Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế mạng lưới cấp nước KDC Phong Phú 4, Bình Chánh

Tải đồ án tốt nghiệp kĩ thuật môi trường thiết kế mạng lưới cấp nước KDC Phong Phú 4. Gồm toàn bộ số liệu tính toán thủy lực và vạch tuyến chi tiết.

• Tác giả: Nguyễn Phúc Hưng
• Người hướng dẫn: TS. Tôn Thất Lãng
• Chuyên ngành: Môi trường và Công nghệ Sinh học
• Đề tài: Đồ án thiết kế mạng lưới cấp nước KDC Phong Phú 4
• Loại tài liệu: Luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu tổng quan về Khu dân cư Phong Phú 4

Đồ án thiết kế mạng lưới cấp nước cho Khu dân cư (KDC) Phong Phú 4 là một dự án quan trọng nhằm đáp ứng nhu cầu cấp nước sạch cho cộng đồng cư dân. Dự án này được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Tôn Thất Lãng, một chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực thiết kế hạ tầng. Khu dân cư Phong Phú 4 bao gồm nhiều tiểu khu khác nhau như khu dân cư tổng hợp, khu chung cư, khu thương mại, khu trường học và các khu vực tưới cây. Mỗi khu vực có những đặc điểm và nhu cầu cấp nước riêng biệt. Thiết kế mạng lưới cấp nước phải tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo cải cấp đủ nước cho tất cả các khu vực, đặc biệt là trong các giờ sử dụng nước cao nhất.

1.1. Địa bàn và quy mô của dự án

KDC Phong Phú 4 được chia thành nhiều tiểu khu với diện tích tổng cộng lên tới hàng trăm hectare. Dân số dự kiến của khu dân cư này khá đông đúc, yêu cầu hệ thống cấp nước phải có khả năng phân phối hiệu quả. Các tiểu khu bao gồm: khu dân cư chính, khu chung cư cao tầng, các cơ sở thương mại, trường học và công viên. Quy mô lớn này đòi hỏi thiết kế mạng lưới cấp nước được lập kế hoạch tỉ mỉ với nhiều công trình hỗ trợ khác nhau.

1.2. Các tiêu chí thiết kế chính

Thiết kế mạng lưới cấp nước KDC Phong Phú 4 phải tuân thủ các tiêu chuẩn dùng nước hiện hành và các quy định về cấp nước. Tiêu chuẩn nước cho sinh hoạt, công cộng và tưới cây được xác định rõ ràng. Hệ thống phải đảm bảo áp lực nước đúng quy định, tốc độ dòng chảy hợp lý và khả năng chữa cháy khi cần thiết. Các công trình chính bao gồm bể chứa, đài nước, hệ thống bơm và mạng lưới ống phân phối.

II. Tính toán lưu lượng nước thiết kế

Lưu lượng nước thiết kế là yếu tố quan trọng nhất trong đồ án thiết kế mạng lưới cấp nước. Việc tính toán chính xác lưu lượng giúp xác định kích thước các công trình cấp nước và năng lực bơm cần thiết. Lưu lượng nước tiêu thụ được tính dựa trên tiêu chuẩn dùng nước cho từng loại hình sử dụng: sinh hoạt hàng ngày, nhu cầu công cộng, tưới cây và tưới đường. Đồ án này thực hiện thống kê chi tiết lưu lượng nước cho tất cả các khu vực trong KDC Phong Phú 4, từ đó xác định được lưu lượng thiết kế tổng cộng cho toàn khu dự án.

2.1. Tiêu chuẩn nước và nhu cầu sử dụng

Tiêu chuẩn dùng nước cho khu dân cư thường được quy định theo số lượng người sử dụng và mục đích sử dụng. Khu sinh hoạt yêu cầu 150-200 lít/người/ngày, khu chung cư cao tầng cần 120-150 lít/người/ngày. Các khu thương mại, trường học và công viên có tiêu chuẩn dùng nước khác nhau tùy theo loại hình hoạt động. Ngoài ra, nhu cầu nước cho chữa cháy cũng được tính riêng với mục đích đảm bảo an toàn cho cộng đồng.

2.2. Kết quả thống kê và tổng hợp lưu lượng

Sau khi tính toán chi tiết cho từng khu vực, tổng lưu lượng nước cho KDC Phong Phú 4 được thống kê và tổng hợp. Kết quả bao gồm lưu lượng sinh hoạt, lưu lượng công cộng, lưu lượng tưới cây và lưu lượng chữa cháy. Các con số này được biểu diễn dưới dạng biểu đồ và bảng để dễ dàng so sánh, từ đó xác định được chế độ bơm cấp II phù hợp nhất cho hệ thống.

III. Thiết kế hệ thống cấp nước và tính toán thủy lực

Thiết kế mạng lưới cấp nước bao gồm việc lựa chọn sơ đồ cấp nước, vạch tuyến ống chính, và tính toán thủy lực chi tiết cho từng đoạn ống. Sơ đồ mạng lưới cấp nước của KDC Phong Phú 4 được thiết kế dạng hỗn hợp, kết hợp giữa mạng chính và mạng phụ để đảm bảo sự cân bằng áp lực và tính linh hoạt khi vận hành. Vạch tuyến ống được lập kế hoạch để tối thiểu hóa chiều dài ống, giảm chi phí đầu tư và tổn thất nước. Tính toán thủy lực xác định đường kính ống, tốc độ dòng chảy, mất áp lực và áp lực tại các điểm khác nhau trong hệ thống.

3.1. Nguyên tắc vạch tuyến và sơ đồ mạng lưới

Nguyên tắc vạch tuyến cho mạng lưới cấp nước bao gồm: đi qua các tuyến đường chính, tránh khu vực nước ngầm sâu, đảm bảo độ dốc phù hợp, và liên kết hiệu quả các khu vực sử dụng nước. Sơ đồ mạng lưới được thiết kế với các vòng lặp để tăng cường độ tin cậy và khả năng cung cấp nước. Các nút phân phối được xác định rõ ràng tại các khu vực trọng điểm như khu dân cư, chung cư, trường học và các cơ sở công cộng khác.

3.2. Kết quả tính toán và lựa chọn đường kính ống

Kết quả tính toán thủy lực xác định đường kính ống thích hợp cho từng đoạn, đảm bảo tốc độ dòng chảy từ 0,5-2,0 m/s. Áp lực tại các nút trong hệ thống được kiểm tra để đảm bảo nằm trong khoảng 0,2-0,6 MPa (20-60 mAm). Khi xảy ra cháy trong giờ sử dụng nước lớn nhất, áp lực và lưu lượng tại các vị trí chữa cháy phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, thường là 10-30 l/s với áp lực tối thiểu 0,2 MPa.

IV. Các công trình và thiết bị hỗ trợ hệ thống cấp nước

Công trình cấp nước không chỉ bao gồm mạng lưới ống phân phối mà còn các công trình phụ trợ quan trọng khác. Bể chứa nước được thiết kế để điều hòa lưu lượng, lưu trữ nước dư thừa từ giờ sử dụng nước ít và cung cấp nước trong giờ sử dụng cao. Đài nước tạo áp lực cần thiết để đưa nước đến tất cả các khu vực trong dự án. Hệ thống bơm cấp II được thiết kế với công suất phù hợp để nâng nước từ bể chứa lên đài nước và phân phối đến các nút tiêu thụ. Ngoài ra, các công trình phụ như van cắt, van giảm áp, van phản chiều, hộp kiểm tra, và các thiết bị đo lưu lượng cũng được lắp đặt tại các vị trí chiến lược để vận hành, bảo trì và quản lý hệ thống một cách hiệu quả.

4.1. Thiết kế bể chứa và đài nước

Thể tích bể chứa được tính toán dựa trên chế độ bơm cấp II và đường cong sử dụng nước trong suốt 24 giờ. Dung tích điều hòa của bể được xác định để đảm bảo cung cấp nước ổn định trong các giờ sử dụng cao và giờ sử dụng thấp. Đài nước được thiết kế với dung tích và cao trình thích hợp để duy trì áp lực nước ổn định trong mạng lưới. Các công trình này được bố trí hợp lý trong khu dân cư, dễ dàng truy cập và bảo trì.

4.2. Hệ thống bơm van và thiết bị đo lường

Hệ thống bơm cấp II bao gồm các máy bơm có công suất xác định để nâng nước từ bể chứa lên đài nước với lưu lượng cần thiết. Các van kiểm soát được lắp tại các điểm quan trọng để điều chỉnh áp lực, cắt dòng chảy khi cần bảo trì. Thiết bị đo lưu lượng được cài đặt để giám sát lượng nước cung cấp và phát hiện sự cố rò rỉ. Các hộp kiểm tra cho phép tiếp cận các van và đo lường áp lực tại các nút khác nhau trong hệ thống.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN KHU DÂN CƯ PHONG PHÚ 4 Khu vực dự án có diện tích 87 ha, thuộc xã Phong Phú huyện Bình Chánh, Tp HCM. Phạm vi khu vực giới hạn bởi : - Phía Bắc tiếp giáp với Hương Lộ 7 - Phía Đông tiếp giáp với ruộng lúa xã Phong Phú - Phía Nam tiếp giáp với đê Tân Liêm - Phía Tây tiếp giáp với ruộng lúa và 1 phần giáp rạch  Các chỉ tiêu KTKT - Khu dân cư gồm các cụm nhà liên kế vườn, nhà vườn liên lập và song lập, công trình công cộng nhóm nhà, chung cư 5 tầng, công trình công cộng ( khu hành chánh, trạm y tế, nhà trẻ, …. - Chỉ tiêu sử dụng đất bình quân : 59.2 m2/ người - Mật độ dân cư : 165 người /ha - Tầng cao trung bình : 2,5 tầng - Mật độ xây dựng toàn khu : 30.8% - Tiêu chuẩn cấp điện dân dụng : 1.000Kwh/người/ngày - Tiêu chuẩn thoát nước : 120 lít/ngày đêm - Tiêu chuẩn rác thải sinh hoạt : 1kg/người/ ngày SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -8- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC <XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG THIẾT KẾ> 2. DIỆN TÍCH VÀ DÂN SỐ CÁC KHU: Dựa vào mặt bằng khu dân cư, ta đo được diện tích thực và tính được số dân cư của từng tiểu khu như sau: Bảng 2.

Diện tích, dân số các tiểu khu Tiểu khu S Mật độ Dân số STT Ký hiệu (ha) (người/ha) (người) 1 Khu Thương Mại TM 0.64 Mẫu giáo MG 2 0.92 3 Tiểu học TH 1 2.96 4 Trung học TRH 1 1.61 165 431 Nhà phố NP 5 1.1 150 165 SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -9- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng CC 4 1.25 Công viên, cây CX 4 0.5 8 Trạm cấp nước TCN 1 9 Đường xá - 35.9 SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -10- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng 2. TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG NƯỚC TIÊU THỤ CỦA KHU VỰC: 2. Tiêu chuẩn dùng nước: Tiêu chuẩn dùng nước là lượng nước trung bình tính cho một dơn vị tiêu thụ nước trong một đơn vị thời gian (ngày đêm) hay cho một đơn vị sản phẩm (lít/người; lít/đơn vị sản phẩm). Đây là thông số cơ bản khi thiết kế hệ thống cấp nước,dùng để xác định quy mô hay công suất cấp nước cho khu vực.

Các tiêu chuẩn dùng nước để tính toán cấp nước trong khu dự án được tra theo TCN 33-2006: - Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu sinh hoạt của khu dân cư: Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu sinh hoạt của khu dân cư, cho khu chung cư xác định theo mức độ trang thiết bị vệ sinh cho các khu nhà, q = 150 lít/ngàyđêm. - Tiêu chuẩn nước tưới cho cây xanh, công viên, tưới đường: qtc= 3 l/m2.ngđ - Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu thương mại: qtm = 12l/m2. - Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu trường học: qth = 20l/hs. - Tiêu chuẩn dùng nước cho chữa cháy: Tiêu chuẩn này phụ thuộc vào quy mô dân số khu vực, số tầng cao, bậc chịu lửa và mạng lưới đường ống chữa cháy.

Tiêu chuẩn dùng cho chữa cháy để tính toán khu vực dự án: 15 lít/s và số đám cháy xảy ra đồng thời chọn là n = 1 đám.Tính toán lượng nước tiêu thụ: - Lượng nước tiêu thụ cho khu dân cư Phong Phú 4 bao gồm các lượng nước dùng cho nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt cho khu dân cư, chung cư, nước phục vụ cho thương mại, nước dùng cho trường học, nước dùng cho tưới cây và tưới đường - Tính toán nhu cầu dùng nước cho 1 khu đô thị loại III khu dân cư có 4569 người. SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -11- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng + Tiêu chuẩn cấp nước được chọn: 150 lít/người. + Tỉ lệ dân được cấp nước ở khu dân cư này là 100%. + Hệ số không điều hòa dùng nước ngày max: = 1.2 + Hệ số không điều hòa dùng nước ngày min: = 0.8 - Hệ số dùng nước các giờ không đều trong ngày: + = = 1.6 và: Số dân (1000)dân 1 2 4 6 10 20 50 100 300 max 2 1.0 SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -12- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng a.

Lưu lượng nước sinh hoạt cho khu dân cư: * Lưu lượng nước sinh hoạt cho khu dân cư gồm 4569 người, được tính theo công thức sau:( Q = (m3/ngàyđêm) Q =Q * = 685.393 (m3/ngàyđêm) Với : Q : Lưu lượng lớn nhất ngày đêm : Hệ số không điều hòa ngày đêm chọn = 1.2 N : dân số tính toán f : tỉ lệ số người được cấp nước f = 100%. * Khu dân cư sử dụng nước 24 giờ. LƯỢNG NƯỚC CHO NHU CẦU SINH HOẠT KHU DÂN CƯ Tiểu khu Dân số Qsh Qtb Qmaz STT S (ha) Ký hiệu (người) m3/ng.ngđ m3/ngđ Kngmax = 1.517 Nhà phố NP 5 1. Lưu lượng nước phục vụ cho khu chung cư: SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -13- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng * Khu chung cư có mật độ là 150ng/ha và được tính tương tự như cho khu dân cư, ta được bảng sau BẢNG 2.

LƯỢNG NƯỚC CHO NHU CẦU SINH HOẠT KHU CHUNG CƯ Tiểu khu Dân số Qcc Qcctb Qccmax S (ha) STT Ký hiệu (người) m3/ng.ngđ m3/ngđ Kngmax = 1.200 * Khu chung cư cũng được tính sử dụng nước 24 giờ / ngày đêm c. Lưu lượng dùng cho khu thương mại: - QTM được tính theo công thức sau: QTM = S * qTM (Khu thương mại sử dụng nước 14h/ngày, 8h sáng 10 giờ tối) SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -14- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng BẢNG 2. LƯỢNG NƯỚC NHU CẦU SỬ DỤNG CỦA KHU THƯƠNG MẠI Q phân bổ theo Tiểu khu S q Qtb STT từng giờ (ha) Ký hiệu l/m2.ngđ m3/ngđ m3/h l/s 1 Khu Thương Mại TM 0. Lưu lương cho trường học: - QTH được tính theo công thức sau: QTH = n * qTH Với: n: số học sinh 1 trường qTH: tiêu chuẩn cấp nước cho 1 học sinh BẢNG 2.

LƯỢNG NƯỚC NHU CẦU SỬ DỤNG CỦA TRƯỜNG HỌC Q phân bổ theo Tiểu khu Số HS q Q STT từng giờ Ký hiệu (người) l/ng.ngđ m3/ngđ m3/h l/s MG 1 200 20 4 0.093 Mẫu giáo MG 2 100 20 2 0.278 3 Tiểu học TH 1 1000 20 20 1.463 4 Trung học TRH 1 1000 20 20 1.204 SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -15- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng e. Lưu lương cho tưới cây, tưới đường: - QTC, QTĐ được tính theo công thức sau: QTC = S * qTC QTĐ = S * qTĐ BẢNG 2. LƯỢNG NƯỚC TƯỚI CÂY VÀ TƯỚI ĐƯỜNG Q phân bổ theo từng Tiểu khu q Q STT S (ha) giờ Ký hiệu l/m2.ngđ m3/ngđ m3/h l/s CX 1 0.347 Công viên, cây CX 4 0.648 SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -16- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng BẢNG 2. BẢNG TỔNG HỢP LƯU LƯỢNG : DÂN DIỆN TIÊU CHUẨN CẤP Hệ số Nhu cầu MỤC ĐÍCH KÝ SỐ TÍCH NƯỚC STT SỬ DỤNG HIỆU K ngày người ha m3/ng.ngđ m3/ngđ max Lưu lượng 1 nước sinh QSH 4569 0.393 hoạt Lưu lượng 2 nước chung QCC 1290 0.200 cư Lưu lượng 2 nước thương QTM 0.800 mại Lưu lượng 3 nước trường QTH 2600 0.000 học Lưu lượng 4 QTC 7.000 nước tưới cây Lưu lượng 5 nước tưới QTĐ 35.600 đường Lưu lượng 6 nước sử dụng Qsdmax QSH+QTM+QTH+QTC+QTĐ 1515.993 max Lưu lượng 7 nước rò rỉ QRR 10% Qsdmax 303.199 thất thoát Lưu lượng 8 Qcấp Qsdmax + QRR 1819.192 nước cấp Lưu lượng 9 QBTT 8%Qcấp 145.535 bản thân trạm Lưu lượng 10 tổng cần QTC Qcấp + QBTT 1964.727 dùng SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -17- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng g.

Áp lực yêu cầu trên mạng: * Áp lực yêu cấu tại có chung cư 5 tầng nên áp lực yêu cầu cần có để nước có thể lên mái chung cư là: Hyêu cầu = 5n +4 = 4*5 + 4 = 24 m 2. Thống kê lưu lượng nước sử dụng cho toàn khu dự án: Như tính toán ở trên ta có: = = 1.7 Ta tra bảng trong sách Đồ án Mạng lưới cấp nước  % Qngd SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -18- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng BẢNG 2.8 BẢNG TÍNH LƯU LƯỢNG HỆ SỐ SỬ DỤNG NƯỚC NƯỚC SINH HOẠT NƯỚC CHUNG CƯ THƯƠNG MẠI TRƯỜNG HỘC TƯỚI CÂY TƯỚI ĐƯỜNG 822.600 m3/ngđ m3/ngđ m3/ngđ m3/ngđ m3/ngđ m3/ngđ 40.000 LƯỢNG NƯỚC PATTERN GiỜ Rò rỉ Rò rỉ Rò rỉ Rò rỉ Rò rỉ Rò rỉ TOÀN KHU TRONG NGÀY Kh Kh 1.7 14 12 6 6 = = %Qngđ %Qngđ %Qngđ %Qngđ %Qngđ %Qngđ %Qngđ m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 0 - 1 1.627 SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -19- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng 21 - 22 3.000 - CỘNG SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -20- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng Hình 2.1: Biểu đồ tiêu thụ nước của toàn khu SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -21- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng Hình 2.2: Hệ số Pattern cho toàn khu 2. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ BƠM CẤP II, THỂ TÍCH ĐÀI NƯỚC, THỂ TÍCH BỂ CHỨA 2. Chế độ bơm: - Chế độ bơm của trạm bơm cấp II được lựa chọn sao cho có đường làm việc gần với đường tiêu thụ nước đồng thời thể tích đài nước và thể tích bể chứa nhỏ nhất.

- Nếu có nhiều bơm ghép song song thì bước nhảy của của các bậc làm việc của trạm bơm phải thỏ điều kiện hệ số giảm lưu lượng α khi các bơm làm việc đồng thời: + 2 bơm làm việc đồng thời: α = 0.9 + 3 bơm làm việc đồng thời: α = 0.88 + 4 bơm làm việc đồng thời: α = 0.85 SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -22- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng Hình 2. Biểu đồ tiêu thụ nước khu dân cư và khu chung cư (theo % Qngđ) * Dựa vào biểu đồ tiêu thụ nước ta sẽ chọn chế độ bơm cấp II như sau + Phương án đề xuất: bơm 2 cấp, 3 bơm giống nhau - Từ 21h – 5h : Qb = 2.06%) Với Lưu lượng nước sử dụng trong mạng lưới (Xem bảng 2.192 (m3/ngàyđêm) SVTH: Nguyễn Phúc Hưng -23- Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Tôn Thất Lãng 2. Xác định sơ bộ thể tích đài nước theo chế độ bơm: Thể tích đài nước được xác định theo phương pháp lập bảng: chọn giờ đài cạn hết nước thường xảy ra sau 1 thời gian lấy nước liên tục, nước trong đài xem như cạn và bằng 0. Từ đó ta tính được thể tích đài theo từng giờ, lượng nước trong đài lớn nhất và dung tích điều hòa của đài.

 Xác định thể tích đài nước theo chế độ bơm 2 cấp như đã lựa chọn: Bảng 2.