CHƯƠNG I: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

1.1. CÁC HỆ THỐNG CẤP NƯỚC VÀ TIÊU CHUẨN DÙNG NƯỚC

1.1.1. Các hệ thống cấp nước và tiêu chuẩn dùng nước

Hệ thống cấp nước là tổ hợp những công trình có chức năng thu nước, xử lí nước, vận chuyển, điều hòa và phân phối nước.

Hệ thống cấp nước có thể phân loại như sau:

1. Theo đối tượng phục vụ: Hệ thống cấp nước đô thị, công nghiệp, nông nghiệp, đường sắt...
2. Theo chức năng phục vụ : hệ thống cấp nước sinh hoạt, sản xuất, chữa cháy.
3. Theo phương pháp sử dụng nước: Hệ thống trực tiếp, hệ thống tuần hoàn.
4. Theo nguồn nước: Hệ thống nước ngầm, nước mặt...
5. Theo nguyên tắc làm việc: Hệ thống có áp, không áp tự chảy...

Mỗi loại hệ thống như vậy về yêu cầu, quy mô, tính chất và thành phần công trình có khác nhau, nhưng dù có phân chia theo cách nào thì sơ đồ của nó tựu trung cũng có thể là hai loại cơ bản : sơ đồ hệ thống cấp nước trực tiếp (hình 1.1) và sơ đồ hệ thống cấp nước tuần hoàn (hình 1.2)

Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống cấp nước trực tiếp.

1. Nguồn nước ; 2. Công trình thu; 3. Trạm bơm cấp I;

4. Khu xử lí; 5. Bể chứa; 6. Trạm bơm cấp II;

7. Hệ thống dẫn nước; 8. Đài nước; 9. Mạng lưới cấp nước

Qua hai sơ đồ hình 1.1, 1.2 ta thấy : công trình thu đón nhận nước tự chảy từ nguồn vào, trạm bơm cấp I hút nước từ công trình thu bơm lên khu xử lí rồi dự trữ ở bể chứa, trạm bơm cấp II bơm nước từ bể chứa vào hệ thống dẫn đến đài và hệ thống mạng lưới phân phối.

Về chế độ công tác thì hố thu, trạm bơm cấp I và khu xử lí làm việc điều hòa trong ngày. Bể chứa có chức năng điều hòa, chỉnh lưu lượng giữa khu xử lí và yêu cầu của mạng lưới theo thời gian. Đài nước dùng để điều hòa áp lực và một phần lưu lượng.

Tùy theo chất lượng nước yêu cầu, điều kiện tự nhiên, nhất là nguồn nước và các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật có thể thêm hoặc bớt các công trình trong các sơ đồ trên. Có thể kết hợp công trình thu và trạm bơm cấp I vào một công trình khi địa chất và địa hình cho phép. Nếu khu xử lí đặt ở độ cao đảm bảo được áp lực phân phối, thì không cần trạm bơm cấp II và đài nước. Khi công suất của hệ thống cấp nước lớn, nguồn cung cấp điện đảm bảo, trong trạm bơm cấp II đặt máy bơm li lâm và được cơ giới hoá hay tự động hoá thì có thể không cần đài nước.

Để chọn sơ đồ cho một hệ thống cấp nước cần căn cứ:

• Điều kiện tự nhiên : nguồn nước, địa hình, khí hậu...
• Yêu cầu của các đối tượng dùng nước. Thông thường cần nghiên cứu các mặt : lưu lượng, chất lượng, tính liên tục, dây chuyền xử lí, áp lực, phân phối đối tượng theo yêu cầu chất lượng...
• Về khả năng thực thi, cần nghiên cứu : khối lượng xây dựng và thiết bị kĩ thuật, thời gian, giá thành xây dựng và quản lí.
• Để có một sơ đồ tối ưu ta phải so sánh kinh tế kĩ thuật nhiều phương án. Phải tiến hành so sánh toàn bộ cũng như từng bộ phận của sơ đồ. Chọn được sơ đồ hệ thống cấp, nước hợp lí sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao, bởi thế đòi hỏi chúng ta phải có kiến thức chuyên môn sâu cũng như những kiến thức trong hợp về các chuyên môn khác.

1.1.2. Tiêu chuẩn dùng nước

Tiêu chuẩn dùng nước là lượng nước trung bình tính cho một đơn vị tiêu thụ trong một đơn vị thời gian (thường là trong một ngày) hay cho một đơn vị sản phẩm (lít/người/ngày, lít/đơn vị sản phẩm).

Muốn thiết kế một hệ thống cấp nước cần xác định tổng lưu lượng theo tiêu chuẩn của từng nhu cầu dùng nước. Các nhu cầu thường gặp là :

1. Nước sinh hoạt

Tính bình quân đầu người, lít/người/ ngày đêm, theo quy định trong tiêu chuẩn cấp nước hiện hành (bảng 1.1) TCXD 33-85

Tiêu chuẩn ở bảng 1.1 dùng cho các nhu cầu ăn uống sinh hoạt trong các nhà ở, phụ thuộc vào mức độ trang bị kĩ thuật vệ sinh trong nhà, điều kiện khí hậu, tập quán sinh hoạt và các điều kiện có ảnh hưởng khác của mỗi địa phương.

Bảng 1.1

Nước cấp tiêu dùng trong sinh hoạt, ăn uống là không đồng đều theo thời gian. Để phản ảnh chế độ làm việc của các hạng mục công trình trong hệ thống cấp nước theo thời gian, nhất là trạm bơm II, mà không làm tăng hay giảm công suất của hệ thống, người ta đưa ra hệ thống không điều hòa giờ (Kg)- là tỉ số giữa lưu lượng tối đa và lưu lượng trung bình giờ trong ngày cấp nước tối đa.

Để phản ánh công suất của hệ thống trong ngày dùng nước tối đa, thường là về mùa nóng, với công suất dùng nước trong ngày trung bình (tính trong năm) người ta đưa ra hệ số không điều hòa ngày (Kng), theo TCXD 33-85, Kng = 1,35 ÷ 1,5.

Khi chọn tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cần lưu ý vùng khí hậu và xét khả năng phục vụ của hệ thống ít nhất là 5 10 năm sau.

2. Nước công nghiệp

Tiêu chuẩn nước công nghiệp phải được xác định trên cơ sở dây chuyền công nghệ của xí nghiệp do cơ quan thiết kế hay quản lí cấp. Tiêu chuẩn nước công nghiệp được tính theo đơn vị sản phẩm. Cùng một loại xí nghiệp, nhưng do dây chuyền công nghệ và trang thiết bị khác nhau, lượng nước dùng cho nhu cầu sản xuất có thể chênh lệch nhau. Bảng (1.2) nêu ví dụ về tiêu chuẩn nước dùng cho nhu cầu sản xuất.

Bảng 1.2

Nước cấp cho công nghiệp địa phương: trường hợp ở phân tán và không tính cụ thể được, cho phép lấy bằng 5÷10% (theo TCXD 33-85) lượng nước ăn uống và sinh hoạt trong ngày dùng nước tối đa của điểm dân cư.

Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu ăn uống và sinh hoạt của công nhân sản xuất tại các xí nghiệp công nghiệp lấy theo bảng (1.3).

Bảng 1.3

Lượng nước tắm của công nhân sau giờ làm việc tính theo kíp đồng nhất với tiêu chuẩn 40 người một vòi tắm 500 Ɩ/h với thời gian tắm là 45 phút.

3. Nước tưới cây, tưới dường...

Tiêu chuẩn nước dùng để tưới cây, vườn hoa, quảng trường, đường phố trong các đô thị, thì tùy theo loại mặt đường, loại cây trồng, diều kiện khí hậu... để chọn. Nói chung có thể lấy từ 0,5 + 1 Ɩ/m2 diện tích được tưới.

4. Nước dùng trong các nhà công cộng

Tiêu chuẩn nước dùng trong các nhà công cộng lấy theo quy định cho từng loại (TCXD 33-85).

5. Nước rò rỉ của mạng lưới phân phối

Lượng nước này không có tiêu chuẩn rõ rệt, tuỳ theo tình trạng của mạng lưới mà có thể lấy từ 5÷10% tổng công suất của hệ thống. Thực tế lượng nước rò rỉ của mạng lưới phân phối có khi lên tới 15÷20%.

6. Nước dùng trong khu xử lí

Để tính toán sơ bộ có thể chọn tỉ lệ 5÷10% công suất của trạm xử lí (trị số nhỏ dùng cho công suất lớn hơn 20.000m3/ngày đêm). Lượng nước này dùng cho nhu cầu kĩ thuật của trạm, phụ thuộc vào từng loại công trình: bể lắng 1.5÷3%; bể lọc 3÷5%; bể tiếp xúc 8÷10%.

7. Nước chữa cháy

Lưu lượng nước, số đám cháy đồng thời, thời gian cháy, áp lực nước để chữa cháy cho một điểm dân cư phụ thuộc vào quy mô dân số, số tầng cao, bậc chịu lửa và mạng lưới đường ống nước chữa cháy đã quy định trong TCVN 33-85.

1.2. LƯU LƯỢNG VÀ ÁP LỰC TRONG MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

1.2.1. Xác định lưu lượng nước tính toán

Lượng nước tính toán cho khu dân cư có thể xác định theo công thức :

Trong đó:

Qmax.ngàyđêm , Qmax.h , qmax.s -Lưu lượng nước lớn nhất ngày đêm, giờ và giây;

Kng , Kh - Hệ số không điều hòa ngày đêm, giờ;

Qtb - Tiêu chuẩn dùng nước trung bình (l/người ngày đêm);

N - Dân số tính toán của khu dân cư (người).

Lưu lượng nước tưới đường, tưới cây có thể tính theo công thức sau:

Trong đó :

Qt.max.ng , Qt.max.h ,qt.max.s: Lưu lượng nước tưới lớn nhất ngày đêm, giờ và giây;

F : Diện tích cây xanh hoặc mặt đường cần tưới, ha;

qt: Tiêu chuẩn nước tưới, (l/m2 ngày đêm);

T : Thời gian tưới trong ngày, (giờ);

Lưu lượng nước dùng cho sản xuất thường người ta coi như phân bố đều trong quá trình sản xuất và được xác định theo tiêu chuẩn tính trên đơn vị sản phẩm.

1.2.2. Áp lực nước trong mạng lưới cấp nước

Muốn đưa nước tới các nơi tiêu dùng thì tại mỗi điểm của mạng lưới cấp nước bên ngoài phải có một áp lực tự do cần thiết. Áp lực này do máy bơm hoặc đài nước tạo ra.

Muốn việc cấp nước được liên tục thì áp lực của máy bơm hoặc chiều cao của đài nước phải đầy đủ để đảm bảo đưa nước tới những vị trí bất lợi nhất của mạng lưới, tức là điểm đưa nước tới ngôi nhà nằm ở vị trí cao nhất, xa nhất so với trạm bơm hoặc đài nước, đồng thời tại điểm đó phải có một áp lực tự do cần thiết để đưa nước tới các thiết bị dụng cụ vệ sinh đặt ở vị trí bất lợi nhất bên trong nhà.

Áp lực tự do cần thiết tại vị trí bất lợi nhất trên mạng lưới cấp nước bên ngoài, còn gọi là áp lực cần thiết của ngôi nhà, có thể lấy sơ bộ như sau: nhà một tầng 10m; nhà hai tầng 12m, nhà 3 tầng 16m... cứ như vậy khi tăng thêm một tầng thì áp lực cần thiết tăng thêm 4m.

Trong hệ thống cấp nước chữa cháy áp lực thấp, áp lực cần thiết ở các cột lấy nước chữa cháy bất lợi nhất tối thiểu phải là 10m. Còn trong trường hợp chữa cháy áp lực cao, áp lực cần thiết của cột lấy nước chữa cháy bất lợi nhất phải đảm bảo đưa nước qua ống vải gai chữa cháy (Ɩ = 50÷100m) đến vị trí bất lợi nhất của ngôi nhà có cháy và tại đó cũng phải có áp lực đầy đủ tối thiểu là 10m.

Để dễ theo dõi mối liên hệ về phương diện áp lực giữa các công trình cấp nước có thể xem sơ đồ giới thiệu ở hình 1.3.

Hình 1.3

Sơ đồ liên hệ về phương diện áp lưc giữa các công trình của hệ thống cấp nước

Từ sơ đồ trên có thể tính được chiều cao đặt đài nước Hđ và áp lực công tác của máy bơm :

Trong đó :

Zb ,Zđ ,Znh - cốt mặt đất tại trạm bơm, đài nước và ngôi nhà bất lợi nhất;

- Áp lực cần thiết của ngôi nhà bất lợi nhất ;

Hđ ,Hb - Độ cao đài nước và áp lực công tác của máy bơm;

hđ - Chiều cao của thùng chứa nước trên đài;

h1 – Tổng số tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước từ đài đến ngối nhà bất lợi nhất;

h2 - Tổng sổ tổn thất áp lực trên đường ống dẫn nước từ trạm bơm đến đài.

Nguồn: Thế giới Van công nghiệp sưu tầm từ internet./.

Xem lại: GIÁO TRÌNH CẤP THOÁT NƯỚC

Xem tiếp: Chương II: MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC