Kỹ thuật Cấp thoát nước: Phần 1

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:122

Thêm vào BST

Báo xấu

172
lượt xem 38
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cấp thoát nước cung cấp các kiến thức nhằm để giải quyết các vấn để liên quan đến tính toán, thiết kế, quy hoạch một hệ thống cấp nước cho sinh hoạt, sản xuất của một đơn vị sử dụng nước hoặc cho một khu vực, tính toán thiết kế hệ thống thoát nước mưa đô thị. Phần 1 Tài liệu đề cập đến các nội dung sau: Nhu cầu dùng nước và nguồn nước, công trình thu nước, thiết bị và công trình phổ biến trong hệ thống cấp nước.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật Cấp thoát nước: Phần 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. H ổ CHÍ MINH TS. NGUYỄN THỐNG CẤP THOÁT NƯỚC (Tái bản) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ N Ộ I - 2 0 1 0
LỜI MỞ ĐẨU Cấp th o á t nước là môn họ>c chuyên ngành trong chương tr ìn h đào tạo k ỹ s ư N g à n h X â y dựng. Đáv là môn h.ọc cung cấp các k iế n thứ c n h ằ m đ ể g iả i q u y ết các v ấn đ ể liên quan đến tí.nh toán , thiết kế, q u y hoạch m ộ t hệ th ô n g cấp nước cho sinh hoạt, sản x.uảt của m ột đơn vị s ử d ụ n g nước hoặc cho m ộ t k h u vực . Tính í oán thiết k ế hệ thống th o á t nước m ư a đô th ị c ũ n g là m ộ t nộ i d u n g c hí nh được đ ề Ctâp tr o n g t à i liệu. C uốn sá ch sẽ bao gồm 2 phần: Ca.p nước và th oát nước . N ộ i d u n g sẽ được giới thiệu trong 9 chương và các p h u lục. T rong m ỗi chươ ng , lý th u yế t cơ bản sẽ được giới thiệu và c-ác ví dụ tín h toán m i n h họa được trìn h bày. B ạ n đọc sẽ nắm được lân đê tổt hơn thô n g q u a các bài tậ p có lời g iả i ở cuối m ỗi chương. T à i liệu được h oà n th à n h với g iú p đỡ và góp ý của các đ ồ n g n g h iệp trong B ộ m ô n K ỹ th u ậ t Tài nguyên nươr và trong K h o a K ỹ th u ậ t X ả y d ự n g T rư ờ ng Đ ại học B ách khoa Thà nìí p h ổ Hồ C hí M inh. Tro n g k h i biên soạn tài ịiệu không thô tra n h khỏi n h ữ n g sai sót, rảt m o n g được s ự góp ý và p h ê binh cua bạn đọc. Y kiến x in g ử i về đ ịa chỉ: Trư ờng Đ ạ i học B á ch khoa Thành p h ố Hồ C hi M in h , K h o a K ỹ th u ậ t X â y d ự n g , B ộ m ô n K ỹ th u ậ t T à i nguvêìì nước, T ác g iả 3
Chương 1 NHU CẨU DÙNG NƯỚC VÀ NGƯỔN NƯỚC 1.1. (ỈIỔI T H IỆ t Trong giáo trình nàv, chúnụ tôi sò aiới thiệu chù yếu đến các vấn đề liên quan đến vận chuyên nước trong các cỏna trình dẫn nước, mạng lưới đường ống phàn phối nước và ỉrong hê thống đường ống cống thoát nước mưa và nước thái. Các vấn đề liên quan đèn xứ lv nước sẽ được giới thiêu trơng tài liệu khác. Nước sử dụng được khai thác chú vếu đến từ các nguồn nước ngọt sau: - N ước mặt, hiện diện trong các hổ, các (lòng cháy (sống suối). - Nước ngầm, thường ờ dạng khoáim hóa manh. Sư đồ sau đâv trình bày chu kỳ sư dung nước một cách tổng quát trong khai thác : Mang lưới ỉ ỉ i t ì ỉ ì ỉ . l : C h u k ỳ ( liu ii* ỉ\ị((k K hô i d ầ u nước sè dược lấy từ mội n^uón nước (hô chứ a, s ô n g .. . ) n h ờ vào m ột c ô n g i n n h lây nước. Côniỉ ư ìn h lây nước này tùy theo trườnu h ợ p sè c ó t h é :
- Lấy nướr đơn giản nhờ vào một đường ống dẫn dặt chìm vào trong sóng (hồ). - Lấy nước có sự lựa chọn ớ nhiều chiều sâu khác nhau trong sõne. Trong một vài trường hợp, có thể phải xây dựng trạm bơm (trạm bơm cấp I) hoặc một đập dâng để tạo hồ chứa nhằm điểu tiết lưu lượng trong Irường hơp dòng chảy có Uru lượng không đảm bảo cho nhu cáu lấy trong chu kỳ nước kém. Các công trình dẫn nước (kênh, đường ốne có áp) sẽ dẫn nước thô vể khu vực cần cap nước. Nếu nước k h ô n g đú tiêu chuẩn vệ sinh, chúng ta sẽ xử lv nó trong một trạm làm sạch (khu x ử lý) trước khi phân phôi về các nơi liêu thụ nước cuối cùng. Neoài ra, bất kỳ chất lượng nguồn như thế nào, nước luôn luôn được khứ trùng (phổ biêa là sử d ụ n g chlore). Khi nước đã trở thành su dụng được (sạch), người ta sỗ phân phối trong vùng quy hoạch cho đến tận các thiết bị dùng nước cuối cùng, nhờ vào một mạng lưới đường ống dẫn nước có áp. Sau khi được sử dụng, về nguyên tắc nước sẽ mất di các chất lương sạch cần thiết và trở thành nước thái. Từ đó, hệ thống đường ống công sẽ có nhiệm vụ thu à tháo nước thải này ra khỏi khu quy hoạch. Ta phải lưu ý, theo nguyên tắc, việc xử lý nước đã sứ dụng trong một trạm xtr lý nhằm tránh làm ô nhiễm môi trường nơi nước thải trá vé thiên nhicn là điéu bắt buộc. Điều này cho phép các hộ dân khu quy hoạch nằm ve ha lưu của các vị trí cứa xả có thế sử dụng nước vào các mục tiêu khác nhau ironu dó có nước dùnn cho í,inh hoạt. Nirớc dã được xử lý và làm sạch lại sẽ được dần về khu vực tiếp nhận bói dường dần gọi là kênh d ẫ n với n h i ệ m v ụ k ê n h d ẫ n này là háo đám s ự pha lo ã n g tỏì Iiliất c ó thê’ t r o n s ng u ồ n nước thiên nhiên. Cuối cùng, trong một con sông, nước sẽ chịu một quá trình làm sạch tự nhiên mà la gọi là quá trình tự làm sạch (khả nãii£ tự làm sạch càng cao khi sông càng lớn). Trong quá trình này, các tạp chất có hại sẽ dần dần được giãm đi một phần. Ngoài ra, khi nước đã sử dụng dược trả về trong một con sônu hoặc hồ chứa, trong m ột số trường hợp có thế mau chóng hòa nhập vào nguồn cấp nước vì nó không thê tư trộn lẫn tốt trong tổng thể môi trường nước. Lý do, có thể do khối lượníỉ liêng cứa nó khác, hoặc có thể do đặc tính thúy lực của môi trường. Ta nói rằng trong trường hợp này có một hiện tượng nối tắt: quá trình tự làm sạch không xảv ra, trong trường hợp này nguồn nước có thể bị nhiẻin bẩn nghiêm trụng. 1.2. S ơ ĐỔ HÊ T H Ố N G CẤP NƯỚC H ệ t h ố n g c ấ p nư ớ c và thoát 1111'ức là IT1ỘI tập h ợ p các c ô n g trình: ihu nước, xử lý nước, dự trữ nước, trạm bơm, hệ thống mạnsỉ lưới phân phối nước dên nơi tiêu dùng, hệ thónu thu và thoát nước. 6
Sơ đồ tổng quát có dạng như sau _ _ _ p —n 1----- -{'1- Ỷ — 1- / - N ^ ỉtồ iì n ư ớ c cấp 2- c ô ỉỉíỉ ỉrì/ih th u nước 3~ T rạ tìỉ hơn Ị cấ p ì 4 - T rạ m xừ ìý nước 5 ' Bê ch ử a n ư ớ c .sạch 6- T iạ n i h t)in í Ổp 2 7 ' Đ ườn\> ổns> ch ín h (S1- H ệ ĩhổiìsị cấ p nước bên ỉìạ o ù i 9 - D ơ n v ị tiê n thu nước 10- D à i tỉtiớ c I ỉ - H ệ ỉh ô ỉií’ HƯỚC th à i Ị 2- T rạ m \ ử ỉ ý nước th à i 13- c ỏ ì ì i ị th o á i ỉiướ( Ỉ4 - Hự fh ỏ !ií! sô ỉtiỊ r ạ r ị i ỊỈÌU ììỉfứ( ỉh ả i H ỉ n h 1.2: S(/(!ó hệ thốỉiy cấp m tớc 1.3. ƯỚC LƯỌNÍỈ DÂN SỔ VÀ THỜI GIAN KIIAI TH ÁC C Ò N G T R ÌN H 1.3.1. ư ớ c lượnịỉ dân só phục vụ cáp nước Dây là một giai đoạn bát luiộc cần thiết cho thiết kế một hệ thống cấp nước. Người kỹ sư phái xác định được quy Ììiỏ dân số hiện tại cho klui \â v dựng và cả đánh giá cho sự phát triển trong tương lai trong suốt ỊÚai đoạn khai Ihác của hệ thống công trình. Tùy theo nhu cầu của dụ báo la có 2 loại ước lượny về quv mô dân số: ước lượng ngắn hạn (ÍM 0 nãm ) và ước lượng dài liiin (10-30 năm). Rõ ràng bài toán dự báo dài hạn là một vân đó khó, hởi vì có quá nhiều yếu tô không chuc chắn khi xét trong một tương lai xa. Tron 1 trườnu hợp này, có thể tiến hành phân tích đường cong biểu thị dân số troni’ quá khứ (lí đánh giá được xu thế và có xem xét các yếu tố xã hội, kinh tế, thiêì lập hay di đừi cúa các Còng ty Xí nghiệp, tác động đến sự tăng trướng cúa vùng. Nói chun; , phần lớn các phương pháp ước lượng thường chỉ chu phép nghiên cứu sự biến động ti >ng một chu kỳ tương đối ngắn. 1.3.2. Thời gian khai thác công (rình dự kiến Hìiết kế các côn.íỉ trình íronu ngành cấp thoát nước nhằm mục đích thỏa mãn nhu câu hiện tại và cho tươne lai cho một vùng quv hoạch. Tuổi thọ công trình là khoảng thời ựian kể từ lúc đưa còng trình vào kliai thác đến cuối thời kv mà công trình vẫn còn được tláuli giá ihòa mãn các vêu cầu kỹ Ihuật và kinh tê trong khai thác. Xác định thời gian khui ihác hiệu quả này dựa vào một phàn tích tài chính trong dó la sẽ kê’ đến các vấn đề: - Dầu tư. - Chi phí khai thác (nhf'n công, diện, hóa chất,...). - Lãi suất. 7
- Sự thuận tiện cho phép chúng ta có thể nới rộne CÔIIÍỈ trình hay thêm vào các thiét bị (ví dụ ta sẽ dễ dàng hơn khi thav thế một bơm hav nia tãniỊ còng suất trạm bơm hon là m ở rộng một tunel hoặc một công trình lấy nước). - Có thê cải tiến công nghệ. Báng sau đây trình bày tuổi thọ các công trình ta có thế tham khao trong thiết kê cac còng trình trong lĩnh vực cấp thoát nước và làm sạch nước. Ta nhàn xét có ha nhóm tuổi thọ: nhóm từ 5 đến 20 năm cho các loại thiết bị sử dụniỉ nh an h và thay thế dẻ dàng; nhóm có chu kỳ sử dụng từ 20 đến 30 năm cho các thiết bị khó khăn hơn và tốn kem khi muốn thay thế; và nhóm lớn hơn 50 năm khi thiết bị là rất dát và rât khó [hay thố lioac mớ rộng. Báng 1.1. Tuổi tho còng trình tiêu biếu í 1101 tho Cóng trinh Đặc tính (năm) c í/í ( ony ỈIUÌÌÌ lỉitnạ (lơ Mỉỉi muì I tiOỉix. Đập hoặc tuneỉ Rất khó và dát khi mơ lòng 50-7: Lấy nước và dường dẩn chính Tương đối khó khi mớ rộnư 2S-.S0 Trạm xừ lý và mang lưới Nếu uia lãng dân sò và tv suất lợi nhuận: - Bé 2S - Lớn 50 Đường dần có đường kính > 300 mm Đũi liền khi Ihiiy thê 2VH) Đường dần có dường kính < 300 mm Xây dựim dỏ IS-20 Trạm bơm: - Kết câu Tãng quy mỏ đe dang 20 - Bơm Tăng côim suãì đé dàng, nhanh VỊO Các i ô?ỉi> trình (lùm* (íừ íỉiit và ỉủni MH ỉi nước: Đường dẩn phụ có dường kính < 375 I1111Ì Xây clựim cle 20 Các cồng trình thu, kênh tháo Khỏ và dát khi mớ rông 30-50 Trạm xứ lý Nếu gia lãne dân sô va IV suất lơi nhuán: - Bé 20-30 - LỚIÌ 10-ỉ 5 Trạm bơm Mờ rộng khó 10-20 Bơm chuyên nước vào trạm xử lý Thay thế dẻ dàng 5-10 Tóm lai, chúng ta có thế khai thác V 'ì su d u 11i- nước nuìt. nước nu ẩ m . iiưỚL lợ va t a nước biên sau khi dã được thu và xứ lý Irona một trạm tlúiiiỉ tiêu chuan và sẽ phán p h o i I1Ó nhờ vào một mạng lưới phàn phôi. v é pliíìn nước dã sư dụng sc dược lliu hỏi I|u;i 1lệ thốntỉ công và hướng c h ú n s di vào một trạm xứ lý đẽ loại ho các tạp chai co hai trước khi trá nó vé thiên nhiên. T ro n” môi trường này quá trình tự làm sacli sẽ được liéi! hành và sẽ hoàn chinh sự thanh lọc. Chu kỳ sứ CÌỊ1IÌ” nước dã khép kín và chúiiịỉ ta la i :o llic khai thác nó dế dưa vào sử duiiíỉ. 8
1.4. N H U C Ẩ U D Ù N (; NƯỚC T h e tíc h và lưu lưưnu nước dù na thay đổi rất nhiểu tùy (heo dié u kiên địa phưư ng, phu thuộc vào mức sõng của khu vực nghiên cứu. Với một khu vưc nghiên cứu cho trước, lượng nước cần tống cón« bao gồm: nước sử dụng cho gia dụng, nước cung cấp cho thương mại, cho cổng nghiệp và nước sử dụng cho các mục tiêu còng cộng (vệ sinh d ư ờ n g sá. c h ữ a ciiáv...). 1.4.1. Nước sinh hoat Nước sinh hoạt trong một chu kv dùng nước (thường tính là I12 ÙV đêm) thay đối theo thòi gian tionu nsàv. Biếu đổ sau trình bày một biếu đồ nước sinh hoạt cho ngày dùng nước lớn nhất đ iể n hình. c ìọi: Qivit 111.1 lưu lương nuày dùng nước lớn nhất (m'/ngđ). Q , h = Qnj.ci-,iu\/24 - lưu l ư ợ n g t r u n g b ì n h g i ở ( m 7 h ) . Q, - lưu lượne giờ iliứ i (in'/lì). Q h nl K - lưu lươnu giờ lớn nhất ( m l/h). K, = Q ,/ Qlb - hệ số klìõng đicu hòa giờ thứ 1 (định nghĩa thường sứ dụng trong các phán mềm mỏ phỏng dòng cháv có áp trong mạng lưới, ví du EPANKT). K|t in 1X= Q h m,n / Ọ lh - liệ so không diêu hòa giờ lớn nliât. Q (m 7h) ỉ ỉ i ì ĩ ỉ i 1 3 . B i r i i ( ỉ n ( l ùỉ ỉ i ỉ Ỉ ì ì ỉ i k Ị Ị ạ ù v (ỉiỡiì h ì n h ( ìỉ ĩi c h ú : Trong một số trirờna h ơ p người la còn ci ml i nghĩa hõ sò khóng dicti hòa giờ như sau : k, = Ọ,/ U n„ ị ). giá in k( tra phu ỉục 3 phụ ilmõc vào K|vm N 9
1.4.1.1. Tiêu chuẩn d ù n g nước Tính theo bình quân đầu người lượng nước dùng trong một ngày đêm, lít/ngày-đêm. Theo tiêu chuẩn cấp nước hiện hành TCXD 33 : 68. Báng 1.2 Tiêu chuán dùng Hệ số không Trang bị tiện nghi trong nhà 11ƯỚC q lb điều hòa giờ (1/người/ngày-đêm)
trong đó: Q ^ h - lưu lượng tính toán giờ dùng nước lớn nhất (irv/h) . Kh.m;ix - hệ sỏ không điều hoà lớn nhất giờ. Cilii chú : Trong nhiều trường hợp, chúng ta mô phỏng sự thay dổi : lưu lượng, áp suất,... của nước trong một mạng lưới cấp nước theo thời gian. Khi đó, các hệ số không điều hoà giờ sẽ đirơc sừ dụng. 1.4.2. Nước phục vụ công nghiệp Tiêu chuẩn cấp nước công n g h iệ p xác định trên cơ sở dây chuyền công nghệ của xí nghiệp do cơ quan thiết kế hav quản lý cấp. Tiêu chuẩn nước xác định trên số đơn vị sản phẩm. Cùng một loại xí nghiêp, nhưng do dây chuyển công nghệ khác nhau, lưu lượng sứ íỉụng nước có thế khác nhau. Báng sau đây cho phép tham khảo một số yêu cầu dùng nước cho sán xuất. Bảng 1.3 Tièu chuẩn Các loại nước Đơn vị đo dùng nước Chú thích (m Vi ciơn vị đo) - Nước iùm sạch trong nhà máy nlũệi diện 1000 KW/h 160-400 ■. Trị số nhò dùng - Nước cáp lìổi hơi nhà máy nhiel iliẽn 1000 KW/h 3-5 cho công suất - Nước làm nguội dộng cơ đốt trong 1 c v /h 0,015-0,04 nhiệt điện lớn. - Nước khai thác than ỉ tấn than 0,2-0,5 - Nước làm giàu than 1 tấn than 0,3-0,7 - N ước vận chuyển than theo máng 1 tấn than 1,5-3,0 Bổ sung cho hệ thong tuần hoàn. - N ước làm nguội iò lu vén gang ] tấn gang 24-42 - Nước làm nguội lò Mac tanh 1 tấn thcp 13-43 - Nước cho xưởng cán ống 1 tấn 9-25 - Nước cho xưởng đúc thép í tấn 6-20 - Nươc dế xây các loại gạch 1000 viên 0,09-0,21 - Nước rửa sỏi dế đổ bê tông 1 m1 1,0-1,5 - Nước rứa cát dể đổ bè tông 1 m' 1,2-1,5 - Nước phục vụ dế đổ 1 m ' bè tông ỉ m' 2,2-3,0 - Nước dế sán xuất các loại gạch 1000 viên 0,7-1,0 - Nước đe san xuất nuói 1000 vi én 0,8-1,2 Ticu chuán dùng nước cho nhu cầu ãn uống và sinh hoạt cùa công nhân sàn xuất tại các xí nghiệp lấv theo bảng sau.
Háng 1.4 Tièu chuán Hệ số không diều hòa giờ Loại phân xtrờng (ỉ/người/ca) (Kh-max) - Phán xường nóng tòa nhiệt lớn hơn 35 2,5 20 Kcalo cho 1 mVh - Phân xường khác 25 3.0 1.4.3. Nước tưới cáv, tưứi đươnịi Tiêu chuán nước dùng dế tưới càv. vườn hoa, quáng trường, đường phò trong các lió thị được lấy khoáng 0 .5 - 1 l //ITT, phu thuộc vào loại đường, loại cây trồng, diều kiện khí hậu. Thông thường tưới dường đươc thực hiện từ 8h đến I6h, tưới cây từ 5h đến 8h và từ I6h đến I9h hàng ngày. Lưu lương nước tưới đường, tưới cây được xác định theo công thức: Q. .ụ.1 = q ,F, (m '/ngđ) (l.3a) Q, QI h (l-3b) liong đó: q, - tiêu c h u á n nước tưới đườnu. lưới cáỵ ( m V n r - n g đ ) . F, - diện tích tưới ( 1 1 1 ) Q| ngi! ■ lượng nước lưới trong I11ÔI ntỉàv đêm ( m 1). Ọ, h - lượng nước tưới u ong mụt giò (ỉìi Vh)- T - Ihời gian tưới trone mo( ngày dèm (h). 1.4.4. Nước sinh hoat ciia còng nhàn khi làm việc tại nhà máy Được xác định theo cõng thức sai : = MnN i + C1/N :
1.4.5. Nước tám của còng nhân khi làm việc tại xí nghiệp Được xác định theo công thức sau : Qf_Nh = 0 , 5 n (m7h) (1.5a) (m-Vngđ) (1.5b) trong đó: Q ^ „ d,Qf_Nh - lượng nước tắm của công nhân trong một ngày đêm, trong một giờ (thời gian tắm quy định là 45 phút vào thời điểm sau khi tan kíp làm việc), n - số buồng tắm hương sen bố trí trong nhà máy. c - sô ca kíp làm việc trong nhà máy. 1.4.6. Nước dùng trong các nhà công cộng Theo quy phạm TCXD 33 : 68. 1.4.7. Nước rò rỉ từ m ạng lưới phân phối Lượng nước này không có tiêu chuẩn rõ rệt, tùy theo tình trạng m ạng lưới có thể lấy từ 5% đến 10% tổng công suất của hệ thống. Trong trường hợp m ạng lưới đã cũ, tỷ lệ nước mất có thể lên đến Ỉ5 c/o-20% tổng lượng nước đưa vào hệ thống. 1.4.8. Nước trong khu xử lý Đc tính toán sơ bộ cố thê lấy theo tỷ lệ 5% đến 10% công suất trạm xử lý(trị số nhỏ dừng cho trường hợp công suất lớn hơn 20000 mVngày-đêm). Lượng nước này dùng cho nliu cầu kỹ thuật của trạm: bể lắng l,5% -3%; bể lọc 3%-5%; bể tiếp xúc 8%-10%. 1.4.9. Nước chữa cháy Được xác định theo TCXD 11 : 63. Có thổ tham khảo trong bảng sau đây: Bảng 1.5 Lưu lượng nước cho 1 đám cháy, //s Số dân Sô’ đám cháy Nhà 2 tầng trờ xuống Nhà hỗn hợp các Nhà 3 tầng trở lên (1000 đồng thời với bậc chịu lửa tầng không phụ không phụ thuộc bậc người) I, II, III IV, V thuộc bậc chịu lửa chịu lửa Đến 5 1 5 5 10 10 10 1 10 10 15 15 25 2 10 10 15 15 50 2 15 20 20 25 100 1 20 25 30 35 200 3 20 30 40 300 3 40 55 400 3 50 70 500 3 60 80 13
1.4.10. C ôn g suát cấp nước Trên cơ sở các nhu cầu dùng nước trình bày trong mục 1.4, công suất cấp nước trong một ngày đêm cho một khu quv hoach trong trường hợp tổng quát được xác định theo công thức sau: Q = (aQ *™ ,x+ Q ,+ Q “ + Q f N+ Q „ ) b c (mVngđ) (1.6) trong đó: Q sh-m X’Qt ’Qsx ' lưu lư(?nễ nước sinh hoạt của khu dân cư; lưu lượng tưới đường, tưới cày, nước sinh hoạt, nước tắm cúa công nhân, nước sán xuất của các nhà máv. Tất cá các số hạng được tính trong một ngày đêm (m Vngđ). a - hệ số kế đến lượng nước dùng cho công nghiệp địa phương, tiểu thủ cõng nghiệp (thường lấy a = 1,1). b - hệ số kể đến lượng nước do rò rỉ (phụ thuộc vào điều kiện quản lý, b = 1,1^1,15. c - hệ số kế đến lượng nước dùng cho bản thân trạm cấp nước (rửa các bể lắng, lọ c ,...), c = 1,05 -r 1,1. Trị sò lớn cho công suất trạm cấp nước nhỏ và ngược lại. Đế thuậii tiện cho tính toán, người ta thường lập báng tổng hợp lưu lượng nước tiêu thụ theo lừng giờ trong một ngày đêm như sau: Báng 1.6. Tổng hợp lưu lượng nước dùng theo giữ Cỉa, Rò Tổng cộng Q-h a-Qo, Tưới, m ' Xí nghiệp, m 1 cáng rì Giờ Q sh-m nx m' m' Đường Cây Q^r Q ,x c r m' m1 ni1 % (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) 0-1 1-2 22-23 23-24 1 I Tổng 1 Ghi chú : (1) tra hang phụ lục 3. phu thuòc vào Kh.rn.ix. (12)= 100 X 11 1)/ X ( l l ) . Cột (12) sẽ được sử dụng như các hê số patterns trong bài toán mỏ phòng mạng lưới cấp mrớc theo thời gian (ví dụ trong phán mềm EỈPANET). 14
1.5. N (ỈU Ố N NƯỚ C 1.5.1. Giới thiệu Nước trong thiên nhiên thường được tồn tại ở hai dạng sau: nằm lộ thiên trên mặt đất và nằm ngầm dưới đất. Nước mưa sau khi rơi xuống mặt đất một phần thấm vào trong đất qua các tầng thấm nước và được giữ lại ở tầng không thấm nước tạo thành nguồn nước ngầm , phần nước còn lại chảy trên mặt đất theo địa hình thấp dần tập trung hình thành suối, ao, hồ, sông,... Hình 1.4: c/ìii kỳ vận chuyển nước Trong kỹ thuật cấp nước người ta thường sử dụng hai loại nguồn nước ngọt sau: nguồn nước ngầm (m ạch nông, mạch trung bình, mạch sâu), nguồn nước mặt (ao, hồ, sông ngòi). Ngoài ra, còn có nguồn nước mưa là nguồn bổ sung cho nước ngầm và nước mặt. Ở những vùng không có hoặc không khai thác được hai nguồn nước trên thì nước mưa là nguồn nước quan trọng nhất. Khi thiết kế hệ thống cấp nước, một trong những vấn đề có tầm quan trọng bậc nhất là chọn nguồn nước. N guồn nước sẽ quyết định lính chất và thành phần các hạng mục công trình, và nó cũng quyết định kinh phí đầu tư xây dựng và giá thành sản phẩm. Lựa chọn nguồn nước cần phải dựa trên cơ sớ kinh tế - kỹ thuật của các phương án. 1.5.2. Nguồn nước ngầm Nước ngầm là nước nằm trong đất được lọc và giữ lại trong các lr
- Ở thể bám chặt: bao quanh các hạt đất bằng một lớp rất m òng, gắn chặt với đất bằng các lực dính, ở điều kiện bình thườmi không thể tách ra được. - Ở thể màng mỏng: nằm bao quanh các phần tử đất cát bằng lực phân tử, có thể di chuyển trong lòng đất dưới ảnh liưóìií! của lực phân tử nhưng không thể truyền được áp suất. Nước mao dẫn: chứa đầy trong lỗ rỗng nhò của đất, chịu tác dụng của sức căng mặt ngoài và trọng lực. Nước mao dẫn có thể di chuyển trong đất và có thể truyền được úp suất. Vùng nước m ao dẫn nằm trên mực nước trọng lực. Nước trọng lực hay nước thấm: chứa đầy trong lỗ rỗng cua đất, chuyển động dưới tác dụng của trọng lực và có thể truyền được áp suất. Trong các dạng tồn tại của nước ngầm đã nêu trên thì chỉ có nước thấm là có trữ lượng đáng kể và có khả năng khai thác được. 1.5.2.1. Phân loại • Phân loại theo vị trí tồn tại so với mật đất: Nước ngầm mụvỉì nông: nằm nẹay trong tầng đất trên mặt, thường có ớ độ sâu từ 3-1 Om, không áp. Lưu lượng, nhiệt độ, và các tính chất khác của nó chịu ảnh hương nhiều của môi trường bên ngoài. Dao động mực nước giữa các m ùa khá lớn (2-4in). trữ lượng ít và có độ nhiễm bẩn lớn. Nước /Igíìni ỏ độ sâu rniỉìíỊ bình: nằm ở độ sâu không lớn so với mật đất, có ở độ sâu từ 10-20m, thường là nước ngầm không áp, đỏi khi có áp cục bộ. Tính chất của loại nước ngầm này tưưng tự như Iiươc ngắm mạch nỏng nhưng chất lượng tòt hơn, nó thường sừ dụng để cấp nước. Niíớc ỉigcím mạch sâu: mạch nước nsầm có chiều sâu H > 20m, nằm trong các tầng chứa nước, chất lượng nước tương đôi lốt và có trữ lượng nước phong phú. • Phân loại theo áp lực: Nước ngầm khôniỊ áp: là lớp nước nằm trên tầng cản nước đầu tiên, thường có độ sáu không lớn nên chất lượng nước khôi tỉ dược tốt lắm. Phía trên lớp nước thấm được giới hạn bởi mặt tự do và áp suất tại mọi liicm trên mặt tự do này đều bằng nhau. V 7 2 Ghi chú: 3 chỉ tầng địa chất ĩ-hâm yếu Iỉình ỉ . 5: Nước /iíịấm bún áp 16
Nước ngầm có úp: là lớp nước nằm giữa hai tầng cản nước, thường nằm ở đệ sâu tương đối lớn nên đã được lọc sơ bộ khi thấm qua các lớp đất và ít chịu ảnh hưởng của mỏi trường hên ngoài do đó chất lượng tốt hơn so với nước ngầm khóng áp. Q Ổ T b w \\\\\\\\\\\\\\\\\\\ . \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2' \\WWW' '. \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ A\\\\\\\\\\ ••.\\\\\\\'' Ghi chú: 3’ chỉ tầng địa chất không thấm Hình 1.6. Nước niỊííni l ó ứp • Phân loại theo thành phần hóa học: Nước ngọt, nước lợ, nước mặn. 1.5.2.2. Ưu khuyết điểm Ưu (liếm: - Đ ộ nhiểm ban ít, trong sạch. - Xử lý đơn giản nên giá thành rẻ. - Có thế xây dựng phân tán nên đường kính ống dẫn nhỏ. - Đám bào an toàn cấp nước. Khuyết điểm: - T hăm dò, khai thác khó khãn. - Thường bị nhiễm sắt, nhiễm mặn nhất là các vùng ven bìẻn. - Trữ lượng khai thác hạn chế. 1.5.3. Nguồn nước mặt Nước mật là loại nguồn nước tồn tại lộ thiên trên mật đất như: sông, suối, hồ .. Nguổn bổ sung cho nước mặt là nước mưa. 0 nước ta nguồn nước Iiìãt khá phong phú vì lượntì mưa nhiều và có mạng lưới sông, suối phân bỏ khắp nơi Đây là nguồn nước quan irọng được sử dụng trong cấp nước. Nước mặt bao gồm các dạng sau: Nước SÔII y: Là loại nguồn nước mặt chủ yếu đê cấp nước, ơ nước ta hệ thống sông ngòi khá phong phú có chiều dài khoảng >5.000 km, nên trữ lượng nước sông rất ỉớn. Nó có thể đáp ứng đầy đú nhu cẩu phục vụ cho sản xuất và đời sống. Nước sông có các đặc điểm sau: 17
- Giữa các m ùa có sự chênh lệch lớn về mực nước, lưu lượng, hàm lượng cận và nhiệt độ nước. - H àm lượng m uối khoáng và sắí nhỏ. - Đ ộ đục cao nên việc xử lý phức tạp và tốn kém. - Nước sông là nguồn tiếp nhân nước mưa và các loại nước thải xả vào. Vì vậy, nó chịu ảnh hưởng trực tiếp của môi trường bên ngoài. So với nước ngầm , nước mặt thường có độ nhiễm bẩn cao hơn. N ư ớ c su ố i: Nước suối cũng là nguồn cấp nước quan trọng. Có các đặc tính sau: - K hông ổn định về chất lượng nước, mức nước, lưu lượng, vận tốc dòng chảy giữa m ùa lũ và m ùa kiệt. - Về m ùa lũ. nước suối thường bị đục và thường có những dao đ('ng đột biến về mức nước và vận tốc dòng chảy. - Về m ùa kh ô thì nước suối lại rất trong nhưng mực nước thấp. Nhiều khi mực nước q u á thấp không đủ độ sâu cần thiết dể thu nước. Nếu sử dụng nước suối để cấp nước thì cần có biện pháp dự trữ, nâng cao mực nước và bảo vệ công trình thu hợp lý. N ư ớc hồ, đầ m : Tùy thuộc vào địa hình và yêu cầu sử dụng, có thể dùng hồ, đầm nước tự nhiên (nếu thỏa m ãn yêu cầu sử dụng), hoặc thiết kế hồ chứa theo yêu cầu sử dụng. Nước hồ, đám có các đặc tính sau: - T hường trong, có hàm lượng cặn nhỏ. - Ở các hồ lớn, ven hồ có sóng nên nước ven hồ có thể bị đục. - Nước trong hồ, đầm thường có vận tốc dòng chảy nhỏ nên rong rêu và các thủy sinh vật phát triển nên nước thường có màu, có mùi và dễ bị nhiễm bẩn. Ưu khuyết điểm Ưu điểm: - Trữ lượng nước phong phú. - Khai thác, vận hành dễ dàng. K huyết điểm: - Đ ộ nhiễm bẩn về vi trùng lớn. - H àm lượng cặn cao. - Công trình xử lý lớn và đắt tiền. 1.5.4. N gu ồn nước mưa N guồn nước m ưa ở nước ta khá phong phú (lượng mưa trung bình khoảng 1500-2000 m m /năm ). Tuy nhiên việc sử dụng trực tiếp bị hạn ch ế do phụ thuộc nhiều vào thời tiết, 18
mùa, khu vực. Nó thường chỉ thích hợp cho cung cấp ở những vùng núi cao, các vùng nông thôn và các hải đảo thiếu nước ngọt thì nguồn nước mưa là quan trọng nhất. Nước mưa tương đối sạch, tuy nhiên nó cũng bị nhiễm bẩn nếu rơi qua vùng không k hí bị ô nhiễm, mái nhà... Nước mưa thường thiếu các muối khoáng cần thiết cho sự phát triển cơ thế con người. 1.5.5. Lựa chọn nguồn nước Việc lựa chọn nguồn nước phải dựa trên cơ sở kinh tế kỹ thuật của các phương án nhưng cần lưu ý các điểm sau: - Nguồn nước phải có lưu lượng trung bình nhiều nãm theo tần suất yêu cầu của đối tượng tiêu thụ. Trữ lượng nguồn nước đảm bảo khai thác nhiều năm. - Chất lượng nước đáp ứng yêu cầu vệ sinh theo TCXD 33 : 68, ưu tiên chọn nguồn nước nào dễ xử lý và ít dùng hóa chất. - Ưu tiên chọn nguồn nước gần nơi tiêu thụ, có sẵn thế nãng để tiết kiệm năng lượng, có địa chất công trình phù hợp với yêu cầu xây dựng, có điều kiện bảo đảm vệ sinh nguồn nước. - Cần ưu tiên chọn nguồn nước ngầm nếu lưu lượng đáp ứng yêu cầu sử dụng. Vì nước ngầm kinh tế trong khai thác, quản lý và có những ưu điểm khác như đã nêu ở phần trên. Chất lượng nước dùng cho sinh hoạt phải thỏa mãn các chỉ tiêu sau đây: Bảng 1.7: Chỉ tiêu cho phép nước sinh hoạt Chi tiêu Yêu cầu Mùi và vị ở 20°c Không Độ màu theo Platin cobal 10° Độ đục, hàm lượng cặn 5mg/l pH 6.5-8,5 Hàm lượng sắt 0,3mg/l Hàm lượng mangan 0,2mg/l Độ cứng 12° Đức 1.5.6. Bảo vệ nguồn nước Để nguồn nước tránh nhiễm bẩn do nước thải sinh hoạt, công nghiệp,... người ta cần pliái quan tâm đúng mức đến việc bảo vệ nguồn nước. Nhà nước đã ban hành các quy định bảo vệ vệ sinh cho nguồn nước có các nội dung chủ yếu như sau: Đ ối với nguồn nước ngầm : K h u vực bảo vệ ỉ: - Nếu tầng bảo vệ dày > 6m, bán kính báo vệ lấy bằng 50m. 19
- Nếu tầng bảo vệ dày < 6m. bán kính bảo vệ lấy bằng lOOm. - T rong khu vực này nghiêm cấm xây dựng. K hu vực bào vệ II: Là khu vực hạn c h ế quanh khu vực I,chỉ cho phép xây dựng các công trình của hệ thống cấp nước nếu tầng bảo vệ có bán kính300m. Nếu đất khu vực IIthấm nước thì tùy theo độ thấm mà bán kính bảo vệ lấy từ 50 - 300m (phụ thuộc vào cỡ hạt của tầng bảo vệ). Đ ố i với nguồn nước mặt: K hu vực ỉ: N ghiêm cấm xây dựng, tắm giặt, làm bến bãi và xả nước vào nguồn trong phạm vi về thượng nguồn > 200-500m , về hạ nguồn < 100-200m tùy lưu lượng, vận tốc và ảnh hưởng của thủy triều đến dòng sông. K hu vực II: K hông cho phép xả nước bấn vào phía thượng nguồn: - T ừ 15 - 20 km đối với sông lớn. - T ừ 20 - 40 km đối với sông vừa. - Đối với sông bé thì toàn bộ thượng nguồn không cho phép xả nước bẩn. K hu vực IU: Hạn c h ế nhưng cho xả nước thái có xử lý và phải tính toán hiệu quả tự làm sạch. Đ ô i với h ồ chứa: - N ghiêm cấm xả nước bẩn vào hồ. - N ghiêm cấm xây dựng, chăn nuôi, trồng trọt trong phạm vi 30-500m gần bờ nêu vùng đất bằng pháng và toàn bộ lưu vực nếu mặt đất dốc về phía hồ. - K hu vực hạn c h ế là 300-50()m kế tiếp đó. 20
BÀI TẬP Iỉài 1. Một mạng lưới cấp nước được quy hoạch đế cung cấp nước cho một khu có các thông số sau : - Khu dân cư bao gồm 2 tiểu khu A và B. Khu A có 15 nghìn dân với tiêu chuẩn dùng nước là q lb = 120 //(ng-ngđ), có hệ số không điểu hòa lớn nhất ngày K ngđ_max = 1,2 và giờ KjVlnaK = 1,3. Khu B có 3 nghìn dân với tiêu chuẩn dùng nước là q lb = 200 //(ng-ngđ), có hẹ số không điều hòa lớn nhất ngày K ng[1.max = 1,3 và giờ K h.max = 1,5. - Một nhà m áy ngày làm việc 2 ca, mỗi ca 6 giờ và có 500 công nhân (ca 1 từ 6h đến 12h, ca 2 từ 13h đến 19h). Nước dùng cho sản xuất trong mỗi ca là 300 n r/c a . Nước sinh hoạt cho công nhân trong mỗi ca là 24 //(ng-ca). - Diện tích đường, cây xanh cần tưới là 10000 m2, với tiêu chuẩn tưới là qt = 2 //(m2-ngđ). Thời gian tưới từ 15h đến 19h. Cho biết hệ sô dùng nước cho sản xuất nhỏ trong khu là a = 1,1; rò rỉ do m ạng lưới đường ống b = 1,15; hệ số dùng nước cho trạm xử lý c = 1,04. Xác định : a) Lưu lượng ngày dùng nước lớn nhất, lưu lượng giờ dùng nước lớn nhất và lúc lOh- I lh của khu dân cư A. b) Công suất cấp nước của trạm bơm cấp I và cấp II (nr/ngđ). c) Lập bảng phân phối lưu lượng trong một ngày đêm cho toàn khu. Bài 2. Một mạng lưới cấp nước được quy hoạch để cung cấp nước cho một khu có các thông số sau: - Khu dân cư có 25 nghìn dân với tiêu chuẩn dùng nước là q tb= 125 //(ng-ngđ), có hệ số không điều hòa lớn nhất ngày Kngđ max = 1,25 và giừ K h.max = 1,5. - Một nhà m áy ngày làm việc 2 ca, mỗi ca 5 giờ và có 1000 công nhân (ca 1 từ 6h đến l l h , ca 2 từ 12 h đến 17h). Nước dùng cho sản xuất trong mỗi ca là100 mVca. Nước sinh hoạt cho công nhân trong mỗi ca là 20 //(ng-ca). Nhà m áy có n = 6 nhà tắm hương sen. - Diện tích đường, cây xanh cần tưới là 20000 m2, với tiêu chuẩn tưới là q t = 4 //(rrr-ngđ). '[Tiời gian tưới từ 16h đến 19h. Cho biết hệ số dùng nước cho sản xuất nhỏ trong khu là a = 1,1; rò rỉ do m ạng lưới dường ống b = 1,15; hệ số dùng nước cho trạm xử lý c = 1,0. Xác định: a) Lưu lượng ngày dùng nước lớn nhất, lưu lượng giờ dùng nước lớn nhất và lúc 14h - 15h của khu dân cư. bì Công suất cấp nước cúa trạm bơm cấp I (mVngđ). 21
c) Lập bảng phân phối lưu lượng trong một ngày đêm cho toàn khu. Bài 3. M ột m ạng lưới cụt được thiết kê cho một khu vực quy hoạch như sau: Khu dân cư A có 20000 dân, có tiêu chuẩn dùng nước là 120 //ng/ngđ. Hộ số không điều hòa lớn nhất ngày K ngđ_max= l,2 và giờ là Kh_max= l,5 . Diện tích tưới cho đường sá và cây xanh là 20 ha. Thời gian tưới là từ 17h - 20h trong ngày. Nhà m áy F hoạt động 2 ca trong ngày. Ca 1 từ 7h -12h và ca 2 từ 13h -18h. Mỗi ca có 500 công nhân làm việc với tiêu chuẩn dùng aiước cho sinh hoạt là 30 //ng-ca. Lưu lượng nước cho sản xuất cho khu công nghiệp là 300 mVca. T rong nhà m áy có 9 nhà tấm có trang bị vòi sen. Xác định : a) Lưu lượng ngày dùng nước lớn nhất, lưu lượng giờ dùng nước lớn nhất và lúc 13h - 14h của khu dân cư. b) Lưu lượng nước trên đoạn ống 1-2 và 2-3 lúc 17-18h. c) Với a = b = c = 1 tính công suất cấp nước của trạm bơm cấp I (n r/n g đ ). 22