Đồ án Thiết kế cải tạo hệ thống cấp nước thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC *** CƠ SỞ VẠCH TUYẾN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC Vạch tuyến mạng lưới cấp nước là một bước quan trọng khi thiết kế mạng lưới cấp nước. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng làm việc của hệ thống, giá thành xây dựng và quản lý hệ thống. Vạch tuyến mạng lưới cấp nước hợp lý sẽ giúp cho hệ thống làm việc ổn định, hạn chế được lượng nước thất thoát rò rỉ, tăng tuổi thọ làm việc của hệ thống. Vạch tuyến phải dựa trên nguyên tắc sau: Mạng lưới cấp nước phải đưa nước đến mọi đối tượng dùng nước trong phạm vi thiết kế. Tổng chiều dài đường ống của toàn mạng phải nhỏ nhất và đảm bảo nước phải cấp nước liên tục, không bị gián đoạn . Hướng cấp nước thuận lợi. Hạn chế đường ống đi qua sông, hồ và đường sắt cũng như các trở ngại khác. Trường hợp bắt buộc phải qua sông thiết kế đi dưới gầm cầu, dùng bản mã neo vào gầm cầu, qua đường sắt phải gia cố tránh ảnh hưởng tới đường ống. Nhận xét mặt bằng thành phố Quy Nhơn: Địa hình thành phố khu vực tập trung dân cư tương đối bằng phẳng. Chỉ có hai ngọn núi là núi Bà Hỏa và núi Vũng Chua, khu vực này là công viên và vườn sinh thái nên không có dân cư sinh sống. Khu vực phát triển Nhơn Hội nằm ở phía Tây của bán đảo Phương Mai, nối với đô thị bằng cầu Quy Nhơn. Khu vực Phú Tài và Bùi Thị Xuân lại chủ yếu phát triển công nghiệp. Khu vực phường Nhơn Bình với địa hình bằng phẳng, giao thông thuận lợi sẽ là khu trung tâm hành chính của đô thị trong tương lai. Dựa vào các tài liệu quy hoạch đã có, ta chia thành phố làm hai khu vực dùng nước, bao gồm: Khu vực 1: Khu trung tâm và khu mở rộng phía Tây Bắc núi Bà Hỏa ( phường Nhơn Phú, Nhơn Bình ) Tầng cao trung bình khoảng từ 3 tầng. Khu vực 2: Khu vực ngoại thành, khu phát triển công nghiệp và du lịch trong tương lai ở phía Tây và phía Đông của thành phố ( khu Phú Tài và Nhơn Hội) Khu vực này có dân cư thưa thớt, tần cao trung bình là 1 tầng. Trên cơ sở đó ta tiến hành vạch tuyến mạng lưới cấp nước như sau: Với những ống còn sử dụng tốt ta giữ lại, những khu vực nào có nhu cầu dùng nước tăng ta đặt thêm ống chạy song song với ống cũ, đồng thời phát triển mở rộng thêm mạng lưới để đáp ứng được nhu cầu dùng nước. Vì đây là thiết kế mạng lưới cấp nước cho một thành phố, nên phải bảo đảm cấp nước liên tục, tránh xảy ra sự cố hỏng hóc gây mất nước trong thành phố. Vì vậy, chúng ta sử dụng mạng lưới vòng cho các tuyến ống tới các khu dân cư tập trung và xí nghiệp công nghiệp để đảm bảo cấp nước liên tục và an toàn. Còn nước dẫn từ mạng lưới thành phố đến các tiểu khu, công trình nhỏ là mạng lưới cụt. Tại khu vực núi Bà Hỏa có đặt trạm bơm tăng áp, bể chứa nước dung tích 3000 m3 ở cốt +27m trên núi. Mạng lưới có 3 nguồn cấp nước là Nhà máy nước Diêu Trì công suất 39.000 m3/ngđ, nhà máy nước Phú Tài, công suất 8000 m3/ngđ; nhà máy nước Nhơn Bình, công suất 80.000 m3/ngđ. Đối với khu vực bán đảo Phương Mai ta phải dùng tuyến ống đi qua cầu Quy Nhơn để truyền tải. Sau khi vạch tuyến mạng lưới ta có phương án cải tạo mạng lưới như sau: Đối với khu vực nội thành cũ của thành phố (khu vực thành phố cũ sát biển), phương án cải tạo là giữ lại toàn bộ các tuyến ống cũ (Khu vực được cải tạo bởi dự án VIE 2146 - năm 2005) các tuyến ống chủ yếu có đường kính D200 đến D300. Đối với tuyến ống trên chính chạy qua khu vực này ta xây mới để đảm bảo lưu lượng và áp lực cho cả hai giai đoạn. Tuyến cần thay mới là 2 tuyến (06 - 07 -08 -09 -10 -11- 12 (chạy dọc sân bay cũ) ; 07 - 54 - 53 - 52 - 46 - 45 (thuộc phường Đống Đa - Thị Nại) Phương án hoạt động của mạng lưới vẫn giữ nguyên như cũ, có thêm một điểm cấp vào từ nhà máy Nhơn Bình, đồng thời vẫn giữ nguyên trạm bơm tăng áp và bể chứa trên cao tại núi Bà Hỏa. Tuy nhiên do việc mở rộng mạng lưới nên trạm bơm tăng áp chỉ sử dụng để bơm nước lên đài và sử dụng vào giờ có cháy để cấp thêm nước cho mạng lưới. (Thực tế do địa hình phức tạp của thành phố Quy Nhơn, nguồn cấp cũ tại nhà máy Diêu Trì khá xa bơm không đủ áp để đưa nước lên bể chứa trên núi Bà Hỏa nên dự an cũ phải thiết kế thêm trạm bơm tăng áp. Trạm bơm tăng áp và hệ thống bể chứa dưới chân núi và trên núi Bà Hỏa được đồng bộ với nhau qua hệ thống rơ le tự động, khi mức nước trên Đài hạ xuống đến mức giới hạn, bơm tự động bật đưa nước lên, có một hệ thống ống riêng D400 để vận chuyển nước lên Đài). Thống kê các tuyến ống truyền tải cũ còn sử dụng được. Ta có bảng sau: Bảng 4.1 Thống kê các tuyến ống cũ tận dụng lại STT  Đoạn ống  Đường kính (mm)  Chiều dài thực tế (m)   1  Pipe 12-13  200  176   2  Pipe 13-14  200  132   3  Pipe 14-15  200  299   4  Pipe 19-20  300  370   5  Pipe 20-21  500  139   6  Pipe 21-22  250  319   7  Pipe 22-23  250  269   8  Pipe 23-16  250  389   9  Pipe 34-33  400  380   10  Pipe 33-32  250  594   11  Pipe 33-31  300  450   12  Pipe 34-27  400  945   13  Pipe 27-26  400  331   14  Pipe 31-28  250  253   15  Pipe 32-28  250  328   16  Pipe 25-22  200  323   17  Pipe 22-19  250  247   18  Pipe 31-30  150  245   19  Pipe 30-32  150  108   20  Pipe 32-13  250  260   21  Pipe 30-29  200  241   22  Pipe 29-24  200  330   23  Pipe 24-23  200  319   24  Pipe 23-18  200  387   25  Pipe 27-28  250  255   26  Pipe 28-29  150  248   27  Pipe 14-29  200  310   28  Pipe 15-24  200  315   29  Pipe 12-38  200  331   30  Pipe 11-38  200  405   31  Pipe 38-37  200  292   32  Pipe 37-39  200  350   33  Pipe 39-41  150  249   34  Pipe 41-42  150  530   35  Pipe 10-36  250  362   36  Pipe 36-40  200  290   37  Pipe 40-44  200  305   38  Pipe 45-43  250  302   39  Pipe 43-42  200  232   40  Pipe 6-56  250  163   41  Pipe 56-55  200  342   42  Pipe 55-50  200  296   43  Pipe 50-49  150  509   44  Pipe 49-48  150  294   45  Pipe 48-43  150  500   46  Pipe 49-47  100  268   47  Pipe 50-51  100  233   48  Pipe 55-54  150  310   49  Pipe 51-47  150  531   50  Pipe 46-40  200  237   51  Pipe 9-35  250  189   52  Pipe 53-35  200  255   53  Pipe 35-36  250  296   54  Pipe 36-37  200  550   55  Pipe 40-39  150  405   56  Pipe 44-41  150  226   57  Pipe 45-44  150  157   58  Pipe 50-51  100  233   59  Pipe 55-54  150  310   60  Pipe 51-47  150  531   61  Pipe 46-40  200  237   62  Pipe 9-35  250  189   63  Pipe 53-35  200  255   64  Pipe 35-36  250  296   65  Pipe 36-37  200  550   66  Pipe 40-39  150  405   67  Pipe 44-41  150  226   68  Pipe 45-44  150  157   69  Pipe 62-61  500  1580   70  Pipe 66-63  600  1140   71  Pipe 63-62  500  2490   72  Pipe 52-51  200  167   73  Pipe 47-45  150  233   74  Pipe 26-25  250  286   75  Pipe 25-24  200  257   76  Pipe 15-16  200  300   77  Pipe 16-17  150  400   78  Pipe 3-64  300  1211   79  Pipe 18-17  200  477   80  Pipe 18-19  250  303   81  Pipe 21-26  500  270   82  Pipe 61-20  500  1000   83  Pipe DN-34'  500  500   84  Pipe 8-34  200  327   . GIAI ĐOẠN I (2008 - 2015) Chiều dài tính toán của các đoạn ống: Công thức tính chiều dài tính toán các đoạn ống như sau: ltt = lthực x m (m). Trong đó: ltt: Chiều dài tính toán của các đoạn ống (m). lthực: Chiều dài thực của các đoạn ống (m). m: Hệ số phục vụ của đoạn ống. Khi đoạn ống phục vụ một phía m = 0, 5. Khi đoạn ống phục vụ hai phía m = 1. Khi đoạn ống qua sông m = 0. Bảng 4.2 : Chiều dài tính toán các đoạn ống STT  Đoạn ống  Chiều dài thực tế (m)  Hệ số m  Chiều dài tính toán (m)  STT  Đoạn ống  Chiều dài thực tế (m)  Hệ số m  Chiều dài tính toán (m)   Khu vực I                        1  1-77  1935  1.0  1935  62  25-24  257  1.0  257   2  1-2  960  1.0  960  63  24-15  315  1.0  315   3  2-3  593  1.0  593  64  27-28  255  1.0  255   4  65-2  1210  1.0  1210  65  28-29  248  1.0  248   5  2-58  905  1.0  905  66  29-14  310  1.0  310   6  58-57  964  1.0  964  67  31-30  245  1.0  245   7  56-55  342  0.5  171  68  30-32  108  1.0  108   8  55-50  296  0.5  148  69  40-44  305  0.5  153   9  50-49  509  0.5  255  70  38-37  292  0.5  146   10  49-48  294  0.5  147  71  37-39  350  0.5  175   11  42-43  232  1.0  232  72  39-40  105  0.5  53   12  43-45  302  1.0  302  73  39-41  249  0.5  125   13  45-46  266  1.0  266  74  41-42  530  0.5  265   14  46-52  338  1.0  338  75  38-11  405  1.0  405   15  46-40  237  1  237  76  37-36  550  1.0  550   16  40-36  290  1  290  77  47-51  531  0.5  266   17  52-53  118  1.0  118  78  36-35  296  1.0  296   18  53-54  152  1.0  152  79  41-44  226  1.0  226   19  54-7  280  1.0  280  80  44-45  157  1.0  157   20  7-6  134  0.5  67  81  45-47  233  1.0  233   21  6-5  1428  1.0  1428  82  47-49  268  0.5  134   22  5-4  1119  1.0  1119  83  43-48  500  1.0  500   23  4-3  408  1.0  408  84  52-51  167  0.5  84   24  3-64  1211  1.0  1211  85  51-50  223  0.5  112   25  63-62  2490  0.5  1245  86  54-55  310  1.0  310   26  62-61  1580  0.0  0  87  6-56  163  1.0  163   27  61-20  980  1.0  980  88  9-35  189  1.0  189   28  20-19  370  1.0  370  89  35-53  255  1.0  255   29  19-18  303  1.0  303  90  10-36  362  1.0  362   30  18-17  477  1.0  477  91  12-38.  221  1.0  221   31  17-16  590  1.0  590  92  61-60  1200  0.0  0   32  16-15  346  1.0  346  93  60-5  460  0.5  230   33  15-14  299  1.0  299  94  5-57  505  1.0  505   34  14-13  132  1.0  132  95  57-77  1031  1.0  1031   35  13-12  176  1.0  176  96  62-59  748  0.5  374   36  12-11  376  1.0  376  97  59-4  443  1.0  443   37  11-10  292  1.0  292  98  4-58  557  1.0  557   38  10-9  317  1.0  317  99  64-65  576  1.0  576   39  9-8  226  1.0  226  100  59-60  1004  0.5  502   40  8-7  227  0.5  114  Khu vực II   41  8-34  327  0.5  164  101  63-66  1140  1.0  1140   42  34-27  945  0.5  473  102  66-67  642  0.5  321   43  27-26  331  0.5  166  103  67-68  481  0.5  241   44  26-21  270  0.5  135  104  68-69  1064  0.5  532   45  21-20  139  0.5  70  105  69-70  508  0.5  254   46  19-22  247  1.0  247  106  70-71  965  0.5  483   47  22-25  323  1.0  323  107  71-72  226  1.0  226   48  25-28  328  1.0  328  108  72-73  947  1.0  947   49  28-31  253  1.0  253  109  73-70  246  1.0  246   50  31-33  450  1.0  450  110  73-74  500  1.0  500   51  33-34  380  1.0  380  111  74-75  1580  1.0  1580   52  33-32  594  1.0  594  112  74-69  250  1.0  250   53  32-13  260  1.0  260  113  75-68  310  1.0  310   54  30-29  241  1.0  241  114  75-76  326  1.0  326   55  29-24  330  1.0  330  115  76-67  326  1.0  326   56  24-23  319  1.0  319  116  77-78  4680  0.0  0   57  23-18  387  1.0  387  117  78-79  370  0.5  185   58  21-22  319  1.0  319  118  79-80  1200  0.5  600   59  22-23  269  1.0  269  119  80-81  520  1.0  520   60  23-16  389  1.0  389  120  81-78  1280  0.5  640   61  26-25  286  1.0  286                  Tổng  Chiều dài thực tế (m)  Khu vực I  46240     Khu vực II  17561    Chiều dài tính toán (m)  Khu vực I  37692     Khu vực II  9626   (Khu vực I và khu vực II nằm hai phía khác nhau nên không có đoạn ống dùng chung hai khu vực (m = 0,5)) Tổng chiều dài ống thực tế Lthực tê = 63.801 m Tổng chiều dài tính toán: Ltính toán = 47.318 m, KV1: 37692m, KV2: 9626m Xác định lưu lượng dọc đường các đoạn ống: Do trên mạng lưới cũ có 1 đài nước 3000m3 hiện vẫn sử dụng. Trạm bơm tăng áp dưới chân núi Bà Hỏa hiện có 2 bơm chỉ làm nhiệm vụ cung cấp nước lên bể chứa trên cao. Do việc xây dựng nhà máy mới tại phường Nhơn Bình, cách khu thành phố cũ 3km nên vẫn giữ nguyên chức năng của đài nước và trạm bơm tăng áp. Đồng thời trạm bơm tăng áp sẽ hoạt động vào giờ có cháy. Bơm cũ tại trạm tăng áp có q=180l/s, H=40m. Theo bảng tổng hợp lưu lượng, giờ dùng nước nhiều nhất của thành phố là từ 16h-17h. Qmax = 5,87% Qngđ = 7081 (m3/h)= 1967 (l/s) Lưu lượng đơn vị dọc đường:
(l/sm) Trong đó:
: Lưu lượng dọc đường của khu vực i. (l/s.m)
: Lưu lượng sinh hoạt trong giờ dùng nước lớn nhất của khu vực i có kể đến hệ số (a = 1, 1).
= 3549,9(m3/h) = 986,08 (l/s).
= 151 (m3/h) = 41,94 (l/s).
: Tổng chiều dài tính toán của khu vực i. (m).
= 37692 (m);
= 9626 (m).
: Lưu lượng dọc đường phân phối đều cho các khu vực. Được xác định theo công thức: 
(l/s.m). Với: (Qt - Tổng lưu lượng nước tưới cây, rửa đường. (Qt = 131,1 + 452,3 = 565,4 (m3/h) = 157,05 (l/s). (Qdp - Tổng lưu lượng nước dự phòng. (Qdp = 7081 – 5245,2 = 1835,8 (m3/h) = 509,4(l/s).
= 0,01408 (l/sm) Vậy lưu lượng dọc đường của đô thị
=
= 0,04024 (l/s. m).
=
= 0,01850(l/s. m). Từ đó ta tính được tổng lưu lượng dọc đường lấy ra tại các nút trên mạng lưới: (Qnút = ((
.
) = 0,04024× 37692+ 0,0185 × 9626 = 1694,79(l/s). Từ đó ta tính được lưu lượng dọc đường cho các đoạn ống theo công thức: qdđ(i-k) =
.ltt(i-k). Bảng 4.4: Lưu lượng dọc đường các đoạn ống giai đoạn 1 STT  Đoạn ống  Nội thành  Ngoại thành     Ltt  qđv  qdđ  Ltt  qđv  qdđ     (m)  (l/sm)  (l/s)  (m)  (l/sm)  (l/s)   1  1-77  1935  0.04024  77.86            2  1-2  960  0.04024  38.63            3  2-3  593  0.04024  23.86            4  65-2  1210  0.04024  48.69            5  2-58  905  0.04024  36.42            6  58-57  964  0.04024  38.79            7  56-55  171  0.04024  6.88            8  55-50  148  0.04024  5.96            9  50-49  255  0.04024  10.24            10  49-48  147  0.04024  5.92            11  42-43  232  0.04024  9.34            12  43-45  302  0.04024  12.15            13  45-46  266  0.04024  10.70            14  46-52  338  0.04024  13.60            15  46-40  237  0.04024  9.54            16  40-36  290  0.04024  11.67            17  52-53  118  0.04024  4.75            18  53-54  152  0.04024  6.12            19  54-7  280  0.04024  11.27            20  7-6  67  0.04024  2.70            21  6-5  1428  0.04024  57.46            22  5-4  1119  0.04024  45.03            23  4-3  408  0.04024  16.42            24  3-64  1211  0.04024  48.73            25  63-62  1245  0.04024  50.10            26  62-61  0  0.04024  0.00            27  61-20  980  0.04024  39.44            28  20-19  370  0.04024  14.89            29  19-18  303  0.04024  12.19            30  18-17  477  0.04024  19.19            31  17-16  590  0.04024  23.74            32  16-15  346  0.04024  13.92            33  15-14  299  0.04024  12.03            34  14-13  132  0.04024  5.31            35  13-12  176  0.04024  7.08            36  12-11  376  0.04024  15.13            37  11-10  292  0.04024  11.75            38  10-9  317  0.04024  12.76            39  9-8  226  0.04024  9.09            40  8-7  114  0.04024  4.57            41  8-34  164  0.04024  6.58            42  34-27  473  0.04024  19.01            43  27-26  166  0.04024  6.66            44  26-21  135  0.04024  5.43            45  21-20  70  0.04024  2.80            46  19-22  247  0.04024  9.94            47  22-25  323  0.04024  13.00            48  25-28  328  0.04024  13.20            49  28-31  253  0.04024  10.18            50  31-33  450  0.04024  18.11            51  33-34  380  0.04024  15.29            52  33-32  594  0.04024  23.90            53  32-13  260  0.04024  10.46            54  30-29  241  0.04024  9.70            55  29-24  330  0.04024  13.28            56  24-23  319  0.04024  12.84            57  23-18  387  0.04024  15.57            58  21-22  319  0.04024  12.84            59  22-23  269  0.04024  10.82            60  23-16  389  0.04024  15.65            61  26-25  286  0.04024  11.51            62  25-24  257  0.04024  10.34            63  24-15  315  0.04024  12.68            64  27-28  255  0.04024  10.26            65  28-29  248  0.04024  9.98            66  29-14  310  0.04024  12.47            67  31-30  245  0.04024  9.86            68  30-32  108  0.04024  4.35            69  40-44  153  0.04024  6.14            70  38-37  146  0.04024  5.88