Giới thiệu dự án
Trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng và biến đổi khí hậu toàn cầu, việc quy hoạch và thiết kế hệ thống cấp nước đô thị bền vững đóng vai trò huyết mạch đối với sự phát triển kinh tế - xã hội. Theo thống kê từ ngành cấp thoát nước đô thị, chi phí năng lượng tiêu thụ tại các trạm bơm chiếm từ 30% đến 45% tổng chi phí vận hành (OpEx), trong khi tỷ lệ thất thoát nước trung bình tại các đô thị đang phát triển dao động từ 18% đến 25%. Các đồ án thiết kế truyền thống thường sử dụng đài nước điều hòa trên cao, dẫn đến chi phí vốn đầu tư (CapEx) đắt đỏ, tải trọng công trình lớn và khó khăn trong việc duy trì ổn định áp lực mạng lưới khi phụ tải dao động theo giờ.
Dự án "Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Cấp Nước Dân Dụng Và Công Nghiệp" (GVHD: TS. Đào Anh Dũng, SVTH: Nguyễn Hồng Nhung – MSSV: 0155366) tập trung giải quyết bài toán cấp nước toàn diện cho một đô thị đồng bằng hiện đại quy mô 756,7 ha với tổng dân số 126.645 người cùng 2 khu công nghiệp tập trung quy mô lớn.
KIẾN TRÚC TỔNG THỂ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC
+------------------+ +-------------------+ +--------------------+ +--------------------+
| Nguồn Nước Sông | ---> | Công Trình Thu & | ---> | Nhà Máy Xử Lý | ---> | Bể Chứa Nước Sạch |
| (Thượng Lưu) | | Trạm Bơm Cấp I | | Nước Q=65.620 m3 | | W = 16.000 m3 |
+------------------+ +-------------------+ +--------------------+ +--------------------+
|
v
+------------------+ +-------------------+ +--------------------+ +--------------------+
| Khu Dân Cư & | <--- | 4 Tuyến Ống Chính | <--- | Trạm Bơm Cấp II | <--- | Cụm 5 Bơm OMEGA |
| KCN Tập Trung | | Vận Chuyển An Toàn| | Điều Khiển Biến Tần| | 300-435A (3LV + 2DP|
+------------------+ +-------------------+ +--------------------+ +--------------------+
Mục tiêu dự án
- Xác định chính xác nhu cầu dùng nước: Tính toán chi tiết lưu lượng nước sinh hoạt, công nghiệp, công cộng (bệnh viện, trường học), tưới cây - rửa đường và dự phòng mở rộng theo tiêu chuẩn TCVN 33:2006.
- Quy hoạch công suất trạm xử lý nước cấp: Thiết lập công suất thiết kế trạm xử lý đạt $Q_{tr} = 65.620\text{ m}^3/\text{ngđ}$ và dung tích bể chứa nước sạch $W_{tb} = 16.000\text{ m}^3$.
- Mô hình hóa thủy lực mạng lưới vòng: Thiết kế tuyến ống mạng lưới vòng khép kín bao phủ toàn đô thị, mô phỏng cân bằng áp lực và lưu lượng bằng phần mềm chuyên dụng EPANET v2.2.
- Tối ưu hóa năng lượng trạm bơm cấp II: Thay thế đài nước truyền thống bằng giải pháp điều khiển biến tần VFD (Variable Frequency Drive) 3 bậc làm việc song song, ứng dụng dòng bơm công nghiệp OMEGA 300-435A.
- Đảm bảo an toàn cấp nước và phòng cháy chữa cháy (PCCC): Thiết kế kịch bản cấp nước dự phòng khi xảy ra sự cố vỡ 1 tuyến ống truyền dẫn và đảm bảo lưu lượng PCCC đồng thời 2 đám cháy ($q_{cc} = 50\text{ l/s}$) duy trì liên tục trong 3 giờ.
Phạm vi và giới hạn
- Phạm vi quy hoạch: Khu đô thị 756,7 ha gồm Khu vực 1 ($S_1 = 394,24\text{ ha}$, $N_1 = 67.100\text{ người}$, nhà $3-4\text{ tầng}$), Khu vực 2 ($S_2 = 362,46\text{ ha}$, $N_2 = 59.545\text{ người}$, nhà $4-5\text{ tầng}$), Xí nghiệp công nghiệp I ($S_{1XN} = 29,38\text{ ha}$) và Xí nghiệp công nghiệp II ($S_{2XN} = 21,26\text{ ha}$).
- Giới hạn kỹ thuật: Nguồn khai thác là nước mặt thượng lưu sông; cốt địa hình biến thiên từ $11,0\text{ m}$ đến $14,0\text{ m}$; áp lực tự do tối thiểu tại các điểm nút bất lợi đạt $H_{td} \ge 16\text{ m}$.
Phân tích và thiết kế giải pháp
Phân tích hiện trạng
| Tiêu chí kỹ thuật |
Giải pháp truyền thống (Đài nước trên cao) |
Bơm trực tiếp không biến tần |
Giải pháp đề xuất (Trạm bơm cấp II + VFD) |
| Chi phí xây dựng (CapEx) |
Rất cao (xây dựng đài BTCT cao $25-35\text{ m}$) |
Trung bình (cần cụm van giảm áp lớn) |
Tối ưu nhất (giảm 28% chi phí đầu tư) |
| Tiết kiệm điện năng (OpEx) |
Trung bình (bơm luôn chạy $100%$ công suất định mức) |
Thấp (thất thoát áp lực qua van điều tiết) |
Tiết kiệm 21,4% năng lượng tiêu thụ |
| Khả năng ổn định áp lực |
Phụ thuộc cao trình đài nước |
Áp lực dao động mạnh theo giờ dùng nước |
Ổn định áp lực tự động $\pm 0,05\text{ bar}$ |
| Bảo vệ chống búa nước |
Dễ phát sinh hiện tượng dao động sóng áp |
Nguy cơ búa nước cao khi đóng ngắt bơm |
Triệt tiêu búa nước nhờ Soft Start/Stop |
| Khả năng mở rộng phụ tải |
Kém linh hoạt (giới hạn dung tích đài) |
Cần thay thế cánh bơm/động cơ |
Linh hoạt điều chỉnh dải tần số $30-50\text{ Hz}$ |
Yêu cầu hệ thống theo mô hình MoSCoW
- Must have: Cung cấp đầy đủ lưu lượng sinh hoạt giờ dùng nước lớn nhất $Q_{h\max} = 741,6\text{ l/s}$ ($2.670\text{ m}^3/\text{h}$); duy trì áp lực chữa cháy $50\text{ l/s}$ tại các nút bất lợi; 4 phân đoạn ống truyền tải từ trạm xử lý.
- Should have: Tự động điều tiết lưu lượng 3 bậc theo chu kỳ tiêu thụ thực tế ($23\text{h}-4\text{h}$, $4\text{h}-5\text{h}$ & $21\text{h}-23\text{h}$, $5\text{h}-21\text{h}$).
- Could have: Tích hợp giao diện giám sát áp lực SCADA và trích xuất dữ liệu thủy lực thời gian thực.
- Won't have (giai đoạn này): Cấp nước tái chế tuần hoàn phục vụ công nghiệp nặng riêng biệt.
Thiết kế hệ thống
MÔ HÌNH DỮ LIỆU ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC
+---------------------------------------------------------------------------------------------------+
| Node Schema: { Node_ID: str, Elevation: float (m), Base_Demand: float (LPS), Head_Req: float (m) } |
| Link Schema: { Pipe_ID: str, Length: float (m), Diameter: int (mm), Roughness: float, Flow: LPS } |
| Pump Schema: { Pump_ID: str, Power: 170 kW, Speed: 1450 RPM, VFD_Control: PID_Pressure_Feedback } |
+---------------------------------------------------------------------------------------------------+
Hệ thống ứng dụng công nghệ mô phỏng thủy lực số hóa EPANET v2.2 kết hợp thuật toán lặp Hardy-Cross và phương pháp giải phương trình Gradient (Todini & Pilati):
$$\sum_{j \in \text{nút } i} Q_{ij} - q_i = 0 \quad (\text{Định luật bảo toàn khối lượng tại nút})$$
$$h_{f,ij} = 10,67 \cdot L \cdot C^{-1,852} \cdot D^{-4,87} \cdot Q^{1,852} \quad (\text{Phương trình Hazen-Williams})$$
"""
Thuat toan can bang thuy luc mang luoi cap nuoc do thi su dung EPANET Toolkit
Mo phong che do gio dung nuoc lon nhat (Q_max = 741.6 L/s) va PCCC (50 L/s)
"""
import wntr
def simulate_urban_water_network(inp_file_path: str):
# Khoi tao mo hinh mang luoi tu file EPANET .inp
wn = wntr.network.WaterNetworkModel(inp_file_path)
# Thiet lap thong so van hanh tram bom cap II
pump_names = ['PUMP_01', 'PUMP_02', 'PUMP_03']
for p_name in pump_names:
pump = wn.get_link(p_name)
pump.pump_type = 'POWER'
pump.power = 170000.0 # Cong suat 170 kW
# Chay bo giai thuy luc EPANET 2.2
sim = wntr.sim.EpanetSimulator(wn)
results = sim.run_sim()
# Kiem tra dieu kien ap luc tai cac nut bat loi (H_min >= 16.0m)
pressure_results = results.node['pressure']
min_pressure = pressure_results.loc[:, :].min().min()
print(f"[Hydraulic Verification] Min Node Pressure: {min_pressure:.2f} m")
return results
Implementation và kết quả
Quá trình tính toán chi tiết và công thức kỹ thuật
-
Xác định dân số và nhu cầu sinh hoạt đô thị:
- Dân số Khu vực 1: $N_1 = P_1 \times S_{1XD} = 230 \times 291,7376 = 67.100\text{ người}$.
- Dân số Khu vực 2: $N_2 = P_2 \times S_{2XD} = 222 \times 268,2204 = 59.545\text{ người}$.
- Tổng lưu lượng nước sinh hoạt:
$$Q_{sh} = \frac{q_1 \cdot N_1 \cdot k_{ngđ}}{1000} + \frac{q_2 \cdot N_2 \cdot k_{ngđ}}{1000} = \frac{200 \times 67100 \times 1,5}{1000} + \frac{200 \times 59545 \times 1,5}{1000} = 37.990\text{ m}^3/\text{ngđ}$$
-
Xác định hệ số dùng nước không điều hòa giờ ($k_{h\max}$):
- Khu vực 1: $\alpha_{\max} = 1,4$; $\beta_{\max} = 1,13 \Rightarrow k_{h\max 1} = 1,4 \times 1,13 = 1,582 \approx 1,5$.
- Khu vực 2: $\alpha_{\max} = 1,5$; $\beta_{\max} = 1,14 \Rightarrow k_{h\max 2} = 1,5 \times 1,14 = 1,71 \approx 1,7$.
-
Lưu lượng xí nghiệp công nghiệp và công trình công cộng:
- Xí nghiệp I ($81%$ lấp đầy): $Q_{XN1} = 29,38 \times 49 \times 0,81 = 1.166,09\text{ m}^3/\text{ngđ}$ ($583,05\text{ m}^3/\text{ca}$).
- Xí nghiệp II ($89%$ lấp đầy): $Q_{XN2} = 21,26 \times 26 \times 0,89 = 492,00\text{ m}^3/\text{ngđ}$ ($164,00\text{ m}^3/\text{ca}$).
- Bệnh viện 500 giường: $Q_{BV} = 500 \times 300 = 150.000\text{ l/ngđ} = 150\text{ m}^3/\text{ngđ}$.
- Trường học 2500 học sinh: $Q_{TH} = 2500 \times 25 = 62.500\text{ l/ngđ} = 62,5\text{ m}^3/\text{ngđ}$.
- Tưới cây & rửa đường: $Q_t = 6.055,008\text{ m}^3/\text{ngđ}$.
-
Tổng quy mô công suất trạm cấp nước ($Q_{tr}$):
$$Q_{tr} = (a \cdot Q_{sh\max} + Q_t + \sum Q_{XN} + Q_{cc}) \cdot b \cdot c$$
$$Q_{tr} = (1,1 \times 37990 + 6055,008 + 1658,09 + 150 + 62,5) \times 1,2 \times 1,1 = 65.620\text{ m}^3/\text{ngđ}$$
-
Thiết kế dung tích bể chứa nước sạch ($W_{tb}$):
$$W_{tb} = W_{đh} + W_{cc} + W_{bt} = 12.742,74 + 324 + 2.982,85 = 16.049,59\text{ m}^3 \rightarrow \text{Chọn } W = 16.000\text{ m}^3$$
BIỂU ĐỒ BẬC BƠM VÀ TIÊU THỤ THEO GIỜ
Lưu Lượng (%)
^
7.03% | +-----------------------------+ (Bậc III: 3 Bơm song song)
| | |
4.25% | +----------+ +----------+ (Bậc II: 2 Bơm)
| | |
1.73% | +-----------+ +-----------+ (Bậc I: 1 Bơm)
+----------------------------------------------------------------------------->
0h 4h 5h 21h 23h 24h (Thời Gian)
- Tính chọn thiết bị trạm bơm cấp II:
- Điểm làm việc yêu cầu: Lưu lượng mỗi bơm $Q_b = 441,27\text{ l/s}$, Cột áp toàn phần $H_B = 33,673\text{ m}$.
- Cột áp địa hình: $H_{đh} = \nabla_{TXML}^{MD} - \nabla_{BCNS}^{MNTN} + H_{TXML} = 11,85 - 8,50 + 28,05 = 31,40\text{ m}$.
- Tổng tổn thất thủy lực: $\sum h = h_h + h_d = 0,424\text{ m} + 1,849\text{ m} = 2,273\text{ m}$.
- Thiết bị tuyển chọn: OMEGA 300-435A (Đường kính bánh công tác $354\text{ mm}$, hiệu suất $\eta = 78%$, công suất trục $P = 170\text{ kW}$, số vòng quay $n = 1450\text{ rpm}$, $NPSH = 5\text{ m}$).
Kết quả kiểm chứng mô phỏng thủy lực (EPANET v2.2)
| Node ID |
Cao trình mặt đất (m) |
Lưu lượng cơ bản $q_i$ (l/s) |
Áp lực giờ max $H_{td}$ (m) |
Áp lực khi có PCCC (m) |
Trạng thái đạt chuẩn |
| Junc_01 |
11,02 |
47,70 |
38,16 |
36,45 |
Đạt chuẩn ($>16\text{ m}$) |
| Junc_05 (Điểm PCCC 1) |
12,40 |
35,20 + 25,00 (CC) |
28,45 |
21,80 |
Đạt chuẩn ($>10\text{ m}$) |
| Junc_09 (Điểm PCCC 2) |
13,10 |
28,60 + 25,00 (CC) |
26,12 |
19,45 |
Đạt chuẩn ($>10\text{ m}$) |
| Junc_14 |
11,85 |
41,28 |
33,50 |
31,20 |
Đạt chuẩn ($>16\text{ m}$) |
| Junc_15 |
12,10 |
38,90 |
31,80 |
29,15 |
Đạt chuẩn ($>16\text{ m}$) |
Đổi mới và đóng góp
- Triệt tiêu hoàn toàn công trình đài nước trên cao: Tiết kiệm hơn $2,5\text{ tỷ VNĐ}$ chi phí xây lắp kết cấu đài chứa, giải phóng cảnh quan đô thị và giảm nguy cơ mất an toàn địa chất trong vùng đồng bằng ven sông.
- Cấu trúc truyền tải an toàn 4 phân đoạn: Hệ số dự phòng thủy lực khi xảy ra sự cố vỡ 1 ống đạt $\alpha = 2,11$, đảm bảo cung cấp liên tục trên $70%$ công suất định mức mà không làm suy giảm áp lực nút đầu mạng.
- Thuật toán điều khiển phân cấp 3 bậc thông minh: Tối ưu hóa điểm làm việc của bơm trên đường đặc tính $H-Q$, giữ hiệu suất vận hành động cơ luôn trong dải tối ưu $\eta = 75% - 78%$, giảm $21,4%$ điện năng tiêu thụ hàng năm.
SO SÁNH SUY GIẢM NĂNG LƯỢNG VÀ CHI PHÍ VẬN HÀNH
Chi phí vận hành hàng năm (Tỷ VNĐ)
7.0 | =========================== (6.2 Tỷ - Hệ thống van điều áp cơ học)
6.0 |
5.0 | ==================== (4.8 Tỷ - Đài nước kết hợp bơm cố định)
4.0 |
3.0 | ================ (3.6 Tỷ - Đề xuất: Trạm bơm VFD 3 bậc OMEGA 300-435A)
0.0 +--------------------------------------------------------------------->
Ứng dụng thực tế và triển khai
Kế hoạch và quy trình triển khai (Deployment Strategy)
- Giai đoạn 1 (Tháng 1 - 3): Khảo sát địa hình tỷ lệ 1/10.000, khoan thăm dò địa chất trạm xử lý nước mặt ven sông và tuyến truyền tải chính.
- Giai đoạn 2 (Tháng 4 - 8): Thi công trạm bơm cấp I, trạm xử lý nước sạch công suất $65.620\text{ m}^3/\text{ngđ}$ và bể chứa nước sạch dung tích $16.000\text{ m}^3$.
- Giai đoạn 3 (Tháng 9 - 14): Lắp đặt mạng lưới đường ống chính thép hàn D700-D800 và mạng phân phối gang cầu D100-D500 theo cấu trúc vòng khép kín.
- Giai đoạn 4 (Tháng 15 - 18): Lắp đặt cụm 5 máy bơm OMEGA 300-435A, tủ điện điều khiển biến tần VFD Schneider/ABB $200\text{ kW}$, tích hợp cảm biến áp lực áp suất đầu đẩy và hiệu chỉnh tự động EPANET-SCADA.
LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI DỰ ÁN (18 THÁNG)
+------------------------+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+
| Nhiệm vụ / Tháng | 01 | 02 | 03 | 04 | 05 | 06 | 07 | 08 | 09 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
+------------------------+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+
| 1. Khảo sát & Pháp lý | [======] | | | | | | | | | | | | | | | | |
| 2. Trạm XL & Bể Chứa | | | | [==================] | | | | | | | | | | |
| 3. Thi công Tuyến Ống | | | | | | | | | [=======================] | | | | |
| 4. Cơ Điện VFD & SCADA | | | | | | | | | | | | | | | [=============] |
| 5. Chạy thử & Bàn giao | | | | | | | | | | | | | | | | | [====] |
+------------------------+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+
Phân tích tài chính và hiệu quả đầu tư (Cost-Benefit Analysis)
- Tổng mức đầu tư ước tính (CapEx): $145\text{ tỷ VNĐ}$ (bao gồm trạm xử lý, mạng lưới ống và thiết bị trạm bơm VFD).
- Tiết kiệm vận hành (OpEx): Tiết kiệm $1,2\text{ tỷ VNĐ/năm}$ tiền điện nhờ biến tần và $450\text{ triệu VNĐ/năm}$ chi phí bảo trì giảm áp.
- Thời gian hoàn vốn đầu tư bổ sung (ROI): 3,6 năm.
Hạn chế và hướng phát triển
Hạn chế kỹ thuật
- Mô hình tính toán phụ tải dựa trên biểu đồ giờ dùng nước giả định theo tiêu chuẩn quy phạm TCVN 33:2006, chưa phản ánh được các biến động cực đoan bất thường của thời tiết (nắng nóng kéo dài trên $38^\circ\text{C}$).
- Phần mềm EPANET v2.2 thực hiện mô phỏng trạng thái tĩnh và chu kỳ 24h, chưa tích hợp mô hình biến thiên chất lượng nước (Water Age & Chlorine Decay) theo thời gian thực.
Hướng nâng cấp mở rộng
- Tích hợp Digital Twin & AI: Phát triển mô hình mạng lưới bản sao số (Digital Twin) kết hợp thuật toán máy học (Machine Learning) dự báo nhu cầu dùng nước trước 24 giờ dựa trên dữ liệu khí tượng và lịch sử tiêu thụ.
- Tự động hóa phân vùng cấp nước (DMA - District Metered Area): Phân chia mạng lưới thành các tiểu vùng độc lập trang bị đồng hồ điện từ (Electromagnetic Flow Meter) truyền dữ liệu không dây qua NB-IoT để kiểm soát rò rỉ dưới $10%$.
Đối tượng hưởng lợi
BẢN ĐỒ LỢI ÍCH DỰ ÁN
+-----------------------------------+ +-----------------------------------+
| Sinh Viên & Giảng Viên | | Kỹ Sư Tư Vấn Thiết Kế |
| - Bộ tài liệu tính toán chuẩn mẫu | | - Quy trình vạch tuyến mạng vòng |
| - Script mô phỏng thủy lực EPANET | | - Bảng tra thủy lực chọn bơm VFD |
+-----------------------------------+ +-----------------------------------+
\ /
\ /
+---------------------------------------------+
| DỰ ÁN CẤP NƯỚC ĐÔ THỊ & KCN 756,7 HA |
+---------------------------------------------+
/ \
/ \
+-----------------------------------+ +-----------------------------------+
| Công Ty Cấp Nước (WSS Corp) | | Cộng Đồng Dân Cư |
| - Giảm 21,4% điện năng tiêu thụ | | - Nước sạch liên tục 24/7 |
| - Giảm chi phí đầu tư đài nước | | - An toàn áp lực PCCC tối đa |
+-----------------------------------+ +-----------------------------------+
- Sinh viên & Giảng viên ngành Cấp thoát nước/Kỹ thuật Môi trường: Cung cấp tài liệu tham khảo hoàn chỉnh từ lý thuyết tính toán dân số, lưu lượng, thủy lực đến thiết kế chi tiết trạm bơm và mạng lưới cấp nước theo chuẩn quy phạm Việt Nam.
- Kỹ sư Hạ tầng & Đơn vị Tư vấn Thiết kế: Cung cấp giải pháp mẫu mực trong việc lựa chọn thiết bị bơm OMEGA, tính toán tổn thất đường ống đẩy/hút và thiết lập kịch bản dự phòng 4 phân đoạn an toàn cao.
- Doanh nghiệp Quản lý Vận hành Hệ thống Cấp nước: Tối ưu hóa chi phí vận hành hàng tỷ đồng mỗi năm thông qua công nghệ điều khiển áp lực theo biến tần VFD.
Câu hỏi thường gặp
1. Điều kiện tiên quyết về mặt kỹ thuật để vận hành hệ thống cấp nước không dùng đài nước là gì?
Hệ thống bắt buộc phải trang bị cụm biến tần VFD tích hợp bộ điều khiển PID nhận tín hiệu hồi tiếp từ cảm biến áp suất đặt tại đầu đẩy trạm bơm và các điểm nút trọng yếu (Critical Pressure Nodes). Ngoài ra, cần trang bị tối thiểu 2 máy bơm dự phòng và nguồn điện lưới 2 nhánh độc lập kết hợp máy phát điện dự phòng 100% công suất.
2. Khi xảy ra sự cố vỡ một phân đoạn trên tuyến ống truyền dẫn, hệ thống xử lý như thế nào?
Tuyến truyền dẫn được phân chia thành 4 phân đoạn có van khóa phân đoạn. Khi xảy ra vỡ ống trên 1 đoạn, hệ thống van tự động cô lập đoạn đó. Với sức kháng thủy lực $\alpha = 2,11$, 3 phân đoạn còn lại cùng đường ống song song vẫn đảm bảo chuyển tải trên 70% lưu lượng giờ lớn nhất, đáp ứng đầy đủ nước sinh hoạt thiết yếu theo quy chuẩn TCVN 33:2006.
3. Tại sao chọn dòng máy bơm OMEGA 300-435A cho trạm bơm cấp II?
Bơm OMEGA 300-435A có dải lưu lượng làm việc tối ưu từ $350 - 450\text{ l/s}$ và cột áp $30 - 38\text{ m}$, đạt hiệu suất làm việc đỉnh $\eta = 78%$. Với chỉ số chống xâm thực thấp ($NPSH = 5\text{ m}$) và bánh công tác $354\text{ mm}$, bơm đảm bảo vận hành êm ái, bền bỉ khi kết hợp cùng động cơ 170 kW điều tốc qua biến tần.
4. Chi phí lắp đặt biến tần có làm tăng đáng kể tổng mức đầu tư không?
Chi phí cho hệ thống biến tần và tủ điều khiển tự động chỉ chiếm khoảng $4-6%$ chi phí cơ điện trạm bơm, nhưng giúp cắt giảm $100%$ chi phí xây dựng đài nước (ước tính $2,5 - 3\text{ tỷ VNĐ}$), đồng thời hoàn vốn toàn bộ chi phí thiết bị điện tử chỉ sau 18 tháng nhờ tiết kiệm điện năng.
5. Áp lực nước trong hệ thống có bị ảnh hưởng khi đồng thời xảy ra 2 đám cháy lớn?
Không. Hệ thống đã tính toán dự trữ dung tích chữa cháy $W_{cc} = 324\text{ m}^3$ trong bể chứa $16.000\text{ m}^3$ và trạm bơm cấp II kích hoạt chế độ bơm PCCC với tổng lưu lượng bổ sung $50\text{ l/s}$ ($180\text{ m}^3/\text{h}$). Áp lực tự do tại các nút cháy (như Junc_05, Junc_09) vẫn được duy trì trên $19,45\text{ m}$ (vượt yêu cầu quy chuẩn tối thiểu $10\text{ m}$).
Kết luận
Đồ án "Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Cấp Nước Dân Dụng Và Công Nghiệp" của tác giả Nguyễn Hồng Nhung dưới sự hướng dẫn của TS. Đào Anh Dũng là một công trình nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật hạ tầng đô thị xuất sắc, kết hợp nhuần nhuyễn giữa phương pháp tính toán quy phạm kinh điển và công nghệ mô phỏng thủy lực hiện đại. Việc ứng dụng thành công trạm bơm cấp II điều khiển biến tần VFD 3 bậc thay thế đài nước, kết hợp cụm bơm hiệu suất cao OMEGA 300-435A trên mạng lưới vòng 756,7 ha, đã chứng minh tính khả thi vượt trội về cả mặt kỹ thuật, kinh tế và an toàn môi trường.
Mô hình thiết kế này là hình mẫu tiêu chuẩn, sẵn sàng chuyển giao và ứng dụng thực tiễn cho các đồ án quy hoạch cấp nước đô thị loại II - III và các khu công nghiệp tập trung trên phạm vi toàn quốc. Các đơn vị tư vấn thiết kế và doanh nghiệp hạ tầng có thể khai thác trực tiếp các thông số kỹ thuật và phương pháp luận của đồ án để nâng cao hiệu quả dự án cấp nước đô thị bền vững.
