Sơ đồ và nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước (MLCN)

Mạng lưới cấp nước là một trong những bộ phận quan trọng của hệ thống cấp nước, làm nhiệm vụ vận chuyển và phân phối nước đến các nơi tiêu dùng.

Giá thành xây dựng mạng lưới thường chiếm 50-70% giá thành xây dựng toàn bộ hệ thống cấp nước.

MLCN bao gồm các đường ống chính, ống nhánh và các ống nối phân phối nước. MLCN có thể thiết kế theo các sơ đồ: cụt, vòng, hỗn hợp.

Sơ đồ, nguyên tắc vạch tuyến và tính toán mạng lưới cấp nước

Sơ đồ mạng lưới cấp nước

Mạng lưới cụt có tổng chiều dài đường ống nhỏ nhưng không đảm bảo an toàn cấp nước: Khi một ống nào đó ở đầu mạng bị sự cố thì toàn bộ khu vực phía sau sẽ bị mất nước. Còn mạng lưới vòng sẽ khắc phục được nhược điểm đó.

Nguyên tắc vạch tuyến MLCN:

  • Tổng chiều dài đường ống là nhỏ nhất.
  • Đường ống phải bao trùm các đối tượng dùng nước.
  • Hướng vận chuyển chính của nước đi về cuối mạng lưới và các điểm dùng nước tập trung, cách nhau 300 – 600m.
  • Hạn chế bố trí các đường ống đi qua sông, đê, đầm lầy, đường xe lửa,…

Tính toán MLCN

Mục đích: Xác định lưu lượng Q toàn mạng, lưu lượng q từng đoạn ống, trên cơ sở đó chọn đường kính (d) ống cấp nước cũng như xác định tổn thất áp lực trên đường ống để xác định chiều cao của đài nước, áp lực công tác của máy bơm.

Khi tính toán MLCN thường phải tính cho 2 trường hợp:

  • Trường hợp giờ dùng nước lớn nhất.
  • Trường hợp có cháy xảy ra trong giờ dùng nước lớn nhất.

Đối với mạng lưới có đài đối diện (đài ở cuối mạng lưới) còn phải tính toán kiểm tra cho trường hợp vận chuyển nước lớn nhất tức là trường hợp tiêu thụ ít, nước chảy qua mạng lưới vào đài.

Xác định lưu lượng tính toán của toàn mạng

Phải xác định cho ba trường hợp:

Sơ đồ, nguyên tắc vạch tuyến và tính toán mạng lưới cấp nước

Xác định lưu lượng tính toán của từng đoạn ống

Sơ đồ, nguyên tắc vạch tuyến và tính toán mạng lưới cấp nước

qct : Lưu lượng chuyển tiếp cho các đoạn ống phía sau.

α : Hệ số phân bố lưu lượng dọc đường: q ở đầu đoạn ống là max, cuối đoạn ống bằng 0, nên người ta quy ước α = 0,5.

q: Lưu lượng lấy ra dọc đường theo chiều dài của đoạn ống tính toán.

qttr : Lưu lượng tập trung lấy ra ở nút cuối của đoạn ống tính toán (thường áp dụng cho các hộ, các đơn vị tiêu thụ nước lớn như các xí nghiệp giặt, các bể bơi, nhà tắm công cộng,…).

Để xác định q cần xác định lưu lượng đơn vị (qđv), tức là lưu lượng lấy ra trên 1m chiều dài của đoạn ống.

Lúc đó ta sẽ có: q = qđv.L

L : Chiều dài đoạn ống tính toán.

Sơ đồ, nguyên tắc vạch tuyến và tính toán mạng lưới cấp nước

Sau khi qui ước α = 0,5 người ta đưa về hai nút đầu và cuối mỗi đoạn ống tính toán, và lúc đó mỗi 1 nút sẽ có lưu lượng nút (qn) là: qn = 0,5 – qdđ. Nếu nút có nhiều đoạn ống nối vào thì qn = 0,5.∑q.

Xác định đường kính ống

Có 2 cách:

  • Theo lưu lượng tính toán qtt và vận tốc kinh tế vkt:

Ta sử dụng công thức thủy lực quen biết:

Sơ đồ, nguyên tắc vạch tuyến và tính toán mạng lưới cấp nước

Xét mối quan hệ giữa d và v qua giá thành xây dựng Gxd và giá thành quản lý Gql  bằng đồ thị:

  • Nếu V tăng thì d giảm: Gxd giảm nhưng ngược lại tổn thất áp lực theo chiều dài và cục bộ tăng lên, năng lượng tiêu hao để bơm nước tăng lên. Nếu tăng v > 2,5m/s sẽ xảy ra hiện tượng sức va thủy lực trong ống mạnh hơn, các mối nối sẽ dễ hỏng hơn do đó Gql sẽ tăng lên.
  • Nếu giảm V thì d tăng: Gxd tăng nhưng tổn thất áp lực sẽ giảm, năng lượng bơm nước sẽ ít hơn, Gql sẽ giảm. Nhưng nếu giảm v xuống quá thấp thì cặn lắng sẽ đọng lại trong ống, tốn công cọ rửa.

Qua đó ta thấy cần phải xác định một giá trị v kinh tế nào đó để tránh được cả 2 nhược điểm trên. Để xác định, dựa vào đồ thị sau:

Sơ đồ, nguyên tắc vạch tuyến và tính toán mạng lưới cấp nước

  • Theo hệ số kinh tế (E) và lưu lượng kinh tế giới hạn (Qkt):

Hệ số kinh tế E phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, đặc biệt là vào công nghệ sản xuất, vào năng lượng dùng để bơm nước và trình độ kỹ thuật quản lý của các công ty cấp nước, có giá trị từ 0,25 – 0,5 – 0,75. Ứng với các giá trị E này cho từng loại ống ở bảng tính sẵn cho ta lưu lượng kinh tế giới hạn Qmaxvà Qmin. Ta không xét cụ thể.

Xác định tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ

Tổn thất áp lực dọc dường theo chiều dài ống (h1), có thể xác định theo 2 cách:

  • Theo tổn thất đơn vị (i):

Sơ đồ, nguyên tắc vạch tuyến và tính toán mạng lưới cấp nước

i: Tổn thất đơn vị, phụ thuộc vào loại ống và vận tốc nước chảy trong ống:

Sơ đồ, nguyên tắc vạch tuyến và tính toán mạng lưới cấp nước

  • λ : Hệ số kháng ma sát theo chiều dài, phụ thuộc vật liệu làm ống và độ nhám thành ống.
  • d : Đường kính trong của ống, [mm].
  • v : Vận tốc nước chảy trong ống, [m/s].
  • L : Chiều dài đoạn ống tính toán, [m].

Hệ số sức cản λ phụ thuộc vào chế độ chảy của dòng nước, độ nhám thành ống và số nhớt động học của nước, được xác định theo công thức thực nghiệm cho từng loại ống:

Sơ đồ, nguyên tắc vạch tuyến và tính toán mạng lưới cấp nước

Từ các công thức trên Sêvêlôp đã thành lập các bảng tính toán thủy lực cho các loại ống cấp nước khác nhau, dựa vào các bảng này khi đã biết lưu lượng q ta dễ dàng tìm được các trị số d, v và tổn thất 1000i (tổn thất cho 1km đường ống).

  • Theo sức kháng đơn vị (A):

Sơ đồ, nguyên tắc vạch tuyến và tính toán mạng lưới cấp nước

  • A : Sức kháng đơn vị.
  • L : Chiều dài đoạn ống ,[m].
  • K: Hệ số điều chỉnh tốc độ.
  • q : Lưu lượng nước trong ống.

Các giá trị A và K tra ở các bảng tính toán thủy lực cho từng loại ống.

Giáo trình Cấp thoát nước,

Nguyễn Đình Huấn


Bạn có muốn nhận 9 tiêu chuẩn quan trọng, 1 video hướng dẫn tổng quan 5 bước thiết kế và 2 bài viết rất đầy đủ chi tiết về hệ thống cấp thoát nước ???

Đăng ký ngay

Đặt câu hỏi hoặc để lại bình luận

avatar
  Subscribe  
Notify of