BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI NGUYỄN PHAN VIỆT NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỢP LÝ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN CHỜ HUYỆN YÊN PHONG, TỈNH BẮC NINH Chuyên ngành: Cấp thoát nước Mã số: 60.58.70 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN TUẤN ANH Hà Nội – 2014 LỜI CẢM ƠN Sau quá trình thực hiện, dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh, được sự ủng hộ động viên của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, cùng với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước đúng thời hạn và nhiệm vụ với đề tài “ Nghiên cứu thiết kế hợp lý mạng lưới cấp nước cho thị trấn Chờ, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh” Trong quá trình làm luận văn, tác giả đã có cơ hội học hỏi và tích lũy thêm được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu phục vụ cho công việc của mình. Tuy nhiên do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế, số liệu và công tác xử lý số liệu với khối lượng lớn nên những thiếu sót của luận văn là không thể tránh khỏi. Do đó tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo cũng như những ý kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp. Qua đây tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh, người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cung cấp những tài liệu, thông tin cần thiết cho tác giả hoàn thành Luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Thủy Lợi, các thầy giáo, cô giáo Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, các thầy cô giáo các bộ môn đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn trong suốt quá trình học tập. Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các cơ quan, đơn vị đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong quá trình điều tra thu thập tài liệu cho Luận văn này. Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành Luận văn Xin chân thành cảm ơn./. Hà nội, ngày……tháng….năm 2014 Tác giả Nguyễn Phan Việt BẢN CAM KẾT Tên tác giả: Nguyễn Phan Việt Học viên cao học CH20CTN Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu thiết kế hợp lý mạng lưới cấp nước cho thị trấn Chờ, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh” Tác giả xin cam đoan đề tài Luận văn được làm dựa trên các số liệu, tư liệu được thu thập từ nguồn thực tế, được công bố trên báo cáo của các cơ quan Nhà nước để tính toán ra các kết quả, đánh giá và đưa ra một số đề xuất giải pháp. Tác giả không sao chép bất kỳ một luận văn hoặc một đề tài nghiên cứu nào trước đó. Hà nội, ngày……tháng….năm 2014 Tác giả Nguyễn Phan Việt MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 4 1.1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4 1.1.1. Tổng quan các nghiên cứu xác định D ống 4 1.1.2. Tổng quan các nghiên cứu về bài toán thiết kế tối ưu 5 1.1.3. Phần mềm tính toán mạng lưới cấp nước EPANET 5 1.2. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 13 1.2.1. Điều kiện tự nhiên 13 1.2.2. Điều kiện kinh tế xã hội 17 1.2.3. Hiện trạng hệ thống hạ tầng kỹ thuật 19 1.2.4. Quy hoạch phát triển đô thị đến năm 2020, 2030 21 1.2.5. Quy hoạch xây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật 26 1.3. QUY HOẠCH HỆ THỐNG CẤP NƯỚC ĐẾN NĂM 2030 32 1.4. SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ 33 CHƯƠNG II: CƠ SỞ KHOA HỌC TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỢP LÝ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC THỊ TRẤN CHỜ 35 2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ TỐI ƯU 35 2.1.1. Phương pháp quy hoạch tuyến tính(QHTT) 35 2.1.2. Phương pháp quy hoạch phi tuyến(QHPT) 36 2.1.3. Phương pháp quy hoạch động(QHĐ) 37 2.1.4. Phương pháp so sánh trực tiếp(thử nghiệm độc lập) 38 2.2. CÁC QUY ĐỊNH VỀ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 43 2.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỂ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC THỊ TRẤN CHỜ 44 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỢP LÝ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN CHỜ 46 3.1. TÍNH TOÁN NHU CẦU NƯỚC VÀ LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC 46 3.1.1. Lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt 46 3.1.2. Lưu lượng nước công nghiệp 46 3.1.3. Lưu lượng nước công cộng 47 3.1.4. Lưu lượng nước cho dịch vụ đô thị 47 3.1.5. Lưu lượng nước thất thoát 47 3.1.6. Lưu lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý 47 3.2. CÔNG SUẤT TRẠM CẤP NƯỚC 47 3.2.1. Lưu lượng ngày tính toán trung bình trong năm của hệ thống cấp nước 48 3.2.2. Lưu lượng nước tính toán trong ngày dùng nước nhiều nhất và ít nhất Q ngày.max và Q ngày.min 49 3.2.3. Lưu lượng tính toán công trình thu nước, trạm bơm cấp I và trạm xử lý 49 3.2.4. Lưu lượng giờ tính toán mạng lưới (công suất trạm bơm cấp II) 49 3.3. NHU CẦU DÙNG NƯỚC CHO CHỮA CHÁY 50 3.4. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TRẠM BƠM CẤP II, LỰA CHỌN SỐ MÁY BƠM, SỐ BẬC BƠM 50 3.5. LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC VÀ TRẠM BƠM II 51 3.5.1. Các loại nguồn nước 51 3.5.2. Phương án đặt TBII 54 3.5.3. Kết luận 54 3.6. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI KHÁC NHAU 54 3.6.1. Xác định các khu vực dùng nước 54 3.6.2. Lựa chọn sơ đồ, nguyên tắc vạch tuyến 55 3.6.3. Xác định các trường hợp tính toán 56 3.6.4. Xác định chiều dài tính toán của các đoạn ống 56 3.6.5. Tính toán lưu lượng dọc đường cho các đoạn ống 57 3.6.6. Chọn vật liệu ống 58 3.6.7. Tính toán thủy lực mạng lưới cấp 59 3.7. TÍNH TOÁN HÀM MỤC TIÊU CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN 62 3.7.1. Chi phí xây dựng(C xd ) 62 3.7.2. Chi phí quản lý 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC BẢNG Hình 1.1: Sơ đồ chọn đường kính tối ưu 5 Bảng 1: Dự báo tăng tỷ lệ tăng dân số thị trấn Chờ (theo quy hoạch) 11 Bảng 2: Bảng cân bằng đất đai (kể cả đất dân dụng và ngoài dân dụng). 16 Bảng 3 : Bảng chỉ tiêu cấp điện 23 Bảng 4: Chất lượng nước ngầm tại lỗ khoan 53 Bảng 5: Tổng hợp đường kính thay đổi của các phương án như sau: 61 Bảng 6: Tổng chi phí xây lắp 67 Bảng 7: Chi phí điện năng cho các phương án như sau: 68 Bảng 8: Kết quả tính toán hàm mục tiêu(chỉ tiêu kinh tế) của các phương án: 69 1 MỞ ĐẦU 1. Sự cần thiết của đề tài Nước sạch là nhu cầu không thể thiếu trong đời sống hàng ngày của người dân. Nó ảnh hưởng trực tiếp tới sinh hoạt hàng ngày của các gia đình, ảnh hưởng tới sức khỏe của mọi người. Các nhà khoa học trên thế giới đã cảnh báo thế kỷ 21 loài người sẽ phải đối mặt với nhiều mối đe dọa thiên nhiên, đặc biệt là phải đối mặt với hiểm họa thiếu nước và ô nhiễm nguồn nước. Nước sạch và vệ sinh môi trường đô thị là một vấn đề có ý nghĩa quan trọng mà Đảng, Nhà nước, Chính phủ đã và đang đặc biệt quan tâm. Trong những năm qua, vị trí, vai trò, ý nghĩa và các mục tiêu của công tác này đã liên tục được đề cập đến trong nhiều văn bản của Đảng, Nhà nước và Chính phủ, cụ thể là Chiến lược phát triển cấp nước đô thị Việt nam được thể hiện qua Định hướng phát triển cấp nước đô thị Việt nam đến 2025 và tầm nhìn đến 2050 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại quyết định số 1929/QĐ-TTg ngày 20 tháng 11 năm 2009. Hiện nay, thị trấn Chờ, tỉnh Bắc Ninh chưa có hệ thống cấp nước tập trung. Nguồn nước mà người dân thị trấn đang sử dụng được khai thác từ các giếng khoan, giếng khơi phần lớn là không đảm bảo về mặt chất lượng. Trong tương lai, thị trấn Chờ sẽ trở thành đô thị loại IV, một đô thị vệ tinh quan trọng của thành phố Bắc Ninh. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch của người dân cần xây dựng hệ thống mạng lưới cấp nước tập trung cho khu vực này. Trong thực tế hiện nay, khi thiết kế các mạng lưới cấp nước, các kỹ sư thường chọn đường kính ống cấp nước dựa trên lưu lượng thiết kế của đường ống và vận tốc cho phép trong một phạm vi rộng ( thường từ 0,8 - 1,8 m/s) và thường đề xuất chỉ 1-2 phương án thiết kế. Do vậy phương án thiết kế được chọn có thể dẫn đến sự lãng phí trong đầu tư xây dựng và quản lý hệ thống. 2 Để giải quyết phần nào bất cập trên, đề tài “Nghiên cứu thiết kế hợp lý mạng lưới cấp nước cho thị trấn Chờ, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh” được đề xuất nghiên cứu. 1. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu đề xuất được mạng lưới đường ống cấp nước hợp lý cho thị trấn Chờ. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống mạng lưới đường ống cấp nước thị trấn Chờ, Bắc Ninh. 3.2 Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu: Các tuyến ống chính của mạng lưới cấp nước. 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 4.1 Cách tiếp cận - Tiếp cận các thành tựu nghiên cứu của các nước trong khu vực và trên thế giới - Tiếp cận thực tế: đi khảo sát thực địa, tìm hiểu các hồ sơ. - Tiếp cận hệ thống: tính toán, lựa chọn phương án thiết kế hệ thống cấp nước sinh hoạt theo hướng tối ưu. 4.2 Phương pháp nghiên cứu. Luận văn sử dụng các phương pháp sau: - Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa; - Phương pháp kế thừa; - Phương pháp ứng dụng mô hình toán Epanet để tính toán mạng lưới cấp nước - Phương pháp ứng dụng lý thuyết tối ưu hóa; 5. Bố cục của luận văn - Luận văn gồm 3 chương, phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo. 3 Chương I : Tổng quan 1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 1.2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu 1.3. Quy hoạch hệ thống cấp nước đến năm 2030 1.4. Sự cần thiết phải đầu tư Chương II : Cơ sở khoa học tính toán thiết kế mạng lưới cấp nước thị trấn Chờ 2.1. Các phương pháp thiết kế tối ưu 2.2. Phần mềm tính toán mạng lưới cấp nước Epanet 2.3. Lựa chọn phương pháp thiết kế tối ưu để thiết kế MLCN thị trấn Chờ Chương III : Thiết kế hợp lý mạng lưới cấp nước cho thị trấn Chờ 3.1. Tính toán nhu cầu nước và lựa chon nguồn nước 3.2. Công suất trạm cấp nước 3.3. Nhu cầu dùng nước cho chữa cháy 3.4. Xác định chế độ làm việc của TBII, lựa chọn số máy bơm, số bậc bơm 3.5. Lựa chọn nguồn nước và TBII 3.6. Đề xuất các phương án thiết kế mạng lưới khác nhau [...]... VỰC NGHIÊN CỨU 1.2.1 Điều kiện tự nhiên 1.2.1.1.Vị trí địa lý Yên Phong là một huyện nằm ở phía Tây tỉnh Bắc Ninh, được bao bọc bởi sông Cầu, sông Cà Lồ và sông Ngũ Huyện Khê 14 - Phía Bắc giáp huyện Hiệp Hoà, huyện Việt Yên của tỉnh Bắc Giang - Phía Đông giáp thị xã Bắc Ninh và huyện Tiên Du - Phía Nam giáp huyện Từ Sơn - Phía Tây giáp huyện Sóc Sơn và Đông Anh của thị trấn Hà Nội Huyện lỵ của huyện. .. 5/1998/NĐ-CP về việc thành lập Thị trấn Chờ Hiện nay Thị trấn đang là đô thị loại IV, là huyện lỵ huyện Yên Phong, là trung tâm hành chính - kinh tế - văn hoá - xã hội của toàn huyện Tuy nhiên trong tương lai, quy hoạch hệ thống đô thị tỉnh Bắc Ninh, thị trấn Chờ được xác định có quy mô đô thị loại III, là một trong ba đô thị vệ tinh quan trọng của thị trấn trung tâm Bắc Ninh 1.2.1.2 Đặc điểm địa hình... nếp sống đô thị thúc đẩy tốc độ đô thị hoá Việc quy hoạch xây dựng hệ thống cấp nước sạch cho đô thị Chờ sẽ đảm bảo cung cấp đầy đủ nhu cầu dùng nước đô thị và một số khu vực lân cận + Chỉ tiêu cấp nước: Áp dụng tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam đối với đô thị Chờ là đô thị loại III xác định chỉ tiêu dùng nước đô thị như sau : + Cấp nước sinh hoạt :150lít/người/ng.đ + Cấp nước công cộng :10%QSH + Dự phòng... chất thuỷ văn Qua kết quả khoan thăm dò nguồn nước ngầm tại khu vực dự án của Công ty cổ phần Công nghệ địa vật lý thực hiện tháng 6/2012 cho thấy, nguồn nước ngầm khu vực Thị trấn khá phong phú Trữ lượng và chất lượng hoàn toàn đủ khả năng cung cấp cho hệ thống cấp nước của Thị trấn Chờ 1.2.2 Điều kiện kinh tế xã hội 1.2.2.1 Điều kiện tự nhiên Hiện nay, Thị trấn Chờ là trung tâm của huyện và đang trên... như các thị tứ trên địa bàn huyện, đô thị Chờ đang có các điều kiện phát triển tương đối rõ nét và thuận lợi Như vậy: Hệ thống giao thông của Thị trấn Chờ rất thuận lợi cho phát triển kinh tế, thương mại, du lịch của cả vùng 1.2.3.2 Hiện trạng hệ thống cấp nước • Việc cấp nước sạch cho nhân dân từ lâu luôn là điều trăn trở của cơ quan Đảng, chính quyền tại thị trấn Chờ Tuy nhiên trước đây huyện Yên Phong... tối ưu trong hệ thống mạng lưới cấp nước 1.1.3 Phần mềm tính toán mạng lưới cấp nước EPANET Hiện nay có một số phần mềm thiết kế mạng lưới cấp nước như: Loop, Epanet, WaterCad nhưng phần mềm Epanet có tính trực quan và phương pháp điều chỉnh đơn giản chính xác Nên tác giả lựa chọn Epanet là phần mềm để tính toán 1.1.3.1 Khái niệm 7 EPANET là chương trình tính toán mạng lưới cấp nước, có khả năng mô... phí cấp cho xây dựng còn hạn hẹp Do đó các hệ thống cơ sở hạ tầng nói chung và cấp nước nói riêng hầu như chưa được xây dựng • Hiện nay thị trấn Chờ chưa có hệ thống cung cấp nước sạch, chưa có một dự án hay công trình xử lý nước sạch nào được xây dựng từ trước cho đến nay Nhân dân trong thị trấn chủ yếu dùng nước giếng khoan, giếng khơi, nước mưa và ao hồ để phục vụ sinh hoạt Dân ở khu vực ngoại thị. .. đường Đông Xuyên) - Đường tỉnh lộ 286 (Bắc Ninh - Đông Anh) nối đô thị với hai trung tâm lớn là thị xã Bắc Ninh và đô thị Đông Anh (Hà Nội), đoạn qua đô thị dài 1,3km được mở rộng thành đường phố chính đô thị với mặt cắt 33m (9 - 15 - 9) - Đường tỉnh lộ 295 nối liền trung tâm huyện lỵ Yên Phong với đô thị Từ Sơn và đi khu du lịch Phật Tích cũng như nối lên trung tâm huyện lỵ Hiệp Hoà (Bắc Giang) Đoạn... của thị trấn Hà Nội Huyện lỵ của huyện Yên Phong là Thị trấn Chờ, cách thị xã Bắc Ninh 13km, cách đô thị Từ Sơn 8km, cách Hà Nội khoảng 35km Thị trấn Chờ có hệ thống giao thông thuận tiện, nằm trên trục QL 18 Nội Bài-Quảng Ninh và nằm trên giao lộ của hai tuyến đường 295 và 286 Các tuyến đường qua Thị trấn có: đường 286 từ Bắc Ninh Sóc Sơn, Đông Anh và đi Thái Nguyên, đường 295 nối Hiệp Hoà - Từ Sơn... nhà ở 28 - Tổng chiều dài mạng lưới đường đô thị là 27.35km đạt chỉ tiêu 6,15km/km2 1.2.5.2 Quy hoạch hệ thống thoát nước - Tiêu chuẩn thiết kế thoát nước bên ngoài công trình: TCVN 51/2008 - Hệ thống thoát nước thiết kế cho khu vực là hệ thống cống chung giữa nước mưa và nước thải sinh hoạt Nước thải của công trình sau khi được xử lý đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh môi trường cho phép trong từng công trình, . VỀ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 43 2.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐỂ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC THỊ TRẤN CHỜ 44 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỢP LÝ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN CHỜ . hợp lý mạng lưới cấp nước cho thị trấn Chờ, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh được đề xuất nghiên cứu. 1. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu đề xuất được mạng lưới đường ống cấp nước hợp lý cho thị. LỢI NGUYỄN PHAN VIỆT NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỢP LÝ MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC CHO THỊ TRẤN CHỜ HUYỆN YÊN PHONG, TỈNH BẮC NINH Chuyên ngành: Cấp thoát nước Mã số: 60.58.70 LUẬN