с Ili phi !iên quail ،‫ اا'ﺧﺎ‬việc đảiĩi bảo Iiăng lutíiig dược xác dỊiih bằiig sở' !ượng nước và áp !ực cần phải dẩy ν‫؛‬ιο hệ lhỏ'ng áp lực này đirợc xác dịnli bằng SI.Í chênli lệcli gitra cốt do áp tại điểm tínli toííii bâ't lọi và cốt mực nước trong bể chiía ntrOc sạch cíia tr٤)m bơm cấp II và tổng giíí trị tổn thiít áp 10 ‫ ؛ا‬trong hệ thống. Tổn thâ't áp lực phụ thiiộc và các g‫؛‬á trl sức kháng tliLiy Irtc và dược xác đỊnli bằng cliiềư dài, dương kinh các luyê'n ống và lưu lượng nước chảy trong ống. COn chi phi sửa chữa hàng ngày pliụ thuộc vào clii plií xây d n g và dirợc tínli bằng phần trăm cùa chi phi xây dtmg và dược ký hiệu làCxD- Nếu chiing ta tách chi phi sửa chữa hàng ngày (٩ ٥ ) ra khOi chi phi quản ly thi chi plií quản ly còn lại sẽ là Cql, khi ấy ta sẽ có công thức xác dỊnh tổng chi plií vốn dầu trr cho 1 năm tiong thơi hạn tínli toán là: Nếu dạt tỷ số ‫ = إ‬E, ta sẽ cO cOng thức xác định tổng chi phi vốn dầu tư cho 1 năm trong thời hạn tinh toán: W = (E + p ).C xd + Cql (2.6) Giá thành xây dựng hệ thống cấp và phân phối nước dược xác dỊnh chủ yếu bằng giá th.Inh mạng lưới cấp thoát nước và liệ thống ống dẫn. Còn giá t,hành xây dựng tr‫؛‬Ịm bơm chiê'm mỌt phần tương dối nhO trong giá thành chung của hệ tliOng. Giá thành các cOng trinh khác khOng ảnh hương lới sự đánh giá kinh tê' tổng thể các cOng trinh cùa hệ tliOng câ'p nirớc. Thílnh pliần chủ yê'u của giá thinh xây dtrng các cOng trinh của hệ thống ống dẫn và pliăii pliOi nước (giá thànli mạng lươi và hệ thống ống dẫn) phụ thuộc vào chiều dài và dương kinh cíia các đoạn Ong (klii dă lựa chọn dược loại ống và thiết bỊ yêu cầu). Klii tinh toán liệ tliOng tliì cliiều dài của đoạn Ong coi nhir đã biê't, còn dưCmg kínli cíia chUng cần phải xác dỊnh. Vấn dề dạt ra là phải tìin ditơng kinh kinh tê' nhất cho các đoạn ống của hệ thOng, tức là di tim tOng chi phi xây dựng và quíln ly hệ thống là nhỏ nhất (Wmin). Giá thành một mét ống dược biếu diễn bằng cOng thức tliực nghiệm, cOng thức này có dạng một hàm số của dương kínli, và nó phụ thuộc vào vật liệu làm ống, diều kiện xảy dựng mạng lưới (như độ sâu chOn Ong, dặc điểm dịa chất, mực nirớc ngầm tại nơi xây dựng mạng lưới, phương pháp thi cOng và các diều kiện khác...). COng tliức xác định giá thànli một mét d ư ^ g ống có dạng: Co = a + b.d^k (2.7) trong đó: a, b - Ciic hệ số phụ thuộc vào vật liệu ống và các diều kiện xây dựng tuyến ống; a - hệ sO dặc trimg clio phần vốn cố định của giá thành và khOng phụ thuộc vào dường kínli ống. 21 https://tieulun.hopto.org