Cấp Thoát Nước Nguyễn Thống

Texto

(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

(2)

LỜI MỞ ĐẨU

C ấp th o á t nước là m ôn họ>c chuyên ngành trong ch ư ơ n g t r ì n h đà o 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 th ứ c n h ằ m đ ể g iả i q u y ế t các v ấ n đ ể liên quan đến tí.nh to á n, th iết kế, q u y h o ạ c h m ộ t hệ th ô n g cấp nước cho sin h hoạt, sản x.uảt của m ộ t đơn vị s ử d ụ n g nước h o ặ c cho m ộ t k h u vự c. T ín h í oán thiết k ế hệ th ố n g th o á t nước m ư a đ ô th ị

c ũ n g l à m ộ t n ộ i d u n g c h í n h đ ượ c đ ề Ctâp t r o n g t à i liệu.

C u ố n sá c h sẽ bao g ồm 2 p hần: Ca.p nước và th o á t nước. N ộ i d u n g sẽ được giới th iệ u trong 9 chương và các p h u lục. T ro n g m ỗ i c h ư ơ n g, th u y ế t cơ b ả n sẽ được giới thiệu và c-ác ví d ụ tín h to á n m i n h họa được tr ìn h bày. B ạ n đọc sẽ n ắ m được lâ n đê tổt hơn th ô n g q u a các bài tậ p có lời g iả i ở cuối m ỗ i chương.

T à i liệu được h o à n th à n h với g iú p đỡ và góp ý của các đ ồ n g n g h iệ p tro n g B ộ m ô n K ỹ t h u ậ t Tài nguyên nươr và trong K h o a K ỹ t h u ậ t X ả y d ự n g T r ư ờ n g Đ ạ i học B á ch khoa Thà nìí p h ổ Hồ C h í M in h .

T r o n g k h i biên soạn tài ịiệu không thô tra n h khỏi n h ữ n g sa i sót, rả t m o n g được s ự góp ý và p h ê binh cua bạn đọc. Y k iến x i n g ử i về đ ịa chỉ: Trư ờ n g Đ ạ i học B á c h kh o a Thành p h ố Hồ C h i M i n h , K h o a K ỹ t h 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,

(3)

Chương 1

NHU CẨU DÙNG NƯỚC VÀ NGƯỔN NƯỚC

1.1. (ỈIỔ I T H I Ệ 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 ư ớ c 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 h ô i d ầ u nướ c sè dược lấy từ mộ i n ^u ó n nước (hô c h ứ a , s ô n g . . . ) n h ờ vào m ộ t c ô n g i n n h lây n ướ c . Côniỉ ư ì n h lây nước này tùy t h e o trườnu h ợ p sè c ó t h é :

(4)

- 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.

T rong m ột vài trường hợp, có thể phải xây dựng trạm bơm (trạm bơm cấp I) hoặc một đ ập 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. N ếu nước k h ô n g đú tiêu chuẩn vệ sinh, chúng ta sẽ xử lv nó trong một trạm làm sạ ch (khu x ử lý) trước khi phân phôi về các nơi liêu thụ nước cuối cùng. Neoài ra, bất kỳ c h ấ t lượng n g u ồ n như thế nào, nước luôn luôn được khứ trùng (phổ biêa là sử d ụ n g chlo re ).

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 n hằm 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 d ụ n g 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 v ớ i n h i ệ m v ụ k ê n h d ẫ n n ày là h á o đ á m s ự pha l o ã n g tỏì Iiliất c ó thê’ t r o n s n g 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 Đ Ổ HÊ T H Ố N G CẤ P NƯỚC

H ệ t h ố n g c ấ p n ư ớ c và t hoá t 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.

(5)

Sơ đồ tổng quát có dạng như sau _ _ _ p — n -{'1- 1---Ỷ — 1 -/ - N ^ ỉtồ iì n ư ớ c cấp 3~ T rạ tìỉ h ơ n Ị c ấ p ì 5 ' Bê c h ử a n ư ớ c .sạch 7 ' Đ ườn\> ổns> c h ín h 9 - D ơ n v ị tiê n th u nước I ỉ - H ệ ỉh ô ỉií’ HƯỚC th à i 13- c ỏ ì ì i ị th o á i ỉiướ( 2- c ô ỉỉíỉ ỉr ì/ih th u nước 4 - T rạ m x ừ ìý nư ớ c 6- T iạ n i h t)in í Ổp 2 (S1- H ệ ĩhổiìsị cấ p nư ớ c bên ỉìạ o ù i 10- D à i tỉtiớ c Ị 2- T rạ m \ ử ỉ ý nư ớ c th à i

Ỉ 4 - 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 LƯ Ọ NÍỈ DÂN SỔ VÀ THỜI G IA N KIIAI T H Á C 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 th ố n g 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 th ế 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 k ế các côn.íỉ trình íronu ngành cấp thoát nước nhằm mục đ ích thỏa m ãn 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.

(6)

- 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 n h a n 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.

B áng 1.1. Tuổi tho còng trình tiêu biếu

Cóng trinh Đặc tính í 1101 tho

(năm)

c í/í ( ony ỈIUÌÌÌ lỉitnạ (lơ Mỉỉi muìI tiOỉix.

Đ ậ p 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

Tr ạm xừ lý và ma ng 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

Tr ạm 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 c huyên nước vào trạm xử lý Thay thế dẻ dàng 5-10

Tóm lai, chúng ta có thế khai thác V'ì s u d u11 nước nuìt. nước nu ẩ m . iiưỚL i- lợ va t a

nước biên sau khi dã được thu và xứ lý Irona một trạm tlúiiiỉ tiêu chuan và sẽ phá n 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 1 lệ 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.

(7)

1.4. N H U C Ẩ U D Ù N (; N Ư ỚC

T h e t í c h và lưu lưưnu n ư ớ c dù n a t ha y đổi rất n h i ể u tù y ( he o d i é u k i ê n đ ị a p h ư ư n g ,

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 I12ÙV đêm ) thay đối theo

thòi gian tionu nsàv. Biếu đổ sau trình bày một biếu đồ nước sinh hoạt cho ngày dùng

n ướ c lớn n hấ t đ i ể 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 g i ờ lớn nhất ( m l/h).

K, = Q ,/ Q lb - hệ số klìõng đicu hòa giờ thứ 1 (định nghĩa thường sứ dụ ng 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 iỉ Ỉ ì ìỉ ik Ị Ị ạ ù v ( ỉ i ỡ i ì h ì n h

( ì ỉ ĩ i c h ú : Trong một số trirờna h ơ p người la còn c i ml i nghĩa hõ sò khóng dicti hòa giờ

như sau :

(8)

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

Trang bị tiện nghi trong nhà

Tiêu chuán dùng

11 ƯỚC q lb

(1/người/ngày-đêm)

Hệ số không điều hòa giờ

<Kh-ma^ - Loại I. Nhà bẽn trong không có hệ thống cấp thoát nước và

dụng cụ vệ sinh. Nước dùng lấv từ vòi nước công cộng.

40-60 2,5-2,0

- Loai II. Nhà bên trong chi có vòi lấy nước. 80 100 2,0-1,8

- Loại III. Nhà bên trong có hệ thòng cáp thoát nước, có dụng cụ vệ sinh, không có thiết bị tám.

120-150 1,8-1,5

- Loại IV. Nhà bên trong có hệ thống cấp thoát nước, có dụng cụ vệ sinh, có thiết bị tắm thõng thườns.

150-200 1,7-1,4

- Loại V. Nhà ben Irong có hệ thong cấp thoát nước, có dụng cụ vệ sinh, có chậu tắm và cấp nước ncmg cục bộ.

200-300 1.5-1,3

1.4.1.2. Lưu lượng nước sinh hoạt tính toán

Lưu lượng nước cho trong bảng trên đày chỉ giá trị trunạ hình dùng nước trong một ngày đêm. Lưu lượng nước sinh hoạt tính toán trong Iĩiọt ngày đèm được tính cho naay dùng nước lớn nhất. Còng thức sau dây cho phép xác định giá tiị này:

Q s h - n g J = ^ 5 ~ K n g c l - n m ( m V n g d ) ( 1 . 1 )

trong đó:

Qsh-ngi!' *ưu luợng tính t0i*n nước sinh hoạt ngày d ù n s nưức lón nhất, (m Vngđ).

Kngt|.m.ix - hệ số không điều hoù lớn nhất ngày, giá trị thay đối trong khoáim (1,35-1,5), phụ thuộc vào đặc tính khí hậu từng vùng.

q lb - tiêu chuấn dùng nước truna bình cá nhân irong 1 ngày đêm (1/ng-ngđ). N - dân số dự báo cho khu quv hoạch (người).

Ngoài ra, sự sử dụng nước trona một ngày đêm thay đối theo từng thời tliẽm trone ngày. Lưu lượng nước sinh hoạt lớn nhất xác định theo cõne thức sau :

(9)

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 i ệ 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 Các loại nước Đơn vị đo Tièu chuẩn dùng nước (m Vi ciơn vị đo) Chú thích

- 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

- Nước vận chuyển than theo máng 1 tấn than 1,5-3,0 Bổ sung cho hệ

- Nước làm nguội iò lu vén gang ] tấn gang 24-42 thong tuần hoàn.

- 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 m 1 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.

(10)

Háng 1.4

Loại phân xtrờng Tièu chuán

(ỉ/người/ca)

Hệ số không diều hòa giờ (Kh-max)

- Phán xường nóng tòa nhiệt lớn hơn 35 2,5

2 0 Kcalo c ho 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.3 a)

Q,

QI h (l-3b)

liong đó:

q, - tiêu c h u á n n ướ c 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 : <m'/ca) o ? v , h - c , u ; r , \ h- h T, (m 7h) (1 .-ỉa) (1.4b) trong đó:

- luợng nước Sính hoạt cua còng nhàn trong một ca, một giò'.

q n, l\ị - tiêu chuán dùĩìR nước sinh hoạt cua còng nhàn trong phân xướng nónịi. lanh (mVng-ca).

Nị, N 2 - s ố c ỏ n g nhân lam việc trong phán xướng nóng và lanh trong từny ca T () - sò giờ làm vị ộc trong một ca (h).

(11)

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 T heo 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 Ỉ 5 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 T CX D 11 : 63. Có thổ tham khảo trong bảng sau đây: Bảng 1.5 Số dân (1000 người) Sô’ đám cháy đồng thời

Lưu lượng nước cho 1 đám cháy, //s Nhà 2 tầng trờ xuống

với bậc chịu lửa

Nhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa

Nhà 3 tầng trở lên không phụ thuộc bậc

chịu lửa I, II, III IV, V

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

(12)

1.4.10. C ô n g su át 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 = (a Q * ™ ,x + Q ,+ Q “ + Q f N+ Q „ ) b c (mVngđ) (1.6) trong đó:

Q s h - m X ’Qt ’Qsx ' lưu lư(?n ễ 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:

B án g 1.6. Tổng hợp lưu lượng nước dù n g theo giữ

Giờ

Q-h

a-Qo,

Tưới, m ' Xí nghiệp, m 1 Cỉa, cáng Rò rì Tổng cộng Q s h - m n x m' m' Đường Cây

Q^r

Q , x c r m ' m 1 n i1 % (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)

(8)

(9)

(10) (11) (12)

0-1

1-2

22-23 23-24 Tổng 1 I 1 Ghi chú :

(1) tra hang phụ lục 3. phu thuòc vào Kh.rn.ix. (1 2 )= 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).

(13)

1.5. N ( Ỉ U Ố N N Ư Ớ 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, sô n g ,...

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, m ạch trung bình, mạch sâu), nguồn nước m ặt (ao, hồ, sông ngòi).

Ngoài ra, còn có ngu ồ n nước mưa là nguồn bổ sung cho nước n gầm và nước mặt. Ở những vùng kh ô n g có hoặc không khai thác được hai nguồn nước trên thì nước m ưa là ngu ồ n 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 g uồn nước sẽ quyết định lính chất và thành phần các hạng mục công trình, và nó cũng q uyết 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. N guồn nước n gầm

Nước ngầm là nước nằm trong đất được lọc và giữ lại trong các lr<p đất chứa nước (thường là: cát, sỏi, cuội,., có cỡ hạt và thành phần khoáng chất khác nhau), đối với nước n g ầm có áp thường nằm giữa các lớp cản nước (thường là đất sét, đất thịt, v .v ...). N guồn bổ sung cho nước ngầm là nước mưa, nước từ hồ, ao, sõng ngòi thấm qua các lớp đất.

Nước ngầm có thể tồn tại ở các trạng thái sau:

(14)

- 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 m ao 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 độ n g 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

(15)

N ước 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.

Ổ T b Q 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 kh u yết điểm Ưu (liếm:

- Đ ộ nhiểm ban ít, trong sạch. - X ử lý đơn giản nên giá thành rẻ.

- Có thế xây dựng phân tán nên đường kính ống dẫn nhỏ. - Đ ám bào an toàn cấp nước.

K huyết 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. N guồn 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:

(16)

- Giữa các m ù a 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 n g u ồ n 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 nh iễm bẩn cao hơn.

N ư ớ c s u ố i:

Nước suối c ũ n g là nguồn cấp nước quan trọng. Có các đặc tính sau:

- K h ô n g ổn định về chất lượng nước, mức nước, lưu lượng, vận tốc d ò n g chảy giữa m ù a lũ và m ù a kiệt.

- V ề m ùa lũ. nước suối thường bị đục và thường có những dao đ('ng đột biến về mức nước và vận tốc d ò n g chảy.

- V ề m ùa k h ô thì nước suối lại rất trong nhưng mực nước thấp. N hiều khi mực nước q u á thấp kh ô n g đủ đ ộ sâu cần thiết dể thu nước. Nếu sử dụng nước suối để cấp nước thì cần có biện pháp d ự trữ, nâng cao mực nước và bảo vệ công trình thu hợp lý.

N ư ớ c h ồ, đầ m :

Tùy thuộc vào địa hình và yêu cầu sử dụng, có thể dùng hồ, đ ầ m 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, đ ầm 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.

Ư u khuyết điểm Ưu điểm: - T rữ lượng nước phong phú. - Khai thác, vận hành dễ dàng. K h u y ế t điểm: - Đ ộ nh iễm bẩn về vi trùng lớn. - H àm lượng cặn cao. - C ông trình x ử lý lớn và đắt tiền. 1.5.4. N g u ồ n nước m ưa

N g u ồ n nước m ưa ở nước ta khá phong phú (lượng mưa trung bình khoảng 1500-2000 m m /n ă m ). T uy nh iên việc sử dụng trực tiếp bị hạn c h ế do phụ thuộc nhiều vào thời tiết,

(17)

mùa, khu vực. N ó 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 k h ô n g k h í bị ô nhiễm, mái n h à ... Nước m ưa thường thiếu các muối khoáng cần thiết ch o sự phát triển cơ thế con người.

1.5.5. Lựa ch ọn ngu ồn nước

Việc lựa chọn nguồn nước phải dựa trên cơ sở kinh tế kỹ thuật củ a 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. T rữ lượng nguồn nước đảm bảo khai thác nhiều năm.

- Chất lượng nước đáp ứng yêu cầu vệ sinh theo T CX D 33 : 68, ưu tiên chọn nguồn nước nào dễ xử lý và ít dù n g hóa chất.

- Ưu tiên chọn nguồn nước gần nơi tiêu thụ, có sẵn th ế 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 c h o sinh hoạt phải thỏa mãn các chỉ tiêu sau đây: B ản g 1.7: C hỉ 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 ố i với n gu ồn nước ngầm : K h u vực bảo vệ ỉ:

(18)

- N ếu tầng bảo vệ dày < 6m. bán kính bảo vệ lấy bằng lOOm. - T rong khu vực này nghiêm cấm xây dựng.

K h u vực bà o vệ II:

L à khu vực hạn c h ế quanh khu vực I, chỉ cho phép xây dựng các công trình của hệ th ố n g cấp nước nếu tầng bảo vệ có bán kính 300m. Nếu đất khu vực II thấm nước thì tùy theo độ thấm m à bán kính bảo vệ lấy từ 50 - 300m (phụ thuộc vào cỡ hạt của tầng bảo vệ).

Đ ố i với n g u ồ n nước mặt: K h u vực ỉ:

N g h iêm cấm xây dựng, tắm giặt, làm bến bãi và xả nước vào nguồn trong phạm vi về thượng n g u ồ n > 200-500m , về hạ nguồn < 100-200m tùy lưu lượng, vận tốc và ảnh hưởng của thủy triều đến dòng sông.

K h u vực II:

K h ô n g cho phép xả nước bấn vào phía thượng nguồn: - T ừ 15 - 2 0 k m đối với sông lớn.

- T ừ 20 - 40 km đối với sông vừa.

- Đ ối với sông bé thì toàn bộ thượng nguồn không cho phép xả nước bẩn. K h u vực IU:

H ạn 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 g h iê m cấm xả nước bẩn vào hồ.

- N g h iêm 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.

(19)

BÀI TẬP

Iỉài 1. Một m ạng lưới cấp nước được quy hoạch đế cung cấp nước cho m ột 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. K hu 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 q t = 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 ạn g 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 (n r/n g đ ).

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 m ột 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 m ỗi ca là 100 mVca. Nước sinh hoạt cho công nhân trong mỗi ca là 20 //(ng-ca). N hà 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.

(20)

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.

(21)

Chương 2

CÔNG TRÌNH THU NƯỚC

2.1. (ỈIỚ I T H IỆ U

Nước trong thiên nhiên được khai Ihác từ nhiều nguồn khác nhau. Đối với mỗi loại nguồn nước khi khai thác cần có các biện pháp công trình thích hợp. Hình thức công trình khai thác nguồn nước còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác: địa hình, địa chất công trình, địa chất thúy vãn, thúy lực....

2.2. C Ô N G T R ÌN H T H U NƯỚC N (ỈÂ M 2.2.1. G iên g khưi

Giếng khơi là công trình thu nước ngầm mạch nông, thường không có áp hoặc có áp lực yếu, có đường kính D = 0,8-2,Om, chiều sâu H = 3-20m, phục vụ cấp nước cho một gia đình, hay một sô đối tượng dùng nước nhỏ. Khi cần lượng nước lớn hơn có thể xây dựng một nhóm giếng khơi nối với giếng tập trung bằng các ống xiphông.

H ìn h 2.1: Cũn tạo yiêiìi’ kh<ri

/- (ỉúx \;ìéníỉ tỉm Iiước; 2- thành {ỊÌênạ thu nước;

vách; 4 - iỊÍa cớ, /Im niíớí bẩn

Vị trí giếng nên chọn gần nhà nhưng phải cách xa các ch uồng nuôi súc vật, hố xí tối thiéu là 7-10 m.

Nước thu vào giếng có thê lây từ đáy, từ thành bên, hoặc cả từ đáy và thành bên. Trong một sỏ trường hợp đế tãng lưu lượng giếng có thể sử dụng thêm các nhánh thu nước hình nan quat.

(22)

Cấu tạo tầng lọc đáy giếng gồm 3 hoặc 4 lóp cát sỏi, chiều dày của mỗi lớp tỏi thiếu lOOmm (lớp dưới cùng là cát, lớp trên là sỏi có kích thước lớn dần từ dưới lên tròn). Nêu thu nước từ thành bên, bộ phận thư phải nằm trong tầng chứa nước và có các khe thu nước.

Đường kính giếng được xác định phụ thuộc lưu lượng cần thu, tính chất của tầng nước, cách thu nước, loại thiết bị bơm đặt trong giếng và biện pháp thi công. Thường thì đường kính giếng không nên chọn quá 3-4m, nếu đường kính lớn nên dùng nhóm giếng.

Việc tính toán giếng khơi là xác định: số lượng giếng, đường kính giếng, độ sâu giếng theo lưu lượng yêu cầu với điều kiện độ hạ sâu mực nước trong giếng khi bơiri không vượt quá độ hạ mực nước cho phép. Khi tính toán cần chú ý phân biệt: giêng hoàn chỉnh là giếng có vách và phần thu xuyên hết tầng ngậm nước và giếng không hoàn chỉnh là giếng có vách và phần thu không xuyên hết tầng ngậm nước.

Khi lấy nước từcíáy:

Nếu khoảng cách từ đáy đến tầng cản nước lớn hơn đường kính giếng (T > 2r), lưu lượng có thể xác định theo công thức V.D.Babuskin:

--- 27tKSr ( 2 1 )

" + --(1 + 1 . 1 8 - ? - )

2 T 4H

trong đó:

r - bán kính trong của giếng. K - hệ sô thấm.

s - độ hạ mực nước trong giếng khi bơm. R - bán kính ảnh hưởng.

T - khoáng cách từ đáy giếng đến tầng cán nước. H - chiéu sâu mực nước tĩnh tính đốn đáy cách thủy. Nếu H và T rất lớn thì có thổ bò qua vế phải của m ẫu số.

Khi T > lOr và R < 10H có thể tính lưu lượng giếng theo công thức:

Q = 4KSr (2.2)

K hi lấy nước qua thàỉih bén:

Có thể sử dụng công thức tương tự như với giếng khoan không hoàn chỉnh không áp: K S | 2 ( H - T ) - S |

Q = 1 ,3 6 ---'— ——--- i (2.3)

I K

lg r

Ngoài ra cũng có thể xác định theo công thức sau (tính như giếng khoan): Khi thu nước từ đáy:

(23)

Q 2 = F 2.V2 (2.5) Khi thu nước t ừ đ á v và thành bên:

Q = Q, + Q 2 (2.6)

trong dó:

Fị - diện tích đáy giếng;

F 2 - diện tích phần thu nước thực tế của giếng được tính bằng phần diện tích xung quanh cúa giếng có bô trí khe thu nước và nằm trong mực nước ngầm.

V ,- vận tốc nước chảy qua tầng lọc đáy vào trong giếng. Theo C.V.Idbacser:

V, = a P K ( l - p ) ( r i - l ) (2.7)

với:

a = 0,5 - 0,6 - hệ số an toàn, p - hệ số phụ thuộc cấu tạo lọc. p - độ rỗng của lớp vật liệu lọc. T|- hộ số nhớt động học của nước.

V-, - vận tốc nước chảy qua thành bên vào giếng:

V2 = 6 0n/k (2.8)

Khi thu nước từ thành bôn:

K - hệ số thấm (m/ng).

Sơ bộ tính toán có thể xác định lưu lượng giếng khơi theo công thức sau:

q = zlể! v m 7s)

4 cp

d - dường kính cúa giếng (m)

V - vận tốc cho phép cúa nước chảy vào giếng.

B ản g 2.1: T ốc độ tới hạn của dòng nước qua đáy giếng khơi

(2.9) Đường kính d50 (ram) lầns chứa nước Vm,(m/s) Đường kính d50 (mm) tầng chứa nước Vfh(m/s) 0,05 0,01 0,7 0,09 0,1 0,02 0,8 0,10 0,2 0,03 1,0 0,11 0,3 0,04 1,5 0,14 0.4 0,06 2,0 0,16 0,5 0,07 3,0 0,18 0,6 0,08 -

(24)

-Đườn % h ầm lìgaiiíỊ tỉm lì ước:

Là công trình thu nước ngầm mạch nòng với còng suất lớn hơn từ vài chục đến vài trăm m 5ngày. Đ ộ sâu tầng nước không quá 8m.

Mặt đất tự nhiên \ 7 4 - -\ 7 5 1 1 1 1 ► i 1 1 1 *! 1 1 V - L - T .12 ... _ 6

H ì n h 2.2: S ơ âổ ( (ÌII tạo íhíờnị’ liiìm NỊiantỉ thu nước

ì - (tươm; hầ m ỉlin nước; 2- iỊÌếiìỊi tập t i i t i i í ị ; m ự c lìirớí troiHỊ iỊÌên^; 4- m ực Iiước tũih tron lị tầm; chứa; 5- li'fjy (lúi chứa nước ; 6- ĩiìiiiỊ cán nước

Cấu tạo đường hầm n gang thu nước gồm có:

- Hệ thống ông thu nước (bàng sành hoặc bêtông c ó lỗ d = 8m m hoặc khe rộng lO-lOOmm, ngoài ra có thể xếp đá dăm, dá láng) nằm ngang đặt trong lớp chứa nước, có độ dốc đế nước tự cháy vể giếng tập trung.

- G iêng tập trung.

- G iếng thâm: trên đường hầm thu nước khoáng 25-50m và tại những vị trí đường hám đổi hướng thì cần bỏ trí giêng tliãm đô kicm tra nước chày.

Đường hầm có thế bô trí kiếu hoàn chính hoặc không hoàn chính. Tính toán (ỉườuy /ithn thu IIướt

Xác định lưu lượng đường hầm dựa trẽn cơ sờ các định luật vé dòng thấm của Darcy. G iá thiẽì tầng Cíiri nước ớ phía dãy là mặt nam ngang, trạng thái chuyến động của nước n gám từ tầng chứa đến đường hiìm !à trạng thái cháv tầng.

Mặt dấí tưnhiẻn

Mực nước tĩnh i R

* --- ►

(25)

Áp dụng công thức Dupuid: + Khi thu nước 1 bên: + Khi thu nước 2 bên: Q Q = L K (H 2 - h 2) 2R L K (H 2 - h 2) R

(

2

.

10

)

(2.11) Mặt đất tự nhiên i Mực nước tĩnh Hỉnh 2.4: Hầm ĩhu nước khôtỉỉị hoàn chỉnh

Lưu lượng xác định theo công thức A.V.Romanop:

Q = KLS + R , L 67T R 2,3 lg + -7i.b 2T

(

2

.

12

)

trong đó: L - chiểu dài đường hầm. b - chiều rộng đường hầm. T - khoảng cách từ đáy hầm đến táng cản nước. 2.2.2. Giếng khoan

G iếng khoan là công trình thu nước ngầm mạch sâu với công suất lớn từ 5 - 500 //s, chiểu sâu từ vài chục đến vài trăm mét và có đường kính D = 100 - 60 0 mm.

a) c) d)

'Ề Hình 2.5: Cúi loại í>iéilạ khoan

(26)

Giếng khoan gồm các loại sau:

- Giếng khoan hoàn chính (a), khai thác nước ngầm không áp, đáy giếng khoan đến tầng cản nước đấu liên.

- G iếng khoan không hoàn chỉnh (b), khai thác nước ngầm khô n g áp, đáy giếng nầm cao hơn tầng cản nước.

- Giếng khoan hoàn chỉnh (c), khai thác nước ngầm có áp.

- G iếng khoan không hoàn chỉnh (d), khai thác nước ngầm có áp.

a) b) p 6 ____ _ .4 ■ 5$ • 5 ỘV7-, I

H ì n h 2.6: S ơ dồ i ẩii lạo yié/iạ khoaII

1- miệỉUỊ ìịìcihị; 2- ốnạ v á c h ; d a i liên kết, 4- ỐIHỊ lọc; 5- UIIÍỊ lắiìiị; ổ- cỏn nối ư ) Ôn í; vúcli nối với lọc htìní> (lai liên kết; h) Om; vách nối với ÔIHỊ lọc híhiíỊ côn nối Sơ bộ tính toán có thê xác định theo công thức sau:

H 2 - h 2 Q = I.K.

2 . R

(2.13)

I - chu vi ống thu.

K - hệ số thấm (m/h). Khi không có số liệu thãm dò, có thể tham khảo sổ liệu trong bảng 2-2.

H - chiểu dày tầng chứa nước.

h - chiểu cao mực nước trong giêng tính từ đáy ống thu.

Bảng 2.2 : Giá trị hệ sô thấm K ước tính của một sô loại đất K (m/ngd) Lớn nhất Trung bình Nhỏ nhất Sỏi sạn 100 Cát không đều, lẫn sỏi sạn 100 40 20 Cát hạt thô 15 12 10 Cát hạt mịn 10 5 1 Cát pha 2 I 0.2 Sét pha 0,1 0,05 0,01 Sét 0,08 0,01 0,005

(27)

2.3. C Ô N G T R ÌN H T H U NƯỚC M Ặ T 2.3.1. N h iệm vụ và đặc điểm

Công trình thu nước mặt ngoài chức nãng lấy nước còn có nhiệm vụ xử lý sơ bộ qua song chắn và lưới chắn rác. Do vị trí tồn tại và tính chất nguồn bổ sung mà nguồn nước mật có những đặc thù riêng, khác hẳn với nguồn nước ngầm. No chịu ảnh hưởng trực tiếp cúa các điều kiện môi trường bên ngoài và tác dộng do sự hoạt động của con người. Khi tính toán công trình thu nước mặt cần quan tâm đến một số vấn đề khác mà nó có ý nghĩa quan trọng sau:

- Tỉ lệ giữa lưu lượng thu và lưu lượng nước sông không quá 15%. Nếu lượng nước thu vào lớn quá sẽ gây ảnh hướng đến ch ế độ thủv vãn của sông.

- C hế đ ộ thủy văn trên sông ảnh hướng nhiểu đến kết cấu và cách thu nước của công trình. Trước hết cần quan tâm đến M N m ax, MNmin, tình hình biến động của dòng chảy và hồi lắng phù sa đế chọn vị trí cứa thu nước hợp lý. Các sông ở gần biển cần xét đến sự ảnh hưởng của thúy triều.

c)

(28)

- Dạng mặt cắt ngang sông ảnh hưởng rất lớn đến kiêu loại công trình thu. Tùy theo độ dốc hờ sông và hình d ạn g của nó, mật cắt ngang sõng có thế chia làm bốn loại:

- Dạng bờ thoải (a). - Dạng bờ dốc (b).

- Dạng dốc dựng đứng (c). - Dạng có thềm (d).

Cấu tạo địa chất bờ sông và lòng sông có ảnh hướng đến vị trí và kết cấu ciia còng trình. Tùy theo độ bền vững và ổn định của đất mà quyết định sử dụng công trình thu kiểu kết hợp hay tách biệt với nhà máy bơm.

Cùng một nguồn nước nhưng có thể có nhiều mục đích khác nhau nên cần kết hợp hài hòa các mục đích sử dụ n g nước với nhau.

2.3.2. Phân loại cổ n g trình thu

Thòng thường có thể phân loại theo các yếu tô sau: - Theo nguồn thu: kênh, sông, hồ c h ứ a,...

- Theo tính chất xây dựng: cô' định, nổi, di động. - Theo thời gian phục vụ: lâu dài, tạm thời. - Theo vị trí lấy nước: gần bờ, xa bờ.

- Theo cách b ố trí c ô n g trình: riêng biệt, kết hợp. - Theo kiểu vịnh.

2.3.3. VỊ trí đạt cô n g trình thu

Thường chọn ờ thượng nguồn so với khu dân cư và công nghiệp. Cần bảo đảm các yêu cầu sau:

- Bảo đảm lấy đủ lượng nước yêu cầu cho trước mắt và tương lai có chất lượng tốt và có điều kiện bảo vệ ng u ồ n nước.

- C h ế độ thủy lực ng u ồ n nước thuận dòng. - Bờ sông, lòng sông ổn định.

- Địa chất tốt.

- Gần nơi tiêu thụ, ngu ồ n điện, giao thông,... - Quản lý, vận hành thuận lợi.

- Trên đoạn sông cong nên bô trí ở 1/3 đoạn cuối bờ sông lõm. 2.3.4. C ốn g thu nước ven bờ

Áp dụng khi bờ sông dốc sâu và chất lượng nước cũng tốt như giữa sông. Công trình thu nước và nhà máy bơm có thê bố trí kết hợp khi bờ có địa chất tốt hoặc bố trí tách biệt khi có bờ đất xấu.

a ) L o ạ i k ế t liỢỊ)

(29)

- G i a n máv được b ố trí cao hơn mực nước thấp nhất trong gian hút. Công trình loại nàv được sử dụng với nền đất chắc, ổn định. Khi vận hành máy bơm phải mồi nước.

- G i a n máv có c a o độ sàn bằng cao độ đáy công trình thu, thường có chiều cao hút

H s < 0 nén khi vạn hành máv bơm không cần mồi nước. Loại này có khối lượng xây dựng lớn và điều kiện địa chất kém hơn loại trên.

- G i a n m á y b ơ m kết h ợ p với g ia n thu và g ia n hút n ư ớ c c ó 2 trường hợp:

+ Dao động mực nước sồng nhỏ, sàn động cơ bố trí cao hơn m ực nước IỚĨ1 nhất và có chiéu cao hút Hs < Hckcp (chiểu cao chân không cho phép).

+ Dao động mực nước lớn, sử dụng loại bơm chìm. C ô n g t r ì n h t h u loại n à y c ó k hố i l ư ợ ng g i ả m hơn n h i ề u s o với 2 l o ạ i trên. 3) b) ỉ ỉ ì n h 2.8: c ỏ n ạ trình thu nước ven b ờ kết h(Ịp (ỉ) Nẻỉì chái:

b) N ên ỉún khôn ạ đêu, hơìiì ỉrục ỉỉị*am> c) N ến lún khô nạ đều, hơtìì trục (íứỉii> /- nyõn thu nước 2- phòỉUị cỉựt m á y hơnĩ 3- lĩ tới cháu rúc 4- bcĩrtì ly târìì ĩrục m*aníỊ 5- hơnì /v tâm trục đứny 6- cứa thu nước

C h ú ý; Khi xây dựng công trình kiểu kết hợp cần có biện pháp chống thấm hợp lý cho gian máy.

b) L o ạ i tách biệt

Do điều kiện địa chất nên nhà máy bơm phải đặt lùi xa vào trong bờ. Trong điều kiện cho phép nên bỏ trí NM B càng gần công trình thu càng tốt, vì sẽ góp phần nâng cao cao trình sàn gian máy.

(30)

Hình 2.9: CôniỊ trình thu nước loại rách hiệt

ì - ntịăn thu nước; 2- nạăn h ú t ; ố n i Ị lìúl; 4- m á y bơrti; 5- trạm hơni cấp I

2.3.5. C ôn g trình thu nước xa bờ

Nếu ở bờ sông mực nước quá nông, bờ sông thoải, mực nước dao động lớn người ta thường lây nước ở giữa lòng sông. Nước được lấ) vào từ cửa thu (họng thu) ớ giữa lòng sông và dẫn qua ống tụ cháy vào cong irình thu nuớc nằm ở sát bờ. Nhà m áy bơm có thể bô trí kết hợp hoặc lách biệt còng trình thu. Theo cách dẫn nước về ngăn thu nước, công trình có thể chia làm 2 loại như sau:

L o ạ i díirnỊ ốm> tự ch ảy:

Thường được sử dụng khi bờ sông thoải, độ sâu đật ống không lớn lắm. Nêu dao động mực nước giữa 2 m ùa lớn, có thể bố trí 2 họng thu ở 2 độ cao khác nhau.

Hình 2.10: CônÍỊ trình thu nước xa b ờ loại tách biệt

(31)

L o ạ i ilù/iíỊ Ốnạ xiphỏiiíỊ:

Thường được sử dụng khi bờ sòng không thoái lăm. Nếu đặt ống tự chảy thì độ sâu đật ông lớn, điều kiện thi công và quản lý khó khăn, nên ống tự chảy sẽ được thay thế bâng ống xiphông. Do đó trong công trình cần bố trí thèm bơm chân không để mồi ống xi phỏng. Khi nước sóng lên đến mực nước cao nhất thì ống xipông sẽ làm việc như ống tự chay.

H ìn h 2.11: CàiUỊ trình tltu nưới xa hờ loại kết hựịì ỉ - ÒII.xi p lìò iiiị; 2- hovi chìm khôuv,. 3- iỊÍan m áv

2.3.6. Loại kết hợp thu nước xa bờ và ven bờ

Thường được ứng dung với b<* sông urơng dốc hoặc có thềm, v ề mùa lũ thu nước qua cửa lấy nước (2) c òn mùa kiệt lấy nước qua họng thu (1).

H ỉn h 2 .12:

c

'ÔIHỊ n inh thu lìiíớt veiì và xa h ừ loại kết hợp ì- họiiiỊ thu IIước; 2- cứa thu nước

Khi lưu lượng cùa công trình nhó, nước sông tương đổi sạch và ít rác có thể dùng bưm hút trực tiếp nước sõng. Loại nàv có ưu điểm là chi phí xây dựng thấp. Nhưng do mực nước sông dao độnc và ống hút clài nên 2Ìan dặt máy bơm thấp hơn mặt đất nhiều đê bao dám điều kiện hút nước của máv bơm. Việc quàn lý ống hút có khó khăn hơn.

(32)

H ì n h 2.13: H ọnạ thu nước

ỉ - ơ/ỉự hút; 2- bệ dặt ổn IỊ h ú t ; s o n í; cliắn rúc; 4- lỗ thu nước; 5- sỏi đá

2.4. T ÍN H T O Á N M Ộ T s ố H Ạ N G M Ụ C C Ô N G T R ÌN H 2.4.1. Song chán rác

Thường được bố trí ở cửa thu nước của công trình. Cấu tạo của nó gồm những thamh thép có tiết diện tròn <Ị> 8 hoặc ệ 10, hoặc tiết diện chữ nhật (6 X 50 m m ) đặt song lOing với nhau và hàn vào một khung thép. Khoảng cách giữa các thanh thép từ 4 0 - 5 0 n m . Song chắn rác được nâng thả nhờ ròng rọc hoặc tời quay tay bố trí trong ngăn quả.i 1 ý. Hình dạng song chắn rác cần phù hợp với hình dạng cửa thu nước. Diện tích cỏnị t.ác của song chắn rác được xác định theo công thức:

co = — K ,.K 2.K 3 (2.14)

v.n trong đó:

Q - lưu lượng tính toán của công trình (n r/s);

V - vận tốc nước chảy qua song chắn rác (m/s). Theo TCN 33 : 85 vận tốc này nêr lấy

từ 0,4-0,8 m/s;

Kị - hệ số co hẹp do các thanh thép, tính theo công thức:

K , = — (2.1:5)

a a - khoảng cách giữa các thanh thép; d - đường kính các thanh thép;

(33)

- hệ số co hẹp do rác bám vào song. Thường lấy K2 = 1,25; K , - hệ số kể đến ánh hưởng hình dạng của thanh thép:

- Với tiết diện tròn lâv K3 = 1,1;

- Với tiết diện hình chữ nhật K 3 = 1,25. n - sỏ cừa thu nước.

2.4.2. Lưới chán rác (dạng phảng)

Cáu tạo gồm tấm lưới cãng trên khung thép. Tấm lưới đan bằng các dây thép có

d ư ờ n g k í n h <ị> = l - l , 5 m m . mắt lưới 2 x 2 - 5 x 5 m m .

Trong một sô trường hợp để tăng khả năng chịu lực cúa lưới còn bô trí thêm một tấm lưới nữa có kích thước mắt lưới 25x25 mm đan bàng dây thép có đường kính (ị) = 2-3mm.

Diện tích công tác của lưới được xác định theo công thức:

(!> = — K ,.K 2.K, (2.16)

v.n trong dó:

Q - lưu lượnu tính toán cùa cỏnII trình ( m ’/s);

V - vận tốc nước cháv qua lưới chăn rác (m /s);

Lưới pháng lãV V = 0,2 - 0.4m/s; Lưới quay láy V = 0,15 - 0,8m/s.

n - s ỏ c ử a th u nướ c;

K | - hộ s ố c o h ọ p tính llico c õ n g thức:

K( = (a + d r _(1 + p) ( 2 1 7 )

a" a - kích thước măt lưới;

d - dường kính dây đan lưới;

Kị - hệ s ố c o h ọ p d o rác h á m vào lưới. T h ư ờ n g lấy Kt = 1,5;

K, - hộ sò ánh hướng của hình dạng thanh thép, K , = 1,15-1,5;

p - tí lệ giữa phấn diện tích khung và các kết cấu khác chiếm so với diện tích công tác của lưới.

Imagem

Referências