bài tẬp thỰc hành hỆ thỐng cẤp nƯỚ · pdf filecác quá...

131

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TS. ĐOÀN THU HÀ, KS. NGUYỄN MẠNH TUÂN

BÀI TẬP THỰC HÀNH

HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

WRU

NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG HÀ NỘI – 2007

132

MỤC LỤC

TrangMục lục 1Lời nói đầu 3Phương pháp thực hiện và tổ chức bài tập thực hành 4Chương 1. Hệ thống phân phối nước và thiết bị 1.1. Các khái niệm cơ bản về Hệ thống cấp nước 1.1.1. Nội dung cơ bản 1.1.2. Bài tập thực hành

1.1.3. Nghiên cứu điển hình 1.2. Quy hoạch và thiết kế tối ưu hệ thống phân phối nước

1.2.1. Nội dung cơ bản 1.2.2. Bài tập thực hành 1.2.3. Nghiên cứu điển hình

1.3. Độ tin cậy của hệ thống cấp nước 1.3.1. Nội dung cơ bản 1.3.2. Bài tập thực hành 1.3.3. Mức độ quan trọng của các tuyến ống trên mạng lưới và ví dụ

tính toán 1.3.4. Nghiên cứu điển hình

1.4. Cấu tạo của mạng lưới cấp nước 1.4.1. Nội dung cơ bản 1.4.2. Bài tập thực hành 1.4.3. Giới thiệu hệ thống SCADA trong quản lý hệ thống phân phối

nước 1.4.4. Giới thiệu một số thiết bị, phụ tùng sử dụng trên mạng lưới

đường ống cấp nước. Chương 2. Quản lý cung cầu trong cấp nước 2.1. Tính toán, dự báo dân số và nhu cầu dùng nước

2.1.1. Nội dung cơ bản 2.1.2. Hình thức bài tập thực hành 2.1.3. Bài tập cá nhân 2.1.4. Thảo luận nhóm

2.2. Quản lý cung cầu trong cấp nước 2.2.1. Nội dung cơ bản 2.2.2. Hình thức bài tập thực hành 2.2.3. Thảo luận nhóm – Chủ đề 1 2.2.4. Thảo luận nhóm - Chủ đề 2

Chương 3. Chất lượng cấp nước 3.1. Các chỉ tiêu và đánh giá chất lượng cấp nước

3.1.1. Nội dung cơ bản 3.1.2. Bài tập thực hành

77778999

11111112

1313131314

1515

191919191921212122222325252525

133

3.2. Đánh giá chỉ số thực hiện của ngành dịch vụ cấp nước đô thị - Sử dụng phần mềm SIGMA Lite

3.2.1. Nội dung cơ bản 3.2.2. Bài tập thực hành 3.2.3. Giới thiệu và hướng dẫn sử dụng chương trình Sigma Lite để

đánh giá chỉ số thực hiện của dịch vụ cấp nước đô thị 3.3. Các quá trình biến đổi chất lượng nước trên hệ thống cấp nước, các

mô hình chất lượng nước 3.3.1. Nội dung cơ bản 3.3.2. Bài tập thực hành

Chương 4. Mô hình hóa và thiết kế hệ thống phân phối nước 4.1. Giới thiệu và ứng dụng các mô hình hệ thống phân phối nước


4.2. Lý thuyết lập mô hình, mô phỏng và chỉnh lý mô hình, ứng dụng mô hình trong thiết kế hệ thống cấp nước


4.3. Sử dụng phần mềm EPANET trong tính toán thiết kế hệ thống phân phối nước

4.3.1. Giới thiệu phần mềm EPANET 4.3.2. Trình tự các bước sử dụng Epanet 4.3.3. Một số chú ý khi sử dụng chương trình Epanet 4.3.4. Bài tập thực hành 4.3.5. Nghiên cứu điển hình

Chương 5. Nước va trong mạng lưới phân phối nước 5.1.1. Cơ sở lý thuyết về nước va và các công thức cơ bản tính toán

nước va 5.1.2. Nội dung cơ bản 5.1.3. Công thức cơ bản tính toán nước va

5.2. Một số phương pháp và thiết bị chống va 5.2.1. Nội dung cơ bản 5.2.2. Bài tập thực hành

Phụ lục Phụ lục 1 Mức độ quan trọng của các tuyến ống trên mạng lưới và ví dụ tính toán Phụ lục 2 Các xu hướng dùng nước và các phương pháp dự báo nhu cầu sử

dụng nước Phụ lục 3 Quản lý theo nhu cầu trong cấp nước tại các nước đang phát triển Phụ lục 4 Công nghệ, thiết kế và sử dụng hệ thống thu nước mưa Phụ lục 5 Giới thiệu và hướng dẫn sử dụng chương trình Sigma Lite để

đánh giá chỉ số thực hiện của dịch vụ cấp nước đô thị

262626

27

27272729292929

303031

38384041434647

47474752525255

55

60

758792

134

Nghiên cứu điển hình Tính toán và thiết kế hệ thống cấp nước thị xã Hà Tĩnh Tài liệu tham khảo

103

149

LỜI NÓI ĐẦU

135

Tài liệu Bài tập thực hành Hệ thống cấp nước là tài liệu dùng cho giáo viên và

học viên với mục đích hỗ trợ và bổ sung thêm cho tài liệu giảng dạy môn học Hệ thống cấp nước trong chương trình đào tạo cao học ngành Cấp thoát nước trường Đại học Thủy lợi. Tài liệu này được biên soạn trong khuôn khổ Dự án Hỗ trợ tăng cường năng lực cho Trường Đại học Thuỷ lợi, do Chính phủ Đan Mạch tài trợ (Dự án WaterSPS, MARD – DANIDA), với sự hỗ trợ của chuyên gia tư vấn quốc tế TS. Roger Chenevey và chuyên gia tư vấn trong nước, PGS. TS. Nguyễn Việt Anh (chương 1), PGS.TS. Nguyễn Văn Tín (Các chương 1,2,3,4,5), Bộ môn Cấp thoát nước, trường Đại học Xây dựng Hà Nội.

Nội dung của cuốn Bài tập thực hành Hệ thống cấp nước góp phần giúp học viên hiểu rõ hơn về môn học, liên hệ các kiến thức đã học với thực tế, góp phần nâng cao khả năng chủ động và tính tích cực của học viên trong quá trình học tập cũng như cho công tác sau khi kết thúc khóa học.

Tài liệu gồm 5 chương:

Chương 1. Hệ thống phân phối nước và thiết bị Chương 2. Quản lý cung - cầu trong cấp nước Chương 3. Chất lượng cấp nước Chương 4. Mô hình hoá và thiết kế hệ thống phân phối nước Chương 5. Nước va trong mạng lưới phân phối nước

Trong mỗi chương có các bài tập thực hành: bài tập cá nhân, bài tập thực hành trên máy tính, bài tập và thảo luận nhóm. Một số nội dung cơ bản, ví dụ tính toán và nghiên cứu điển hình cũng được giới thiệu trong tài liệu. Các bài tập thực hành được bố trí theo từng chương và có sự liên hệ chặt chẽ với giáo trình Hệ thống Cấp nước.

Nguồn tài liệu tham khảo chính phục vụ cho môn học được cung cấp trong phần Tài liệu tham khảo. Phần lớn các tài liệu trên hiện đang có tại Thư viện trường Đại học Thuỷ lợi. Một số tài liệu có thể được truy cập và tải miễn phí qua Internet. Một điểm cần lưu ý các học viên là các tài liệu chuyên ngành đều thường xuyên được cập nhật, cũng như những kiến thức chuyên ngành của chúng ta luôn đổi mới, đòi hỏi người làm công tác chuyên môn phải luôn thích nghi và đáp ứng với sự đổi mới đó.

Chúng tôi xin bày tỏ sự cảm ơn chân thành tới TS. Roger Cheveney, cố vấn trưởng tiểu hợp phần 1.3, đồng thời là chuyên gia tư vấn quốc tế, PGS. TS. Nguyễn Việt Anh và PGS. TS. Nguyễn Văn Tín, chuyên gia tư vấn trong nước đã tư vấn giúp đỡ trong quá trình lập đề cương và biên soạn tài liệu.

Trong quá trình biên soạn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, chúng tôi mong nhận được sự đóng góp ý kiến của bạn đọc. Mọi ý kiến xin gửi về:

Bộ môn Cấp thoát nước, Trường Đại học Thủy lợi, 175, Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội

136

Các tác giả

PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN VÀ TỔ CHỨC CÁC BÀI TẬP THỰC HÀNH

137

Các bài tập thực hành được tổ chức dưới các hình thức thảo luận nhóm, các bài tập cá nhân, bài tập thực hành trên máy tính, và tham quan thực địa.

- Thảo luận nhóm:

Thảo luận nhóm là một phương pháp tích cực giúp học viên tham gia vào quá trình giảng dạy và học tập trên lớp, khuyến khích thúc đẩy khả năng hợp tác giữa các thành viên trong nhóm, tăng cường khả năng suy nghĩ ở mức cao. Để đạt được hiệu quả, thảo luận nhóm yêu cầu phải rõ ràng về nội dung và mục tiêu thảo luận, nhiệm vụ của nhóm và của mỗi cá nhân trong nhóm, yêu cầu có kỹ năng tổ chức và quản lý thích hợp.

Học viên được chia nhóm thảo luận, mỗi nhóm thường bao gồm 4 – 6 học viên. Mỗi nhóm cần được hướng dẫn để phân công người trưởng nhóm (điều hành thảo luận), người chuẩn bị báo cáo (từng phần) và người trình bày báo cáo (có thể là hơn 1 người). Mỗi học viên nên đóng vai trò là trưởng nhóm, chuẩn bị báo cáo hay trình bày báo cáo ít nhất 1 lần trong cả khoá học.

Các thảo luận nhóm thường có thời gian tương đương 2 tiết học lý thuyết.

Học viên được cung cấp các nội dung thảo luận, những ý kiến gợi ý, định hướng, phát triển kiến thức, hình thức cũng như thời gian chuẩn bị và trình bày, vv... Tài liệu phục vụ cho thảo luận nhóm có thể cung cấp cho học viên trước buổi thảo luận nhóm.

Học viên có thể lựa chọn (hoặc với sự gợi ý và thống nhất của giáo viên) hình thức trình bày: sử dụng máy chiếu Overhead projector, multimedia projector, các bảng biểu plakat, pano, poster hay diễn thuyết, vv... Thời gian trình bày mỗi nhóm thường kéo dài từ 10 đến 15 phút, tiếp đến là những câu hỏi của giáo viên và các nhóm khác.

Kỹ năng trình bày khi thảo luận rất quan trọng. Giáo viên có lưu ý học viên về phần này khi chuẩn bị, và được đánh giá vào kết quả thảo luận nhóm.

Giáo viên là người điều khiển cuộc thảo luận (facilitator), đảm bảo không khí sôi nổi, phát huy sự chủ động và sáng tạo của học viên, đồng thời định hướng buổi thảo luận đi đúng nội dung.

Kết thúc buổi thảo luận, các nhóm sẽ tóm tắt những vấn đề đã thực hiện, những ý kiến đã thảo luận và và giáo viên đưa ra kết luận. Những nội dung này cần được ghi chép lại và phát cho học viên ngay sau đó.

- Thảo luận nhóm mở rộng:

Thảo luận nhóm mở rộng đòi hỏi nhiều thời gian hơn, cho phép học viên tìm hiểu kỹ, sâu hơn về một vấn đề, mở rộng được phạm vi kiến thức liên quan.

Các chủ đề và sách tham khảo được cung cấp sớm, thường là 1-2 tuần, để nhóm học viên chuẩn bị.

138

Báo cáo chuẩn bị thảo luận của nhóm cần được gửi trước cho giáo viên, ít nhất trước khi thảo luận 3-4 ngày. Báo cáo không nên dày quá 15 trang (không kể phụ lục) và cũng không nên sơ sài quá. Cần lưu ý là báo cáo thảo luận phải là sản phẩm lao động của cả nhóm, và nên được cả nhóm đọc trước khi nộp.

Học viên có thể sử dụng thư viện, internet, tham khảo ý kiến chuyên gia, tham quan khảo sát thực địa, vv... để thu thập thêm thông tin, phục vụ cho việc thảo luận nhóm.

Tại buổi trình bày kết quả làm việc của nhóm thảo luận, mỗi nhóm cử ra 1 (hoặc hơn 1) người trình bày kết quả phần chuẩn bị của nhóm và trả lời các câu hỏi của giáo viên và các nhóm thảo luận khác.

Kết thúc buổi thảo luận, các nhóm sẽ tóm tắt những vấn đề đã thực hiện, những ý kiến đã thảo luận và giáo viên đưa ra kết luận. Những nội dung này cần được ghi chép lại và phát cho học viên ngay sau đó.

- Bài tập nhóm kết hợp báo cáo thảo luận:

Bài tập nhóm kết hợp báo cáo thảo luận là sự kết hợp giữa bài tập cá nhân, làm việc và thảo luận nhóm. Học viên được chia nhóm làm việc, các phần việc chuẩn bị báo cáo có thể làm việc cá nhân và theo nhóm. Báo cáo bài tập nhóm được chuẩn bị ngoài giờ học chính thức. Mỗi nhóm sẽ được giáo viên giao các nội dung cần tập trung báo cáo thảo luận. Khi từng nhóm báo cáo kết quả bài tập nhóm sẽ tập trung báo cáo vấn đề cần thảo luận được giao.

Hình thức tổ chức báo cáo bài tập nhóm kết hợp thảo luận tương tự như tổ chức thảo luận nhóm mở rộng.

- Bài tập cá nhân:

Bài tập cá nhân có thể là các bài tập tính toán nhỏ hoặc những phần công việc liên quan đến kiến thức đang học. Bài tập cá nhân có thể là các phần tính toán phục vụ cho việc thực hiện nghiên cứu điển hình và có thể sử dụng trong thảo luận và làm việc nhóm. Bài tập cá nhân có thể làm tại lớp hoặc được chuẩn bị ở nhà.

Học viên sẽ được cung cấp tài liệu, bao gồm: đề bài, mục tiêu của bài tập; các tài liệu phục vụ tính toán; phương pháp thực hiện, các phần mềm sử dụng; nội dung và kết quả cần đạt được; các câu hỏi phải trả lời; hình thức và cấu trúc của báo cáo kết quả bài tập phải nộp; thời hạn nộp và tổng kết bài tập trên lớp; tài liệu tham khảo.

Báo cáo bài tập cá nhân yêu cầu làm rõ mục tiêu của bài tập, phương pháp giải quyết vấn đề, kết quả đạt được, phân tích kết quả, nội dung và kiến thức thu nhận được.

- Làm việc nhóm:

Có thể chia lớp thành 4-6 nhóm, mỗi một nhóm chuẩn bị là một nghiên cứu điển hình trong suốt khóa học. Giáo viên hướng dẫn gợi ý, học viên đề xuất lựa chọn đề

139

tài, được sự đồng ý của giáo viên. Tài liệu do giáo viên cung cấp. Nếu học viên không lựa chọn được đề tài, giáo viên sẽ ấn định chủ đề.

Trong làm việc nhóm có sử dụng các bài tập cá nhân và bài tập nhóm trong quá trình học. Báo cáo làm việc nhóm là báo cáo của một nghiên cứu điển hình sẽ được hoàn thành trước khi kết thúc khóa học.

Mỗi báo cáo điển hình dài khoảng 30 - 50 trang.

Bài tập nhóm được thực hiện theo phương thức làm việc nhóm. Các bài tập nhóm có thể được sử dụng phục vụ để hoàn thành một nghiên cứu điển hình.

- Bài tập thực hành trên máy tính:

Trong chương trình môn học Hệ thống cấp nước, học viên được giới thiệu một số phần mềm sử dụng trong tính toán thiết kế và đánh giá Hệ thống cấp nước. Để học viên có thể nhanh chóng tiếp cận và sử dụng được phần mềm, học viên sẽ được trực tiếp giới thiệu và sử dụng phần mềm trên máy tính thông qua các bài tập hoặc ví dụ có sẵn, hoặc sau khi được giới thiệu về phần mềm, học viên sẽ thực hiện các bài tập thực hành trên máy tính.

Học viên sẽ được cung cấp tài liệu trước buổi thực hành trên máy tính. Tài liệu gồm có: Mục đích, nội dung của bài tập; các thông tin dữ liệu sẽ sử dụng cho bài tập thực hành trên máy tính; phần mềm sẽ sử dụng; nội dung và kết quả yêu cầu đạt được; các câu hỏi phải trả lời; hình thức và cấu trúc báo cáo; thời hạn nộp báo cáo.

Học viên sẽ thực hiện bài tập thực hành trên máy tính và nộp báo cáo cá nhân hoặc theo nhóm (2 đến 3 người). Báo cáo bài tập thực hành gồm có kết quả, phân tích kết quả, kết luận và kiến nghị.

- Tham quan thực địa:

Giúp học viên tiếp cận với thực tế theo phương pháp giáo dục trực quan, trong chương trình học môn học Hệ thống cấp nước, học viên được đi tham quan thực địa. Học viên được cung cấp mục đích, nội dung, yêu cầu trước khi đi tham quan. Học sinh phải quan sát, tham quan học tập theo mục đích và nội dung đã được giao. Kết thúc chuyến tham quan, học viên phải nộp báo cáo thu hoạch. Báo cáo thu hoạch có thể được kết hợp với báo cáo thu hoạch phần kiến thức liên quan đến nội dung của chuyến tham quan thực địa. Giáo viên chấm và nhận xét về báo cáo tham quan. Tổng kết chuyến tham quan.

- Nghiên cứu điển hình:

Nghiên cứu điển hình được cung cấp và giới thiệu trong giờ học ở lớp. Nghiên cứu điển hình có thể là một hồ sơ dự án thực tế hoặc là một nghiên cứu gắn liền với thực tế. Có thể là một nghiên cứu tổng thể, nội dung lớn, có thể là một nghiên cứu nhỏ. Những kiến thức lý thuyết hoặc các giải pháp, biện pháp kỹ thuật sử dụng trong nghiên cứu điển hình gắn liền với các kiến thức học viên được học.

140

Việc giới thiệu nghiên cứu điển hình trong chương trình học có những lợi ích sau: Giúp học viên tham gia vào bài học; Hoàn thiện kỹ năng giải quyết vấn đề, kỹ năng đưa ra quyết định trong những vấn đề liên quan đến thực tế; Phát triển khả năng tổng hợp các vấn đề và các số liệu thực tế; khả năng áp dụng lý thuyết trong các tình huống thực.

Học viên sẽ được cung cấp tài liệu Nghiên cứu điển hình hoặc bản tóm tắt cùng các câu hỏi và các nội dung thảo luận liên quan.

CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG PHÂN PHỐI NƯỚC VÀ THIẾT BỊ

141

1.1. Các khái niệm cơ bản về Hệ thống cấp nước

1.1.1. Nội dung cơ bản

- Thành phần các công trình trong hệ thống cấp nước, chức năng và phạm vi áp dụng của từng loại công trình trong các loại hệ thống cấp nước khác nhau. Phân loại hệ thống cấp nước, phạm vi áp dụng các sơ đồ hệ thống cấp nước.

- Cách lựa chọn tiêu chuẩn cấp nước cho các đối tượng dùng nước khác nhau. Chế độ tiêu thụ nước của các đối tượng sử dụng nước. Hệ số không điều hòa giờ, ngày đêm. Phương pháp tính toán quy mô của hệ thống cấp nước, công suất của trạm cấp nước. Cách lập bảng tổng hợp nước tiêu thụ cho thành phố và biểu đồ dùng nước của đô thị trong ngày đêm.

- Mối liên hệ về lưu lượng và áp lực giữa các công trình, làm cơ sở cho việc tính toán, thiết kế, lựa chọn thiết bị cũng như quản lý vận hành các công trình và điều tiết chế độ làm việc của toàn bộ hệ thống cấp nước, đảm bảo tính liên tục, số lượng, chất lượng nước.

- Chức năng và phương pháp xác định dung tích bể chứa nước sạch, đài nước, bể chứa của trạm bơm tăng áp trong hệ thống cấp nước đô thị.

- Phương pháp xác định chiều cao của đài nước và cột nước yêu cầu của máy bơm trạm bơm I, trạm bơm II với các sơ đồ hệ thống khác nhau: Hệ thống cấp nước có đài nước đặt ở đầu, cuối hay giữa mạng lưới; Hệ thống cấp nước có nhiều nguồn cấp nước; Hệ thống cấp nước có két nước trên mái riêng cho từng nhà.

- Hệ thống cấp nước không sử dụng đài nước. Sử dụng máy biến tần điều chỉnh chế độ làm việc của trạm bơm II.

- Phân tích, lựa chọn phương án cấp nước phụ thuộc đặc điểm khu vực nghiên cứu và các điều kiện thiết kế khác nhau.

1.1.2. Bài tập thực hành

- Bài tập nhóm kết hợp báo cáo thảo luận

1.1.2.1. Mục tiêu

- Tính toán thiết kế hệ thống cấp nước cho một đô thị hoặc một khu dân cư.

Yêu cầu cụ thể: Xác định công suất của hệ thống, lập biểu đồ tiêu thụ nước, phân tích lựa chọn sơ đồ hệ thống cấp nước, tính toán dung tích của bể chứa, đài nước. Báo cáo kết quả làm việc nhóm được kết hợp báo cáo nội dung thảo luận được giao.

1.1.2.2. Các bước tiến hành

- Học viên được thông báo yêu cầu và cung cấp các tài liệu phục vụ tính toán, thiết kế; các nội dung thảo luận. Chia nhóm và giao các nội dung cần tập trung báo cáo thảo luận cho từng nhóm. Học viên làm bài tập nhóm, thảo

142

luận và chuẩn bị báo cáo ngoài giờ học chính trên lớp. Bài tập nhóm được thực hiện theo phương thức làm việc nhóm.

- Các nhóm trình bày nội dung và kết quả bài tập nhóm, tập trung báo cáo nội dung thảo luận được giao. Giáo viên cùng cả lớp đặt câu hỏi.

- Giáo viên tổng hợp, kết luận.

1.1.2.3. Tài liệu

- Học viên được cung cấp các tài liệu của các đô thị hoặc khu dân cư cần cung cấp nước cụ thể như Thị xã Phủ Lý, tỉnh Hà Nam, Thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh, Thành phố Thái Bình… Tài liệu bao gồm: bản đồ địa hình khu vực, bản đồ hiện trạng cấp nước và các tài liệu hiện trạng, bao gồm bản đồ quy hoạch và các số liệu quy hoạch, tài liệu phục vụ công tác nghiên cứu cấp nước. Các tài liệu về nguồn nước, tài liệu thủy văn và địa chất thủy văn, địa chất công trình…vv.

- Tài liệu cung cấp cho học viên lấy từ nguồn tài liệu sẵn có ở bộ môn.

1.1.2.4. Nội dung thảo luận

Các nhóm báo cáo kết quả bài tập nhóm, trình bày tập trung vào nội dung được giao thảo luận. Mỗi nhóm có thể được giao 2-3 nội dung.

Các nội dung báo cáo thảo luận:

- Phân tích biểu đồ tiêu thụ nước. Xác định hệ số không điều hoà đối với các đô thị khác nhau (Kh, Kng).

- Phân tích bảng tổng hợp chế độ dùng nước của thành phố có nhiều mục đích sử dụng nước (sinh hoạt, khu vực 1, 2; dịch vụ; tưới cây rửa đường; công nghiệp, khu vực 1, 2, 3; các công trình công cộng: bệnh viện, trường học, rạp hát, rạp chiếu bóng, cung văn hóa…vv

- Giải thích rõ chức năng, xác định dung tích bể chứa nước sạch, đài nước, bể chứa của trạm bơm tăng áp trong hệ thống cấp nước đô thị (bằng phương pháp đồ thị hay phương pháp lập bảng tính).

- Phân tích lựa chọn phương án cấp nước (sơ đồ hệ thống cấp nước) cho khu vực nghiên cứu cấp nước.

1.1.2.5. Tài liệu tham khảo

- Nguyễn Văn Tín, Nguyễn Thị Hồng, Đỗ Hải. Cấp nước, tập 1, Giáo trình. NXB Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội, 2001.

- Larry Mays. Water distribution systems handbook. McGraw-Hill. 2000. trang 10.1 – 10.20.

- Tài liệu phục vụ thiết kế hệ thống Cấp nước thị xã Phủ Lý, Bắc Ninh, thành phố Hạ Long, thị xã Thái Bình, thư viện bộ môn.

143

1.1.3. Nghiên cứu điển hình

- Tham khảo các bước tính toán và ví dụ tính toán cụ thể xác định công suất của hệ thống cấp nước, công suất của trạm, cách lập bảng thống kê và biểu đồ tiêu thụ nước, phương pháp tính toán đài nước, bể chứa, phân tích lựa chọn phương án cấp nước cho một đô thị trong nghiên cứu điển hình Quy hoạch thiết kế Hệ thống cấp nước thị xã Hà Tĩnh, chương 3, 4, trang 106.

1.2. Quy hoạch và thiết kế tối ưu hệ thống phân phối nước


- Phương pháp và quy trình thiết kế hệ thống cấp nước. Các trường hợp tính toán mạng lưới cấp nước trong các trường hợp bố trí sơ đồ cấp nước khác nhau. So sánh, lựa chọn các phương án cấp nước.

- Mạng lưới cấp nước và những yêu cầu cơ bản đối với mạng lưới cấp nước. Các sơ đồ mạng lưới cấp nước. Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng. Nguyên tắc và phương pháp vạch tuyến mạng lưới cấp nước.

- Tính toán tối ưu thiết kế mạng lưới cấp nước, so sánh lựa chọn phương pháp vạch tuyến. Các trường hợp vạch tuyến mạng lưới cấp nước và tính toán tối ưu lựa chọn phương án cấp nước cho các đô thị cũ, cải tạo và các đô thị mới. Biết cách đánh giá khả năng làm việc của mạng lưới và lựa chọn phương án cải tạo (bổ sung đường ống song song, thay mới, chuyển đổi…).

- Các phương án quy hoạch thiết kế mạng lưới cấp nước trong các trường hợp phân bố dân cư, địa hình và tính chất xây dựng khác nhau. Biết cách tính toán mạng lưới, so sánh hiệu quả kinh tế, xây dựng và quản lý trong các trường hợp quy hoạch thiết kế mạng lưới khác nhau (song song, nối tiếp, phân khu…).

- Biết cách tính toán, so sánh hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và quản lý trường hợp đài ở đầu, giữa và cuối mạng lưới.


- Bài tập nhóm kết hợp báo cáo thảo luận


- Quy hoạch thiết kế, tính toán tối ưu hệ thống cấp nước cho một đô thị hoặc khu dân cư cần cung cấp nước. Áp dụng với các trường hợp có điều kiện địa hình, phân bố dân cư và tính chất xây dựng khác nhau.


- Học viên được cung cấp các tài liệu của các đô thị hoặc khu dân cư cần cung cấp nước cụ thể, bao gồm bản đồ hiện trạng cấp nước và các tài liệu hiện trạng, quy hoạch và các số liệu quy hoạch cũng như các tài liệu về nguồn

144

nước, địa hình, phân bố dân cư..vv. Tài liệu cung cấp cho học viên lấy từ nguồn tài liệu sẵn có ở bộ môn.

- Ví dụ đề bài: Lựa chọn sơ đồ hệ thống cấp nước

Đề xuất các phương án cấp nước cho một chùm Đô thị cho trong hình 1.1. Địa hình khu vực có độ dốc giảm dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam và có độ chênh cao là 10 m. Toàn khu vực xây dựng các nhà có số tầng như nhau.

Tình huống 1: Nguồn nước ở cuối khu vực phía Đông Nam. Yêu cầu:

- Đề xuất các phương án cấp nước cho khu vực, vạch tuyến mạng lưới cấp nước.

- Vẽ sơ đồ dạng đường đo áp của hệ thống cấp nước cho từng phương án.

- Nhận xét ưu nhược điểm của từng phương án, so sánh kinh tế các phương án.

Tình huống 2: Toàn bộ khu vực có nước ngầm với trữ lượng phong phú, chất lượng nước tốt. Yêu cầu:

- Đề xuất các phương án chọn vị trí đặt trạm xử lý, phân tích ưu nhược điểm của từng phương án.

- So sánh giá thành xây dựng và quản lý mạng lưới cấp nước.

- Vẽ sơ đồ dạng đường đo áp của hệ thống cấp nước.

Yêu cầu chung: Phân tích sự ảnh hưởng của việc lựa chọn vị trí đặt trạm xử lý đến giá thành xây dựng và quản lý mạng lưới.

145

Hình 1.1. Bản đồ khu vực nghiên cứu cấp nước


- Phương pháp và quy trình thiết kế hệ thống phân phối nước.

- So sánh, lựa chọn các phương án cấp nước.

- Chọn chế độ làm việc (số bơm) của Trạm bơm cấp 1, phân đợt xây dựng cho các giai đoạn xây dựng. Chọn chế độ làm việc (số bơm) của Trạm bơm cấp 1 trong trường hợp nâng cấp, cải tạo, mở rộng…

146

- Chọn chế độ (số bơm) làm việc của Trạm bơm cấp 2 trong trường hợp hệ thống cấp nước có đài nước hoặc không có đài nước (thay bằng biến tần). Phân tích, tính toán lựa chọn số máy bơm hợp lý.

- Vạch tuyến mạng lưới cấp nước: nguyên tắc, các phương án vạch tuyến, so sánh ưu nhược điểm của các phương án.

- Tính toán, phân tích, so sánh hiệu quả kinh tế và kỹ thuật các trường hợp vạch tuyến mạng lưới cấp nước ở các đô thị cũ, cải tạo và ở các đô thị mới.

- Phân tích các trường hợp tính toán mạng lưới cấp nước đối với trường hợp hệ thống cấp nước có đài ở đầu, giữa, cuối mạng, nhiều đài nước trong mạng lưới, không có đài nước trong mạng lưới. Giải thích các đường đo áp trong các trường hợp. Tập trung thảo luận trường hợp đài nước ở giữa và cuối mạng lưới.

- Đặc điểm chế độ làm việc của hệ thống cấp nước khi có cháy xảy ra.

- Cơ sở xác định đường kính ống khi đã biết lưu lượng, theo 2 phương pháp: vận tốc kinh tế và phương pháp lưu lượng giới hạn. So sánh kết quả.

- Phân tích sự ảnh hưởng của việc lựa chọn vị trí đặt trạm xử lý đến giá thành xây dựng và quản lý mạng lưới.



- Larry Mays. Water distribution systems handbook. McGraw-Hill. 2000


- Phân tích lựa chọn sơ đồ hệ thống cấp nước và phương án cấp nước thị xã Hà Tĩnh, giai đoạn 2004-2020. Nghiên cứu điển hình, chương 4, trang 116.

1.3. Độ tin cậy của hệ thống cấp nước


- Khái niệm cơ bản về độ tin cậy của hệ thống cấp nước.

- Phương pháp đảm bảo độ tin cậy cần thiết.

- Phương pháp xác định mức độ quan trọng của các tuyến ống trên mạng lưới.

- Phương pháp tính toán thiết kế tuyến ống dẫn nước đảm bảo độ tin cậy theo quy phạm thiết kế hiện hành.


- Học viên làm bài tập cá nhân

147


- Tính toán, xác định mức độ quan trọng của các tuyến ống trên hệ thống phân phối nước cho một khu dân cư với hai phương án nhu cầu dùng nước khác nhau, phân tích so sánh.

- Phân tích lựa chọn độ tin cậy cần thiết trong tính toán thiết kế các đường ống.


- Học viên được cung cấp tài liệu phục vụ tính toán. Tài liệu gồm có sơ đồ mạng lưới cho một khu dân cư như hình 1.2, các thông số đường ống cho trong bảng 1.1, lưu lượng lấy ra tại các nút với 2 phương án khác nhau, bảng 1.2.

Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống phân phối nước

Bảng 1.1. Dữ liệu đường ống

Đoạn ốngChiều dài

m

Đường kính ống

mm

Hệ số Hazen – Williams

C

O-1 152 250 120

O-2 365 150 120

O-3 1280 250 120

O-4 182 150 110

O-5 76 100 110

O-6 152 100 100

148

O-7 1585,0 200 120

O-8 1371,6 100 100

O-9 1676,4 75 90

O-10 914,4 150 75

O-11 173,7 150 120

O-12 167,6 100 80

Bảng 1.2. Lưu lượng nút

Nút Cao độ

m

Nhu cầu A

l/s

Nhu cầu B

l/s

Ng-1 320,0 N/A N/A

N-1 262,2 2,5 2

N-2 263,7 0,9 3

N-3 265,2 1,9 1,5

N-4 266,7 1,6

N-5 268,2 0,3

N-6 269,7 0,8

N-7 268,2 4,7

N-8 259,1 1,6

N-9 262,1 0

N-10 262,1 1,1

N-11 259,1 0,9

N-12 257,6 0,6

1.3.2.3. Nội dung và kết quả đạt được

- Tính toán, xác định mức độ quan trọng của các tuyến ống trên hệ thống phân phối nước.

149

- Phân tích lựa chọn độ tin cậy cần thiết trong tính toán thiết kế các đường ống.

- Phân tích đánh giá quy phạm hiện hành trong tính toán độ tin cậy hệ thống cấp nước.

- Liên hệ những vấn đề thực tế với lý thuyết tính toán. Vấn đề chất lượng vật liệu và chất lượng thi công trong phân tích lựa chọn độ tin cậy tính toán.



- Larry Mays. Water distribution systems handbook. McGraw-Hill. 2000.

1.3.3. Mức độ quan trọng của các tuyến ống trên mạng lưới và ví dụ tính toán

- Phụ lục 1


- Tính toán thiết kế hệ thống dẫn nước từ trạm bơm 2 đến mạng lưới đảm bảo độ tin cậy theo quy phạm thiết kế hiện hành. Nghiên cứu điển hình, tính toán thiết kế hệ thống cấp nước thị xã Hà Tĩnh, chương 6, mục 6.4, trang 131.

1.4. Cấu tạo của mạng lưới cấp nước


- Cấu tạo của mạng lưới cấp nước, các thiết bị trên mạng lưới cấp nước.

- Các loại ống dùng trong cấp nước, vật liệu (ống gang, ống thép, ống bê tông, ống nhựa, chất dẻo…), ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng. Các biện pháp nối ống (nối ống bằng Joint cao su, nối miệng bát, nối mặt bích, nối bằng phương pháp hàn điện, nối cơ khí, nối ren, nối rắc co…), ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng.

- Các loại van, khoá trên mạng lưới cấp nước. Chức năng và nguyên tắc hoạt động. Các loại van điều chỉnh lưu lượng: van cửa, van bướm… Ưu nhược điểm. Các loại van phòng ngừa sử dụng trên mạng lưới cấp nước: van giảm áp (điều chỉnh áp lực trong trường hợp địa hình thay đổi…), van chống va, van xả khí, xả cặn. Vị trí lắp đặt, nguyên tắc làm việc và phạm vi áp dụng.

- Các loại thiết bị đo lường, điều khiển trên mạng lưới cấp nước. Chức năng và nguyên tắc hoạt động. Áp dụng hệ thống SCADA (đồng hồ tổng, khu vực, đầu mạng cấp 2, cấp 3, hộ tiêu thụ) trong quản lý hệ thống phân phối nước, phát hiện rò rỉ, thất thoát, thất thu.

- Ảnh hưởng của vật liệu ống tới chất lượng nước. Biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng xấu tới chất lượng nước. Các loại lớp tráng trong đường ống được sử dụng trong cấp nước (vữa xi măng, Epoxy), ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng. Các quá trình ăn mòn đường ống và cách phòng chống.

150

- Nguyên tắc, trình tự tiến hành và phương pháp thử áp lực đường ống cấp nước.


- Tham quan Trung tâm đào tạo ngành nước CNEE và nộp báo cáo thu hoạch.


- Giúp học viên tiếp cận với thực tế theo phương pháp giáo dục trực quan, biết các loại ống với các loại vật liệu khác nhau đang được dùng phổ biến trong thực tế. Cấu tạo và nguyên tắc làm việc của một số thiết bị phụ tùng dùng trong mạng lưới cấp nước.

1.4.2.2. Nội dung báo cáo thu hoạch

Nội dung báo cáo gồm có hai phần:

- Phần 1: Báo cáo thu hoạch về cấu tạo của mạng lưới cấp nước, các loại ống cấp nước và thiết bị trên mạng lưới cấp nước. Trong đó tập trung phân tích: Đặc tính kỹ thuật và phạm vi áp dụng của các loại ống cấp nước; Các phương pháp nối ống đối với các loại ống khác nhau. Phân biệt các loại đồng hồ đo nước, độ chính xác, ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng của từng loại. Phân biệt các loại van, khoá trên mạng lưới cấp nước, vị trí lắp đặt, phạm vi áp dụng của từng loại. Phân biệt các loại thiết bị quản lý khác trên mạng lưới cấp nước, vị trí lắp đặt, phạm vi áp dụng của từng loại.

- Phần 2: Báo cáo thu hoạch từ chuyến tham quan. Nhận thức thực tế của học viên về việc trang bị các thiết bị cần thiết ở trên mạng lưới để phục vụ cho việc quản lý điều hành, chống nước va, điều hòa áp lực và chống thất thoát nước. Các loại thiết bị sử dụng trong thực tế, nhận xét. Sự khác biệt so với lý thuyết đã được học.



- Larry Mays. Water distribution systems handbook. McGraw-Hill. 2000.

- Nguyễn Văn Tín. Bài giảng Tư vấn giám sát thi công hệ thống truyền dẫn và phân phối nước. Hà nội, 2006.

- Phần mềm giới thiệu Van Bermad

1.4.3. Giới thiệu hệ thống SCADA trong quản lý hệ thống phân phối nước

Mục tiêu chính của hệ thống giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu (SCADA) là giám sát và điều khiển được tất cả các rthiết bị ở cả trạng thái làm việc bình thường và khẩn cấp để đảm bảo yêu cầu vận hành mạng lưới an toàn và tin cậy.

Chức năng của hệ thống SCADA bao gồm:

151

- Điều khiển, giám sát- kiểm soát và truyền dữ liệu

- Điều khiển thời gian vận hành một cách tự động

- Hệ thống tự phát hiện lỗi

Cấu hình hệ thống kiểm soát và giám sát bao gồm 3 hạng mục thành phần là:

- Trạm điều khiển: Đặt tại phòng điều khiển trung tâm quản lý mạng lưới. Các hạng mục cần kiểm soát, giám sát tại trung tâm được truyền tải từ tất cả các điểm kiểm soát và giám sát trên mạng truyền tải cấp 1, được hiển thị trên bàn điều khiển có màn hình (CRT)

- Mạng lưới các điểm kiểm soát và giám sát: Một mạng lưới các điểm kiểm soát và giám sát sẽ được bố trí phù hợp với yêu cầu kiểm soát và giám sát mạng như:

• Kiểm soát và giám sát lưu lượng dòng chảy và áp lực trên các tuyến của mạng truyền tải( Mạng cấp 1)

• Kiểm soát và giám sát lưu lượng dòng chảy và áp lực trên tại các điểm đấu nối đàu mạng phân phối ( Mạng cấp 2)

Hệ thống thông tin liên lạc cục bộ: Có thể áp dụng một trong 3 kiểu

• Hệ thống sóng vô tuyến

• Hệ thống điện thoại công cộng thương mại chuyển đổi (PSTN) hệ thống này tiện lợi và phổ thông

• Hệ thống thông tin liên lạc riêng bằng cáp quang ( Hệ thống này là tin cậy nhất nhưng chi phí cao nhất)

Tại mọi điểm kiểm soát đều lắp đặt các thiết bị ghi nhận gồm:

- Bộ cảm biến lưu lượng

- Bộ cảm biến áp lực

- Bộ chuyển đổi và hiển thị

Các điểm kiểm soát trong cùng một tiểu vùng sẽ dùng chung 02 đường điện thoại thuê bao ( 01 làm việc và 01 dự phòng)

Trạm kiểm soát và giám sát trung tâm sẽ được kết nối với mạng điện thoại,thông tin sẽ được truyền về bộ giám sát và quản lý số liệu từ xa với màn hiển thị (CRT).

1.4.4. Giới thiệu một số thiết bị, phụ tùng sử dụng trên mạng lưới đường ống cấp nước.

- Một số loại mối nối ống sử dụng phổ biến trên mạng lưới đường ống cấp nước. Hình 1.3.

152

- Một số trường hợp sử dụng van điều chỉnh lưu lượng, van điều áp và van phòng ngừa trên hệ thống truyền dẫn và phân phối nước. Hình 1.4.

- Một số mặt cắt van sử dụng phổ biến trên hệ thống phân phối nước. Hình 1.5.

153

a. Nối ống gang dẻo bằng join cao su b. Cách lắp join cao su vào miệng bát

c. Nối ống mặt bích d. Nối ống bằng mối nối cơ khí (coupling)

Hình 1.3. Một số loại mối nối ống sử dụng phổ biến trên mạng lưới đường ống cấp nước

154

Hình 1.4. Một số trường hợp sử dụng van điều chỉnh lưu lượng, van điều áp và van phòng ngừa trên hệ thống truyền dẫn và phân phối nước (@Bermard) Van 720: Van giảm áp; Van 723, 730: Van giảm áp và điều áp; Van 735: Van phòng ngừa (Surge anticipating Valve); Van 740: Van chặn; Van 750-65: Van phao điện; Van 750-66: Van phao; Van 750-67: Van phao điều chỉnh.

155

CHƯƠNG 2: QUẢN LÝ CUNG CẦU TRONG CẤP NƯỚC

Hình 1.5. Một số mặt cắt van sử dụng phổ biến trên hệ thống phân phối

a) Van cửa b) Van cửa dạng đĩa

e) Van giảm áp Bermad

e) Van thủy lực Bermad

c) Van cầu

d) Van bướm

f) Van thu và xả khí Bermad

156

2.3. Tính toán, dự báo dân số và nhu cầu dùng nước


- Các phương pháp tính toán dự báo dân số (phương pháp số học, đồ thị, logic, tăng trưởng giảm dần và phương pháp tương tự). Đặc điểm của từng phương pháp, phạm vi áp dụng. Mối quan hệ giữa dân số và lượng nước.

- Các nhu cầu dùng nước và hệ số sử dụng nước. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc sử dụng nước (quy mô đô thị hay khu vực nghiên cứu cấp nước, đặc điểm, quy mô dân số, chất lượng cấp nước, giá cả, áp lực nước, khí hậu, các biện pháp quản lý cung cầu, các chương trình tiết kiệm nước, v.v...).

- Dự báo nhu cầu sử dụng nước, các lĩnh vực dùng nước cần dự báo, các yếu tố chính ảnh hưởng đến việc sử dụng nước của đô thị, mức độ ảnh hưởng của từng yếu tố. Xác định nhu cầu nước cho một hộ dựa vào phân tích hồi quy sử dụng phần mềm… (Forecasting Urban Water Demand)

- Dự báo nhu cầu sử dụng nước, ý nghĩa của công tác dự báo. Các loại dự báo nhu cầu sử dụng nước (dự báo ngắn hạn, trung hạn, dài hạn), ý nghĩa và phạm vi ứng dụng.

- Sử dụng phần mềm tính toán dự báo nhu cầu sử dụng nước

- Phương pháp xác định nhu cầu dùng nước cho các khu vực nghiên cứu cấp nước theo các giai đoạn phát triển.

- Phương pháp tiếp cận theo nhu cầu trong việc xác định quy mô công suất trạm cấp nước: Tỷ lệ số dân sẵn sàng mắc nước, giá nước và khả năng chi trả, vốn đầu tư và thời gian hoàn vốn.

2.3.2. Hình thức bài tập thực hành

- Bài tập cá nhân

- Thảo luận nhóm

2.3.3. Bài tập cá nhân


- Tính toán dự báo dân số và nhu cầu dùng nước phục vụ nghiên cứu cấp nước cho các đô thị hoặc các khu dân cư cần cung cấp nước.

2.3.3.2. Cách thức tiến hành

- Học viên được giao bài tập, dạng bài tập cá nhân, làm tại nhà, giáo viên kiểm tra, nhận xét, đánh giá, tổng kết.

157

2.3.3.3. Đề bài tập

1. Sử dụng các phương pháp tính toán dự báo dân số được giới thiệu trong giáo trình Hệ thống cấp nước, tính toán dự báo dân số của đô thị hay khu dân cư cần quy hoạch thiết kế hệ thống cấp nước với các giai đoạn dự báo là 5, 10, 15 và 20 năm. Phân tích độ chính xác của các phương pháp so với dân số phát triển thực tế có thể. Phân tích lựa chọn số liệu (dân số sau 5, 10, 15 và 20 năm) cho các mục đích thiết kế khác nhau (lựa chọn nguồn nước, công trình thu và trạm bơm đợt I, thiết kế tuyến ống dẫn nước thô, trạm xử lý nước, trạm bơm II, bể chứa, đài nước hay mạng đường ống phân phối). Học viên được cung cấp số liệu dân số hiện trạng của đô thị hay khu dân cư cần nghiên cứu cấp nước.

2. Từ các số liệu tính toán dự báo dân số có được ở bài tập 1, xác định lưu lượng cần thiết để phục vụ mục đích thiết kế:

- Phân tích lựa chọn nguồn nước

- Thiết kế công trình thu và trạm bơm I

- Thiết kế tuyến ống dẫn từ nguồn về trạm xử lý

- Thiết kế trạm xử lý nước

- Thiết kế trạm bơm đợt II

3. Dân số và lượng nước sử dụng của một khu dân cư theo các giai đoạn phát triển được giới thiệu như trong bảng, tính toán dự báo dân số và nhu cầu dùng nước năm 2015.

Năm 1950 1960 1970 1980 1990

Dân số (người) 8000 8990 11.300 14.600 18.400

Lượng nước dùng trung bình ngày đêm, (m3/ng.đ) 2270 2720 3630 4970 6600

4. Tính toán dự báo lượng nước dùng ngày đêm lớn nhất, giờ dùng nước lớn nhất và nhỏ nhất cho khu dân cư ở bài tập 3 cho năm 2015. Dự báo tổng lượng nước cần thiết cho tuần, tháng dùng nước lớn nhất.

5. Một thành phố có dân số tại thời điểm hiện tại là 58.000 người, trong 12 tháng cuối toàn thành phố sử dụng tổng lượng nước là 9.526.500 m3. Vào ngày dùng nước lớn nhất, tổng lượng nước dùng toàn thành phố là 42.000 m3. Tính toán dự báo lượng nước trung bình ngày đêm và lượng nước yêu cầu ngày dùng nước lớn nhất sau 10 năm, khi đó dân số dự báo là 72.500 người.

6. Dân số của một khu dân cư là 35.000 người sau 20 năm. Dân số tại thời điểm hiện tại là 28.000 người, lượng nước dùng trung bình ngày đêm là

158

16.000 m3/ngày đêm. Trạm xử lý nước hiện tại có công suất thiết kế là 19.000 m3/ngày đêm. Sử dụng phương pháp số học trong dự báo dân số, xác định thời điểm trạm xử lý hoạt động hết công suất hiện có. Giả thiết tiêu chuẩn dùng nước ngày đêm của dân cư trong khu vực không thay đổi.


- Xác định quy mô dân số và lưu lượng cần thiết để phục vụ việc tính toán các loại công trình trong hệ thống cấp nước và kế hoạch đầu tư phân đợt xây dựng như thế nào?

- Phân tích, nhận xét đánh giá ưu nhược điểm của các phương pháp dự báo quy mô dân số và nhu cầu dùng nước. Phạm vi và khả năng áp dụng.



- McGhee, T. J. Water Supply and Sewerage. McGraw Hill, 1991. Trang 1-23.

- Billings, R. B., và Jones, V. C. Forecasting Urban Water Demand. AWWA, 1995.

- David Butler và Fayyaz Ali Memon. Water demand management. Trang 1-26

2.3.4 Thảo luận nhóm 2.3.3.6. Tên chủ đề

Các xu hướng dùng nước và các phương pháp dự báo nhu cầu 2.3.3.7. Tài liệu

Các xu hướng dùng nước và các phương pháp dự báo nhu cầu sử dụng nước Tác giả: Fayyaz Ali Memon and David Butler

Phụ lục 2

2.3.3.8. Cơ sở

- Tài liệu do Fayyaz Ali Memon và David Butler soạn thảo về Các xu hướng và phương pháp dự báo nhu cầu nước được giới thiệu trong cuốn sách Quản lý nhu cầu sử dụng nước của hiệp hội nước quốc tế - IWA.

- Trong tài liệu giới thiệu các vấn đề chính: bức tranh toàn cảnh về tình hình khan hiếm nước trên thế giới; nhu cầu sử dụng nước trên đầu người của một số nước trên thế giới thuộc các vùng khác nhau; Những yếu tố ảnh hưởng đến nhu cầu sử dụng nước; các thành phần của nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt của dân cư; Các xu hướng tiêu thụ nước và khả năng tiếp cận; Các phương pháp dự báo nhu cầu sử dụng nước.

159

2.3.3.9. Mục tiêu và nội dung thảo luận

Mục tiêu của thảo luận nhằm hiểu rõ hơn các vấn đề sau:

- Tình hình khan hiếm nước ở một số vùng trên thế giới

- Các nhu cầu sử dụng nước chính, xu hướng thay đổi lượng nước sử dụng của các nhu cầu.

- Sự khác biệt về nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt tính theo đầu người của một số nước trên thế giới có điều kiện sống, khí hậu và mức sống khác nhau. Lượng nước sử dụng cho sinh hoạt tính theo đầu người và tần suất xuất hiện.

- Các yếu tố ảnh hưởng đến nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt (số người trong hộ gia đình, loại nguồn nước và hình thức cấp nước…).

- Các phương pháp dự báo nhu cầu nước. Phân tích, so sánh các phương pháp dự báo nhu cầu nước, ưu nhược điểm và khả năng áp dụng trong điều kiện Việt Nam.

- Các yếu tố ảnh hưởng tới việc lựa chọn phương pháp: Quy mô, đặc điểm địa phương, khí hậu, kinh tế, thói quen dùng nước, nguồn nước…, sự phát triển làng nghề.

- Phương pháp tiếp cận theo nhu cầu trong việc xác định quy mô công suất trạm cấp nước.



- Billings, R. B., và Jones, V. C. Forecasting Urban Water Demand. AWWA, 1995.

- McGhee, T. J. Water Supply and Sewerage. McGraw Hill, 1991. Trang 1-23.

- David Butler và Fayyaz Ali Memon. Water demand management. Trang 1-26.

- Ngô Thị Thanh Vân. Dự báo nhu cầu dùng nước trong sinh hoạt và công nghiệp cho các đô thị ở Việt Nam. Hà Nội, 2006.

- Ngô Thị Thanh Vân. Mô hình dự báo nhu cầu dùng nước cho các đô thị ở Việt Nam. Tạp chí Kinh tế & Phát triển, 2003. Trang 64-65.

2.4. Quản lý cung cầu trong cấp nước


- Các khái niệm cơ bản về quản lý cung.

160

o Xác định quy mô công suất của trạm cấp nước hợp lý trên cơ sở phân tích các điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội, tính chất xây dựng, quy hoạch… phục vụ công tác lập kế hoạch đầu tư hiệu quả và hợp lý.

o Xác định áp lực hợp lý tại trạm bơm II và trên mạng lưới. Phân cấp mạng lưới (mạng truyền dẫn, phân phối và dịch vụ).

o Các hình thức cấp nước: theo áp lực yêu cầu của hộ tiêu dùng, cấp nước liên tục hay không liên tục.

o Lắp đặt các thiết bị tiết kiệm nước.

o Tái sử dụng nước

o Thu nước mưa

o Sử dụng và bổ sung nguồn nước ngầm

- Các khái niệm cơ bản về quản lý nhu cầu. Các biện pháp quản lý cầu:

o Các biện pháp chống thất thoát.

o Các biện pháp chống thất thu: lắp đặt hệ thống đồng hồ đo nước trên mạng lưới, biện pháp quản lý và thu tiền nước, các thể chế quản lý chống thất thu.

o Tái sử dụng nước

o Thu nước mưa

o Các chính sách về giá nước

o Phát triển thể chế

o Tuyên truyền, giáo dục nâng cao nhận thức cộng đồng


Thảo luận nhóm:

Chủ đề 1: Quản lý nhu cầu nước tại các nước đang phát triển

Chủ đề 2: Công nghệ, thiết kế và sử dụng các hệ thống thu nước mưa

2.4.3. Thảo luận nhóm – Chủ đề 1

2.4.3.1. Tên chủ đề Quản lý nhu cầu trong cấp nước tại các nước đang phát triển

2.4.3.2. Tài liệu Quản lý nhu cầu cấp nước tại các nước đang phát triển

Tác giả: Kalanithy Vairavamoorthy and M.A. Mohamed Mansoor

Phụ lục 3

161

2.4.3.3. Mục tiêu Đánh giá tình hình khủng hoảng nước ở các quốc gia đang phát triển

Đánh giá được nhược điểm của phương pháp tiếp cận cung

Tầm quan trọng của phương pháp tiếp cận cầu và quản lý cầu trong cấp

nước

Hiểu được các biện pháp cụ thể áp dụng trong phương pháp quản lý nhu cầu

2.4.3.4. Nội dung thảo luận Khủng hoảng nước ở các quốc gia đang phát triển, tình hình khan hiếm nước

trong các khu vực thành thị.

Liên hệ với tình hình sử dụng nguồn nước ở Việt Nam, các thành phố lớn

của Việt Nam như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Huế…vv.

Ưu nhược điểm của phương pháp quản lý cung, phạm vi áp dụng.

Ưu nhược điểm của phương pháp quản lý nhu cầu, tầm quan trọng, phạm vi

áp dụng.

Khái niệm về quản lý nhu cầu, công cụ thực hiện.

Các biện pháp quản lý nhu cầu đã và đang được áp dụng. Ích lợi và những

hạn chế, những vấn đề cần quan tâm trong việc thực hiện áp dụng các biện pháp

quản lý nhu cầu đã nêu.

Hình thức quản lý cấp nước phổ biến hiện nay ở nước ta, đánh giá ưu nhược

điểm.

Khả năng áp dụng các biện pháp quản lý nhu cầu ở Việt Nam.

2.4.3.5. Tài liệu tham khảo McGhee, T. J. Water Supply and Sewerage. McGraw Hill, 1991.

Trang 1-23.

David Butler và Fayyaz Ali Memon. Water demand management. IWA, 2006.

Trang 180-214.

2.4.4. Thảo luận nhóm - Chủ đề 2

2.4.4.1. Tên chủ đề Công nghệ, thiết kế và sử dụng các hệ thống thu nước mưa

2.4.4.2. Tài liệu Công nghệ, thiết kế và sử dụng hệ thống thu nước mưa

162

Tác giả: Alan Fewkes

Phụ lục 4


Nắm bắt được các kiến thức cơ bản, lịch sử phát triển và việc ứng dụng các

hệ thống thu nước mưa ở các nước phát triển và đang phát triển. Các loại hệ

thống thu gom nước mưa, các thành phần cấu thành hệ thống. Dung tích bể

chứa cần có cho các hệ thống thu nước mưa. Chất lượng nước mưa.


- Lịch sử phát triển và ứng dụng các hệ thống thu nước mưa (ở trên thế giới và ở nước ta)

- Các loại hệ thống thu gom nước mưa phổ biến, ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng.

- Các phương pháp tính toán dung tích bể chứa cần có.

- Phân tích, đánh giá chất lượng nước mưa.

- Các đề xuất mới về quy mô, thiết kế, xây dựng và quản lý các hệ thống thu gom và phân phối nước mưa.


- McGhee, T. J. Water Supply and Sewerage. McGraw Hill, 1991.

- David Butler và Fayyaz Ali Memon. Water demand management. IWA, trang 27-61.

163

CHƯƠNG 3: CHẤT LƯỢNG CẤP NƯỚC

3.1. Các chỉ tiêu và đánh giá chất lượng cấp nước

3.1.1. Nội dung cơ bản - Hiểu và phân biệt được các khái niệm về chất lượng cấp nước và chất lượng

nước cấp.

- Các nguyên tắc đánh giá chất lượng cấp nước và chất lượng nước cấp.

- Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước (Chỉ tiêu vật lý, hóa học và vi sinh).

- Yêu cầu chất lượng nước cấp cho các đối tượng dùng nước khác nhau. Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp ở Việt Nam và một số tiêu chuẩn chất lượng nước điển hình trên thế giới (WHO, EC, USEPA..vv).

- Yêu cầu chất lượng nguồn nước được lựa chọn làm nguồn cung cấp cho hệ thống cấp nước sạch. Các tiêu chuẩn chất lượng nước nguồn (nước mặt, nước ngầm) và phân loại chất lượng nước (A, B, C).

3.1.2. Hình thức bài tập thực hành


3.1.2.1. Tên chủ đề

Chất lượng nước và tiêu chuẩn chất lượng nước. Chất lượng nước của Việt Nam và một số tổ chức, quốc gia khác.

164

3.1.2.2. Tài liệu Đặc điểm chất lượng nước, các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước, các

tiêu chuẩn chất lượng nước cấp của Việt Nam, WHO, EC, USEPA, giáo

trình hệ thống cấp nước và một số tài liệu tham khảo khác.



- Đặc điểm chất lượng nước, các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước cơ bản.

- Phân tích về tiêu chuẩn chất lượng nước, số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước trong tiêu chuẩn chất lượng nước.

- Phân tích, đánh giá các tiêu chuẩn chất lượng nước của Việt Nam (Tiêu chuẩn chất lượng nước của Bộ Y tế, tiêu chuẩn ngành của Bộ Xây dựng, Bộ Tài nguyên, môi trường).

- Phân tích, so sánh, đánh giá tiêu chuẩn chất lượng nước của Việt Nam so với các tiêu chuẩn chất lượng khác trên thế giới (Số chỉ tiêu đánh giá, giá trị của các chỉ tiêu), tính hợp lý của số chỉ tiêu đánh giá và giá trị của các chỉ tiêu.


- Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống. Ban hành kèm theo Quyết định số 1329/2002/BYT/QÐ ngày 18/4/2002 của Bộ trưởng, Bộ Y tế, Hà Nội, 2002.

- TCXD 233:1999. Các chỉ tiêu lựa chọn nguồn nước mặt - nước ngầm phục vụ cấp nước sinh hoạt, Hà Nội, 1999.

- TCVN 5502:2003. Nước cấp sinh hoạt - Yêu cầu chất lượng, Hà Nội, 2003.

- Guidelines for Drinking Water Quality 2nd edition, Vol 1, WHO, 1992.

- Mays, L. W., Water Distribution System Handbook. McGraw-Hill, 1999.

- Mays, L. W. , Urban Water Supply Handbook. McGraw-Hill, 2002.

- McGhee, T. J., Water Supply and Sewerage. McGraw Hill, 1991.

3.2. Đánh giá chỉ số thực hiện của ngành dịch vụ cấp nước đô thị - Sử dụng phần mềm SIGMA Lite

3.2.1. Nội dung cơ bản - Xác định và phân tích các chỉ số hoạt động của một công ty cấp nước.

- Sử dụng phần mềm Sigmalite trong đánh giá chỉ số hoạt động của doanh nghiệp cấp nước.

- Phân tích các kết quả thu được sau khi chạy Sigmalite: các chỉ số kinh doanh (doanh thu và chi phí), chỉ số về nguồn nhân lực cho từng hoạt động

165

chính/phụ, chỉ số về chất lượng nước và nguồn lực phải bỏ ra, sự tăng trưởng trong doanh thu, số khách hàng, chỉ số chất lượng, vv..

3.2.2. Bài tập thực hành - Thực hành trên máy tính


- Sử dụng phần mềm Sigma Lite đánh giá chỉ số thực hiện của doanh nghiệp cấp nước.


- Phần mềm SIGMA Lite

- Các chỉ số thực hiện đánh giá dịch vụ cấp nước của IWA

- Các dữ liệu thực tế của một số công ty cấp nước tại Việt Nam (Số nhân viên, số hộ dùng nước, doanh thu, giá nước, thất thoát và thất thu…vv). Các tài liệu phục vụ làm bài tập được thu thập từ công ty kinh doanh nước sạch Hà Nội, Hà Đông, Bắc Giang.

3.2.2.3. Nội dung và kết quả đạt được - Phân tích lựa chọn các chỉ số thực hiện trong đánh giá chất lượng cấp nước

khi sử dụng phần mềm Sigmalite trong điều kiện Việt Nam (Số nhân viên trên 1000 đấu nối, tỷ lệ số tiền thu được so với hóa đơn, chất lượng nước so sánh với tiêu chuẩn).

- Mức độ quan trọng của các chỉ số thực hiện trong đánh giá chất lượng cấp nước đối với từng hệ thống cụ thể.

- Phân tích đánh giá, so sánh kết quả thu được sau khi chạy Sigmalite ứng với các dữ liệu đầu vào khác nhau.


- http://www.sigmalite.com.

- Larry Mays. Urban Water Supply Handbook. McGrawHill, 2002. Chương 9.

- Larry Mays. Urban Water Supply Handbook. McGrawHill, 2002. Chương 10.

- Alegre, H. et al. Performance indicators for water supply services. IWA, 2006.

3.2.3. Giới thiệu và hướng dẫn sử dụng chương trình Sigma Lite để đánh giá chỉ số thực hiện của dịch vụ cấp nước đô thị

Phụ lục 5

http://www.sigmalite.com/�

166

3.3. Các quá trình biến đổi chất lượng nước trên hệ thống cấp nước, các mô hình chất lượng nước

3.3.1. Nội dung cơ bản - Các quá trình biến đổi chất lượng nước trong hệ thống cấp nước.

- Các quá trình trộn nước (trộn trong đường ống, trộn tại các mối nối, trộn tại các thiết bị trữ nước…).

- Các quá trình biến đổi chất lượng nước trong các thiết bị dự trữ nước.

- Các quá trình biến đổi chất lượng nước trong đường ống vận chuyển nước.

- Các mô hình chất lượng nước mô phỏng quá trình biến đổi chất lượng nước trên mạng lưới đường ống cấp nước.



3.3.2.1. Chủ đề

- Phân tích thảo luận về quá trình biến đổi chất lượng nước trên mạng lưới đường ống cấp nước. Sử dụng nghiên cứu điển hình có được từ tài liệu tham khảo.


- Các quá trình biến đổi chất lượng nước trong các bể chứa, đài nước, trên đường ống truyền dẫn và phân phối nước, các mô hình chất lượng nước, được giới thiệu trong tài liệu tham khảo Water Distribution System Handbook, các chương 9, 11 và 13.

- Nghiên cứu điển hình về mô hình chất lượng nước. sử dụng nghiên cứu điển hình ở Cholet France, North Marin, California và Southington, Connecticut, USA, được giới thiệu trong tài liệu tham khảo Water Distribution System Handbook, chương 13.



- Các quá trình trộn nước (trộn trong đường ống, trộn tại các mối nối, trộn tại các thiết bị trữ nước…). Các chế độ dòng chảy trên đường ống, trong các thiết bị dự trữ nước. Thời gian hòa trộn phụ thuộc các chế độ dòng chảy khác nhau. Các phương pháp và công thức tính toán thời gian hòa trộn trong đường ống và bể chứa, đài nước với kích thước bể chứa, đài nước, đường ống và các yếu tố ảnh hưởng khác nhau.

- Các quá trình biến đổi chất lượng nước trong đường ống vận chuyển nước.

167

• Khử trùng nước, các phương pháp khử trùng nước, hàm lượng chất khử trùng còn lại trên mạng lưới cấp nước, sự suy giảm hàm lượng chất khử trùng dư, tốc độ suy giảm.

• Sự xuất hiện các sản phẩm phụ của quá trình khử trùng trên mạng lưới đường ống cấp nước.

• Ăn mòn và lắng đọng bên trong đường ống truyền dẫn và phân phối nước, các loại ăn mòn, các yếu tố gây ra sự ăn mòn và biện pháp hạn chế.

• Sự xuất hiện của các màng vi sinh trong đường ống, nguồn gốc, thành phần và biện pháp hạn chế.

- Các quá trình biến đổi chất lượng nước trong các công trình, thiết bị dự trữ nước

Các vấn đề về hóa học

• Sự suy giảm hàm lượng chất khử trùng còn lại trong nước.

• Sự xuất hiện các sản phẩm phụ của quá trình khử trùng.

• Sự biến đổi của mùi và vị trong các công trình, thiết bị dự trữ nước. Sự ăn mòn, sự biến đổi pH, sự xuất hiện của sắt và mangan.

• Sự xuất hiện của hydrogen sulfide.

Các vấn đề về vi sinh vật

• Sự phát triển của vi khuẩn

• Quá trình nitrat hóa

• Sự phát triển của các loại vi khuẩn, giun…

• Hiện tượng lắng đọng

• Sự thâm nhập các chất ô nhiễm

• Sự thay đổi nhiệt độ

- Các mô hình chất lượng nước mô phỏng quá trình biến đổi chất lượng nước trên mạng lưới đường ống cấp nước.

- Phân tích thảo luận về mô hình chất lượng nước sử dụng trong nghiên cứu điển hình ở North Marin, California, USA

- Nghiên cứu điển hình các mô hình chất lượng nước Cholet, France và Southington, Connecticut, USA



168

- Mays, L. W., Water Distribution System Handbook. McGraw-Hill, 1999. Chương 9, 11, 13.

- Walski, T. M., D. V. Chase, and Savic, D. A. Water Distribution Modeling. Haestad Press, 1991.

169

CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH HÓA VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI NƯỚC

4.1. Giới thiệu và ứng dụng các mô hình hệ thống phân phối nước

4.1.1. Nội dung cơ bản - Các thành phần của hệ thống phân phối nước, mô hình hóa hệ thống phân

phối nước.

- Các loại mô hình phân phối nước, ứng dụng của các mô hình phân phối nước (phục vụ mục đích quy hoạch, thiết kế, cải tạo hệ thống phân phối nước, đáp ứng yêu cầu chữa cháy, theo dõi chất lượng nước, quản lý năng lượng, vận hành…).

- Các quá trình lập mô hình.

- Tài tiệu cần thiết để lập mô hình (các bản đồ, tài liệu và số liệu).

- Mô phỏng các thành phần của hệ thống phân phối nước:

• Nguồn nước sạch

• Các công trình dự trữ nước

• Các hộ dùng nước trong hệ thống

• Các công trình vận chuyển nước (các đường ống, các máy bơm, van và các thiết bị đi kèm).

• Hệ thống truyền dẫn và phân phối nước (mạng truyền dẫn, mạng phân phối, các thiết bị và phụ tùng trên mạng lưới).

- Các cấu hình hệ thống: mạng vòng, mạng nhánh.

- Các phần tử của mạng:

• Các nút (nút mối nối, nút đài nước, bể chứa, máy bơm, van,…), ý nghĩa, chức năng và đặc điểm của từng loại nút.

• Các đường nối: ý nghĩa, chức năng, đặc điểm (chiều dài, kích thước, vật liệu, độ nhám,…).

- Các mô hình hệ thống phân phối nước.

4.1.2. Bài tập thực hành Thảo luận nhóm

170

4.1.3. Chủ đề Các loại mô hình và mô phỏng. Các tài liệu cần thiết để lập mô hình, giá trị và độ tin cậy của tài liệu.

4.1.3.1. Mục tiêu và nội dung thảo luận - Các loại mô hình và mô phỏng:

• Mô hình thủy lực (đặc tính của chất lỏng, tĩnh học và động lực học chất lỏng, tổn thất thủy lực, sức kháng, năng lượng, áp lực).

• Mô hình chất lượng nước (Vận chuyển của các chất trong ống, các phản ứng hình thành trong ống, phản ứng khối, phản ứng thành, theo dõi, phân tích tuổi nước và chất lượng nước).

• Mô phỏng trạng thái ổn định, mô phỏng thời gian dài.

- Các tài liệu cần thiết để lập mô hình: Các bản đồ, số liệu và tài liệu phục vụ công tác mô phỏng các thành phần của hệ thống bao gồm:

• Các bản đồ, tài liệu địa hình, các nguồn nước, đối tượng dùng nước, các công trình trong hệ thống phân phối nước (các máy bơm, trạm bơm, đài nước, bể chứa, hệ thống truyền dẫn và phân phối).

• Các nút (hình thức, vật liệu, cao trình), các đường ống (chiều dài, đường kính, vật liệu, hệ số nhám…).

• Các thiết bị trên hệ thống (van điều chỉnh, van phòng ngừa).

- Giá trị và độ tin cậy của tài liệu:

• Nguồn tài liệu

• Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu.

• Xử lý số liệu

- Ứng dụng của mô hình: Các ứng dụng của các mô hình trong thiết kế hệ thống phân phối nước.

4.1.3.2. Tài liệu tham khảo - Nguyễn Văn Tín, Nguyễn Thị Hồng, Đỗ Hải. Cấp nước, tập 1, Giáo trình.

NXB Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội, 2001.





171

4.2. Lý thuyết lập mô hình, mô phỏng và chỉnh lý mô hình, ứng dụng mô hình trong thiết kế hệ thống cấp nước

4.2.1. Nội dung cơ bản - Lý thuyết dùng trong công tác lập mô hình, mô phỏng hệ thống phân phối

nước, ý nghĩa và cách tính toán xác định, ứng dụng.

• Các đặc tính của chất lỏng: Khối lượng riêng ρ, trọng lượng riêng γ, độ nhớt động họcν, hệ số nén Ev, áp suất hơi.

• Tĩnh học và động lực học chất lỏng: Áp suất tĩnh P, áp suất tuyệt đối và áp suất dư, vận tốc và chế độ dòng chảy, hệ số Raynol, phân bố vận tốc.

• Các khái niệm về năng lượng

• Tổn thất năng lượng: Tổn thẩt cục bộ và tổn thất dọc đường, các công thức tính toán.

• Sức kháng thủy lực

• Năng lượng – máy bơm.

• Các mô hình chất lượng nước

- Mô phỏng mô hình

- Sự tiêu thụ nước

- Kiểm tra mô hình

- Sử dụng mô hình trong thiết kế hệ thống phân phối nước

4.2.2. Bài tập thực hành - Học viên làm bài tập cá nhân

4.2.2.1. Mục tiêu và yêu cầu đạt được

- Nắm vững lý thuyết và áp dụng vào các trường hợp tính toán, xử lý tình huống cụ thể.

- Hiểu rõ từng thông số trong các trường hợp tính toán, ý nghĩa, mức độ ảnh hưởng tới hệ thống của sự thay đổi của một biến, một thông số tính toán.

4.2.2.2. Đề bài tập

1. Cho đoạn ống bê tông cốt thép, có chiều dài 750 m, đường kính ống 150 mm, xác định lưu lượng nước chảy qua ống, biết tổn thất cột nước là 1 m.

2. Sử dụng công thức Darcy-Weisbach tính toán tổn thất cột nước của nước chảy trong ống bê tông cốt thép theo chiều dài 1000 m, biết đường kính ống là 250 mm, lưu lượng nước chảy trong ống là 20 l/s.

3. Tìm chiều dài của tuyến ống, biết lưu lượng nước chảy qua ống Q = 41 l/s, đường kính ống D=150 mm, hệ số Hazen-Williams C=110, tổng tổn thất cột

172

nước qua tuyến hL=7,6 m.

4. Tính toán hệ số sức kháng thủy lực, Kp và tổn thất thủy lực dọc đường cho các đoạn ống sau

Chiều dài ống (m)

Đường kính ống (mm)

Hệ số Hazen-Williams C

Hệ số sức kháng do ma

sát (Kp)

Tổn thất dọc đường (hL)

400 200 120 400 200 90 1000 150 100 800 150 75 1000 150 150

5. Tính toán hệ số sức kháng cục bộ KM, tổn thất cục bộ hM qua các phụ tùng cho trong bảng sau:

Loại phụ tùng, điều kiện dòng chảy

Hệ số tổn thất cục bộ KL

Đường kính ống (mm)

Hệ số sức kháng cục bộ

KM

Tổn thất cục bộ hM

(m) Van 4,8 200 Tê 0,4 300 Cút 90o 0,8 250 Cột nước chữa cháy 4,5 150

6. Cho sơ đồ hệ thống cấp nước như hình vẽ, xác định lưu lượng nước chảy qua ống từ bể 1 xuống bể 2 với các loại đường ống có hệ số C khác nhau (75, 90, 110 và 140). Tính toán tổn thất dọc đường áp dụng công thức tính toán của Hazen-Williams.

7. Cho hệ thống cấp nước như hình vẽ, xác định áp lực yêu cầu của máy bơm đảm bảo cung cấp nước từ bể 1 đến bể 2 với lưu lượng 70 l/s. Tính toán tổn thất dọc đường theo công thức Hazen-Williams.

45 m

Bể 1

Bể 2

Đường ống:L=1500 mD=100 m mC=85

38.5 m

Bể 1

Bể 2

173

8. Cho sơ đồ hệ thống phân phối nước như hình vẽ. Xác định lưu lượng nước chảy trên các tuyến ống biết áp lực toàn phần của máy bơm là 65 m, tổn thất qua máy bơm là 1 m cột nước, cao trình nút 1 là 55,5 m.

9. Cho mạng lưới cấp nước như hình vẽ. Xác định lưu lượng nước chảy trên đoạn ống 2-3. Xác định thời gian lưu trung bình trên mạng lưới của nước (tuổi của nước) lấy ra tại nút 4 và nút 5. Điền số liệu tính toán vào bảng.

48 m

Bể 1

Bể 2Đường ống 2:L=1500 mD=100 m mC=85

78.5 m

Đường ống 1:L=150 mD=300 m mC=120

48 m

Bể 1

Bể 2Đường ống 2:L=1500 mD=100 m mC=85

78.5 m


Bể 1

Bể 2

�

3

5

2

4

Q =110 l/sL=500 mD=150 m m

Q =60 l/sL=400 mD=100 m m

Q=65 l/sL=350 mD=100 m m

Q =?L=800 mD=150 m m

120 l/s

�

3

5

2

4

Q =110 l/sL=500 mD=150 m m

Q =60 l/sL=400 mD=100 m m

Q=65 l/sL=350 mD=100 m m

Q =?L=800 mD=150 m m

120 l/s

48 m

Bể 1

Bể 2


101 m



Nút 1 Q=20 l/s

48 m

Bể 1

Bể 2


101 m



Nút 1 Q=20 l/s

Bể 2

Bể 1 Đường ống 3:

Đường ống 2:

Đường ống 1:

174

Nút Thời gian lưu trung bình của nước tại nút (giờ) 1 5 2 12,5 3 8,5 4 5

10. Với sơ đồ mạng lưới như trong bài tập 9, xác định nồng độ clo có trong nước lấy ra khỏi nút 4. Biết nồng độ Clo trong nước trên đoạn 1-4 là 0,8 mg/l, trên đoạn 2-4 là 0,5, và trên đoạn 3-4 là 1,2.

11. Xác định nồng độ Clo có ở trong nước lấy ra tại cuối tuyến ống dài 1000 m, đường kính 150 mm. Lưu lượng nước chảy trong ống là 50 l/s. Biết nồng độ Clo đầu vào là 1,2 mg/l. Hệ số tốc độ phản ứng chung K = 0,015 giờ-1.

12. Xác định nồng độ clo trong trong mẫu nước lấy từ bể bơi sau 7 ngày nước lưu trong bể, biết nồng độ clo ban đầu trong bể là 1,5 mg/l. Thí nghiệm cho biết sự biến đổi nồng độ clo trong bể theo phản ứng bậc 1, tốc độ phản ứng là -0,134 ngày-1.

13. Thực hiện mô phỏng mạng lưới cấp nước trong hình vẽ trong 24 giờ với bước thời gian bằng 1 giờ. Các số liệu cần thiết để thực hiện việc mô phỏng được cho trong các bảng dưới đây. Nhu cầu dùng nước trong một ngày đêm có dạng bậc thang. Trả lời các câu hỏi đặt ra ở phía dưới.

Đoạn ống Chiều dài (m) Đường kính ống (mm) Hệ số Hazen – Williams

C Ống hút 7,6 610 120 Ống đẩy 67,1 533 120

175

O-1 381,0 152 110 O-2 254,5 152 110 O-3 167,6 203 130 O-4 307,8 152 110 O-5 129,5 203 130 O-6 301,8 203 125 O-7 640,1 203 105 O-8 170,7 152 110 O-9 227,1 203 100 O-10 335,3 254 115 O-11 405,4 203 110 O-12 271,3 254 115 O-13 251,5 254 115 O-14 137,2 152 120 O-15 210,3 152 120 O-16 152,4 152 120

Nút Cao độ (m) Nhu cầu (l/s)

Hồ Crystal 97,5 N/A N-1 118,9 7,6 N-2 128,0 4,7 N-3 129,5 2,2 N-4 131,1 3,2 N-5 137,2 0 N-6 135,6 9,8 N-7 128,0 4,1 N-8 126,5 0 N-9 128,0 3,5 N-10 128,0 1,3

Dữ liệu đường đặc tính bơm

Cột áp toàn phần (m) Lưu lượng (l/s)

Khởi động 74,6 0 Thiết kế 70,1 69 Vận hành lớn nhất

64,0 101

Thông tin đài

Đài Đài West Carrolton

176

MiamisburgCao trình mực nước thấp nhất, m 163,1 160,0 Cao trình ban đầu, m 167,6 166,1 Cao trình mực nước cao nhất, m 173,7 172,2 Đường kính đài, m 15,0 10,9

Mô hình dùng nước trong một ngày

Thời gian Nhân tử Nửa đêm 1,00 6:00 sáng 0,75

Trưa 1,00 6:00 tối 1,20

Nửa đêm 1,00

Yêu cầu:

a, Vẽ biểu đồ lực toàn phần của đài Miamisburg và West Carrolton theo thời gian.

b, Vẽ biểu đồ áp lực tự do tại nút 3 theo thời gian.

14. Thí nghiệm xác định tổn thất thủy lực giữa hai họng cứu hoả được thực hiện trên đoạn ống PVC với đường kính 203 mm chiều dài 198 m như ở trên hình vẽ. Trong thí nghiệm này, áp lực tự do tại họng cứu hoả 1 là 448 kPa và tại họng cứu hoả 2 là 276 kPa. Lưu lượng nước qua họng lấy nước là 85,2 l/s.

Q

Yêu cầu:

a. Dựa vào kết quả thí nghiệm tổn thất thủy lực có thể xác định được độ nhám của ống không? Tại sao?

b. Ý nghĩa của hệ số Hazen – Williams (C) trong ống là gì?

c. Các kết quả của thí nghiệm này có thể được sử dụng để hiệu chỉnh mạng lưới cấp nước như thế nào?

d. Đây có thể là hệ số nhám tối ưu cho ông PVC chưa?

15. Cho hệ thống cấp nước như trong hình 7.33, tìm lưu lượng chữa cháy tại nút

177

7 nếu áp lực cho phép tối thiểu tại nút này là 138 kPa. Giả định rằng bơm P1 và P2 đang hoạt động và bơm P3 không hoạt động.

Đoạn ống Chiều dài m Đường kính ống mm

Hệ số Hazen – Williams C

Ống hút 1 15,2 457 115 Ống đẩy 1 36,6 406 115 Ống hút 2 15,2 457 115 Ống đẩy 2 36,3 406 115 Ống hút 3 15,2 457 115 Ống đẩy 3 36,6 406 115 O-1 716,3 305 110 O-2 475,2 152 105 O-3 378,0 152 105 O-4 495,3 305 110 O-5 68,8 254 110 O-6 457,2 305 110 O-7 1289,3 152 105 O-8 1021,1 152 105 O-9 762,0 152 105 O-10 777,2 152 105 O-11 1005,8 102 85

Nút Cao độ m Nhu cầu l/s

Giếng khoan 192,0 N/A Đài phía tây 278,9 N/A

178

N-1 222,5 0 N-2 230,1 7,9 N-3 233,2 3,2 N-4 236,2 1,6 N-5 234,7 1,9 N-6 240,8 13,9 N-7 246,9 5,0 N-8 242,3 20,2 P1 191 N/A P2 191 N/A P3 191 N/A

Dữ liệu đường đặc tính bơm

P1 P2 P3 Cột áp

m Lưu lượng

l/s Cột áp m

Lưu lượngl/s

Cột áp m

Lưu lượng

l/s Khởi động 93,0 0 93,0 0 93,0 0 Thiết kế 89,9 28,4 89,9 28,4 89,9 28,4 Vận hành lớn nhất

79,2 41,0 79,2 41,0 79,2 41,0

Yêu cầu:

a. Nút nào có áp lực nhỏ nhất khi có cháy xảy ra?

b. Lưu lượng chữa cháy tại nút 7 có đủ cung cấp chữa cháy cho khu công nghiệp hay không?

c. Nếu lưu lượng chữa cháy không đủ thì những lý do nào là nguyên nhân gây ra lưu lượng chữa cháy nhỏ?

d. Phân tích của giải pháp khác để cải thiện lưu lượng chữa cháy tại nút 7?

Hướng dẫn: Kết nối một nút với cột áp không đổi bằng một đường ống với đường kình lớn và nhỏ với nút 7. Thiết lập cột áp toàn phần của nút vơi áp lực không đổi tới cao trình của nút 7 cộng với áp lực tự do yêu cầu của khu dân cư, và xác định tỷ lệ ở đó lưu lượng chảy vào nó.






179

4.3. Sử dụng phần mềm EPANET trong tính toán thiết kế hệ thống phân phối nước

4.3.1. Giới thiệu phần mềm EPANET 4.3.1.1. Vấn đề tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước

Trong thực tế, mạng lưới cấp nước thường có 2 dạng: mạng phân nhánh và

mạng vòng. Trong công tác thiết kế mạng lưới cấp nước thì việc quan trọng nhất là

xác định được đường kính kinh tế nhất và tổn thất áp lực tối ưu cho tất cả các đoạn

ống trong mạng. Để làm được điều đó thì cần phải tính toán thuỷ lực cho mạng lưới.

Trong việc tính toán thuỷ lực mạng lưới cấp nước, cần phải xác định lưu lượng

chảy qua các đoạn ống, đồng thời cũng phải xác định các tổn thất thuỷ lực trên từng

đoạn ống.

Thông thường mạng lưới cấp nước bao gồm rất nhiều đoạn ống có chiều dài

và đường kính khác nhau và các thiết bị trên mạng tạo nên một hệ thống rất phức

tạp về mặt thuỷ lực đặc biệt là loại mạng vòng vì số ẩn quá nhiều và các phương

trình tính tổn thất thủy lực rất phức tạp, không giải trực tiếp được, phải tính thử dần

theo các phương pháp khác nhau (như phương pháp của Lobachev hay của

Andriyasev).

Trước đây việc tính toán thuỷ lực cho mạng lưới cấp nước thường được giải

bằng thủ công nên rất tốn kém thời gian và công sức. Ngày nay nhờ có công cụ

máy tính nên việc giải bài toán được thực hiện nhanh chóng nhờ các chương trình

tính toán sẵn có như chương trình LOOP và gần đây có thêm chương trình

EPANET. Chương trình EPANET được phát triển bởi Bộ phận Cấp nước và nguồn

nước thuộc Viện Nghiên cứu quản lý các rủi ro quốc gia của Cơ quan Bảo vệ môi

trường Hoa Kỳ.

4.3.1.2. Giới thiệu chung về chương trình EPANET

EPANET mô phỏng quá trình thuỷ lực và chất lượng nước có xét đến yếu tố

thời gian. Một mạng lưới cấp nước được EPANET mô phỏng bao gồm: các đoạn

ống (Pipes), các nút (Junctions), các máy bơm, các van, các bể chứa và các đài

nước,... EPANET xem xét lưu lượng nước trên mỗi đoạn ống, áp suất tại các nút,

cao độ mực nước ở từng bể chứa và đài nước và nồng độ của các chất trên mạng

180

lưới suốt thời gian mô phỏng gồm nhiều thời đoạn. Thời gian lưu nước cũng được

mô phỏng trong chương trình.

Chạy trên nền Windows, EPANET tạo được một môi trường hoà hợp cho

việc nhập dữ liệu của mạng, chạy mô hình thuỷ lực và mô phỏng chất lượng nước,

quan sát kết quả theo nhiều kiểu khác nhau. Đó là: thể hiện sơ đồ mạng lưới theo

màu và số, các bảng số liệu, các biểu đồ quan hệ theo thời gian và các hình vẽ.

4.3.1.3. Khả năng mô phỏng thủy lực của EPANET

Mô hình mô phỏng thuỷ lực một cách chính xác là điều kiện tiên quyết cho

sự mô phỏng chất lượng nước hiệu quả. EPANET chứa các công cụ phân tích thuỷ

lực rất mạnh, có các khả năng sau:

- Không giới hạn quy mô của hệ thống phân phối nước.

- Tính toán tổn thất ma sát thuỷ lực theo cả 3 công thức: Hazen-Williams,

hoặc Darcy -Weisbach, hoặc Chezy -Manning.

- Tính được cả các tổn thất cục bộ ở các đoạn cong, đoạn ống nối,....

- Mô hình hoá máy bơm với số vòng quay cố định hoặc thay đổi.

- Tính được năng lượng bơm và giá thành bơm nước.

- Mô phỏng các loại van khác nhau như van ngắt (Shutoff), van hãm (Check),

van điều chỉnh áp suất (Pressure regulating), và van kiểm soát lưu lượng

(Flow control).

- Cho phép mô phỏng bể chứa nước có nhiều hình dạng khác nhau (đường

kính có thể thay đổi theo chiều cao).

- Tính đến sự biến đổi nhu cầu nước tại các nút, có thể mỗi nút có một biểu đồ

dùng nước riêng.

- Mô hình hoá lưu lượng dòng chảy phụ thuộc áp suất từ các nút theo kiểu vòi

phun (Sprinkler heads).

- Có thể cho hệ thống làm việc khi mực nước trong các bể ứng với các trường

hợp: không biến đổi (Simple tank), thay đổi theo thời gian (Timer controls),

hoặc điều khiển theo quy tắc phức tạp (Complex rule-based controls).

181

4.3.1.4. Khả năng mô phỏng chất lượng nước của EPANET

Ngoài việc mô hình hoá thuỷ lực, EPANET cho phép tạo mô hình chất

lượng nước với các khả năng sau:

- Mô hình hoá sự chuyển động của vật chất không phản ứng trong mạng.

- Mô hình hoá chuyển động và sự biến đổi của các chất có phản ứng trong

mạng, như sự gia tăng (ví dụ như chất tẩy) hoặc sự suy giảm (như dư lượng

Clo) theo thời gian.

- Mô hình hoá thời gian lưu nước trong toàn bộ mạng lưới.

- Theo dõi được phần trăm lưu lượng nước từ một nút cho trước tới các nút

khác theo thời gian.

- Mô hình hoá phản ứng cả trong dòng chảy chính (Bulk flow) lẫn trên thành ống

(Pipe wall).

- Sử dụng động học bậc 'n' để mô hình hoá phản ứng của dòng chảy chính.

- Sử dụng động học bậc '0' hoặc bậc nhất để mô phỏng phản ứng của thành ống.

- Kể đến sự cản trở sự vận chuyển nước khi mô hình hoá thành ống.

- Cho phép các phản ứng gia tăng hoặc suy giảm đến một nồng độ giới hạn.

- Sử dụng các hệ số mức phản ứng chung, tuy nhiên cũng có thể thay đổi riêng cho từng đoạn ống.

- Cho phép hệ số phản ứng của thành ống liên hệ được với độ nhám của ống.

- Cho phép một hàm lượng hoặc một khối lượng vật chất biến đổi theo thời gian đưa vào một vị trí bất kỳ trong mạng.

- Mô hình hoá các bể chứa như là bể phản ứng với các kiểu trộn khác nhau.

Với các đặc điểm như vậy, EPANET có thể xem xét được các vấn đề về chất lượng nước như:

- Sự pha trộn nước từ các nguồn khác nhau;

- Thời gian lưu nước trong hệ thống;

- Sự tăng các sản phẩm tẩy trùng;

- Sự lan truyền các chất gây ô nhiễm.

182

4.3.2. Trình tự các bước sử dụng Epanet

Việc áp dụng chương trình EPANET để mô phỏng một hệ thống cấp nước được thực hiện theo các bước cơ bản dưới đây:

1) Vẽ sơ đồ biểu diễn mạng cấp nước (Adding Objects).

2) Biên tập các thuộc tính của các đối tượng của mạng (Editing Objects).

3) Mô tả hệ thống làm việc như thế nào: các đường quan hệ (Curves), các biểu đồ theo thời gian (Time Patterns), các lệnh điều khiển (Controls).

4) Chọn các chứa năng phân tích (Setting Analysis Options) để đặt các thuộc tính cho các đối tượng về các mặt: thuỷ lực, chất lượng, phản ứng, thời gian, năng lượng,...

5) Chạy chương trình để phân tích thuỷ lực hoặc chất lượng nước (Running an Analysis).

6) Xem kết quả (Viewing Results).

4.3.3. Một số chú ý khi sử dụng chương trình Epanet

Ngoài những điều đã được hướng dẫn trong phần mềm, khi sử dụng chúng ta cần chú ý một số điểm sau:

4.3.3.1. Về hệ đơn vị

EPANET sử dụng hai hệ đơn vị: Hệ Anh Mỹ (US Customary units) và hệ mét tiêu chuẩn (SI Metric units). Vì vậy trước khi biểu diễn mạng cấp nước cần đưa các kích thước và đơn vị về mét tiêu chuẩn.

4.3.3.2. Đối với ống

a) Chọn hệ số nhám (Roughness Coefficients) trong EPANET

Tùy theo công thức tính tổn thất dọc đường được sử dụng, hệ số nhám đối với ống mới được lấy theo bảng dưới đây:

Vật liệu làm ống Hazen-Williams C

(không thứ nguyên)

Darcy-Weisbach e

(millifeet)

Manning's n (không thứ

nguyên) Gang 130 - 140 0,85 0,012 - 0,015 Bê tông 120 -140 1,0 - 10 0,012 - 0,017 Sắt tráng kẽm 120 0,5 0,015 - 0,017 Chất dẻo 140 - 150 0,005 0,011 - 0,015 Thép 140 - 150 0,15 0,015 - 0,017 Gốm tráng men 110 0, 013 - 0,015

Ghi chú: 1 foot = 0, 3048 m; 1 inch = 25,4 mm

Để nhanh chóng thông chương trình thì ban đầu nên sơ bộ giả thiết đường kính d của các ống thiên về giá trị lớn rồi điều chỉnh thu nhỏ dần.

183

b) Tổn thất cục bộ (Minor Loss Coefficients)

Hệ số tổn thất cục bộ ξ được tra từ các bảng thuỷ lực, cũng có thể lấy theo đề nghị của EPANET như dưới đây:

Van cầu, mở hoàn toàn: 10,0 Van nghiêng, mở hoàn toàn: 5,0 Van cánh gạt, mở hoàn toàn: 2,5 Van tấm, mở hoàn toàn: 0,2 Uốn cong, bán kính nhỏ: 0,9 Uốn cong, bán kính trung bình: 0,8 Uốn cong, bán kính trung lớn: 0,6 Uốn cong cong 450: 0,4 Chỗ rẽ (đầu thẳng bịt): 2,2 Tê tiêu chuẩn, dòng chảy trên nhánh thẳng: 0,6 Tê tiêu chuẩn, dòng chảy trên nhánh rẽ: 1,8 Chỗ vào, cạnh vuông: 0,5 Chỗ ra: 1,0

4.3.3.3. Đối với nút (Junction)

Cao độ điểm tính toán tại các nút (Elevation) chỉ ảnh hưởng đến giá trị áp suất tại điểm đó mà không ảnh hưởng bài toán thuỷ lực. Tuy nhiên nếu tại nút nào đó có cao độ quá cao thì có thể áp suất sẽ cho kết quả âm và cần phải xác định lại cao độ này phù hợp cho riêng nút đó và cân đối cho toàn mạng. Tránh trường hợp vì cố đạt được cao độ tại một nút cục bộ nào đó mà phải tăng áp suất cho toàn mạng thì sẽ không kinh tế.

4.3.3.4. Đối với đài (Tank)

- Cao trình đáy (Elevation) nên chọn cao hơn so với các nút.

- Chọn thể tích đài (D, H) với xu hướng có dung tích lớn để chương trình sớm chạy thông rồi sau đó hiệu chỉnh giảm dần.

- Nếu nước không lên đài phải tăng bơm (tuỳ theo lỗi mà tăng Q hay tăng H).

- Nếu nước vào đài sau đó không ra nữa hoặc chỉ ra được một phần thì giảm bớt lưu lượng máy bơm Qbơm.

- Đài có liên quan đến chất lượng nước, kiểu trộn.

- Khi đài không phải hình trụ thì cần đưa vào đường đặc tính về quan hệ V~H.

- Đài lăng trụ có thể quy về hình trụ tương đương (cùng diện tích đáy) để tiện cho tính toán.

4.3.3.5. Đối với bơm (Pump)

184

- Việc xây dựng các đồ thị đường đặc tính bơm (Pump Curves) nên có ít nhất 3 điểm, càng nhiều điểm thì đường đặc tính càng chính xác.

- Đường đặc tính hiệu suất nên lấy nhiều điểm.

- Khi thay đổi số vòng quay ở biểu đồ số vòng quay (Time Pattern), khống chế không vượt quá 20% so với vòng quay chuẩn để an toàn cho máy bơm.

- Nếu cần tạo ra chế độ bơm theo số máy chạy trong các giờ khác nhau, khi có máy nào đó nghỉ thì lấy nhân tử (Multiplier) ở biểu đồ số vòng quay (Time Pattern) của bơm đó bằng '0', lúc đó coi như bơm không chạy.

- Chọn lưu lượng thiết kế của bơm: nên chọn Qbơm xấp xỉ bằng tổng các lưu lượng yêu cầu (Demmand) tại các nút. Nếu Qbơm nhỏ hơn giá trị này thì chương trình sẽ báo lỗi với áp suất âm tại các nút.

- Đầu tiên để chương trình sớm chạy thông có thể chọn Qbơm lớn, sau hiệu chỉnh giảm dần.

- Phối hợp chọn lưu lượng và cột nước bơm với lựa chọn dung tích đài (nếu trong mạng có đài). Khi Qbơm tăng thì thì W đài sẽ nhỏ).

- Cho phép đơn giá năng lượng có thể thay đổi theo giờ trong ngày. Khi đó đưa vào biều đồ giá theo tỷ lệ giá so với giá chuẩn (Price Pattern).

4.3.3.6. Chức năng xem kết quả (Report)

EPANET có nhiều chức năng xem kết quả rất thuận tiện. Ngoài việc xem kết quả qua file dữ liệu và hình vẽ trên màn hình, còn có một số chức năng đặc biệt để xem kết quả với thao tác bấm các nút:

- Nút Query: Xem kết qua theo điều kiện nào đó (Sort).

- Nút Graph: Xem kết quả bằng đồ thị.

- Nút Table: Xem kết quả bằng bảng; có thể lược bớt một số cột hoặc có thể chỉ cần xem những hàng có giá trị theo điều kiện (Sort).

- Nút Report /Energy: Xem điện năng tiêu thụ và tiền điện.

4.3.3.7. Cách nhập sơ đồ mạng lưới cấp nước từ bản vẽ CAD

Việc vẽ một sơ đồ mạng lưới cấp nước trực tiếp trên màn hình máy tính thường tốn công sức và sẽ rất kém chính xác, nhất là khi sơ đồ phức tạp có nhiều đoạn ống. EPANET còn cung cấp một tiện ích rất mạnh đó là khả năng nhập sơ đồ hệ thống từ file ảnh. Sau đây sẽ trình bày cách vẽ sơ đồ mạng lưới cho EPANET từ bản vẽ CAD theo trình tự sau:

Bước 1. Tạo file ảnh

- Có bản vẽ sơ đồ mạng lưới dưới dạng CAD.

- Bật chương trình chuyển đổi hình vẽ CAD sang Picture (có thể dùng BWM hoặc một chương trình khác).

185

- Bật chương trình xử lý ảnh (Paint, Microsoft Photo Editor, Photoshop...).

- Copy bản vẽ CAD vào clipboard.

- Dán sang Paint.

- Lưu (Save) dưới dạng file bitmap (*.bmp).

Bước 2. Nhập file ảnh làm nền để vẽ sơ đồ mạng lưới cho EPANET

- Vào chức năng View /Backdrop/Load.

- Hiện ra cửa sổ Open a Backdrop Map.

- Chỉ đường dẫn tới thư mục chứa file ảnh cần tìm và mở file (Open).

- Nền ảnh sẽ hiện ra.

- Vẽ theo hình dưới nền để tạo sơ đồ mạng lưới bằng EPANET.

Chú ý rằng, sau khi vẽ xong nếu không cần để nền (nhìn quá rối) thì có thể tạm thời tắt đi bằng cách ấn chuột phải và click vào biểu tượng Backdrop /on-off.


- Bài tập thực hành trên máy tính


- Sử dụng phần mềm EPANET trong tính toán thiết kế hệ thống phân phối nước. Mô phỏng thủy lực, mô phỏng chất lượng nước

4.3.4.2. Đề bài tập - Bài tập sử dụng phần mềm Epanet

Thực hiện mô phỏng mạng lưới cấp nước trong hình dưới đây trong 24 giờ với bước thời gian bằng 1 giờ. Các số liệu cần thiết để thực hiện việc mô phỏng được cho trong các bảng dưới đây. Nhu cầu dùng nước trong một ngày đêm có dạng bậc thang. Trả lời các câu hỏi đặt ra ở phía dưới.

186

Đoạn ống Chiều dài m

Hệ số H-WC Đoạn ống Chiều dài

m Hệ số H-W

C O-1 900+N 120 O-17 350+N 120 O-2 800+N 120 O-18 320+N 120 O-3 1000+N 120 O-19 400+N 120 O-4 900+N 120 O-20 410+N 120 O-5 350+N 120 O-21 800+N 120 O-6 320+N 120 O-22 800+N 120 O-7 900+N 120 O-23 400+N 120 O-8 1000+N 120 O-24 410+N 120 O-9 800+N 120 O-25 1000+N 120 O-10 320+N 120 O-26 1000+N 120 O-11 350+N 120 O-27 400+N 120 O-12 800+N 120 O-28 410+N 120 O-13 1000+N 120 O-29 900+N 120 O-14 900+N 120 O-30 300+N 120 O-15 350+N 120 O-31 400+N 120 O-16 320+N 120

Nút Cao độ m

Nhu cầu l/s Nút Cao độ

m Nhu cầu

l/s TB1 21 0 TB2 17,5 0

1 18 2,5+N/10 11 20 4,2+N/10 2 20 4,6+N/10 12 19 4,5+N/10 3 19 5,2+N/10 13 18 3,6+N/10 4 18 5,6+N/10 14 20 4,5+N/10

187

5 17 3,2+N/10 15 19 4,3+N/10 6 17 3,8+N/10 16 18 3,2+N/10 7 17 3,4+N/10 17 17 3,2+N/10 8 18 3,6+N/10 18 20 3,5+N/10 9 19 3,4+N/10 19 19 3,2+N/10 10 20 3,3+N/10

Mô hình dùng nước trong một ngày

Thời gian Nhân tử Thời gian Nhân tử Nửa đêm 0,50 6:00 tối 1,20 6:00 sáng 1,30 Nửa đêm 0,50

Trưa 1,00

Chú thích:

N: số thứ tự của học viên trong Danh sách

Yêu cầu:

1. Sử dụng phần mềm EPANET để:

- Mô phỏng hệ thống cấp nước

- Phân tích thủy lực mạng lưới cấp nước theo thời gian

- Phân tích chất lượng nước: tuổi nước, kiểm tra nồng độ Clo dư trên mạng

lưới với các hệ số suy giảm (tốc độ phản ứng) Clo khác nhau. Xác định vị trí

bổ sung Clo trong trường hợp Clo dư trên mạng lưới không đảm bảo yêu cầu.

2. Xác định một cách hợp lý các thông số và các đặc trưng cơ bản của hệ thống,

gồm:

- Đường kính các đường ống (dự kiến là ống gang dẻo)

- Cột áp toàn phần và tự do tại các nút

- Cột nước, lưu lượng yêu cầu của máy bơm


- Các ứng dụng của phần mềm EPANET trong tính toán thiết kế hệ thống phân phối nước.

- Sử dụng thành thạo phần mềm EPANET trong tính toán thiết kế tối ưu hệ thống phân phối nước.


188





- Lewis, A. R. Epanet 2 User Manual. EPA, 2000.

- Dương Thanh Lượng, Giáo trình mô phỏng mạng lưới cấp nước bằng phần mềm EPANET, NXB Xây dựng, 2007.

4.3.5. Ngiên cứu điển hình

Tính toán thiết kế hệ thống phân phối nước thị xã Hà Tĩnh sử dụng phần mềm EPANET – Phụ lục 6

CHƯƠNG 5: NƯỚC VA TRONG MẠNG LƯỚI PHÂN PHỐI

NƯỚC

5.1. Cơ sở lý thuyết về nước va các công thức cơ bản tính toán nước va 5.1.1. Nội dung cơ bản

- Cơ sở lý thuyết về nước va và các công thức cơ bản trong tính toán nước va

trong mạng lưới phân phối nước.

- Tốc độ truyền sóng nước va, những yếu tố ảnh hưởng và phương pháp tính

toán.

- Tính toán áp lực va tại van trong trường hợp van đóng đột ngột.

- Tính toán áp lực va trong trường hợp máy bơm đóng đột ngột, va trực tiếp,

va gián tiếp, các giả thiết và các trường hợp tính toán.

5.1.2. Công thức cơ bản tính toán nước va

5.1.2.1. Tốc độ truyền sóng nước va

Tốc độ truyền sóng nước va, còn được gọi là vận tốc truyền áp lực va của

nước trong ống, phụ thuộc vào vật liệu làm ống, đường kính ống và chiều dày

thành ống, được tính theo công thức Joukovski:

189

EK

eD1

a

EK

eD1

/Ka 0

+=

+

ρ= (5-1)

Trong đó:

E - Module đàn hồi của thành ống;

K - Module đàn hồi của chất lỏng;

D - Đường kính trong của ống;

e - Chiều dày thành ống;

a0 - Tốc độ âm thanh trong môi trường chất lỏng vô hạn.

Khi coi ống cứng vô hạn (E=∞) thì tộc độ truyền sóng nước va chính bằng tốc

độ âm thanh trong môi trường chất lỏng vô hạn ρ= /Ka 0 . Đối với nước K=

2,03.109 N/m2 và ρ=1000 kg/m3, ta có a0=1425 m/s.

5.1.2.2. Tính toán áp lực va tại van trong trường hợp đóng van đột ngột

Khi đóng van, dòng nước bị chặn đột ngột, vận tốc trong ống thay đổi một giá

trị ∆v, trong ống xuất hiện hiện tượng nước va, áp lực làm việc trong ống lúc này là

áp lực va, tăng hơn so với áp lực khi mạng lưới bình thường một giá trị ∆H, được

tính toán theo công thức Joukovski như sau:

gv.a

gv.a.

g.pH 0=

ρΔρ

−=ρΔ

=Δ (5-2)

trong đó:

Δp: Sự thay đổi áp suất có quan hệ với sự thay đổi tốc độ Δv và tốc độ sóng

nước va (áp suất). Quan hệ này rút ra được từ vật lý học về động lượng theo

phương trình đã biết của Joukovski:

v.a.p Δρ−=Δ (5-3)

ρ - Khối lượng riêng của chất lỏng;

a - Tốc độ truyền sóng áp suất trong môi trường chất lỏng trong ống.

v0 - Tốc độ ban đầu của chất lỏng trong đường ống;

g - Gia tốc trọng trường.

190

5.1.2.3. Tính toán áp lực va khi máy bơm dừng đột ngột

Khi máy bơm dừng làm việc đột ngột, ta có hai trường hợp tính toán nước va,

là va gián tiếp và va trực tiếp.

Khi máy bơm trạm bơm II bơm nước lên đài đặt ở đầu mạng lưới dừng làm

việc đột ngột, áp lực trong ống giảm. Do sự thay đổi áp lực trong ống, nước dội

ngược lại van một chiều.

Gọi thời gian truyền áp lực giảm từ bơm đến mặt thoáng trên bầu đài và áp

lực tĩnh từ mặt thoáng lên bầu đài dội lại van là chu kỳ truyền sóng va T.

T được tính theo công thức:

T = aL2 (5-4)

Gọi thời gian để van một chiều sau máy bơm đóng hoàn toàn là Tv. Nếu Tv>T, nước từ đài dội lại đến van một chiều, van chưa đóng hết, nước chảy

qua van xuống bể hút. Trường hợp này gọi là va gián tiếp, áp lực va được tính theo

công thức:

ΔHgt = vT

TgLv

.2 0 (5-5)

Tv<T, nước từ bầu đài dội lại van một chiều khi van đã đóng, nước và ống bị nén

đột ngột. Trường hợp này gọi là va trực tiếp.

Áp lực va trực tiếp có giá trị khác nhau trong hai trường hợp cơ bản: Khi xảy ra

hiện tượng thay đổi vận tốc nước chảy trong ống dòng nước còn chảy liên tục và

trường hợp nước bị đứt đoạn, xuất hiện hiện tượng chân không trong ống.

Tính toán áp lực va trực tiếp khi máy bơm ngừng đột ngột, vận tốc nước chảy trong

ống thay đổi, dòng nước chảy liên tục.

a. Các giả thiết để tính toán

Giả thiết khi mất điện đột ngột, máy bơm ngừng làm việc, không có hiện tượng

bơm vẫn quay do quán tính và nước vẫn vào máy bơm.

191

Bỏ qua tổn thất trên đường ống và thiết bị. Khi đó áp lực tính toán cao hơn so

với áp lực thực tế, chọn thiết bị chống sức va sẽ an toàn hơn, nhưng chưa phải là

kinh tế nhất.

b. Các trường hợp tính toán d

d

Hình 5-1. Sơ đồ cao trình tuyến ống

1- đầu hút; 2- máy bơm; 3- van một chiều

- Khi ngừng bơm đột ngột, dưới tác động của áp lực khí quyển, nước có thể

tiếp tục đi vào đầu hút của bơm, dâng lên đến chiều cao, cao hơn mực nước ở bể

hút Z:

Z = HCK – Kv2dư (5-6)

Trong đó:

192

HCK - độ chân không tối đa có thể tạo ra trong hệ đường ống dẫn nước khi

nhiệt độ

nước t ≤ 300C, có thể lấy HCK = 8m cột nước (chân không tuyệt đối trừ

đi áp

lực hơi nước ở 300C)

K = g2

ξ (5-7)

ξ - tổng hệ số tổn thất của ống và thiết bị trên đầu hút, máy bơm, trên đầu đẩy

đến

điểm quan sát.

vdư - vận tốc nước do quán tính còn chuyển động tiếp trong đường ống

vdư = v0 - ag (Hđ + Zđ) (5-8)

v0 - tốc độ chuyển động của nước trong đường ống trước khi ngừng bơm

Hđ - chiều cao của đài, tính từ trục ống dẫn nằm ngang ở chân đài đến mực

nước max

Zđ – cao độ của tim ống dưới chân đài so với mực nước ở bể hút (h.5.1)

a - vận tốc truyền sóng va (m/s)

g – gia tốc trọng trường (m/s2)

5.1.2.4. Tính toán nước va trường hợp nước không bị đứt dòng

- Khi máy bơm ngừng đột ngột, áp lực trong đường ống giảm từ áp lực bơm

Hb = Hđ + Zđ + Σh0 xuống còn (Hđ + Zđ) và vận tốc trong ống theo quán tính

giảm xuống vdư tính theo công thức (5-9). Tại thời điểm này tổn thất trong đường

ống là

Σh0 = Kv2, do đó:

K = 20

duvh∑ (5-9)

- Như vậy sóng áp lực truyền đến điểm Zđ giảm đi một trị số Kv2dư.

- Khi sóng tăng áp lực dội lại từ đài đến van một chiều của máy bơm, áp lực

sẽ là

193

ΔH = Hđ + Zđ + Kv2dư. Sóng áp lực này sẽ tạo ra vận tốc Δv, đi ngược chiều

với vận tốc v:

Δv = ag ΔH =

ag (Hđ + Zđ + Kv2

dư) (5-10)

* Khi Hđ + Zđ < g

av0 < 2 (Hđ + Zđ ) (5-11)

Trong đường ống xuất hiện chuyển động ngược của nước với vận tốc:

vngược = Δv - vdư = ag (Hđ + Zđ + Kv2

dư) - vdư (5-12)

- Khi nước chuyển động ngược đến van một chiều đặt trước máy bơm, vận tốc

vngược bị khử và nó sinh ra một (năng lượng) áp lực dư bằng: avngược /g.

Hmax = Hđ + Zđ + ga vngược

Hmax = Hđ + Zđ + Hđ + Zđ + Kv2dư - g

a vdư

= 2Hđ + 2Zđ + Kv2dư - g

a vdư (5-13)

- Bởi vì khi không có đứt dòng (theo công thức (5-7) thì

Zđ + Kv2dư ≤ Hchân không

nên áp lực khi va:

Hmax = 2Hđ + Zk + Hchân không tối đa (5-14)

* Khi g

av0 ≤ Hđ + Zđ (Zđ < Hchân không tối đa) (5-15)

Hmax = Hđ + Zk + g

av0 (5-16)

* Khi g

av0 > 2(Hđ + Zđ) (5-17)

- Nếu áp lực va Hmax tính theo (5-15) hoặc (5-17) lớn hơn sức chịu tải của ống

và van thì phải đặt van giảm áp lực để khử áp lực va. Van sẽ mở khí áp lực tăng cao

194

hơn giá trị áp lực cho phép, và xả đi một lượng nước nào đó. Giả sử qua van chống

va xả lượng nước làm cho tốc độ nước chuyển động trong ống dẫn đến van chống

va có vận tốc vc, trong ống sẽ giảm đi một áp lực:

ΔH = g

avc (5-18)

Ngoài ra áp lực tại van một chiều sẽ giảm thêm một lượng bằng tổn thất áp

lực trên đường ống Σh = Kv 2c , do đó:

K = g2

∑ξ (5-19)

Trong đó: Σξ - tổng hệ số tổn thất từ đài đến van chống va.

Như vậy áp lực tại van một chiều sau khi van chống va làm việc sẽ là:

Hk = Hmax - ΔH - Σh

= Hmax - ga vc - g

vc

2

2∑ξ (5-20)

- Áp lực tại các điểm khác của đường ống bằng áp lực tại van một chiều tính

theo công thức (5-21) trừ bớt đi tổn thất từ điểm xét đến van một chiều cộng với độ

chênh lệch cốt địa hình của trục ống điểm đang xét và trục van một chiều:

Hva trên ống = Hmax - cvga ± ΔZ (5-21)

- Trong hai công thức (5-21) và (5-22) chọn Hk và Hva trên ống bằng hoặc nhỏ

hơn áp lực cho phép để tính trị số vc. Biết trị số vc tính được lưu lượng cần xả Qc =

Vc.ω

ω - diện tích của ống dẫn; ΔZ - độ chênh lệch cao độ giữa điểm xét và trục

van một chiều

- Coi áp lực trước thiết bị chống va là Hk

- Lượng nước cần xả là Qc

- Ống dẫn nước xả có đường kính d0, hay van chống va có đường kính xả d0.

195

- Tính vận tốc xả:

vxả = 20

20

4

4dQ

dQ cc

ππ= (5-22)

Theo công thức thuỷ lực:

Vxả = μ kgH2

Hay Hk = g

vxa

2.1 2

μ ⇒ μ

∑+ ξ11

Hk = (1+ Σξ) g

vxa

2

2

(5-23)

Trong đó: Σξ - hệ số tổn thất qua tê, van nước va, cút và chiều dài ống xả (Quy ước

cao độ miệng xả bằng cao độ van một chiều).

- Nếu chọn thiết bị chế tạo sẵn: Chọn theo áp lực và lưu lượng xả của van.

Nếu chế tạo và lắp đặt, phải chọn áp lực mở van bằng hoặc xấp xỉ áp lực cho

phép, và toàn bộ hệ số tổn thất Σξ phải nhỏ hơn hoặc bằng giá trị tính theo

công thức (5-23).


- Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước

sạch, NXB Xây dựng, 2003. Chương 5.

5.2. Một số phương pháp và thiết bị chống va

5.2.1 Nội dung cơ bản - Tháp chống va, sơ đồ cấu tạo và phạm vi ứng dụng. Phương pháp tính toán

thể tích tháp chống va. - Bình khí nén chống va. - Các loại van phòng ngừa lắp đặt trên hệ thống (van giảm nước va, van thu

xả khí, van một chiều..vv), phương pháp tính toán nước va trong trường hợp hệ thống có lắp đặt các loại van phòng ngừa.

5.2.2. Bài tập thực hành - Học viên làm bài tập cá nhân


196

- Học viên tính toán áp lực va với các trường hợp tính toán cụ thể, lựa chọn công trình, thiết bị chống va phù hợp.

5.2.2.2. Tài liệu - Học viên được giao tài liệu cho các trường hợp tính toán áp lực va cụ thể - Bài tập 1

Tính toán tháp chống va và thiết bị, đường ống cho hệ thống cấp nước theo sơ đồ như hình 5.1, biết:

• Đường ống cấp nước lên đài nước là ống thép, có mô đun đàn hồi E = 2,1 . 106 kg/ cm2, Đường kính ống dẫn lần lượt là DN 200 mm; DN300 mm và DN 400 mm,

• Chiều dày thành ống lần lượt là 6mm; 7mm và 8 mm,

• Chiều dài ống đẩy từ van 1 chiều ở trạm bơm đợt 2 tới chân đài nước lần lượt là 800 m; 1000 m và 1500 m.

• Đài xây dựng tại đầu mạng lưới.

• Áp lực yêu cầu tại điểm đầu mạng lưới lần lượt là 4,0 Kg/ cm2; 4,5 Kg/ cm2 và 5,0 Kg/ cm2.

• Cao độ mặt đất nơi xây dựng đài nước lần lượt là 12,6 m; 18,2 m và 24,4 m

• Cao độ trục máy bơm đợt 2 lần lượt là 5,2m, 5,8 m và 6,2 m

• Cao độ mặt đất lần lượt là 6,5 m; 7,0 m và 7,6 m.

• Cao độ mực nước thấp nhất trong bể chứa nước sạch lần lượt là 2,5 m; 3,2 m và 4,0 m

• Độ chân không tối đa có thể tạo ra trong hệ thống đường ống dẫn nước khi nhiệt độ nước là 250 C là 8 m cột nước.

• Vận tốc nước trong đường ống khi làm việc bình thường là 1,2 m/s, 1,3 m/s và 1,4 m/s.

- Bài tập 2

v0

12

3

4

S l

H

5

6

197

Hình 5.2. Sơ đồ bố trí thiết bị và ống dẫn từ giếng lên giàn mưa (trường hợp 1 giếng)

1- giếng thu nước; 2- máy bơm chìm; 3- van một chiều; 4- van thu xả khí; 5- đường ống dẫn nước; 6- giàn mưa hoặc tháp chứa nước.

Tính toán kiểm tra trong trường hợp nào cần lắp đặt thiết bị chống va cho tuyến ống dẫn nước thô từ 10 giếng đến giàn mưa (hình 5.2) trong các trường hợp sau:

• Bố trí thẳng hàng tới dàn mưa và đối xứng nhau qua dàn mưa. • Khoảng cách giữa các giếng lần lượt là 200m, 250 m và 300m. • Mực nước động cách mặt đất lần lượt là 10m, 15m và 20m. • Chiều dài đường ống dẫn chung từ giếng gần nhất đến giàn mưa lần lượt là

l = 100 m, 500m và 1000 m. • Chiều cao hình học tính từ tim van một chiều ở mỗi giếng đến đỉnh giàn

mưa lần lượt là: H = 6 m, H = 8 m, H = 10m. • Ống dẫn nước thô là ống gang có vận tốc truyền sóng va là a = 600 m/s; a =

800 m/s và a = 1000 m/s. • Áp lực làm việc cho phép P = 6 Kg/cm2. Áp lực va cho phép Hmax ≤ 9

Kg/cm2. • Lưu lượng khai thác mỗi giếng lần lượt là Q=360 m3/h; Q=540 m3/h và Q =

720 m3/h. Chú ý: Học viên tự vẽ sơ đồ bố trí giếng và tính toán chọn D, V.

5.2.2.3. Nội dung và kết quả đạt được - Các thông số có ảnh hưởng đến hiện tượng nước va, sự ảnh hưởng và mức

độ. - Tính toán và phân tích kết quả, mức độ va. Trường hợp nào cần lắp đặt thiết bị

chống va. - Biện pháp và lựa chọn thiết bị chống va. - Các phương pháp chống hiện tượng nước va, ưu nhược điểm và phạm vi áp

dụng.

5.2.2.4. Tài liệu tham khảo - Trịnh Xuân Lai, Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước

sạch, NXB Xây dựng, 2003. Chương 5.

198

PHỤ LỤC 1: MỨC ĐỘ QUAN TRỌNG CỦA CÁC TUYẾN ỐNG TRÊN MẠNG LƯỚI

VÀ VÍ DỤ TÍNH TOÁN

Sự phá hoại mạng lưới cấp nước do lỗi cơ học (vd: vỡ ống) có thể được xác

định thông qua sự giảm đột ngột đáng kể lượng nước cấp cho đối tượng dùng nước

trong một khoảng thời gian ngắn. Mặc dù hầu hết mạng lưới cấp nước đều có cơ

chế phục hồi, nghĩa là lưu lượng được phân phối lại trong mạng lưới để bù lại phần

tổn thất do lỗi, tuy nhiên sự phân phối nước liên tục và đầy đủ cho tất cả các nhu

cầu không thể, điều này phụ thuộc vào từng thành phần cụ thể.

Ví dụ: một đường ống trong đoạn 1 bị vỡ như hình 1.1 sẽ dẫn đến lỗi của toàn

bộ hệ thống, khi đó tất cả các đối tượng dùng nước của các đoạn ống phía sau sẽ bị

ngừng cấp nước. Ngược lại, cũng trong mạng lưới này một đoạn ống nào đó của

đoạn 9 bị vỡ sẽ dẫn đến một lỗi cục bộ; do đó, chỉ có một số lượng nhỏ các đối

tượng liên quan tới đoạn ống này bị ảnh hưởng (trừ trường hợp nếu lưu lượng tập

trung tại nút 8 ứng với một tỷ lệ dùng nước đáng kể của các đối tượng sử dụng).

Điều này nói lên rằng đoạn 1 quan trọng hơn đoạn 9 vì hậu quả gây ra khi đoạn 1 bị

hỏng lớn hơn rất nhiều so với đoạn 9.

Hình 1.1. Mạng lưới vòng cấp nước

Năm 1989 Bouchart và Goulter đã định nghĩa cách xác định tầm quan trọng của

đoạn ống (LIi) đối với một đoạn ống i bằng tỷ lệ phần trăm giữa tổng lưu lượng bị mất

199

khi đoạn ống này bị hỏng với tổng lưu lượng trong toàn bộ mạng lưới ở chế độ bình

thường.

Tầm quan trọng của đoạn ống được xác định như sau:

DFDLI i

i−

= 100% (1.1)

Trong đó:

LIi: tầm quan trọng của đoạn ống thứ i, %

D: tổng lưu lượng yêu cầu trong toàn bộ mạng lưới, l/s

Fi: tổng lưu lượng được cung cấp khi đoạn ống i bị hỏng, l/s

Tầm quan trọng của đoạn ống là một chỉ số của giá trị tương ứng của nó đối

với toàn bộ mạng lưới. Khi tầm quan trọng của tất cả các đoạn ống được xác định

thì có thể xác định được các đoạn ống có ảnh hưởng lớn trong mạng lưới. Khi được

kết hợp với việc phân tích độ tin cậy của toàn bộ mạng lưới và các thành phần đơn

lẻ trong toàn bộ mạng lưới thì các giá trị tầm quan trọng của các đoạn ống sẽ làm

nổi bật các đoạn ống có ý nghĩa quan trọng về mặt cấp nước trên toàn bộ mạng lưới.

Ví dụ, phân tích độ tin cậy cơ học của đoạn ống 1 được thể hiện trên hình 1.1 có thể

chỉ ra khả năng lỗi của nó là thấp. Tuy nhiên, hậu quả của việc lỗi lại là rất lớn vì

tất cả các đối tượng dùng nước đều vị ảnh hưởng. Ngược lại, việc hỏng (lỗi) của

một vài đoạn ống trong mạng lưới chỉ dẫn đến sự giảm lưu lượng nước nhỏ trong

tổng số lượng nước cung cấp; kết quả, các đoạn ống này ít quan trọng hơn trong

mạng lưới cấp nước.

Xét một mạng lưới nhánh cấp nước được thể hiện trên hình 1.2. Bảng 1.1 và

1.2 bao gồm tài liệu liên quan cần thiết để xác định lưu lượng và áp lực cho mạng

lưới. Đoạn ống 5 và 8 là đoạn ống cần thiết để chuyển mạng nhánh thành mạng

vòng.

200

Hình 1.2 Mạng nhánh cấp nước

Bảng 1.1 Số liệu nút

Nút Cao trình (m)

Nhu cầu A (l/s)

Nhu cầu B (l/s)

1 60 - - 2 0 3 2 3 0 15 8 4 0 8 4 5 0 23 11 6 0 17 9 7 0 5 20 8 0 7 3

Bảng 1.2 Số liệu đường ống

Đường ống Chiều dài (m)

Đường kính (l/s)

Hệ số nhám (l/s)

1 1000 400 100 2 1000 300 100 3 1000 400 100 4 1000 200 100 5 1000 300 100 6 1000 250 100 7 1000 200 100 8 1000 200 100 9 1000 200 100

Tầm quan trọng của mỗi đoạn ống trong mạng nhánh có thể được xác định bằng

trực giác không cần xác định thông qua công thức LI của Bouchart và Goulter. Các

đường ống gần với nguồn nước thì quan trọng hơn nhiều so với các đoạn ống ở

phía hạ lưu bởi vì các đoạn ống này chiếm tỷ lệ ngăn chặn nước lớn hơn. Bảng 1.3

201

thể hiện giá trị LI của các đoạn ống trong mạng lưới nhánh tương ứng với hai điều

kiện lưu lượng nhu cầu ở trong bảng 1.1.

Bảng 1.3 Tầm quan trọng của các đoạn ống trong mạng lưới nhánh

Tầm quan trọng của ống (%) Đường ống Lưu lượng

A Lưu lượng B

1 100 100 2 55 68 3 41 28 4 36 54 6 31 21 7 6 35 9 9 5

Giá trị LI đối với mạng lưới nhánh nói lên rằng những đường ống ở gần nguồn

cấp nước thì quan trọng hơn nhiều so với các đoạn ống ở phía cuối mạng lưới.

Cũng cần phải lưu ý rằng thông qua giá trị đo LI cho phép so sánh trực tiếp giữa

các điều kiện tại trọng nhu cầu khác nhau bởi vì các giá trị đo này được dựa vào tỷ

lệ hoặc tỷ lệ phần trăm của phần nhu cầu bị mất nước hơn là dựa vào sự mất nước

hoàn toàn trong thời gian ngắn (shortfall). Những sự so sánh như thế này có thể là

rất khó để thực hiện nếu sử dụng giá trị tuyệt đối của sự giảm lưu lượng cấp nước

trong thời gian ngắn bởi vì tổng nhu cầu dùng nước trong hệ thống có thể là khác

nhau đối với mỗi trường lưu lượng khác nhau (ví dụ: tổng nhu cầu là 78 l/s với

trường hợp A và 57 l/s với trường hợp B). Như được định nghĩa, giá trị LI đối với

các trường hợp khác nhau có thể được so sánh để thu được một dải các giá trị LI

của các đoạn ống trong mạng lưới. Cuối cùng, các kết quả trong bảng 1.3 thể hiện

sự quan trọng tiềm ẩn của các đoạn ống ở phía cuối mạng lưới. Nếu lưu lượng nhu

cầu B thể hiện trường hợp ít xảy ra trên mạng lưới (ví dụ: có cháy tại nút 7) thì giá

trị LI tương đối cao tại ống 7 có thể được bỏ qua trong việc phân tích rủi ro tổng

thể của mạng lưới. Tuy nhiên, trong trường hợp mạng lưới làm việc ở chế độ bình

thường thì giá trị LI chiếm 35% tại đường ống 7 lại trở nên rất quan trọng. Nghĩa là

đoạn ống 7 là một thành phần thiết yếu của mạng lưới cấp nước (quan trọng hơn

nhiều so với đường ống 9 có giá trị LI dưới 10%).

202

Việc xác định các giá trị LI của các đoạn ống cho mạng lưới nhánh chỉ cung

cấp cái nhìn giới hạn trong việc phân tích độ tin cậy của mạng lưới cấp nước kể đến

lỗi cơ học của các đoạn ống. Lý do đối với sự giới hạn này đó là thiếu tính kế thừa

của sự phục hồi trong mạng lưới nhánh, nghĩa là loại mạng này thiếu các đường

ống dẫn nước cần thiết để phân phối lưu lượng trong mạng lưới để bù lại tổn thất

gây ra bởi thành phần lỗi. Nói cách khác, Mạng lưới vòng bao gồm các đường ống

dự trữ cần thiết để giảm tác động do lỗi cơ học gây ra tùy theo mức độ phục vụ.

Khi đoạn ống 5 và 8 được bổ sung vào mạng lưới như hình 1.2, khi đó mạng

lưới này sẽ trở nên có tính chất phục hồi với mọi lỗi cơ học trừ lỗi xảy ra tại đường

ống 1 và 9. Khả năng để đối phó với các lỗi cơ học được phản ánh trong giá trị LI ở

bảng 1.4. Trong hai trường hợp nghiên cứu, lưu lượng nước cấp luôn được duy trì

với áp lực lớn hơn áp lực dịch vụ yêu cầu (ví dụ: 20m). Điều này có thể được kiểm

tra bằng cách sử dụng các phần mềm tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước. Ý

nghĩa của các kết quả này được thể hiện thông qua việc phân tích độ tin cậy của

mạng lưới cấp nước, độ tin cậy cơ học của đường ống 1 có ý nghĩa lớn hơn so với

các đoạn ống còn lại trong toàn bộ mạng lưới.

Hai mạng lưới ví dụ được xem xét ở trên chưa thể hiện được đầy đủ ưu điểm của

cách xác định tầm quan trọng của đường ống. Trong trường hợp mạng lưới nhánh,

bằng trực giác có thể xác định được tầm quan trọng của một đoạn ống theo vị trí của

nó đối với nguồn cấp. Ngoài ra, các kết quả đạt được đối với mạng vòng có thể thấy

rằng giá trị LI làm nổi bật các nhánh trong mạng lưới cấp nước (đường ống 1 là đường

ống nối duy nhất giữa nguồn nước và phần còn lại của mạng lưới). Mặc dù các nhánh

này luôn thể hiện kết nối quan trọng trong mạng lưới, nhưng tất cả các đường ống khác

trong trường hợp này là không thực sự quan trọng vì mạng lưới có mức độ dư thừa cao.

Bảng 1.4 Tầm quan trọng của các đoạn ống trong mạng lưới vòng

Tầm quan trọng của ống (%) Đường ống

Lưu lượng A Lưu lượng B

1 100 100 2 0 0 3 0 0 4 0 0 6 0 0

203

7 0 0 9 0 0

Xem xét một sự thay đổi nhỏ đối với mạng lưới vòng phân phối nước trong

hình 1.1: đó là, thay đổi đường kính của đoạn ống 2 từ 300 xuống 200. Đối với mặt

bằng mới này, mẫu hình lưu lượng ứng với hai điều kiện lưu lượng dẫn đến áp lực

tự do lơn hơn áp lực cột nước yêu cầu nhỏ nhất là 20m. Tuy nhiên, mạng lưới này

có tính phục hồi ít hơn trong những khoảng thời gian lỗi với giá trị LI được thể hiện

trong bảng 1.2.

Thứ nhất, thông qua quan sát kết quả có trong bảng 1.5 thấy rằng quá trình

xác định giá trị LI theo phần trăm thay vì theo sự giảm nước đột ngột trong khoảng

thời gian ngắn sẽ không gộp vào độ lớn của lưu lượng nhu cầu trên mạng lưới. Khi

tổng lưu lượng yêu cầu thấp (như lưu lượng yêu cầu B) thì mạng lưới có nhiều khả

năng hơn trong quá trình “hút bám” tổn thất của đoạn ống 3 so với trường hợp A.

Thứ hai, tổn thất năng lượng do sử dụng đường ống nhỏ hơn tại đường ống 2 làm

cho mạng lưới bị phá hoại nhanh hơn khi đường ống 3 bị lỗi. Khi đó, 30% lượng

nước sẽ bị thiếu hụt ứng với điều kiện lưu lượng A.

Bảng 1.5 Tầm quan trọng của các đoạn ống trường hợp cải tạo mạng lưới vòng

Tầm quan trọng của ống (%) Đường ống Lưu lượng

A Lưu lượng B

1 100 100 2 0 0 3 30 9 4 0 0 6 0 0 7 0 0 9 9 5

204

Vấn đề xem xét cuối cùng trong việc sử dụng giá trị LI đó là phương pháp

được sử dụng để đạt được giá trị Fi. Thông thường các phần mềm tính toán thủy lực

mạng lưới cấp nước tính theo nhu cầu dùng nước. Đối với một lưu lượng nhu cầu

xác định trên mạng lưới, phần mềm tính toán thủy lực xác định lưu lượng của mối

đoạn ống và áp lực tại các nút. Các nhu cầu dùng nước được đáp ứng không phụ

thuôc vào áp lực thực tế tại nút. Do đó, giá trị lỗi của hệ thống không được xác định

qua khả năng có thể cấp nước được hay không của mạng lưới mà thông qua áp lực

nước tại các nút dưới giá trị yêu cầu. Thực tế của trường hợp này đó là khi áp lực

trong mạng lưới giảm dưới ngưỡng cho phép thì lưu lượng nước thực tế được phân

phối tới các đối tượng dùng nước bắt đầu giảm một chút so với tổng lưu lượng yêu

cầu. Ví dụ, ngưỡng áp lực cho phép thường nhỏ hơn 20m trong nghiên cứu mạng

lưới cấp nước. Sự tương quan giữa về quan hệ giữa áp lực và lượng nước thực được

cấp đó là trong khoảng thời gian một đoạn ống bị hỏng, áp lực có thể giảm dưới giá

trị yêu cầu (ngưỡng yêu cầu), do đó làm giảm tổng lưu lượng cung cấp. Tình huống

này xảy ra khi đoạn ống 3 bị lỗi bởi vì các đoạn ống còn lại không có khả năng

cung cấp nước đầy đủ. Thực tế, phần lớn các phần mềm tính toán thủy lực chưa

giải quyết được sự mở rộng trường hợp mất nước này. Thay vào đó, lỗi thường

được xác định thông qua áp lực hoặc thấp hoặc âm. Do đó, cần phải có phương

pháp khác để xác định giá trị Fi yêu cầu.

Cách tiếp cận đầu tiên để xác định được giá trị Fi yêu cầu đó là giảm nhu cầu

dùng nước tại các nút một cách liên lục cho đến khi áp lực tại các nút (theo phần

mềm tính toán thuỷ lực) lớn hơn giá trị nhỏ nhất cho trước (ví dụ: 20m). Cách tiếp

cận thứ hai là có thể thiết lập một nút khống chế ở hạ lưu với áp lực nhỏ nhất chấp

nhận được.

Cách tiếp cận khác để xác định được giá trị Fi yêu cầu đó là thành lập mô

hình tối ưu hoá phi tuyến, mục đích của nó là để giảm thiểu tổng lượng nước cấp

cho mạng lưới. Mặc dù cách tiếp cận này bao gồm rất nhiều công thức và phương

trình phức tạp, nhưng cách xác định lưu lượng cấp nước nhỏ nhất là rất chính xác,

đáp ứng được áp lực nhỏ nhất yêu cầu. Đối với một đoạn ống bị hỏng (lỗi) trong

đoạn thứ i thì mô hình sẽ là:

205

Maximize Fi =∑=

ND

mmd

1 (1.2)

Phụ thuộc vào

dm ≤ Dm (1.3)

∑ ∑∈ ∈

−mINk k

kk QQmOUT

- dm = 0 (1.4)

∑ −≤Δ msj HHH = 0 (1.5)

và ∑∈

ΔmLOOPj

jH = 0 (1.6)

Trong đó:

dm: nhu cầu thực tế tại nút m

Dm: nhu cầu tại nút m

ND: tổng số lượng nút trong mạng lưới

Qj: lưu lượng tại đoạn j

INm: bộ các đoạn ống nối với nút m và cấp nước vào nút m (trừ đoạn i)

OUTm: bộ các đoạn ống nối với nút m và lấy nước ra khỏi nút m (trừ đoạn i)

Hj: tổn thất áp lực dọc đường của đoạn j

Hs: áp lực tại nguồn

Hm: áp lực cho phép nhỏ nhất tại nút m

Pm: bộ các đoạn ống thuộc tuyến lựa chọn từ nguồn tới nút m (không kể

đoạn i)

Loop: bộ các đường ống chứa trong một vòng cho trước (không kể đoạn i).

Mô hình này được thành lập và giải cho các đoạn ống có thể xảy ra lỗi. Khi đó giá

trị của Fi được sử dụng để tính toán giá trị mức độ quan trọng của đường ống.

206

PHỤ LỤC 2: CÁC XU HƯỚNG DÙNG NƯỚC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP

DỰ BÁO NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC Tác giả: Fayyaz Ali Memon và David Butler

1. Giới thiệu chung

Chương này miêu tả các chế độ tiêu thụ nước sinh hoạt, những nhân tố dẫn đến

sự thay đổi trong các khuynh hướng tiêu thụ và các kỹ thuật dự báo nhu cầu hiện

đang được sử dụng. Phần lớn bài viết lấy từ bối cảnh nghiên cứu đã thực hiện tại

Anh quốc. Tuy nhiên, có sử dụng những tham khảo mở rộng khác để giới thiệu một

bức tranh rộng hơn và chỉ ra những điểm tương đồng cũng như tương phản giữa các

xu hướng tiêu thụ.

2. Bức tranh toàn cảnh

Liệu các nguồn nước ngọt hiện có có đủ để đáp ứng nhu cầu trong tương lai hay

không nếu các khuynh hướng tiêu thụ nước hiện nay không thay đổi? Đây là một

câu hỏi khó, tuy có thể lý giải, không ai có thể trả lời một cách giản đơn được, bởi

vì nó đòi hỏi phải thông qua nhiều đánh giá về tác động của các yếu tố phức tạp

như tăng trưởng dân số, các khuynh hướng kinh tế-xã hội mới xuất hiện và sự thay

đổi ngày càng lan rộng về khí hậu. Toàn bộ nhu cầu nước dùng cho sinh hoạt trên

207

thế giới là khoảng 200km3/năm, trong đó có khoảng 0,5% tổng số nước thất thoát

trung bình (Stephenson, 2003). Theo lý thuyết thì có thể đáp ứng được cho nhu cầu

nước hiện nay và trong tương lai, nhưng những vấn đề liên quan đến việc phân phối

nước trong không gian, thời gian và thiết bị lại là các yếu tố làm tăng thêm khoảng

cách giữa cung và cầu ở nhiều nơi trên thế giới. Các đánh giá trong thời gian qua

đều cho thấy có sự gia tăng đáng kể về khủng hoảng nước tương đối tại tất cả các

vùng, với sự gia tăng chủ yếu là do tăng trưởng dân số nhiều hơn là do thay đổi khí

hậu. Tuy nhiên rất nhiều nghiên cứu và số liệu đã chỉ ra rằng sự thay đổi khí hậu là

một nguyên nhân chính dẫn đến khủng hoảng nước, như hạn hán, phân bổ lượng

mưa hàng năm thay đổi.

Tại Vương quốc Anh, có bốn hình thức sử dụng nước chính: nước sinh hoạt

(cấp nước công cộng), sản sinh nhiệt năng, nước công nghiệp và nước nông nghiệp.

Hình 1.1 cho thấy tổng lượng nước cần cho các nhu cầu sử dụng này hàng năm tính

từ năm 1971 đến 1991 (ở Anh quốc và xứ Wales). Đồ thị thể hiện sau nhiều năm đã

có sự gia tăng đáng kể nước cấp công cộng, có sự giảm dần về nước cấp công

nghiệp và sản sinh năng lượng và sự gia tăng ngoài luồng trong lĩnh vực nông

nghiệp. Mặc dù nhu cầu cấp nước công cộng tăng, song tổng lượng nước sử dụng

đã giảm bớt 16% năm 1991 so với các con số cơ bản năm 1971. Trong số bốn nhu

cầu tiêu dùng nước kể trên, chương này chỉ thảo luận về các khía cạnh tiêu thụ

nước liên quan đến cấp nước sinh hoạt.

Bảng 2.1. Khủng hoảng nước theo dự báo và quan sát năm 1985 và 2025

Dân số (triệu dân)

Nước sẵn có (km3/năm)

Thay đổi về khủng hoảng nước, liên quan tới năm

1985, năm 2025 (%)

Khu vực

1985 2025 1985 2025

Khủng hoảng nước năm 1985

Khí hậu

Dân số Kết hợp

Châu Phi 543 1440 4520 4100 0,032 10 73 92

Châu Á 2930 4800 13700 13300 0,129 2,3 60 66

Châu Úc 22 33 714 692 0,025 2,0 30 44

Châu Âu 667 682 2770 2790 0,154 -1,9 30 31

Bắc Mỹ 395 601 5890 5870 0,105 -4,4 23 28

208

Nam Mỹ 267 454 11700 10400 0,009 12 93 121

Toàn cầu 4830 8010 39300 37100 0,078 4,0 50 61

Hình 2.1. Tổng lượng nước cần cho các nhu cầu sử dụng hàng năm tính từ năm 1971 đến 1991 (ở Anh quốc và xứ Wales)

3. Tiêu thụ nước trên đầu người

Mức

tiêu

thụ

theo

đầu

người

(l/n

g.ngđ)

350

300

250

200

150

100

50

0

USA

Saud

i Ara

bia

Japa

n

Spai

n

Ger

man

y

UC

K

Net

herl

ands

Afg

hani

stan

Nig

eria

Gam

bia

209

Hình 2.2. Mức tiêu thụ nước sinh hoạt bình quân đầu người tại một số quốc gia

Mục đích đầu tiên của việc cấp nước sinh hoạt là đáp ứng những nhu cầu cơ bản

về nước của các hộ gia đình. Gleick (năm 1996) đã đề xuất mức tối thiểu

50l/người.ng.đ là nhu cầu nước cơ bản để đáp ứng bốn nhu cầu thiết yếu của con

người: nước uống để sinh tồn, nước dùng cho vệ sinh cá nhân, nước dùng phục vụ

vệ sinh và nhu cầu nước vừa phải để chuẩn bị thực phẩm. Điều không ngờ là hơn

50 nhà nước có chủ quyền trên thế giới đã không có khả năng đáp ứng đủ các nhu

cầu thiết yếu này về nước dùng sinh hoạt. Khoảng 70% các quốc gia này chỉ có thể

cung cấp gần 30 l/người.ngđ kể cả các nước như Ni-giê-ria nơi sản xuất được lượng

dầu rất lớn. Mức tiêu thụ nước trên đầu người khác nhau giữa từng quốc gia, chủ

yếu phụ thuộc vào đời sống kinh tế, các thói quen truyền thống về vệ sinh, khả

năng có sẵn của các nguồn nước ngọt và thiện ý chính sách để cải thiện hiệu quả về

nước. Như trong ví dụ, hình 1.2 cho thấy mức tiêu thụ trên đầu người cho sinh hoạt

rất khác nhau ở các quốc gia khác nhau. Mức độ tiêu thụ trung bình lớn nhất ở Mỹ

với 300 l/người.ngđ. Thấp nhất ở các quốc gia như Gam-bia và Ni-giê-ria từ 4 đến

30 l/người.ngđ.

Xu hướng thay đổi trong tiêu thụ nước từ quốc gia này tới quốc gia khác, phụ

thuộc vào một số yếu tố gồm có khí hậu, khả năng sẵn có của các nguồn nước, tiến

bộ công nghệ, cơ cấu giá thành nước, các điều luật hỗ trợ. Ví dụ theo phân tích 27

năm dữ liệu về tiêu thụ bình quân đầu người tại các nước OECD cho thấy mức tiêu

thụ trên đầu người tại Nhật Bản là tương đối ổn định kể từ năm 1990. Tại Anh, xứ

Wales và Hàn Quốc, mức tiêu thụ nước gia tăng sau nhiều năm. Tại Đức, có thể

thấy sự giảm bớt mức tiêu thụ trên đầu người (Herrington, 1999).

210

Tần

suất

xuấ

t hiệ

n

Hình 2.3. Biểu đồ phân bổ tần suất tiêu biểu cho mức độ tiêu thụ nước bình quân đầu người tại Vương quốc Anh (Edwards và Martin, 1995)

Lượn

g nước

tiêu

thụ đầ

u ngườ

i (l/

ng.n

gđ)

250

200

150

100

50

250

1 ng−êi 2 ng−êi 3 ng−êi 4 ng−êi 5 ng−êi 6 ng−êi 7 ng−êi 8 ng−êi

Hình 2.4. Tác động của quy mô hộ gia đình đến mức tiêu thụ trên đầu người (Edwards và Martin, 1995).

4. Những yếu tố ảnh hưởng tới mức tiêu thụ

Mức độ nhu cầu tiêu dùng nước sinh hoạt đa dạng tùy theo từng hộ, phụ thuộc

vào các yếu tố kinh tế - xã hội và đặc điểm hộ gia đình. Một số nghiên cứu, tập

trung nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố này, đã khám phá ra rằng mức tiêu thụ

nước trên đầu người thay đổi chẳng hạn như với quy mô hộ, hình thức sở hữu, tuổi

tác của các nhân khẩu thường trú và thời gian trong năm. Kết quả của các nghiên

cứu này được điểm lại ngắn gọn.

211

Sự cư trú (ví dụ số người sống trong một hộ) là có ảnh hưởng trực tiếp đến mức

tiêu thụ trên đầu người. Mặc dù số người trong một hộ tăng lên làm tăng tổng lượng

nước tiêu thụ trên đầu người, nhưng lại có cam kết chung rằng mức tiêu thụ trên

đầu người giảm với số người cư trú tăng (Butler, 1991; Edwards và Martin, 1995).

Ví dụ, một hộ độc thân có mức tiêu thụ nước trên đầu người lớn hơn một hộ hai

người là 40%, lớn hơn hộ 4 người là 73%, và gấp hai lần so với hộ có 5 hoặc nhiều

người hơn (POST, 2000). Khuynh hướng này được chỉ rõ trong đồ thị 1.4. Từ kế

hoạch về nhu cầu nước trong tương lai thì thấy mối quan hệ giữa sự cư trú và mức

tiêu thụ trên đầu người này rất quan trọng bởi vì phần lớn sự gia tăng số người của

một hộ trong những thập kỷ sắp tới tại các nước có nền kinh tế phát triển có thể

diễn ra với các hộ độc thân và hộ có sở hữu nhỏ khác. Theo kế hoạch của Chính

phủ Anh, số các hộ mới ở Anh và xứ Wales mà họ mong đợi sẽ tăng thêm 3.3 triệu

từ năm 1996 đến 2016 và xu hướng là hướng tới các hộ có quy mô hộ nhỏ hơn (EA,

2001).

Bảng 2.2. Sự đa dạng trong tiêu dùng nước sinh hoạt là một chức năng của sự

sung túc (theo Stephenson, 2003)

Loại hình nhà ở/ nguồn cấp nước Tiêu thụ trung bình (l/người.ngđ)

Khu vực nhà ở chất lượng cao 225

Khu vực nhà ở đô thị 180

Nhà ở ngoại ô giá thấp 95

Khu đô thị dùng ống nước đứng 60

Vùng nông thôn dùng ống nước đứng 40

Nhà ở nông thôn với khoảng cách đến nguồn là >1km

20

Sự ảnh hưởng của loại hình nhà ở (ví dụ nhà biệt lập, bán biệt lập, căn hộ chung

cư) đến mức tiêu thụ bình quân mỗi hộ đã được Russac và các tác giả khác cùng

nghiên cứu (1991). Ông đã tìm ra rằng nhu cầu nước cao nhất ở các hộ biệt lập và

thấp nhất ở các căn hộ chung cư. Đó là do nhu cầu dùng nước tưới vườn trên đầu

người của các căn hộ chung cư thấp. Hơn nữa, nhu cầu dùng nước cao tại các hộ

212

biệt lập có thể liên quan đến yếu tố không gian sử dụng giữa các thiết bị lớn hay vì

các lý do kinh tế - xã hội. BSRIA (1998) và AWWA (1999) đã tìm ra mối tương

quan với không gian giữa các tầng.

Russac và các tác giả khác (1991) cũng đã thực hiện một quan sát rất lý thú khi

nghiên cứu các nhóm độ tuổi của người tiêu dùng và nhu cầu về nước. Người hưu

trí trong các hộ độc thân tiêu thụ trung bình 200 lít nước mỗi ngày so với 140 lít

mỗi ngày của một người trưởng thành cũng sống trong hộ độc thân. Những căn

bệnh liên quan đến tuổi tác như bệnh đái tháo đường ở nam giới và các vấn đề tiền

liệt tuyến thường là kết quả của tần suất đi tiểu và sử dụng nhà vệ sinh tăng.

Những thay đổi theo mùa cũng liên quan đến nguyên do làm thay đổi mức độ

nhu cầu dùng nước. Sự thay đổi về nhu cầu này thường liên quan tới nước tưới

vườn. Theo Herrington (1996), nước tưới vườn ở miền Nam và Đông nước Anh,

những nơi sử dụng bình tưới, cứ trung bình 6 ngày lại tưới nước một lần trong suốt

thời gian từ tháng 5 đến tháng 8 hàng năm kể từ những năm 1990. Khối lượng nước

ước tính trung bình cho mỗi mùa tưới tiêu vào khoảng từ 1000 đến 1200 lít.

Khoảng 40% các hộ có sử dụng ống phun nước, trung bình cứ ba lần một tuần vào

mùa khô thì tiêu thụ mất khoảng 315 lít nước (Three Valley, 1991). Nước Anh dựa

trên các dự án kiểm định tiêu thụ nước cho rằng nhu cầu cao nhất là do nước tưới

vườn, với mức tiêu dùng ước tính hàng năm là 4%, mất một giai đoạn 8 tuần dành

cho hoạt động này (CC:DW, 2001). Vào những thời gian khô hạn kéo dài, nước

tưới vườn có thể lên tới 40% tổng mức tiêu thụ trong một vài tháng.

Rõ ràng rằng mức sống là yếu tố then chốt ảnh hưởng tới mức tiêu thụ nước.

Đây là hình ảnh minh họa rõ nét nhất ở các quốc gia đang phát triển (xem bảng 1.3)

nơi mức tiêu thụ nước bình quân đầu người có thể thay đổi đa dạng một cách đáng

kể, tuỳ theo khả năng đời sống kinh tế của cộng đồng.

5. Mức tiêu thụ của thành phần vi mô

Tại Vương quốc Anh, các chế độ tiêu dùng nước sinh hoạt cho các hộ gia đình

độc thân đã được AWWA (1999) nghiên cứu hơn 2 năm ở 12 đô thị khác nhau thuộc

các vùng khí hậu khác nhau. Kết quả cho thấy rằng mức tiêu thụ nước bình quân cao

nhất là trong nhà vệ sinh (27,6%), tiếp đến là giặt giũ (21,7%), hương sen (16,8%),

213

vòi nước (13,7%), bồn tắm (1,7%), máy rửa bát (1,4%) và các sử dụng khác trong

nhà (2,2%).

Hình 2.5. Thị phần tiêu dùng nước của nhiều thành phần vi mô khác nhau (POST, 2000)

Ở Niu-di-lân, mức tiêu thụ nước lớn nhất là cho nhà vệ sinh (37%), tiếp theo là

bồn tắm (26%), sử dụng tại khu bếp (16%) và giặt quần áo (16%). Ở Thụy Điển, thị

phần các thiết bị dùng nước có khác ở mức độ không đáng kể. Phần lớn sự tiêu thụ

nước dành cho bồn tắm (32%), sau đó là khu bếp (23%), nhà vệ sinh (18%) và giặt

quần áo (13%) (EAA, 2001).

Lưu lượng và chế độ sử dụng của mỗi thành phần vi mô đa dạng tuỳ theo thời

gian. Tần số cao điểm và giờ xả nước cao điểm của một số thiết bị được nêu trong

bảng 1.4, dựa trên dữ liệu của Anh (Butler 1991).

Trong một nghiên cứu riêng, Herrington (1996) quan sát thấy lượng nước của

bồn tắm/hương sen đã gia tăng từ năm 1976 đến năm 1990, dẫn tới giả thiết rằng

nét thay đổi về văn hoá tắm rửa của con người đã xảy ra và đang tiếp diễn. So sánh

sự thay đổi trong chế độ tiêu dùng nước sinh hoạt ở miền Đông Nam nước Anh hơn

25 năm được nêu trong bảng 1.6. Mức tiêu thụ bình quân đầu người dành cho bồn

tắm/hương sen đã tăng từ 27% năm 1976 lên 33% năm 2001 trên tổng mức tiêu

thụ.

Bảng 2.3. Tần suất cao điểm và giờ sử dụng cao điểm của các thiết bị khác nhau

214

Thành phần vi mô Tần số cao điểm (sử dụng/h)

Butler (1993)

Giờ cao điểm (Edwards và Martin, 1995)

Máy giặt (WM) 0,03 10:45

Máy rửa bát (DW) - 03:15

Tắm 0,14 18:45

Hương sen 0,32 07:30

Nhà vệ sinh (WC) 1,2 08:00

Bảng 2.4. Mức tiêu thụ nước trung bình của các thiết bị trong sinh hoạt (EAA,

2001)

Thiết bị Nước Anh và xứ Wales

Phần Lan Pháp Đức

Nhà vệ sinh

9,5 l/1 lần xả nước

6 l/1 lần xả nước 9 l/1 lần xả nước

9 l/1 lần xả nước

Máy giặt 80 l/1 vòng quay

74-117 l/1 vòng quay

75 l/1 vòng quay


Máy rửa bát

35 l/1 vòng quay

25 l/1 vòng quay 24 l/1 vòng quay


Hương sen 35 l/1 hương sen

60 l/1 hương sen 16 l/1 hương sen

30-50 l/1 hương sen

Bồn tắm 80 l/1 bồn tắm 150-200 l/1 bồn tắm

100 l/1 bồn tắm

120-150 l/1 bồn tắm

Hình 2.6. cũng cho thấy sự giảm ngoài luồng của mức tiêu thụ bình quân đầu

người đối với việc xả nước trong nhà vệ sinh, có lẽ kết quả là do việc đưa vào sử

dụng các bồn vệ sinh có vòi xả tiết kiệm nước.

215

Hình 2.6. Thay đổi về tiêu thụ nước dùng sinh hoạt ở miền Đông Nam nước

Anh

Mức tiêu thụ nước trung bình đối với mỗi một thiết bị trên lần sử dụng tại các

quốc gia khác nhau được biểu thị trong bảng 1.5.

6. Các khuynh hướng tiêu thụ nước và khả năng tiết kiệm

Chế độ tiêu thụ nước sinh hoạt luỹ tích, được xem như là kết quả của tần suất

thành phần vi mô và các chế độ về lưu lượng chảy đã nêu ở trên khác nhau đáng kể

trong một ngày (Hình 2.7). Có bốn giai đoạn khác nhau: giờ cao điểm buổi sáng

vào khoảng 08.00h, lưu lượng chảy trung bình buổi trưa kéo dài đến 4.00 h chiều,

buổi chiều tối và giờ cao điểm của tối ngay sau đó và lưu lượng chảy đêm xuống

thấp đến tận 4.00h sáng. Nước xả cao điểm nhất từ nhà vệ sinh, hương sen , bồn

tắm và chậu rửa vào buổi sáng ở mức trung bình đồng thời. Nước xả từ chậu rửa là

phổ biến đồng thời hơn trong khi việc sử dụng máy giặt lại gia tăng sau buổi trưa.

Các chế độ dùng nước ngày đêm tương tự cũng được quan sát tại Mỹ (AWWA,

1999).

216

Hình 2.7. Chế độ xả nước thải hàng ngày của các thiết bị (Butler và Davies, 2004)

Dữ liệu tại bảng 2.4, liên quan đến nước dành cho các thiết bị đã được lắp đặt

hoàn chỉnh. Tuy nhiên, những quy định mới và các điều lệ chính sách nên đảm bảo

mức tiêu thụ giảm với việc lắp đặt thiết bị trong tương lai. Ví dụ, Quy định Cấp

nước ở nước Anh năm 1999 quy định 6 lít là khối lượng nước tối đa cho các nhà vệ

sinh xả nước đơn từ năm 2001. Nhu cầu về các WC mới có khả năng vận hành với

khối lượng nước xả thấp hơn 6 lít được đưa vào nhiều quốc gia như Singapo và Ốt-

xtrây-lia do các nước này thiếu nguồn nước ngọt sẵn có. Với mục đích sử dụng

chung, Singapo có khối lượng xả tối đa là 4,5 lít đối với các WC mới lắp đặt và ở

Ốt-xtrây-lia là 4 lít. Ốt-xtrây-lia có nhu cầu về khối lượng xả của WC thấp nhất, có

thể nối trực tiếp với hệ thống thoát nước. Nhu cầu này đã làm giảm mức tiêu thụ

nước cho WC từ 55 (giữa những năm 1950) xuống 18 l/người.ngđ vào đầu những

năm 1990 (Cummings, 2001). Việc sử dụng WC có mức nước xả thấp trở nên dần

phổ biến và một số dự án lắp đặt nhà vệ sinh có mức xả nước thấp đã được hứa hẹn

ở nhiều nơi trên thế giới. Lợi ích tài chính và kinh tế từ những dự án này đã được

công bố là rất đáng kể (Green, 2003).

Những tiến bộ về công nghệ và các chính sách khuyến khích sử dụng nước hiệu

quả đã làm giảm thiểu đáng kể mức tiêu thụ nước của các loại thiết bị khác nhau.

Ví dụ như hình 1.8 cho thấy ảnh hưởng của các giải pháp lưu giữ nước và cải thiện

công nghệ dẫn tới sự giảm thiểu dần dần về thời gian cần dùng nước của các máy

217

giặt. Thảo luận tiêu điểm về tác động của nhiều phương châm tiết kiệm nước và kết

hợp với những mối liên quan ảnh hưởng đến các xu hướng tiêu thụ nước được trình

bày tại Chương 4.

BSRIA (1998) đã nghiên cứu tác động của các phương châm tiêu thụ nước thấp

và tiến hành đánh giá khả năng dựa trên viễn cảnh tiết kiệm nước và chi phí các

loại hình công trình (bao gồm cả hộ gia đình) trên 8 khu vực của Công ty Môi

trường ở Anh và xứ Wales. Những số liệu thống kê chính thu được từ nghiên cứu

được thể hiện ở bảng 1.6. Tổng lượng nước tiết kiệm được ở Anh và xứ Wales

được công bố từ 2,0 đến 2,8% mức tiêu thụ hiện nay. Điều này liên quan đến tiềm

năng tiết kiệm nhiều hơn là 24%. Thời kỳ thu lợi tức là thấp nhất đối với các nhà

máy (1,7 năm) và cao nhất đối với các hộ gia đình (29,6 năm). Thời kỳ lợi tức cao

đối với các hộ gia đình chắc chắn là một trong những rào cản chính cần vượt qua.

Các xu hướng hấp thụ diện rộng hơn để tái chế nước xám ở cấp độ trong nhà cũng

không được khuyến khích. Công ty Môi trường (EA, 2001) đã dự đoán rằng sự hấp

thụ các hệ thống tái chế nước xám không thể vượt quá 10% thậm chí cả sau năm

2016. Sự thẩm thấu của các đơn vị tái chế nước xám được ước tính đạt 18% sau 30

năm (EA và UKWIR, 1996). Những rào cản chính và các tiềm năng đối với sự bổ

sung đầy đủ các hệ thống tái chế nước xám sẽ được xác định ở các Chương 3 và 9.

Việc thu nước mưa, thảo luận ở Chương 2, được coi là một sự lựa chọn thực tế hơn

với chi phí hiệu quả hơn so với tái chế nước xám.

Lượn

g nước

sử dụn

g ch

o một

lần

giặt

(l)

Hình 2.8. Giảm thiểu sử dụng nước tiêu thụ cho máy giặt trong 30 năm qua (EEA, 2001).

218

7. Phương pháp dự đoán nhu cầu dùng nước.

Để có thể đáp ứng được nhu cầu dùng nước cho tương lai, đánh giá các tác động

môi trường và khả năng tài chính của các phương án quản lý áp lực khác nhau, thì

dự đoán chính xác nhu cầu dùng nước là điều cấp thiết. Theo Herrington (1987),

việc dự đoán nhu cầu dùng nước hỗ trợ thực hiện các mục đích sau:

• Lập kế hoạch chiến lược;

• Đánh giá hiệu quả đầu tư;

• Lập các kế hoạch quản lý vận hành;

• Đánh giá các chính sách quản lý và phương thức cải tiến nhu cầu tiêu thụ;

• Quản lý nhu cầu trong giai đoạn “khủng hoảng” về nước;

• Tính toán các xu hướng giá cả trong tương lai để thấy được tính hiệu quả;

• Và một vài dự báo khác về việc cấp nước sạch (thông qua việc tái sử dụng

nước thải).

Hiện nay dự báo nhu cầu dùng nước dựa trên quy luật của phép ngoại suy

thông qua tín hiệu nhận biết hoặc ngoại suy một cách đơn giản được cho là không

còn phù hợp, vì những số liệu ước tính thu được từ phương pháp này sai lệch đáng

kể so với nhu cầu thực tế và cũng không có tác dụng trong việc đánh giá các

phương án tích trữ nước sạch (Herrington, 1987). Dân số tăng nhanh, gánh nặng về

nước sạch và giá cả tăng cao (cả về mặt kinh tế và môi trường) đi kèm theo trong

quá trình khai thác các nguồn nước mới đặt ra một đòi hỏi cấp bách là phải tìm tòi

các phương pháp có khả năng chỉ ra mối tương quan lớn đối với nhu cầu thực tế.

Tốt nhất là những phương pháp như vậy cần đồng thời tính đến ảnh hưởng của các

yếu tố:

• Biến đổi về không gian và thời gian;

• Đánh giá chính xác các chính sách bảo tồn nguồn nước như: đo đếm, các

phương châm tiết kiệm nước, các biện pháp tái sử dụng nước và về vấn đề

giá cả để các biện pháp này có thể được người tiêu thụ nước chấp nhận

trong tương lai.

219

• Các đặc tính liên quan đến tính chất đa dạng của thiết bị dùng nước (ví dụ

như quyền sở hữu, tần suất và lượng nước tiêu thụ tính trên lần sử dụng);

• Các bài học rút ra từ các phương pháp dự báo đã được sử dụng trong quá

khứ; và

• Xu hướng tiêu thụ nước trong quá khứ.

Thêm vào đó, các phương pháp dự báo phải phản ánh cơ sở khoa học, khả

năng chấp nhận được đối với thiết bị điều chỉnh và tính khả thi có xem xét đến chi

phí, thu thập dữ liệu cũng như các thủ tục pháp lý.

Lựa chọn kỹ thuật dự báo như cầu còn phụ thuộc vào bản chất của loại nhu

cầu cần dự báo. Nhu cầu biến đổi theo thời gian. Theo Green (2003) hệ số không

điều hoà giờ vào khoảng 1,8 và hệ số không điều hoà mùa vào khoảng 1,4 - 1,8.

Việc dự đoán hệ số không điều hoà giờ, hệ số không điều hoà ngày rất có ích trong

việc quản lý/cung cấp mạng lưới phân phối nước. Để đưa ra những quyết định cho

các kế hoạch và chiến lược, thường cần tới những thông tin về sự biến đổi nhu cầu

từ vi mô đến vĩ mô (bao gồm cả biến đổi theo mùa).

Kỹ thuật dự báo nói chung có thể chia thành hai nhóm:

• Phương pháp xây dựng một cách khái quát và đòi hỏi một khối lượng

thông tin tương đối hạn định để xây dựng các đề án trong tương lai về

nhu cầu dùng nước. Các phương pháp này thường được sử dụng cho dự

báo dài hạn.

• Phương pháp đòi hỏi một khối lượng dữ liệu lớn. Các dữ liệu sau đó

được sử dụng để lập các công thức thường là các hàm số thống kê phức

tạp và từ đó rút ra các quy luật phản ánh nhu cầu dùng nước. Biện pháp

này thường dùng cho dự báo ngắn hạn.

Do hạn chế về số lượng nguồn nước ngọt và thiếu các tập hợp dữ liệu hoàn

chỉnh về các chế độ tiêu thụ nước nên rất khó triển khai các biện pháp dự báo như

vậy, nghĩa là có thể tính đến tất cả các khía cạnh đã đề cập ở trên. Tuy nhiên,

UKWIR (1997) đã nỗ lực nghiên cứu một phương pháp dự báo nhằm đáp ứng nhu

cầu của các công ty nước tại vương quốc Anh. Các phương pháp này đã định dạng

220

ba thành phần tiêu thụ nước khác nhau là: nhu cầu nước sinh hoạt không đo đếm

được, nhu cầu nước sinh hoạt đo đếm được và nhu cầu nước đo đếm được dùng cho

các mục đích khác. ở đây đề cập tới những phương pháp dự báo nhu cầu cho nước

sinh hoạt. Đây là các phương pháp được thiết lập để phục vụ cho dự báo dài hạn.

a. Nhu cầu nước sinh hoạt không được đo đếm:

UKWIR (1997) đưa ra hai phương pháp dự báo cho loại nhu cầu này bằng cách

phân tích thành phần vi mô và nhóm thành phần vi mô.

Trong phương pháp phân tích thành phần vi mô, thông tin về mức độ sở hữu,

tần suất sử dụng và khối lượng nước dùng cho mỗi thiết bị tiện nghi trong nhà (hay

còn gọi là hoạt động tiêu thụ nước của hộ gia đình) được dùng để tính toán nhu cầu.

Mức tiêu thụ đầu người được ước tính bằng cách cộng thêm phần nước không đo

đếm được cho mỗi thiết bị dùng nước (hay hoạt động tiêu thụ nước) theo công thức

sau:

( ). .i i ii

pcc O F V pcr= +∑ (1.1)

Trong đó:

pcc: - tiêu chuẩn dùng nước trên đầu người.

Oi: - tỷ lệ của hộ gia đình đó sử dụng thiết bị i;

Fi: - tần suất sử dụng trung bình thiết bị i trên đầu người trong một hộ

tiêu thụ;

Vi: - thể tích nước tiêu thụ bởi thiết bị thứ i/một lần sử dụng;

pcr: - nhu cầu còn dư tính theo đầu người (hỗn hợp).

Trong thực tế, pcr là sự chênh lệch giữa nhu cầu dự đoán từ tất cả các hoạt

động tiêu thụ trong khoảng thời gian tính toán và tổng nhu cầu thực tế đo đếm được

trong khoảng thời gian đó. Với chức năng là để dự báo, pcr thường giữ giá trị

không đổi hoặc có thể dự đoán bằng cách giả thiết rằng nó là hàm số của tổng pcc.

Phương pháp này không đòi hỏi các chuỗi số liệu mang tính lịch sử được ghi chép

theo thời gian, liên tục trong vài năm. Phương pháp này tương đối linh hoạt và có

thể điều chỉnh theo những thay đổi của chế độ dùng nước của thiết bị (ví dụ: các

221

hoạt động cá nhân, thiết bị dùng nước hiệu quả). Tuy nhiên tuỳ theo mức độ chính

xác cần thiết của dự báo, phương pháp này đặc biệt yêu cầu một khối lượng lớn

nguồn thông tin để có thể tập hợp được các thông tin về đặc tính của các thiết bị

(quyền sở hữu, tần suất sử dụng và lượng nước bình quân sử dụng).

Trong biện pháp phân tích nhóm thành phần vi mô, các hộ gia đình có những

điểm giống nhau rõ nét về tốc độ tiêu thụ nước, cường độ và tần suất sử dụng của

thiết bị, v.v… được xếp vào một nhóm. Tiêu chí phân loại nhóm là các nhân tố có

ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến chế độ tiêu thụ nước. Dưới đây đề xuất một

số tiêu chí: tiêu chí kinh tế - xã hội (cho biết khả năng chi trả của các hộ gia đình),

loại nhà (ví dụ căn hộ trung cư, nhà biệt lập, nhà chung vách, nhà liên kế) và thành

phần gia đình (hưu trí, trưởng thành độc thân, gia đình có nhiều hơn hai con). Kiểu

phân loại ACORN (một kiểu phân loại cho các khu dân cư) được sử dụng khá phổ

biến cho nền công nghiệp nước của vương quốc Anh đã chọn nhóm dựa trên sự

phân bố dân cư (Mitchell, 1999). Trong phương pháp phân tích theo nhóm, quá

trình phân tích tiến hành dựa trên phương pháp tính thành phần vi mô như sau:

( ), , ,. .g i g i g i g gi

pcc O F V pcr= +∑ (1.2)

Trong đó:

g: - số lượng nhóm phân biệt.

Lượng nước sinh hoạt không đo đếm được (NMHH) có thể tính toán theo

phương trình:

( ).g gg

NMHH pcc pop= ∑ (1.3)

popg: - dân số của nhóm g.

Việc phân loại đúng các nhóm là yếu tố then chốt của phương pháp này. Nó

giúp cho việc kiểm chứng những chính sách để có các biện pháp bảo quản nước.

Tầm quan trọng của phương pháp nhóm sẽ tăng lên nếu có sự tăng đột biến khi đo

độ thấm (và do đó có sự thay đổi về nhu cầu tiêu thụ của khách hàng).

b. Nhu cầu dùng nước sinh hoạt đo đếm được.

222

Việc lắp đặt đồng hồ cho các khách hàng có một vài ảnh hưởng đến xu hướng

tiêu thụ nước. ở Vương quốc Anh, các cuộc thử nghiệm về việc đo đếm trên quy

mô quốc gia đã được tiến hành trong khoảng thời gian từ 1989 đến 1992 cho thấy

rằng nhu cầu tiêu thụ trung bình đã giảm 10,8% tại 11 tiểu khu. Tại vùng Anglian

ước tính ảnh hưởng của việc lắp đặt đồng hồ đến nhu cầu dùng nước trung bình là

từ 15 đến 20% và ảnh hưởng đến nhu cầu dùng nước lớn nhất là 25 đến 30% (theo

EA và UKWIR, 1996). Tuy nhiên, việc lắp đặt đồng hồ cho tất cả các khách hàng

diễn ra khá chậm chạp. Theo Ofwat (2001) gần 22% các khách hàng ở Anh và xứ

Wales đã được lắp đặt đồng hồ. Do đó dữ liệu về tiêu thụ nước của các thời kỳ

trước đó không đủ để thiết lập nên chế độ dùng nước. Tuy nhiên, căn cứ vào tầm

quan trọng ngày càng tăng của vấn đề bảo tồn nguồn nước ở từng khu vực xác định

thì tỷ lệ khách hàng được lắp đặt đồng hồ sẽ tăng đáng kể là điều đã được dự báo

trước.

UKWIR (1997) đã đưa ra một loạt các cách tiếp cận dự báo loại nhu cầu này.

Trong các cách tiếp cận đó có phương pháp phân tích nhóm thành phần vi mô như

đã đề cập ở trên, một phương pháp khá giống với phương pháp dùng cho nhu cầu

dùng nước sinh hoạt không được đo đếm. Để kiểm soát lượng nước sinh hoạt, có ý

kiến cho rằng việc dự báo nên tiến hành trước tiên với việc phân tích độc lập các

thành phần vi mô đối với từng nhóm và sau đó tiến hành định cỡ lần lượt cho từng

nhóm. Điểm nhấn của phương pháp này là ý nghĩa của việc phân biệt các nhóm

khác nhau, bởi vì thành phần khách hàng được lắp đặt đồng hồ đang thay đổi căn

bản. Ngoài tiêu chí đã được đề cập ở trên để phân biệt nhóm cho nước không được

đo đếm còn có tiêu chí khác có tính đến các căn hộ mới xây và cơ cấu biểu giá

nước mới.

Độ tin cậy trong việc tiến hành các phương pháp này, đặc biệt là phương pháp

phân tích nhóm vẫn chưa được kiểm chứng. Trong phương pháp phân tích nhóm,

dữ liệu được tập hợp lại từ các bộ phận nhỏ và được giả định là đại diện cho toàn

bộ người tiêu thụ nước thuộc nhóm đó. Giả định này không thật sự đúng hoàn toàn.

Ví dụ, Russac và các tác giả khác (1991) đã phát hiện ra rằng nhu cầu giống nhau

có ở các nhóm ACORN khác nhau, và cũng có sự khác nhau rõ rệt về nhu cầu trong

cùng một nhóm ACORN.

223

c. Dự báo căn cứ vào kế hoạch

Hiệp hội Môi trường (EA, 2001) đã phát triển các cách tiếp cận dựa trên kế

hoạch tương đối khác nhau để dự báo nhu cầu cấp nước công cộng cho năm 2010

và năm 2025 tại 125 vùng sử dụng để lấy nguồn nước ngọt của các công ty cấp

nước hoạt động trên lãnh thổ Anh và xứ Wales. Cách thức dự báo chủ yếu là ứng

dụng phương pháp phân tích thành phần vi mô mà UKWIR (1997) đề xuất nhưng

có xem xét đến ảnh hưởng của những thay đổi về kinh tế xã hội, những thay đổi có

thể sẽ xuất hiện trong tương lai do thay đổi về giá trị xã hội hay biến đổi của bộ

máy chính quyền ở Vương quốc Anh. Có bốn kế hoạch khác nhau; dựa theo công

việc Chính phủ Vương quốc Anh (UK) đảm nhận trong “Dự án tầm nhìn chiến

lược” (“Foresight Programme”)

• Kế hoạch a: (kinh doanh cấp tỉnh): theo kế hoạch này, cộng đồng dành rất ít

sự quan tâm đến các vấn đề về môi trường và công bằng xã hội do nền kinh

tế tăng trưởng yếu kém và thiếu đầu tư.

• Kế hoạch b: (thị trường thế giới): Kế hoạch này giả thiết rằng nền kinh tế

tăng trưởng ở mức cao nhưng vấn đề công bằng xã hội ít được quan tâm.

Các chính sách cải thiện môi trường rất kém đặc biệt là ở những cộng đồng

kém phát triển.

• Kế hoạch g: (tính bền vững toàn cầu): coi trọng tăng trưởng kinh tế bền

vững và công bằng xã hội được tiến hành bởi các tổ chức toàn cầu là những

yếu tố chính của kế hoạch này. Kế hoạch này giả thiết rằng có sự đầu tư

đáng kể ch nghiên cứu cho môi trường, tức là tạo ra các công nghệ sạch để

giúp cho việc bảo tồn nguồn nước.

• Kế hoạch d: (quản lý ở địa phương): theo kế hoạch này, lãnh đạo ở cấp địa

phương tiến hành các hoạt động tập thể nhằm giải quyết các vấn đề môi

trường.

Các kế hoạch này được dùng để minh chứng cho khu vực khách hàng có sử

dụng tập hợp các nhân tố được coi là có ảnh hưởng đến nhu cầu nước sinh hoạt. Đó

là:

224

• Nhân tố chính sách cho ngành nước (đo đếm và các quy định về nước, định

giá): những nhân tố này sẽ ảnh hưởng đến lượng nước tiêu thụ của hộ gia

đình và hạn chế sở hữu những thiết bị có mức tiêu thụ nước cao.

• Nhân tố công nghệ (các thiết bị sử dụng nước hiệu quả, tái sử dụng nước

mưa và nước xám): nhờ sự đầu tư vào lĩnh vực nghiên cứu và các yêu cầu

của quá trình điều khiển vận hành, những công nghệ mới sẽ giúp tiết kiệm

lượng nước tiêu thụ.

• Nhân tố thói quen (loại hình và chế độ dùng nước tắm giặt cọ rửa, tưới cây):

nhân tố này sẽ ảnh hưởng đến chế độ sử dụng các thiết bị tiêu thụ nước và

mức độ sở hữu.

• Nhân tố kinh tế (khả năng chi trả): nhân tố này ảnh hưởng đến mức độ gia

tăng sở hữu và khả năng chi trả cho các thiết bị tiêu thụ ít/nhiều nước.

Phương pháp luận cho việc dự báo đã được đưa ra chi tiết tại EA (2001), song

người ta đã làm một bản tóm lược những giả thiết then chốt phản ánh ảnh hưởng

của bốn kế hoạch trên tới nhu cầu tiêu thụ nước bằng phương pháp phân tích các

thành tố vi mô, được thể hiện trong bảng 1.7.

Với các giả thiết đã đề cập ở trên, lượng nước tiêu thụ tính theo đầu người

được đo đếm và không được đo đếm cũng như tổng nhu cầu dùng nước cho sinh

hoạt đã được tính toán cho năm 2025 và kết quả thể hiện như trên hình 1.9. Biểu đồ

chỉ ra độ tăng hoặc giảm tương đối của nhu cầu nước dự báo cho năm 2025 đối với

các thông số tương ứng của các năm 1997-1998.

225

Hình 2.9: tỷ lệ thay đổi trong tổng nhu cầu dùng nước được dự đoán theo mỗi kế hoạch của năm 2025 đối chiếu với năm 1997-1998.

d. Phương pháp thống kê

Ở Mỹ, AWWA (1999) đã phát triển nhiều phương pháp dự báo khác nhau. Nó được xây dựng dựa trên nhiều hàm số thống kê phức tạp sử dụng một phần dữ liệu thu thập hơn hai năm từ các hộ độc thân có lắp đặt đồng hồ ở 12 thành phố thuộc các vùng khí hậu khác nhau của Mỹ. Lượng nước tiêu thụ hàng ngày từ mỗi thành tố nhỏ được biểu diễn dưới dạng một vài thông số ảnh hưởng đến nhu cầu như quy mô của hộ gia đình và thu nhập, diện tích sàn nhà, mức độ sử dụng các thiết bị tiết kiệm nước và mức chênh giữa giá bán nước và giá vốn. Quy trình thống kê chi tiết đã được AWWA thông qua và đưa ra các công thức tính toán đầy đủ năm 1999. ở đây chỉ trình bày những công thức liên quan nhất. Công thức 1.4 -1.10 mô phỏng nhu cầu tiêu thụ nước của mỗi thiết bị - thành tố nhỏ.

226

Bảng 2.5: các giả thiết then chốt trong phương pháp dự báo dựa trên kế hoạch (EA,2001)

Nhân tố Giả thiết

Quyền

sở hữu

a & d: tỷ lệ thay thế các thiết bị vệ sinh cũ bằng các thiết bị mới tốn ít nước hơn là 1/40 năm, do sự chậm phát triển khoa học công nghệ và thiếu quy định của nhà nước. b: tỷ lệ thay đổi là 1/30 nhờ thực hiện đầy đủ và hiệu quả các quy định hiện hành và áp dụng khoa học công nghệ hiện có g: tỷ lệ thay đổi là 1/20 do mức sống cao, có nhận thức về các quy định nghiêm ngặt đối với các vấn đề môi trường và nỗ lực phát triển các công nghệ mới hiệu quả hơn.

WC

Khớ

i lượ

ng Sáu thiết bị khác nhau về mức tiêu thụ nước đã được xem xét, nhưng

trong mỗi kế hoạch, dung tích của các loại thiết bị và tần suất sử dụng chúng vẫn được giữ nguyên. Tuy nhiên, quyền sở hữu đối với mỗi loại thùng chứa nước rất đa dạng tùy theo các giả thiết ở mỗi kế hoạch cụ thể trong suốt thời kỳ được dự báo.

Quyền

sở hữu

a: Quyền sở hữu hương sen áp lực cao được dự báo là không vượt quá 50% tính đến năm 2025. b: Do mức sống cao nên đến năm 2025 sẽ có 59% khách hàng có sử dụng hương sen áp lực cao. g: Xu hướng sử dụng hương sen áp lực cao được cho là có sự đảo ngược do những quy định nghiêm khắc về lưu lượng tối đa và khách hàng tự nguyện thay thế hương sen áp lực cao bằng thiết bị thông thường. d: Cộng đồng địa phương coi hương sen áp lực cao là không hiệu quả và cố gắng để giảm thiểu tác động của con người đến môi trường. Việc sử dụng hương sen áp lực cao hầu như bị loại bỏ tới năm 2025. H

ương

sen

áp lự

c ca

o

Khớ

i lượn

g

a & b: Tới năm 2025 công suất tiêu thụ nước lớn nhất của các hương sen cỡ lớn là 15l/phút. g & d:Các quy định nghiêm ngặt sẽ giới hạn việc sử dụng các loại hương sen cỡ lớn có lưu lượng vượt quá 6l/phút

Quyền

sở

hữu

a & b & g: Số khách hàng sở hữu máy giặt đạt tới 94% và tỷ lệ này giữ nguyên không đổi trong suốt thời kỳ dự báo. d: Số lượng khách hàng sở hữu máy giặt giảm 4% trong giai đoạn 2010- 2025, điều đó cho thấy sự phổ biến của các tiệm giặt công cộng.

Máy

giặ

t

Khố

i lượn

g a:Lượng nước tiêu thụ cho máy giặt giảm từ 80l vào năm 2010 và sau đó giữ nguyên không đổi. b: 50l đến năm 2025; g & d:40l đến năm 2025

227

Quyền

sở hữu

a: Tỷ lệ sở hữu máy rửa bát tăng 1,7% /năm và sau đó tốc độ tăng giảm đi còn 1,5%/năm đến tận năm 2025. b: Do mức sống cao nên số lượng khách hàng sở hữu máy rửa bát tăng 2%/năm g & d: tỷ lệ sở hữu máy rửa bát tăng 1,7% /năm và sau đó tốc độ tăng giảm đi còn 1 %/năm cho đến năm 2025.

Máy

giử

a bá

t

Khớ

i lượn

g a: 30l vào năm 2010 và giữ không đổi sau đó. b: 20l vào năm 2025; g & d: 15l vào năm 2025

Biện pháp tái sinh nước

a & b: Rất hạn chế tái sử dụng nước. g & d: Sau năm 2010, hệ thống ống dẫn nước chính sẽ giảm đi nhờ vào các công nghệ có sẵn giúp cho việc bảo tồn nước. Dự báo đến năm 2025 sẽ có khoảng 10% hộ gia đình lắp đặt hệ thống nước xám.

1. Mô hình sử dụng nước cho nhà vệ sinh - Toilet (USgallon/nhà/ngày)

( ) ( ) ( ) ( ) ( )0.225 0.091 60 0.164 80 0.076 0.5390.117ˆ 14.483 ( ) PRE s POST s ULTRATIO ULTONLYTOILETq MPW HSQFT e− − − − −= × × ×

(1.4)

Trong đó:

MPW : mức chênh giữa giá bán nước và giá vốn.

HS : quy mô hộ gia đình (số người trung bình trong gia đình).

HSQFT : đơn vị diện tích sàn tính theo foot1 (trung bình).

PRE60s : tỷ lệ nhà xây dựng trước năm 1960.

POST80s : tỷ lệ nhà xây dựng sau năm 1980.

ULTRATIO : tỷ lệ các toilet tiêu thụ cực ít nước (ULF).

ULTONLY : tỷ lệ các khách hàng hoàn toàn sử dụng toilet loại ULF.

2. Mô hình sử dụng nước cho hương sen/bồn tắm (USgallon/hộ/ngày)

( ) ( ) ( ) ( )−= × × × ×0.514 0.171 0.349 0.160.885

−¬ngsenˆ 3.251 ( ) RENT ULTRATIOhq MPW HS INC e (1.5)

Trong đó:

INC : thu nhập bình quân của hộ gia đình ($);

RENT : tỷ lệ của các khách hàng thuê;

ULSRATIO : tỷ lệ các loại hương sen có lưu lượng nhỏ

3. Mô hình sử dụng nước cho vòi nước (USgallon/hộ/ngày)

( ) ( ) ( )0.498 0.254 0.2380.077ßiˆ 7.972 ( ) RENT TRTMENT

vq HS HSQFT e− −= × × × (1.6)

1 1 foot = 304,8mm (ND)

228

Trong đó:

TRTMENT : tỷ lệ khách hàng có hệ thống xử lý nước tại nhà.

4. Mô hình sử dụng nước cho máy rửa bát (USgallon/hộ/ngày)

( ) ( )0.5171 0.1960.345m¸y röa b¸tˆ 0.409 W ( )q MP HS INC

−= × × × (1.7)

5. Mô hình sử dụng nước cho máy giặt (USgallon/hộ/ngày)

( )0.852 0.162¸y giÆtˆ 2.293 ( )mq HS INC= × × (1.8)

6. Mô hình tính toán lượng nước rò rỉ(USgallon/hộ/ngày)

( ) ( ) ( ) ( )0.485 0.392 0.214 0.264( ) 0.71290.16ß rØˆ 1.459 W ( ) RENT POOL

rq MP MPS HS HSQFT e− − +−= × × × × ×

(1.9)

Trong đó:

MPS : giá chênh với giá vốn của ống dẫn nước thải ($/kgal);

POOL : tỷ lệ khách hàng sở hữu bể bơi;

7. Mô hình sử dụng nước ngoài nhà (USgallon/hộ/ngày)

( ) ( ) ( ) ( ) ( )0.485 0.634 0.237 1.116 ER 1.039 OOLµi nhµˆ 0.046 W OTSIZE SPRINKL P

ngoq MP HSQFT L e− += × × × × (1.

10)

Các công thức này có thể dùng để dự đoán lưu lượng nước tiêu thụ cho mỗi

thiết bị vệ sinh với giả thiết về thành phần dân cư trong một phân khu cấp nước nào

đó. Theo đó, có thể dự đoán kết quả của một quá trình tiêu thụ nước theo thời gian

nhờ những công thức này khi các đặc tính về hộ gia đình và tiện nghi thay đổi theo

thời gian (ví dụ nghiên cứu ảnh hưởng của sự tăng lên về quy mô hộ gia đình, thu

nhập, đặc điểm và diện tích nhà). Thêm vào đó, mô hình nhà vệ sinh và hương sen

còn được dùng để nghiên cứu tác động của các chương trình bảo tồn nước với mục

đích tìm kiếm và thay thế những mắt xích không hiệu quả (AWWA, 1999).

Bảng 2.6: Lượng nước tiêu thụ thực tế và dự đoán tại Mỹ tính theo

USgallon/hộ/ngày (AWWA, 1999).

Loại thiết bị Boulder Seattle Waterloo

229

Thực

tế

Dự đo

án

Thực

tế

Dự đo

án

Thực

tế

Dự đo

án

Nhà vệ sinh 43.7 40.8 44.9 39.7 51.4 43.9 Máy giặt 35 28.6 30.5 31.3 37.5 36 Hương sen/bồn tắm 32.4 28.4 34.3 26.4 28.5 33.3 Vòi nước 25.4 21.3 22.8 22.9 50.3 28.7 Nước rò rỉ 5.5 5.9 9.3 5.4 17.0 6.6 Máy rửa bát 3.6 2.8 2.6 2.4 2.1 2.9 Thiết bị khác 2.6 3.0 2.8 2.5 3.8 2.9 Trong nhà 148.1 130.9 147.2 130.6 190.4 154.3 Ngoài nhà 198.3 58 204.2 21.1 74.2 27.6

Để đánh giá hiệu quả của các mô hình đã được đề xuất, người ta sử dụng các

hàm số thống kê cùng với dữ liệu đầu vào thu thập từ 13 đô thị khác nhau. Bảng 1.8

thể hiện kết quả của ba thành phố. Đối với tất cả các thiết bị vệ sinh (ngoại trừ

lượng nước tiêu thụ ngoài nhà), sự chênh lệch giữa lượng nước thực tế tiêu thụ và

dự đoán là không đáng kể. Như vậy mô hình dùng nước ngoài nhà không hiệu quả.

Điều này có thể do thiếu các thông số ảnh hưởng đến nhu cầu tiêu thụ như thời tiết

(nhiệt độ, lượng mưa) và mùa (tháng trong năm) phục trong công thức dự báo nhu

cầu (công thức 1.10). Để có thể tính toán được thông số này, người ta đã đề xuất

mô hình mô phỏng mở rộng. Phiên bản hiệu chỉnh này sử dụng các số liệu đầu ra từ

các công thức tính thành phần vi mô, hoá đơn ghi thu hàng tháng và các dữ liệu về

nhiệt độ và lượng mưa để dự báo tổng nhu cầu tiêu thụ nước hàng tháng. Và đã có

một sự cải thiện rõ rệt khi kiểm chứng mô hình cải tiến này (AWWA, 1999).

e. Biện pháp dự báo cho việc vận hành mạng lưới

Có một số phương pháp khác cũng đã được đề xuất để ước tính tổng nhu cầu

tiêu thụ hàng ngày. Các phương pháp này nhằm để dự báo nhu cầu, để giải quyết

các vấn đề vận hành mạng lưới phân phối như: tối ưu hoá áp lực tại các bể chứa

dịch vụ, đạt được áp lực dư tối thiểu tại mọi điểm trên mạng lưới phân phối và

giảm áp bơm, do đó giảm các chi phí liên quan. Nhận thức được nguyên nhân của

những dự đoán không chính xác về nhu cầu dùng nước trong vấn đề tối ưu hoá

quản lý vận hành (mạng lưới phân phối nước) đã dẫn đến những nghiên cứu sâu

230

hơn đồng thời sử dụng những công cụ toán học thống kê và máy vi tính tinh vi hơn.

Tóm tắt những ý chính nhất của chiến lược dự báo nhu cầu thể hiện dưới đây.

An và cộng sự (1996) đã đề xuất một phương pháp hệ thống-chuyên gia căn cứ

trên phương pháp rough-set để tự động điều chỉnh các quy luật xác suất cho việc dự

báo tổng nhu cầu hàng ngày. Phương pháp này sử dụng các hàm số thống kê một

cách hết sức chặt chẽ và có tính đến những rủi ro của các dữ liệu theo thời gian phụ

thuộc vào rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến mức độ tiêu thụ. Những nhân tố này bao

gồm sự biến đổi hàng ngày về giới hạn nhiệt độ cao nhất và thấp nhất, lượng mưa,

tuyết, độ ẩm trung bình và tốc độ gió và thời gian nắng trong một ngày. Một ví dụ

về dạng tổng quát nhất của quy luật là:

( ) ( ) ( ) ( )4 14 1853 58 ^ 22.98 28.45 ^ 13.30 15.20 124 134a a a D< ≤ < ≤ < ≤ → < ≤

ý nghĩa của quy luật này là: nếu độ ẩm trung bình của ngày hôm nay (a4) từ 53

đến 58% và nhiệt độ lớn nhất cách đây hai ngày (a14) từ 22.98 đến 28.450C và thời

gian nắng cũng của ngày đó (a18) từ 13.30 đến 15.20 thì nhu cầu dùng nước (D) từ

124 đến 134 Ml với hệ số tin cậy là 1. Quy luật này sử dụng phương pháp được đề

xuất, được những công bố là cho ra sai số trung bình xấp xỉ 10%.

Mặc dù các phương pháp thống kê, đặc biệt là phương pháp tự thoái kết hợp

với mô hình bình quân chuyển động đã được sử dụng trước đây để dự báo nhu cầu

tiêu thụ có tính đến các yếu tố về thời tiết và lưu lượng đo được theo thời gian

nhưng những kết quả dự đoán thường cho sai số đáng kể. Những nghiên cứu gần

đây cho thấy sự cải thiện đáng kể hướng tới những phương pháp ngày càng tinh vi

hơn ví dụ như thuyết logic mờ và mạng lưới thần kinh. Những phương pháp này có

xu hướng mang lại những kết quả chính xác hơn.

Lertpalangsunti và các tác giả khác (1991), đã mô tả quá trình xây dựng một

phần mềm: bộ phần mềm dự báo xây dựng thông minh. Bộ phần mềm này mang lại

một loạt các ứng dụng thông minh (ví dụ mạng lưới thần kinh nhân tạo (NN),

thuyết logic mờ (FL), lý luận dựa trên kinh nghiệm và dựa trên trường hợp cụ thể

(CBR)), những công cụ này có thể sử dụng độc lập hoặc kết hợp tuỳ từng trường

hợp cụ thể. Phần mềm đã được ứng dụng cho việc dự báo nhu cầu dùng nước. Một

nghiên cứu đối chiếu đã sử dụng công cụ thông minh đề cập ở trên, cho thấy cách

231

tiếp cận các mạng thần kinh (tức là mỗi mạng thần kinh dự báo cho một thông số

độc lập ví dụ nhu cầu dùng nước của các ngày trong tuần và nhu cầu vào các ngày

cuối tuần) cho ra độ sai lệch ít nhất. Mukhopadhyay và cộng sự (2001) cũng đã

nghiên cứu một mô hình dựa trên cơ sở mạng thần kinh sử dụng bộ dữ liệu thu thập

được trong một năm về lượng nước tiêu thụ cùng những điều kiện kinh tế, xã hội

liên quan và đặc điểm của các mùa của 48 đơn vị dân cư ở Kuwait.

Các phương pháp dự báo nhu cầu đã đề cập ở trên đòi hỏi một khối lượng

thông tin rất lớn. Vì vậy độ chính xác của các dự báo sẽ phụ thuộc vào mức độ

tương đồng của các dữ liệu đầu vào so với dữ liệu dùng để lập mô hình.

8. Kết luận

Ở vương quốc Anh, tiêu chuẩn dùng nước theo đầu người có xu thế tăng đều

đặn theo thời gian. Đó là kết quả của nhiều yếu tố kết hợp: mức sống ngày càng

được cải thiện, mức độ dịch vụ và những thay đổi trong giá trị truyền thống. Chế độ

dùng nước hàng ngày cho thấy WC và các loại chậu rửa lần lượt là các thiết bị tiêu

thụ nhiều nước nhất và dùng đều đặn nhất. Tiêu chuẩn dùng nước tăng lên trong khi

quy mô gia đình nhỏ lại. Điều đó cho thấy nhu cầu dùng nước ngày càng tăng, vì

vậy số hộ độc thân và hộ đôi được dự báo là tăng đáng kể trong tương lai. Còn một

phạm vi khác cũng đáng kể để tiết kiệm nước là có thể thay thế những thiết bị WC

cũ dùng nhiều nước bằng các thiết bị mới xả ít nước hơn. Hàng loạt các công nghệ

dành cho ngành nước mang lại hiệu quả cao đang có sẵn trên thị trường. Tốc độ áp

dụng các biện pháp tiết kiệm nước (lắp đặt các thiết bị hiệu suất cao và sử dụng các

hệ thống tuần hoàn nước mưa và nước xám) tương đối chậm chạp. Một nguyên do

khá hiển nhiên là do chi phí quá cao và chưa có những khoản trợ giúp từ Chính phủ.

Ngày nay, người dân đã hiểu rõ được tầm quan trọng của việc tạo ra được các

biện pháp dự báo nhu cầu chính xác và cũng đã có một vài nỗ lực phát động các

chiến lược dự báo nhu cầu. Vấn đề điển hình liên quan đến phần lớn các chiến lược

này là tình trạng khan hiếm các dữ liệu mang tính lịch sử phù hợp với các xu hướng

tiêu thụ, đặc điểm của các thiết bị vệ sinh, các ảnh hưởng kinh tế - xã hội và các

yếu tố về không gian và thời gian có khả năng làm thay đổi thành phần người hiện

có. Việc sử dụng phương pháp đồng nhất đặc tính của các thành phần vi mô dường

232

như là một phương pháp có nhiều hứa hẹn nhất cho việc dự báo dài hạn nhu cầu vì

nó có kết cấu linh hoạt, có thể điều chỉnh ảnh hưởng của những thay đổi kinh tế -

xã hội tức thời.

233

PHỤ LỤC 3: QUẢN LÝ THEO NHU CẦU TRONG CẤP

NƯỚC TẠI CÁC NƯỚC ĐANG PHÁT TRIỂN

Tác giả: Kalanithy Vairavamoorthy and M.A. Mohamed Mansoor

1. Giới thiệu

a. Khủng hoảng nước ở các quốc gia đang phát triển

Các tài nguyên nước có sẵn trên toàn thế giới ngày càng giảm và tình trạng

này càng trở nên xấu hơn bởi tỉ lệ gia tăng dân số, đặc biệt là ở các quốc gia đang

phát triển. Ngoài vấn đề gia tăng dân số, tài nguyên nước còn được cảnh báo đang

suy giảm chất lượng do ô nhiễm, suy giảm lưu lượng do khai thác quá lớn, lưu vực

thu nước ngày càng giảm và nhu cầu sử dụng nước cho mục đích nông nghiệp tăng

lên.

Mối đe dọa đối với các tài nguyên nước đã gióng lên hồi chuông báo động,

cần thiết phải có các kế hoạch để quản lý các tài nguyên nước một cách có hiệu quả

bởi vì nước được coi là nhân tố định ra giới hạn chính trong phát triển kinh tế- xã

hội của một thế giới bùng nổ dân số. Tổ chức Liên hiệp quốc trong Tuyên bố Thiên

niên kỷ của mình đã chú ý tới tầm quan trọng của nước và các hoạt động liên quan

tới nước trong việc hỗ trợ phát triển và xóa đói giảm nghèo (UN, 2003).

Hiện nay, có khoảng 30 quốc gia được cho là bị khủng hoảng nước, trong số đó

thì 20 quốc gia hoàn toàn khan hiếm nước. Người ta dự đoán đến năm 2020, số

lượng các quốc gia khan hiếm nước có lẽ sẽ lên tới con số 35. Đáng lo ngại hơn là

các quốc gia đang phát triển phải đối đối mặt với khủng hoảng nghiêm trọng nhất và

người ta cũng ước tính rằng cho đến năm 2025, 1/3 dân số thuộc các nước đang phát

triển sẽ đối mặt với việc thiếu nước trầm trọng. Hình thể hiện lượng nước sử dụng ở

một số vùng trên thế giới, không kể đến lượng nước tưới (nước dùng cho dân dụng,

công nghiệp và chăn nuôi). Trên lục địa Châu Phi vào năm tới, 12 quốc gia Châu Phi

sẽ được cho là trong tình trạng “Khủng hoảng về nước”. 10 quốc gia Châu Phi khác

sẽ bị khủng hoảng vào khoảng năm 2025 ( 20 trong tổng số 29 quốc gia). Tổng số

1,1 tỉ người hoặc 2/3 dân số Châu Phi sẽ bị ảnh hưởng. Với tốc độ tăng trưởng dân

234

số hiện tại ở Ấn Độ, kết hợp với việc thất thoát tăng dần các nguồn tài nguyên nước

sẵn có, trong 25 năm tới Ấn Độ sẽ là quốc gia có số người ở tình trạng thiếu nước lớn

nhất thế giới.

b. Khan hiếm nước trong các khu vực thành thị.

Vấn đề thiếu nước trong các khu vực thành thị là một vấn đề được quan tâm

đặc biệt. Việc di cư từ các khu vực nông thôn đến các khu vực thành thị đã dẫn đến

gia tăng dân số ở các thành phố nhanh chóng. Ví dụ giữa năm 1950 và 1990 số

lượng các thành phố có số dân hơn 1 triệu người tăng từ 78 lên đến 290 và con số

này còn được dự tính sẽ vượt quá 600 cho tới năm 2025 (Serageldin,1995).

Việc tập trung dân số vào các khu vực thành thị ngày càng tăng và sự phát

triển các thành phố lớn đã ảnh hưởng tới các dịch vụ công cộng hiện tại và dẫn đến

tình trạng lộn xộn ở các thị xã và các thành phố trên khắp thế giới đang phát

triển.Việc cung cấp nước cho các thành phố là rất cần thiết không những đối với sự

sống của con người mà còn cả sự phát triển kinh tế của đất nước.

Ví dụ, 85% dân cư ở khu đô thị của Ấn Độ được cấp nước từ hệ thống cấp

nước, nhưng chỉ 20% lượng nước cấp đảm bảo tiêu chuẩn về sức khoẻ và an toàn.

Người ta ước tính rằng vào khoảng năm 2050, một nửa dân số Ấn Độ sống trong

các khu vực đô thị sẽ đối mặt với các vấn đề nghiêm trọng về nước (Singh, 2000).

Việc cung cấp nước thích hợp cho dân cư của các đô thị đang phát triển là

một vấn đề quan trọng của các cấp lãnh đạo trên thế giới.

Tình trạng khủng hoảng nước tại các quốc gia đang phát triển không chỉ do

giới hạn của nguồn (nước). Các nhân tố khác như những người nghèo sống rải rác

khắp thành phố và sự không bình đẳng trong việc cung cấp dịch vụ giữa người giàu

và người nghèo cũng hình thành nên tình trạng này (UNHABITAT,1999).

235

Hình2.10. Lượng nước sử dụng tại một số vùng trên thế giới không kể lượng nước tưới

c. Phương pháp tiếp cận cung

Nói chung cấp nước ở các thành phố theo hướng tiếp cận cung, có nghĩa là

khi có “thiếu hụt”, thì giải pháp là đầu tư vốn vào trạm xử lý và hệ thống phân phối

nước. Vì lý do này những cải cách trong ngành nước về mặt quản lý nhu cầu phần

nào bị giới hạn và các biện pháp tiết kiệm nước thường được hiểu như cơ chế trợ

giúp hạn hán dẫn đến các mức độ dịch vụ giảm thiểu.

Tuy nhiên phương pháp kiểm soát cung thực hiện trong hầu hết các quốc gia

đang phát triển đã bị chỉ trích vì giá thành cấp nước sử dụng các nguồn (nước) mới

ngày càng cao bởi các nguồn tài nguyên nước dễ tiếp cận nhất đã bị khai thác

(UNESCO, 2003). Ví dụ Bắc Kinh hút nước cách xa thành phố hơn 1000 km và

thành phố Mexico có thể phải xây dựng một hệ thống mà nước được bơm lên 2000

m (Serageldin, 1995). Giá thành thật sự của nước/m3 trong các dự án tiếp theo thứ

hai và thứ ba trong các thành phố có thể tăng gấp đôi giữa dự án thứ nhất và thứ hai

và sau đó lại tăng gấp đôi giữa dự án thứ hai và thứ ba (Bhatia và Falkenmark,

1993). Serageldin tính toán, giá thành hiện tại và giá thành trong tương lai được dự

kiến để cung cấp nước cho các khu vực đô thị. Ví dụ hệ thống cung cấp nước ở

Amman, Jordan. Khai thác nước ngầm, giá thành đã có lãi trung bình được dự kiến

ban đầu là 0,41 đô la/m3 , nhưng sau đó tăng lên tới 1,33 đô la/m3 khi có sự khan

hiếm nguồn nước ngầm và phải sử dụng nước mặt hỗ trợ cho hệ thống.

d. Tầm quan trọng của quản lý theo nhu cầu

236

Nhận thức được lợi ích ngày càng lớn của việc quản lý nhu cầu đối với các

quốc gia đang phát triển, chương này đưa ra sự trình bày ngắn gọn các biện pháp sẵn

có để hỗ trợ chương trình quản lý nhu cầu của đô thị. Tầm quan trọng của phát triển

tổ chức và nhận thức của công chúng cũng được đề cập.

2. Quản lý nhu cầu

a. Các định nghĩa

Quản lý nhu cầu (DM) chú trọng tới các biện pháp khiến việc sử dụng các

nguồn nước tốt hơn và có hiệu quả hơn. Nó không dẫn đến giảm các mức độ dịch

vụ đối với người sử dụng tất yếu. Bảo tồn nước có thể được định nghĩa như sau

(DWAF, 199a):

- “giảm thiểu tối đa mất hoặc lãng phí, bảo tồn, giữ gìn và bảo vệ các nguồn tài

nguyên nước, tính hiệu suất và hiệu quả sử dụng nước.”

- “ngành nước thích ứng và thực hiện chiến lược (các chính sách và các sáng

kiến) để chi phối việc sử dụng và nhu cầu nước nhằm đáp ứng bất kỳ các mục

đích nào sau đây: hiệu quả kinh tế, phát triển xã hội, công bằng xã hội, bảo vệ

môi trường, duy trì nguồn cung cấp nước và các dịch vụ, tuân thủ chính trị”

Một trong các lợi ích tiềm năng chính của quản lý nhu cầu trong các quốc gia

đang phát triển là có thể đem lại phân bố nước thích hợp bằng việc tiết kiệm nước

trong các khu vực có thu nhập cao và cung cấp chất lượng nước tốt hơn cho các

khu có thu nhập thấp. Người nghèo ở thành thị sử dụng nước nhiều hơn và hiệu quả

hơn kết quả là sức khoẻ được nâng lên.

b. Các công cụ quản lý nhu cầu

Các công cụ được sử dụng trong chương trình quản lý nhu cầu gồm: Cấp

nước không liên tiếp, giảm thiểu thất thoát nước (gồm phát hiện rò rỉ và sửa chữa);

đo tổng thể, các thay đổi trong khái niệm định giá nước, lắp đặt các thiết bị tiết

kiệm nước, tái sử dụng nước thải, các chiến dịch phát triển tổ chức, giáo dục và

nhận thức của người dân.

237

Có các phương pháp tăng sự sẵn có của nước khác nhau như thu/tận dụng từ

lượng nước mưa nhưng phương pháp này nằm giữa quản lý nhu cầu và quản lý

nguồn cung cấp không rõ ràng.

c. Quản lý nhu cầu và các hình thức tiêu dùng

Các công cụ quản lý khác nhau thích hợp đối với các hình thức tiêu dùng khác

nhau (Wegelin-Schuringa,1999).

Những người sử dụng có thu nhập cao

Các lựa chọn quản lý nhu cầu nước thích hợp là lắp đặt các thiết bị tiết kiệm

nước trong nhà và các biện pháp tiết kiệm nước ngoài nhà (vườn, bể bơi). Các biện

pháp định giá nước có thể chỉ hiệu qủa khi kết hợp với các chiến dịch tăng nhận

thức sâu rộng bởi vì người giàu không có ý định tiết kiệm nước vì giá thành.

Những người sử dụng có thu nhập trung bình

Rất đa dạng, nhóm có địa vị cao hơn tương tự với nhóm có thu nhập cao và

nhóm có địa vị thấp hơn tương tự như nhóm có thu nhập thấp. Lựa chọn quản lý nhu

cầu nước hiệu quả nhất đối với nhóm này là các biện pháp định giá nước, đặc biệt là

mức thuế tăng lên và chiến dịch tăng nhận thức có hiệu quả.

Những người sử dụng có thu nhập thấp

Ít có các mối quan hệ cá nhân và thường sử dụng lượng nước ít hơn. Cần thiết

phát triển mạng cấp nước phục vụ tới từng hộ gia đình thuộc khu vực dân cư có thu

nhập thấp, đảm bảo cấp nước đầy đủ và sẵn sàng. Tuy nhiên kinh nghiệm cho thấy

điều này chỉ có thể đạt được với chiến lược năng động và cộng đồng quan tâm tới

chiến lược này.

d. Chương trình quản lý nhu cầu- mục đích và mục tiêu

Mục đích và mục tiêu của chương trình quản lý nhu cầu đó là phải thích ứng

để đáp ứng nhu cầu của khu vực và do đó cần được phát triển cùng với quá trình

tham dự của cộng đồng.

Arlosoroff (1999) đã đưa một số mục đích điển hình phải đáp ứng: giảm thiểu

các rò rỉ và thất thoát nước, không ngừng gia tăng nhận thức của cộng đồng về các

238

phương pháp tiết kiệm nước, giảm việc sử dụng nước của những người sử dụng cũ

và những người sử dụng mới, đề xướng và hoàn thiện hệ thống đo vv...

Điều quan trọng là phải chú ý tới mục đích và mục tiêu của việc quản lý nhu

cầu là không những quan tâm tới mục tiêu của việc quản lý các tài nguyên nước có

hiệu quả và tính bền vững sinh thái mà còn cả hiệu quả kinh tế, phát triển và công

bằng xã hội.

DWAF (1999a) đưa ra chi tiết đầy đủ về các mục đích và mục tiêu của “Bảo

tồn nước và quản lý nhu cầu-Khuôn khổ chiến lược quốc gia) ở Nam Phi. Đó là

“Mục tiêu” để tăng cường công bằng và phát triển của xã hội.

- Đảm bảo sự quan tâm của xã hội đối với quy trình dự kiến cho nguồn cung cấp

nước của các ngành nước.

- Đảm bảo sự tham gia của người sử dụng và cộng động có hiệu quả trong các quy

trình dự kiến đối với nước.

- Nhận biết và xác định các lợi ích xã hội trực tiếp và gián tiếp của các sáng kiến

quản lý nhu cầu.

3. Cấp nước không liên tục

Một trong những phương pháp phổ biến nhất của việc kiểm soát nhu cầu nước

là sử dụng hình thức cung cấp không liên tục. Hình thức này dẫn đến việc giảm

lượng nước dùng của người sử dụng.

Ở Nam Á người ta ước tính có 350 triệu người chỉ được cấp nước vài tiếng

một ngày, hầu hết các thành phố của Ấn Độ sử dụng các hệ thống cấp nước không

liên tục. Các thành phố lớn ở châu Á, thời gian cấp nước trong ngày giao động từ 3

đến 18 tiếng một ngày. Tình hình này cũng tương tự trong các vùng khác và tại

Châu Mĩ La tinh hơn 50 triệu người dân trong 10 thành phố chính đã sử dụng hình

thức cấp nước hạn chế.

Cấp nước không liên tục được áp dụng do sự cần thiết hơn là dự định và đã

dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng ví dụ như: Áp lực không đảm bảo, phân bố không

hợp lý, thời gian cung cấp ngắn và chất lượng nước kém. Như vậy để có thể áp

239

dụng hình thức cấp nước không liên tục, cần thiết phải được tính toán thiết kế đáp

ứng được các tiêu chuẩn về lưu lượng, áp lực và chất lượng nước.

a. Các vấn đề của hình thức cấp nước không liên tục

Áp suất thấp

Các hệ thống không liên tục được thiết kế dựa trên sự phân phối/ đầu người

thấp, với giả định là nhu cầu sẽ được dàn trải trên 24 giờ nhưng trên thực tế nước

được sử dụng trong thời gian ngắn. Do đó các hệ thống này ngắn hơn và dòng nước

trong các đường ống nước lớn hơn dự kiến. Việc này dẫn đến áp suất giảm mạnh

thường tạo ra áp suất thấp trong mạng lưới.

Phân bố nước không hợp lý

Các hệ thống không liên tục thường bị thiếu và người dùng phải cố gắng lấy

nước càng nhiều càng tốt trong thời gian cung cấp. Do đó lượng nước mà họ lấy

liên quan trực tiếp đến áp suất nơi nước chảy và áp suất thay đổi rất lớn trong hệ

thống, lượng nước mà người tiêu dùng lấy là không đều (người sử dụng ở nơi áp

suất cao lấy được nhiều nước hơn và điều này cản trở những nơi áp suất thấp)

Ô nhiễm nước

Ô nhiễm nước xảy ra trong các hệ thống mà thời gian ngừng cung cấp nước

kéo dài, các đường ống nước không có nước trong nhiều tiếng là thời điểm các chất

gây ô nhiễm có thể xâm nhập vào các đường ống nước. Tình trạng này đặc biệt

nghiêm trọng trong các thành phố lớn với nước thải từ hệ thống cống rãnh chảy vào

các mương gần với các đường ống dẫn nước. Tại Delhi, nguồn cung cấp không liên

tục và đường ống dẫn chất thải và đường ống dẫn nước gần nhau là nghi phạm

chính của việc bùng nổ dịch sốt thương hàn trong năm 1996.

Giá thành nhân đôi của người sử dụng

Khi nguồn cung cấp nước không đáp ứng, người sử dụng phải gánh chịu giá

thành đương đầu với tình trạng này. Giá thành nhân đôi liên quan đến nguồn cung

cấp không liên tục gồm các thùng/bể chứa ngầm bên dưới hoặc bên trên, các nguồn

cung cấp nước thay thế, bơm, các thiết bị trợ giúp và những bất tiện cho người sử

dụng vòi nước công cộng vào thời điểm cung cấp. Những người sử dụng có thu

240

nhập thấp không thể trả được cho những thiết bị đó vì vậy họ phải dành thời gian

để lấy nước từ các vòi công cộng.

b. Cải tiến hình thức cấp nước không liên tục

Ở những nơi khan hiếm nước, áp dụng nguồn cung cấp không liên tục là một

trong những cách phổ biến nhất để bảo tồn nước. Do đó quan trọng là phải công

nhận tính thực tiễn và nêu bật các vấn đề liên quan tới các kiểu hệ thống này để đưa

ra các khuyến cáo và chính sách giảm bớt hoặc giảm thiểu một trong những vấn đề

đó.

Các công trình nghiên cứu gần đây đã được tiến hành để triển khai các chính

sách dự kiến cho nguồn cung cấp nước không liên tiếp đó là:

- Nâng cao tính hợp lý, công bằng trong cấp nước

- Cải tiến chất lượng nước trong các hệ thống không liên tục

c. Các chính sách nâng cao tính hợp lý, công bằng trong cấp nước

Các chính sách dự kiến được kiểm soát bởi các mục tiêu dự kiến để đáp ứng

được ít nhất là về giá thành. Các mục tiêu đó là:

Cấp nước hợp lý: phân bố hợp lý lượng nước giới hạn là yếu tố quyết định của

toàn bộ tiến trình dự kiến được đưa ra trong chính sách này. Mục tiêu này đạt được

chủ yếu thông qua quản lý áp suất phù hợp.

Các mức độ dịch vụ được kiểm soát của con người, bao gồm: Khoảng thời

gian của nguồn cung cấp, thời điểm của nguồn cung cấp, áp suất tại nơi nước chảy

(hoặc tốc độ dòng chảy trong ống nước) và các kiểu hệ thống đường ống và các vị

trí của các hệ thống đường ống (đặc biệt các đường ống đứng).

Lưu ý rằng các mục tiêu trên được cho là đúng với các hệ thống liên tục được

dự kiến, nhưng có thể thay đổi trong thiết kế của các hệ thống nước không liên tục.

Phần chính của kế hoạch mới này được bổ sung các dụng cụ lập mô hình toán học

triển khai một cách đặc biệt cho các hệ thống phân phối nước không liên tục. Các

dụng cụ này kết hợp với các thuật toán dự kiến tối ưu với mục tiêu cung cấp sự

phân bố nước thích hợp với giá thành ít nhất hình thành nền tảng của phương pháp

mới này.

241

d. Các chính sách dành cho chất lượng nước được cải tiến

Phát triển các nghiên cứu về: Kiểm soát các nguy cơ ô nhiễm, đánh giá tình

trạng nguy hiểm, nhận biết các điểm kiểm soát quan trọng, các biện pháp kiểm tra.

Các mô hình chất lượng nước mô phỏng quá trình vận chuyển chất ô nhiễm và biến

đổi chất lượng nước.

4. Thất thoát nước

a. Định nghĩa về thất thoát nước

Thất thoát nước là điều vẫn thường thấy trong các hệ thống phân phối và các

cơ quan quản lý nước phải nỗ lực để cung cấp nước đầy đủ và có hiệu quả bằng

cách giảm thiểu thất thoát nước. ‘Thất thoát nước’ và ‘không lợi nhuận” đã là các

thuật ngữ quen thuộc trong quản lý nhu cầu về nước và đã thay thế các thuật ngữ

khác như “không đếm được”.

Thất thoát nước = thất thoát thật sự + thất thoát có thể nhìn thấy được/rõ

ràng

Nơi thất thoát nước thật sự gồm rò rỉ từ các ống, các chỗ nối và những chỗ

sửa chữa và rò rỉ từ các nguồn cung cấp. Trong khi đó thất thoát có thể nhìn thấy

được gồm các hệ thống đường ống không được cho phép (ăn trộm và sử dụng bất

hợp pháp) và các lỗi do đo.

Thất thoát nước trong các thành phố của các quốc gia đang phát triển đến mức

độ báo động, chiếm 40-60% lượng nước cấp. Lượng nước thất thoát trung bình ở

một số thành phố lớn ở các khu vực khác nhau trên thế giới vào khoảng 17-45%,

trong khi đó lượng nước thất thoát tại 8 thành phố lớn ở châu Á vào khoảng tử 20-

50%. Để giảm lượng nước thất thoát cần thiết giải quyết những vấn đề kỹ thuật và

hoạt động cũng như các vấn đề về tổ chức, lập kế hoạch, tài chính và hành chính.

b. Các thất thoát/lãng phí thật sự

Phần chính trong các thất thoát thật sự này thường là do rò rỉ và do không bảo

dưỡng hoặc không làm mới và thay thế các hệ thống đã cũ. Các chương trình giảm

rò rỉ thành công không những hỗ trợ cho hệ thống cung cấp nước hiệu quả và lâu

242

dài mà còn tăng cường hỗ trợ cho công chúng bằng việc cung cấp nước phù hợp

cho người sử dụng. Giảm rò rỉ sẽ giảm thiểu khác biệt giữa nguồn cung cấp sẵn có

và nhu cầu dự định do đó giảm thiểu được tổn thất để cung cấp cho thiếu hụt.

Lưu ý rằng các chương trình giảm rò rỉ tuân theo quy định về kinh phí thu hẹp

dần, càng nỗ lực để giảm rò rỉ càng ít kinh phí dành cho nước được tiết kiệm. Do đó

đối với bất kỳ hệ thống phân phối nào cần phải xác định mức độ kinh tế rò rỉ (ELL)-

thấp hơn mức độ mục tiêu của rò rỉ thì việc quay vòng vốn không phải là lựa chọn tối

ưu.

Trong các quốc gia phát triển với các nguồn tài nguyên nước phong phú, đơn

vị giá thành của nước là tương đối thấp. Tuy nhiên, trong các quốc gia đang phát

triển nước khan hiếm, đơn vị giá thành cao. Giảm thiểu rò rỉ đóng vai trò rất quan

trọng trong việc bảo tồn lượng nước giới hạn, giảm giá thành hoạt động và vốn đầu

tư. Giảm thiểu rò rỉ tăng cường tính hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống cấp nước

dẫn đến sự tin tưởng hơn của người sử dụng. Dẫn đến việc người sử dụng sẵn sàng

chi trả đối với các dịch vụ được nâng cấp/cải tạo.

Đánh giá, phát hiện và sửa chữa rò rỉ

Chương trình kiểm soát rò rỉ gồm hai phần:

* Đánh giá hiện trạng, đo đạc nước

* Khảo sát phát hiện rò rỉ

c. Rò rỉ trong các hệ thống không liên tục/ gián đoạn

Để đo rò rỉ trong một vùng với hệ thống không liên tục thì tất cả chỗ thoát

nước cần phải được bịt lại và nước được bơm vào khu vực này trong quá trình đo.

Đây là một tiến trình rất khó khăn. Điển hình là chương trình đánh giá rò rỉ của hệ

thống không liên tiếp trong hai giai đoạn: giai đoạn chuẩn bị và thử nghiệm phát

hiện rò rỉ.

Đối với khu vực đặc biệt hoặc khu vực thử nghiệm thì giai đoạn chuẩn bị gồm

việc kiểm tra việc ghi chép chính, xác định toàn bộ lắp đặt dịch vụ (điểm lấy nước

công cộng, đào các hố thử nghiệm để kiểm tra các hệ thống đường ống ngang, kiểm

tra và sửa chữa các van ranh giới để đảm bảo chúng được vặn chặt chẽ. Nếu khả

243

thi, các áp suất hoạt động bình thường và các dòng chảy vào khu vực được ghi lại

trước khi tiến hành thử nghiệm. Trong vùng đặc thù các công việc chuẩn bị có thể

tiếp tục trong hai tuần để hoàn tất.

Giai đoạn thử nghiệm được tiến hành trong thời gian không cung cấp và được

bắt đầu bằng việc tách riêng các khu vực thử nghiệm. Việc này được tiến hành bằng

cách đóng các van ranh giới và đóng hệ thống đường ống dịch vụ. Các đường ống

nước của khu vực thử nghiệm sau đó được bơm đầy nước từ các bể chứa sử dụng

các máy bơm đẩy nhỏ. áp suất chủ yếu xấp xỉ 10m được duy trì và dòng nước được

đo bằng các thiết bị đồng hồ nước để đưa ra số đo rò rỉ chính xác. Khu vực thử

nghiệm điển hình thường là 100 đầu đấu nối hoặc 500 m ống nước.

Điều quan trọng là phát hiện ra các rò rỉ trong chính quá trình thử nghiệm, nơi

áp suất cao một cách tự nhiên được duy trì bởi vì hầu hết thiết bị phát hiện rò rỉ đã

giới hạn khả năng sử dụng trong các hệ thống áp suất thấp điều này là định mức

của nguồn cung cấp không liên tục. Farley và Trow (2003) thông báo rằng ở

Chennai, tổng cộng thời gian cho việc thử nghiệm gần 8 tiếng.

Việc phát hiện và đánh giá rò rỉ trong các hệ thống không liên tục là khó khăn

và tốn kém, các nghiên cứu phát triển các phương pháp đánh giá hiệu quả phù hợp

cho các hệ thống cấp nước không liên tục là cần thiết. Hiện nay tại trường đại học

Loughbrough (WEDC), sơ đồ hình cây quyết định được triển khai để các kỹ sư

phát hiện ra các vùng bị rò rỉ nghiêm trọng nhất và các vùng thử nghiệm lựa chọn

cho việc đánh giá rò rỉ cụ thể. Các mô hình đang được triển khai hình thành các

đường biên kiểm soát rò rỉ tối ưu và các địa điểm của máy đo dòng chảy tốt nhất

(đánh giá rò rỉ). Các phương pháp thống kê căn bản được triển khai để xác định các

vùng thử nghiệm cho việc đánh giá rò rỉ cụ thể với mục tiêu là các vùng đó là điển

hình cho rò rỉ trong toàn bộ mạng lưới. Phương pháp này sẽ là cho các tính toán về

rò rỉ của toàn bộ mạng lưới được đưa ra với các mức độ không chắc chắn đã biết.

Phục hồi, sửa chữa và thay thế

Sau khi xác định các rò rỉ trong hệ thống, các quyết định sẽ được đưa ra để

xác định hình thức phục hồi. Các phương pháp và kỹ thuật có sẵn cho việc phục hồi

đường ống nước nhưng việc lựa chọn kỹ thuật thích hợp có thể là khó khăn. Các hệ

244

thống hỗ trợ quyết định được đề xuất để đánh giá việc thay thế và các ưu tiên bảo

dưỡng phòng ngừa.

d. Các thất thoát có thể nhìn thấy được

Các yếu tố chính tác động đến các thất thoát rõ ràng/có thể nhìn thấy được là

các hệ thống đường ống không đúng quy định (trộm nước), đo không thích hợp

(gồm lắp đặt đồng hồ đo sai và đọc không đúng), lập hoá đơn không đúng và quản

lý không hiệu quả.

Các đường ống đấu nối trái phép

Những đường ống đấu nối trái phép không những tạo ra thất thoát nước mà

còn đóng vai trò chính trong việc làm giảm các mức độ dịch vụ của hệ thống cung

cấp. Ví dụ một nghiên cứu gần đây ở Hyderabad, Nam Ấn Độ, cho thấy 49% các

ngôi nhà có các hệ thống đường ống được đấu nối hợp pháp, số còn lại hoặc là

dùng nước từ các điểm lấy nước công cộng hoặc đấu nối không hợp pháp.

Hiếm nước, quản lý không hiệu quả và thiếu nhận thức trong công chúng là các

tác nhân tác động đến các trường hợp đấu nối trái phép. Người sử dụng đấu nối trái

phép trong trường hợp họ bị từ chối đề nghị được đấu nối đến hộ gia đình, hoặc nếu

các phương thức định giá nước không thích hợp được áp đặt thì người nghèo hoặc

các tầng lớp trung lưu có địa vị thấp sẽ phải gánh chịu. Trong các quốc gia đang phát

triển không ngạc nhiên khi thấy có những người sử dụng lấy nước từ các đường ống

được lắp đặt công khai với sự trợ giúp của các máy bơm trong khi đang có tình trạng

thiếu nước ở khu vực đó.

Trong hầu hết các quốc gia đang phát triển việc xử lý và giảm thiểu các hệ

thống đường ống đấu nối trái phép thường không dễ dàng. Sự chống đối việc hạn

chế đấu nối trái phép nẩy sinh từ quan điểm cho rằng nước là nhu cầu cơ bản của

con người và việc phải trả tiền nước là không thể chấp nhận được. Tình trạng này

càng trở nên xấu hơn bởi sự tham gia của các chính trị gia những người cố gắng

dành được sự ủng hộ của công chúng do mất sự ổn định. Một ví dụ khác về tình

trạng này ở Maharashtra, Ấn Độ các nỗ lực thiết thực về nước để phát hiện và tháo

bỏ các hệ thống đường ống không đúng quy định dẫn đến việc các nhân viên bị

hăm dọa và cuối cùng dẫn đến các cuộc bạo loạn.

245

Các biện pháp hạn chế việc đấu nối trái phép

- Đưa ra sự khoan dung với những người sử dụng các hệ thống đường ống đấu

nối trái phép hoặc không đăng ký để họ có thể thay đổi theo đúng quy định các

hệ thống đường ống của mình.

- Đưa ra các lời kêu gọi và các thông báo tới người dân để người dân tự nhận

thức và thay đổi việc đấu nối trái phép.

- Đưa ra các quyền lực “tại chỗ” cho các nhà quản lý và vận hành hệ thống cấp

nước khu vực, xử lý các trường hợp đấu nối trái phép hay chưa đăng ký.

Tuy nhiên để khuyến khích làm đúng theo quy định, cần áp dụng các biện

pháp ngăn chặn như can thiệp của luật pháp và các hình phạt, tháo bỏ các đường

ống đấu nối trái phép vv... để ngăn chặn việc mở rộng các hệ thống đường ống

không đúng quy định. Các hệ thống cấp nước phải được thiết kế, phân phối nước

hợp lý, đảm bảo người sử dụng sẽ lấy được lượng nước mà họ cần.

Các kế hoạch đo

Để đánh giá đúng tình hình sử dụng nước, việc đo đạc cần thiết phải chính

xác. Ngành nước cần có một chương trình đo và hiệu chỉnh kết quả đo của các

đồng hồ đo nước trong từng khu vực. Các đồng hồ đo cần được bảo dưỡng và thay

thế thường xuyên. Các số liệu nghiên cứu cho thấy các đồng hồ đo sử dụng từ 8

năm trở lên thường không đọc được hoặc cho các số liệu đo không chính xác.

Các khía cạnh của việc lập hóa đơn

Điều quan trọng đó là cơ quan quản lý nước cần có nhân lực để tiến hành việc

đọc đồng hồ và thu tiền nước. Sự trái ngược trong việc đọc đồng hồ và lập hoá đơn

rất phổ biến ở các quốc gia đang phát triển. Nguyên nhân có thể do: không có

đường vào để đọc đồng hồ do đó người đọc đồng hồ tự đưa ra số liệu, người đọc

đồng hồ ghi lại các số liệu không chính xác sau khi nhận sự ưu ái về tài chính của

người sử dụng, sự không hiệu quả và các sai sót trong hệ thống lập hoá đơn đặc biệt

là trong việc tính toán và thu tiền (Gokhale, 2000). Việc đào tạo đội ngũ nhân viên

thích hợp, tự động hoá việc đọc đồng hồ và lập hoá đơn sẽ giảm thiểu tương đối các

246

vấn đề này. Tuy nhiên để có thể áp dụng được các biện pháp trên cần thiết nguồn

tài chính lớn.

5. Định giá và đo đạc nước

a. Các mức trợ giá và định giá nước

Một trong các phương pháp có ảnh hưởng nhất để khuyến khích việc quản lý

nhu cầu là định giá nước với số tiền trả phù hợp với thể tích sử dụng. Hệ thống định

giá căn cứ vào mức giá không quan tâm đến khối lượng đã sử dụng hoặc chỉ căn cứ

vào giá trị tài sản thì sẽ không khuyến khích để bảo tồn nước (Arlosoroff, 1999).

Khi định giá nước nên nhận biết rằng quản lý nhu cầu không phải là mục tiêu

duy nhất của chính sách định giá và các mục tiêu khác như sự công bằng (nước

được cung cấp tới tất cả với mức có thể trả được) và đảm bảo thu hồi vốn (làm cho

dịch vụ nước ổn định), cũng cần được xem xét. Do đó nếu chúng ta mong muốn tất

cả mọi người có thể trả tiền nước được trong khi đảm bảo vốn, thì các chính sách

trợ giá cần phải được đưa ra cho những người sử dụng có thu nhập thấp.

b.Nguyên tắc “CAFES”

Tiết kiệm (Conserving), công bằng (Fair), hợp lý (Adequate), khả thi

(Enforceable) và đơn giản (Simple) được áp dụng trong công tác định giá nước.

Tiết kiệm: Biểu giá cần được xây dựng đảm bảo khách hàng có thể trả cho

việc sử dụng đủ nước đáp ứng các nhu cầu mà không lãng phí

Công bằng

Hợp lý: Biểu giá hình thành ra mức của các nguồn tài chính, khuyến khích sử

dụng đáp ứng được các cam kết tài chính với sự phân đầy đủ hướng tới đầu tư trong

tương lai.

Khả thi

Đơn giản: cấu trúc giá nước nên đơn giản để thực thi và dễ hiểu. Các khách

hàng thường thể hiện sự hài lòng, chấp nhận trả tiền nước khi họ hiểu được về cấu

trúc giá và các hóa đơn thu tiền nước.

c. Biểu giá

247

Phương thức định giá nước được sử dụng rộng rãi nhất trong các quốc gia

đang phát triển là giá lũy tiến (IBT), những người sử dụng nhiều trợ giá cho người

nghèo. Với IBT, giá trên đơn vị nước tăng từ một khối tiêu dùng đến nhiều hơn.

Thông thường với IBT khối đầu tiên được tính giá ở mức thấp gồm các nhu cầu sử

dụng nước cơ bản. Mức tiếp theo được tính tiền ở các mức giá thích hợp vì vậy

người sử dụng bị ngăn khỏi việc sử dụng không cần thiết. Những người sử dụng

khối lượng lớn và vì mục đích thương mại hoặc công nghiệp thường phải trả giá

cao hơn, trong đó một phần góp phần trợ giá cho những người sử dụng khối lượng

nhỏ.

Sự trình bày rõ ràng các ý tưởng tiếp theo các khối khác nhau trong IBT được

đưa ra và được tóm tắt dưới đây:

Khối 1- Các nhu cầu cơ bản của con người

Khối 1 được đưa ra gồm các nhu cầu cơ bản của người sử dụng và được tính

giá ở mức thấp. Có các lý do xã hội rõ ràng và hợp lý cho việc hình thành mức giá

có thể trả được để tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng lượng nước tất yếu tối

thiểu.

Khối 2- Sử dụng bình thường

Sử dụng bình thường được định nghĩa như mức tiêu dùng trên đầu người của

một khu vực riêng. Giá trong các khối này được tạo ra để khôi phục hoàn toàn giá

thành.

Khối 3- Sử dụng xa xỉ

Sử dụng xa xỉ được định nghĩa như sử dụng quá mức bình thường, (giá bổ

sung của thể tích không ngừng tăng lên được phản ánh trong khối này)

Nghiên cứu sự khác biệt của 5 thành phố chính ở Châu á, cho thấy tại Manila,

Colombo và Delhi khối đầu tiên được ấn định là 10m3 trong khi đó Bangkok là 30

m3. Tại Manila không phải trả tiền cho khối đầu tiên và Dhaka chỉ có một mức giá.

Tuy nhiên cách tính giá theo IBT cũng có bất tiện với người nghèo. Nhiều gia

đình dùng chung một đầu nối do đó việc sử dụng nước của họ vượt qua khối thấp

nhất của IBT. Các hộ gia đình này trả tiền nước trung bình mỗi khối nước cao hơn

248

các hộ gia đình không dùng chung đầu nối phải trả. Hoặc hộ gia đình nghèo đông

người, lượng nước sử dụng cũng vượt qua khối được trợ giá.

Biểu giá mới được đề xuất để khắc phục một số giới hạn của IBT. Ví dụ giá tỉ

lệ luỹ tiến (IRT) là một hệ thống giá dựa vào mức sử dụng tính theo đầu người.

d. Đo đạc nước

Đo nước là cần thiết cho chương trình DM thành công bởi vì nó là nền tảng để

liên kết tiêu dùng và giá thành. Trước khi bất kỳ chương trình DM được áp dụng

các đường ống nước/điểm nối chưa được đo cần phải được giảm tới mức tối thiểu

hoàn toàn và mức độ đo cần phải được tối đa trong tất cả các khu vực.

Đo nước cần phải được thực hiện ở mọi cấp trong hệ thống cấp nước (đường

ống chính, ống khu vực…) và tại nơi sử dụng nước. Đối với mức sử dụng, kế hoạch

đo đạc nước cần phải được áp dụng trong các mức độ bắt đầu từ những nơi dùng

nhiều nước như khu công nghiệp, những người sử dụng vì mục đích thương mại,

những người sử dụng trong nước có thu nhập cao (gồm các quan chức chính phủ,

cảnh sát, quân đội, các vòi công cộng).

Khi việc thực hiện chương trình đo nước thì chất lượng, độ chính xác và việc

sửa chữa các đồng hồ đo đòi hỏi có kỹ thuật và kế hoạch, Mật độ lắp đặt (có thể

không trong tất cả các hộ gia đình), các đặc tính (độ chính xác, thời gian, tháo bỏ

lắp đặt và đọc vv..) chương trình lắp đặt (thời gian, quy trình, thiết bị và nhân sự)

kiểm soát và sử dụng (kiểm tra, sửa chữa, tần suất đọc). Thêm nữa một vài cách đo

quan trọng khác cần được xét đến như kế hoạch tài chính để trả giá và lắp đặt đồng

hồ (phí cho người sử dụng, khoản nợ vv…) việc thực thi hợp pháp, động cơ và

thông tin tới người sử dụng.

Trước khi bất kỳ chương trình đo mới nào được tiến hành, câu hỏi điều tra và

các khu vực thí điểm cần được chuẩn bị. Việc làm này là rất quan trọng để tiếp cận

kết hợp người sử dụng với việc lắp đặt và thái độ của họ với hệ thống định giá mới

này; đánh giá và phân loại các khó khăn và tìm các kỹ thuật lắp đặt đối với các

trường hợp khác nhau (trong nhà, bên ngoài); tiếp cận các vấn đề và giải pháp về

việc đọc, kiểm tra, sửa chữa, đánh giá đơn vị giá thành..vv.

249

Nhiều vấn đề đã được ghi lại trong tài liệu chủ yếu liên quan tới việc đo sai là

kết quả của đồng hồ đo chất lượng kém, chất lượng nước kém, sử dụng vượt quá

mức cần thiết, định cỡ không thích hợp, lắp đặt không thích hợp.

Cũng như đã đề cập ở phần đầu, hầu hết các hệ thống phân phối trong các

quốc gia đang phát triển là cấp nước không liên tục và nghiên cứu đã cho thấy chức

năng của các đồng hồ đo kém chất lượng trong các hệ thống cấp không liên tục.

Gokhale (2000) đã dẫn chứng các vấn đề sau liên quan tới các đồng hồ đo trong các

hệ thống không liên tục.

- Nguồn bắt đầu cấp, khiến chuyển động cánh quạt đồng hồ đo tăng đột ngột từ

không dòng chảy đến tốc độ dòng chảy tối đa (công suất chảy). Tương tự như

vậy việc chậm đột ngột cũng bị ảnh hưởng tại điểm cuối của nguồn cung cấp.

Các thay đổi đột ngột này dẫn tới việc đồng hồ đo nước chóng bị hư hỏng.

- Các bộ phận của đồng hồ đo luôn bị thay đổi, lúc ướt lúc khô, ảnh hưởng đến độ

chính xác của đồng hồ.

- Không khí vào hệ thống phân phối bị đẩy ra ngoài thông qua các điểm nối của

người sử dụng khi nước bắt đầu cấp khiến đồng hồ đó chạy với tốc độ cao ảnh

hưởng đến hoạt động của các đồng hồ đo.

6. Trang bị thêm

a. Tiềm năng cho việc trang bị thêm ở các quốc gia đang phát triển

Trang bị thêm tạo ra một trong những lựa chọn ngắn hạn hiệu quả nhất cho

việc giảm nhu cầu về nước đặc biệt là với các khu vực cơ quan và trong gia đình có

thu nhập cao. Ví dụ lắp đặt các thiết bị vệ sinh tiết kiệm nước, các vòi dòng chảy

yếu và các đầu vòi hoa sen có dòng chảy yếu vv… Ví dụ ở thành phố Mêxico

350000 toa lét được thay thế với các kiểu 6 lít và việc này tiết kiệm nước đủ để đáp

ứng nhu cầu của các hộ gia đình với 250000 người sinh sống.

Một số cơ quan hoặc các toà nhà chính phủ, những nơi thuộc về nhà nước,

không phải trả tiền nước bởi vậy những người sử dụng không quan tâm tới việc tiết

kiệm nước. Các ví dụ tiêu biểu khác là các khuôn việc của trường đại học, các toà

nhà chính phủ, các bệnh viện của chính phủ vv…. Với sự đầu tư rất ít, thường chỉ

250

mất một vài đô cho một lần sửa chữa, tiêu dùng nước trong các toà nhà này có thể

giảm nhiều nhất chỉ 20%. Tất cả các thành phố liên quan tới “quản lý nước đối với

các thành phố châu phi”, đang thực hiện việc trang bị thêm (đặc biệt là trong các

toà nhà chính phủ vv…), như một phần chương trình của DM.

Ví dụ khác tại Dakar Senegal: “Các thiết bị sử dụng tiết kiệm nước thử

nghiệm ban đầu được nhập khẩu và sau đó sẽ tiến hành sản xuất trong nước. Các

thiết bị này có thể được lắp đặt trong các toà nhà của các trường đại học, văn

phòng, nơi công cộng….”

Triển vọng của việc tiết kiệm nước cho các ngành công nghiệp và thương mại

là một gợi ý hấp dẫn bởi vì nó dẫn đến việc giảm giá thành hoạt động. Việc trang bị

thêm cũng đem đến những lợi ích trực tiếp cho những người sử dụng trong nước có

thu nhập cao từ đó việc sử dụng nước của họ có thể được giảm bớt. Những người

sử dụng nước ở những nơi khan hiếm nước có thể áp dụng các thiết bị sử dụng tiết

kiệm nước để tránh phải mua các nguồn cung cấp bổ sung giá thành cao.

Chi phí cho việc trang bị thêm có thể từ nhiều nguồn như: trợ cấp của chính

phủ, của chính quyền địa phương, của các công ty cấp nước và từ tổ chức, người sử

dụng nước.

b. Các cộng đồng có thu nhập thấp

Nhìn chung các cộng đồng có thu nhập thấp là những người sử dụng ít nước

(lấy nước từ các vòi ở sân và các ống nước công cộng nơi mà có các van tiết kiệm

nước, sử dụng các nhà vệ sinh dội nước với khối lượng ít (1/2 đến 2 lít/lần dội) do

đó việc trang bị thêm sẽ không được áp dụng. Tuy nhiên, có một số thiết bị được sử

dụng đảm bảo phân phối nước thích hợp hơn cho các hộ gia đình có thu nhập thấp.

Ví dụ RFR là một thiết bị kiểm soát tốc độ dòng chảy trong cả hệ thống ống nước

đứng và các điểm nối/đường ống trong nhà của những người có thu nhập thấp. Các

thiết bị này giữ ổn định tốc độ dòng chảy không ảnh hưởng bởi sự thay đổi áp suất

(trong phạm vi áp suất giới hạn).

7. Tái sử dụng nước thải

Tái sử dụng nước thải đóng góp cho DM, nó thúc đẩy tính hiệu quả của nguồn

cung cấp nước bằng việc cung cấp nước tái sử dụng cho các hoạt động, mặt khác

251

tận dụng nước có thể uống được từ hệ thống phân phối. Các áp dụng tiềm tàng của

việc tái sử dụng nước thải trong các quốc gia đang phát triển gồm thu thập, tập

trung và tái sử dụng để tưới cây cảnh và việc tưới (công viên, vành đai xanh, các

sân chơi thể thao và các nghĩa trang vv…); phục hồi và tái sử dụng của ngành công

nghiệp (nước làm mát, nước mà các ngành kinh doanh tái sử dụng với chất lượng

đa dạng khi được yêu cầu với các tiến trình khác nhau) và việc tái sử dụng nước

thải trong các hộ gia đình (chủ yếu cho việc làm vườn).

Hình thức phổ biến nhất của việc tái sử dụng nước thải trong các quốc gia đang

phát triển là nước thải từ các công trình xử lý nước thải được sử dụng cho mục đích

nông nghiệp. Ví dụ ở Ấn Độ khoảng 55% nước thải sẵn có được sử dụng cho mục

đích tưới và tại thành phố Mexico con số này là 100%. Tại Bulawaya, Zimbabwe,

nước thải từ 5 trong 6 công trình xử lý được sử dụng để tưới cho các công viên ở khu

vực ngoại ô, các sân gôn, các nhà trẻ, các sân chơi vv…. Tuy nhiên để làm được việc

này yêu cầu các điều kiện thuận lợi về cở sở hạ tầng thích hợp như các nhà máy xử

lý, các trạm bơm vv…

Các ngành kinh doanh nên được khuyến khích xử lý nước thải và phục hồi

hoặc tái sử dụng nước thải bởi vì nó sẽ đem lại cho họ lợi nhuận kinh tế (khi họ rút

ít nước hơn từ hệ thống nước). Một ví dụ khác tại Bắc Kinh việc tái sử dụng nước

công nghiệp đã tăng từ 46%trong năm 1978 đến 72% trong năm 1984 (Sibanda,

2002). Các chính phủ nên thực thi luật pháp để đảm bảo tối đa những người sử

dụng vì mục đích công nghiệp phục hội và tái sử dụng tiềm năng của họ.

Tái sử dụng nước thải cũng được áp dụng với mức độ ít hơn trong các hộ gia

đình, các bệnh viện, các trường học và các toà nhà chính phủ chủ yếu cho các mục

đích làm vườn. Ví dụ ở Botswana các khu vực vườn trồng rau với diện tích 150m2,

tại các bệnh viện tư ở Lobatse sử dụng nước thải từ các bể chứa và các bồn rửa tay.

Tất cả nước thải được thu vào các cái thùng được chôn vùi trong đất và sau đó được

sử dụng cho việc làm vườn.

Các vấn đề quan trọng cần được xem xét khi áp dụng việc tái sử dụng nước thải

là:

252

+ Bảo vệ người sử dụng nước : có mối nguy hiểm cho những người tiếp cận

các nguồn nước chất lượng kém và sử dụng cho mục đích tiêu dùng có liên quan

đến vấn đề sức khoẻ.

+ Bảo vệ môi trường: nước tái sử dụng không được chứa các chất gây ô

nhiễm từ sự lắng đọng tương đối dẫn đến ô nhiễm nước ngầm.

+ Sự chấp thuận của xã hội: bất kỳ chiến dịch tái sử dụng nào cũng cần phải

xét đến sự ưu ái của dân cư như các phản đối thường phát sinh do nguyên tắc thẩm

mĩ, tôn giáo và các lý do khác. Bởi vậy điều quan trọng là bắt tay vào việc tuyên

truyền cho công chúng và chiến dịch nhận thức mạnh mẽ.

8. Khả năng tổ chức và quản lý nhu cầu

Để thực hiện thành công chương trình DM, các nhu cầu ở đây là khả năng tổ

chức thực hiện chương trình. Farley và Trow (2003) đã trình bày những biện pháp

nhằm thực hiện hiệu quả chương trình chống lãng phí nước (tương tự như các yêu

cầu để thực hiện một chương trình DM rộng rãi hơn), bao gồm:

- Khả năng cung cấp nhân viên thích hợp: số lượng đầy đủ các các nhân viên có

năng lực kinh nghiệm những người có thể đảm đương được công việc.

- Giảng dạy và đào tạo nhân viên: được thực hiện thông qua các hội nghị nhận

thức (dành cho những cán bộ có thâm niên), các hội thảo đào tạo (cho các kỹ sư

và các nhân viên kỹ thuật) và đào tạo thực tiễn (cho nhân viên vận hành)

- Vận hành và bảo dưỡng (O &M): Quan trọng bởi vì thiếu O &M dẫn đến thực

hiện kém hiệu quả, các dịch vụ kém hiệu quả và lãng phí nước.

- Đánh giá và giám sát: tiếp tục giám sát để duy trì các mục tiêu của DM. Việc

này cần được áp dụng ở ba cấp độ : chiến lược (phân tích xu hướng và lên kế

hoạch); sách lược (duy trì và kiểm tra theo chu kỳ các điều kiện thuận lợi được

thiết lập trong chương trình DM) và hoạt động ( giám sát đều đặn việc thực hiện

các hệ thống này)

Tuy nhiên, cơ quan quản lý nước/ngành nước trong các quốc gia đang phát triển về

cơ bản là thiếu:

253

- Nhận thức về các tiến trình thực hiện liên quan tới chương trình DM

- Nhận thực về các tiềm lực tài chính và lợi ích hoạt động của quản lý tối đa

chương trình DM.

- Mức độ tận tụy của nhân viên đảm nhận chương trình DM.

- Nguồn tài chính

Cương lĩnh phát triển

Cần thiết phải có sự tham gia của các cấp, các bên liên quan.

Cần thiết phổ biến các thông tin về quy trình thực hiện, kiến thức về nguồn

sản phẩm, giới thiệu các chỉ số thực hiện và sự phát triển của cơ sở dữ liệu chuẩn.

Việc này đạt được thông qua các hội nghị chuyên đề, các tua học với chủ đề cụ thể,

và bản tin nội bộ “ thay đổi thời gian quản lý”.

9. Nhận thức của công chúng

Một trong những mục đích của DM là tác động tới người sử dụng để dùng

nước hiệu quả hơn, bao gồm việc đo đạc nước, cơ cấu giá nước thay đổi và sự trang

bị thêm. Tất cả các hoạt động này sẽ ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới người

sử dụng nước, bởi vậy nhận thức của người sử dụng sẽ đóng vai trò quan trọng

trong chương trình DM.

Trọng tâm của chiến dịch này là cần phải xây dựng sự nhận thức trong công

chúng về tình trạng khẩn cấp bảo tổn nước hiện tại và đẩy lùi tình trạng khủng

hoảng trong tương lai. Các chương trình được thực hiện và các sáng kiến trước đây

thường được hình thành trên cơ sở các quyết định của các kỹ sư và các nhà lập kế

hoạch mà không có sự tư vấn, tham gia của công chúng và thiếu các chiến dịch xây

dựng nhận thức trong công chúng. Người ta đã thừa nhận rằng phương pháp thực

hiện là nguyên nhân thất bại của các sáng kiến trước đây.

Các bước của chiến dịch nhận thức trong công chúng

Nâng cao nhận thức trong công chúng thường gồm hai phần riêng biệt: tuyên

truyền kiến thức và thông tin, giáo dục. Các mục đích chính của chiến dịch này

254

nhằm huy động sự ủng hộ cho các hoạt động đang diễn ra và trong tương lai và để

đảm bảo sự bền vững của chương trình.

Việc phổ biến các thông tin yêu cầu “cách thức giới thiệu” hợp lý thích hợp

với các nhóm mục tiêu khác nhau. Để đạt được điều này mối quan tâm của công

chúng nên được khuyến khích. Các cách thức đa dạng khác nhau là sẵn có để đảm

bảo thông tin thích hợp, truyền đạt kiến thức và thích nghi. Việc sử dụng các

phương tiện thông tin đại chúng có thể là chí phí hiệu quả nhất trong các thành phố

và thậm chí trong khu đô thị của người nghèo có sự tiếp cận với các phương tiện

thông tin như vậy.

Ngoài việc phổ biến các tài liệu thông tin tới các hộ gia đình, tuyên truyền là

phần quan trọng chủ yếu thứ hai của chiến dịch sự nhận thức. Các biện pháp này cần

gửi đến những người ra quyết định và những người sử dụng của tất cả các cấp. Để đảm

bảo tính bền vững lâu dài của chương trình, nên áp dụng tuyên truyền bắt đầu từ những

người trẻ tuổi, hoặc thông qua các chương trình giáo dục của nhà trường.

Tại Hyderabad, Nam Ấn Độ một ví dụ về việc thực hiện chương trình DM

gồm:

“...sử dụng tích cực các phương tiện nghe nhìn để tuyên truyền cho ngưòi sử dụng về

các tiện ích của quản lý nhu cầu, tiết kiệm nước, các tiện ích của việc lắp đặt các đồng

hồ đo ISO, hợp pháp hóa các điểm đấu nối trái phép. Các mục tiêu và nội dung tuyên

truyền được viết bằng tiếng Anh và ngôn ngữ bản địa thông qua các tấm áp phích, tờ

rơi, quảng cáo trên báo và các cuộc tuyên truyền trong công chúng”.

10. Các chương trình quản lý nhu cầu trong các quốc gia đang phát triển

Như đã giới thiệu ở phần đầu, ngành nước trong các quốc gia đang phát triển giờ đây đã nhận thức được việc cần thiết quản lý các nguồn nước sẵn có sáng suốt hơn với sự thận trọng và bắt tay vào thực hiện các chương trình DM.

a. Quản lý nước của các thành phố của Châu Phi

Sáng kiến “quản lý nước của các thành phố của Châu Phi” là sự kết hợp giữa

Chương trình Định cư Con người của LHQ và Chương trình Môi trường của LHQ.

Sáng kiến này là việc tiếp theo trực tiếp của Tuyên bố Cape Town (Cape Town

Declaration), do Thủ tướng Châu Phi thông qua vào tháng 12/1997.

255

Những người được hưởng lợi như mục tiêu của chương trình này gồm các nhà

hoạch định chính sách về nước và môi trường, lãnh đạo ngành nước của thành phố,

những người sử dụng nước, học sinh của chương trình giáo dục về nước, và các

phương tiện truyên thống để tăng cường nhận thức.

Chương trình này gồm 7 thành phố (Abidjan, Accra, Addis Ababa, Dakar,

Johannesburg, Lusaca và Nairobi) và trọng tâm vào các quyền ưu tiên liên kết ba

bên.

- Giới thiệu các chiến lược quản lý nước ở khu đô thị hiệu quả trong các thành

phố của Châu Phi.

- Bảo vệ các nguồn tài nguyên nước sạch trước lượng nước thải của khu đô thị

không ngừng tăng

- Tăng cường chức năng vùng cho chương trình quản lý nước của khu đô thị

thông qua việc chia sẻ thông tin, huấn luyện và các chiến dịch giáo dục và nhận

thức trong công chúng.

Chương trình này đã hình thành sự ủng hộ về chính trị rộng rãi với các cam kết rõ

ràng của chính phủ của các nước Châu Phi và đã thiết lập một mạng lưới các nhà

hoạch định chính sách Châu Phi, các nhà lãnh đạo thành phố, các nhà chuyên môn

giải quyết các vấn đề cấp nước đô thị. Các sáng kiến và thành công của chương

trình này dẫn đến việc yêu cầu từ các quốc gia Châu Phi khác tham gia chương

trình này. Các chi tiết cụ thể hơn về các hoạt động liên quan đến chương trình này

có thể được tìm thấy trong UN-HABITAT (2003)

b. Quản lý nước của các thành phố Châu Á

Vào tháng 3/2003 Ngân hàng Phát triển Châu Á đã ký “Biên bản ghi nhớ” với

UN-HABITAT để xây dựng Chương trình Cấp nước cho các thành phố của Châu

Á.

- Tập trung vào các khía cạnh của DM, kinh tế, xã hội, kỹ thuật, luật pháp, hành

chính và tổ chức.

256

- Dành ưu tiên cho chương trình giảm sử dụng lãng phí nước, định giá và các mối

quan hệ cá nhân và quần chúng, sự hợp lý trong việc phân bố các dịch vụ, điều

chỉnh và phân bổ lại nguồn tài nguyên.

11. Kết luận

Hầu hết các quốc gia đang phát triển công nhận rằng họ cần quản lý nguồn tài

nguyên nước của họ sáng suốt hơn. Họ cũng nhận ra rằng DM có thể tạm ngừng

việc đầu tư một số tiền lớn cho việc phát triển các nguồn nước. Hiện nay chương

trình quản lý nước tại các quốc gia đang phát triển ở châu Phi và châu Á tập trung

chính vào DM.

Trong các quốc gia đang phát triển DM tạo ra các cơ hội tạo đem lại sự phân

bố nước thích hợp hơn, tình hình cấp và sử dụng nước được cải thiện, nước sạch

được phục vụ tới các đối tượng dùng nước thu nhập thấp, góp phần cải thiện tình

trạng sức khoẻ của họ. Với việc áp dụng DM, những nhu cầu thiết yếu của người

nghèo thành thị sẽ được giải quyết.

Có các công cụ sẵn có để thực hiện DM và các công cụ này phụ thuộc lẫn

nhau và hỗ trợ cho nhau, các công cụ được sử dụng và điều chỉnh phụ thuộc vào

điều kiện địa phương.

Trong các quốc gia đang phát triển một trong yếu tố chính để thực hiện thành

công chương trình DM là cần thiết phải có sự phát triển tổ chức một cách nghiêm

túc.

Sự nhận thức và tham gia của công chúng là yếu tố quyết định cho thành công

của DM. Trong các quốc gia đang phát triển, người dân phải sử dụng dịch vụ nước

kém hiệu quả, không thích hợp và không đầy đủ. Hầu hết những người sử dụng nước

đang sẵn sàng tham gia vào các chương trình tiết kiệm nước và DM. Với sự ủng hộ

của người sử dụng nước, chương trình DM tăng thêm cơ hội thành công.

257

PHỤ LỤC 4: KỸ THUẬT, THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG THU NƯỚC MƯA

Tác giả: Alan Fewkes

1. Giới thiệu

Tài liệu này giới thiệu các công nghệ, thiết kế và sử dụng hệ thống thu nước

mưa được áp dụng cho các hệ thống quy mô nhỏ sử dụng chủ yếu nguồn nước mưa

thu nước từ mái nhà thông qua các hệ thống dẫn. Ứng dụng hệ thống thu nước mưa

để cấp nước cho mục đích ăn uống và phi ăn uống đều được quan tâm ở các quốc

gia đang phát triển và các quốc gia phát triển. Các lý do chính dẫn đến các quan

niệm mới về hệ thống thu nước mưa đã được xác định. Thông thường, các lý do

này liên quan đến các khó khăn về kinh tế, quản lý và môi trường, đồng thời là khó

khăn về hệ thống cấp nước tập trung. Phần thứ hai tập trung giới thiệu các kiểu thu

nước mưa khác nhau được sử dụng cho mục đích phi ăn uống trong các quốc gia

phát triển. Các hệ thống này được phân loại theo cách nước mưa được trữ và phân

phối trong nhà hoặc liên quan tới các đặc tính thủy lực của chúng. Các thành phần

chính của hệ thống đó là diện tích thu nước, phương pháp xử lý và bể chứa, các

thành phần này được nghiên cứu thông qua sự ảnh hưởng của chúng tới khả năng

làm việc của hệ thống. Các phương pháp khác nhau được sử dụng để xác định khả

năng trữ nước mưa được xem xét chi tiết. Khả năng trữ là rất quan trọng cả về mặt

kinh tế lẫn vận hành. Kích thước của bể chứa ảnh hưởng tới thể tích nước được trữ,

giá thành lắp đặt và chất lượng nước cung cấp. Cuối cùng, chất lượng nước mưa

cung cấp phải được đánh giá về mặt vật lý, hoá học và vi sinh vật. Thông thường sự

chấp nhận của người sử dụng đối với hệ thống cấp nước thường thông qua các chỉ

tiêu về độ màu, độ đục và mùi vị của nước. Chất lượng vi sinh của nước xác định

mức độ rủi ro khả năng mắc bệnh (potential health risk) của người sử dụng. Các

thông số hoá học và vật lý như độ pH và hàm lượng cặn lơ lửng sẽ ảnh hưởng trực

tiếp tới sự lựa chọn các thành phần của hệ thống.

2.Cơ sở và ứng dụng hệ thống thu nước mưa

a. Lịch sử

258

Khái niệm về hệ thống thu nước mưa rất đơn giản, đó là một quá trình thu, trữ

và sử dụng nước mưa như là một nguồn chính hoặc nguồn bổ sung. Hệ thống rất dễ

dàng được xây dựng và bảo dưỡng với khả năng vận hành độc lập với hệ thống cấp

nước tập trung. Phần này tập trung vào hệ thống thu nước qui mô nhỏ sử dụng chủ

yếu nguồn nước mưa thu từ trên mái nhà.

Trong suốt thế kỷ 20, vì sự phát triển của các công nghệ hiện đại nên việc sử

dụng hệ thống thu nước mưa đã giảm đi đáng kể ở rất nhiều nơi trên thế giới. Mặc

dù vậy nguồn nước mưa vẫn là một nguồn cấp nước chính ở nhiều nơi trên thế giới.

Hệ thống thống thu nước mưa có thể sử dụng để cung cấp:

(1) Nguồn nước uống chủ yếu

(2) Nguồn bổ cập nước uống

(3) Nguồn bổ cập nước phi ăn uống, ví dụ: nước rửa xe, tưới cây, rửa đường và

xả nước bồn vệ sinh.

Ứng dụng chính trong các quốc gia đang pháp triển đó là cho nguồn dự trữ nước

uống. Trong các quốc gia phát triển ví dụ của tất cả ba ứng dụng ở trên đều có, tuy

nhiên việc cung cấp nước uống thường phổ biến hơn ở khu vực nông thôn còn nước

phi ăn uống thường được sử dụng cho khu vực đô thị.

b. Ứng dụng trong các quốc gia đang phát triển

Ứng dụng hệ thống thu nước mưa ở khu vực nông thôn và thành thị đều được

ghi chép đầy đủ. Các quốc gia điển hình sử dụng hệ thống thu nước mưa đó là

Bangladesh, Botswana, Đảo Caribbean, Ấn độ, Indonesia, Kenya, Malaysia, New

Guinea, các đảo nam Thái bình dương và Sri Lanka (Schiller, 1987). Sự phát triển

gần đây nhất ở Châu phi, Thái lan và Philíppin được báo cáo do Gould (1993),

Wirojanagud và Vanarothorn (1990) và Appan (1989). Trong suốt 20 năm vừa qua

sự quan tâm mới về hệ thống thu nước mưa và sự gia tăng sử dụng của hệ thống

này liên quan tới rất nhiều yếu tố. Các yếu tố này bao gồm sự hỏng hóc của hệ

thống đường ống phân phối do quá trình vận hành và bảo dưỡng, vấn đề ô nhiễm

của nguồn nước cung cấp (nước mặt và nước ngầm); sự gia tăng nhu cầu cấp nước

ở nông thôn do sự gia tăng dân số; việc sử dụng gia tăng các loại vật liệu làm mái

259

không thấm như ngói và tôn thay cho các vật liệu truyền thống như lá cây; sự phát

triển của các thiết kế bể chứa chi phí thấp và hiệu quả.

c. Ứng dụng trong các quốc gia phát triển

Hệ thống nước uống

Việc sử dụng hệ thống thu nước mưa phục vụ cấp nước ăn uống trong các

quốc gia phát triển chủ diễn ra trong khu vực nông thôn. Trong khu vực nông thôn

của Úc ước lượng có một triệu người lấy nguồn nước mưa làm nguồn nước cung

cấp chính (Parrens, 1982). Trong các khu vực này việc xây dựng hệ thống cấp nước

tập trung thường không kinh tế vì mật độ dân cư rất thấp. Tương tự như vậy, việc

sử dụng hệ thống cấp nước ngầm là không khả thi vì các lý do kinh tế, chất lượng

nước hoặc độ tin cậy của hệ thống cấp nước. Các ví dụ của hệ thống thu nước mưa

cũng có ở trong khu vực thành thị. Một sự cải tiến cơ bản liên quan tới sáng kiến

này đó là thiết kế đô thị an toàn nước (water sensitive urban design), nghĩa là coi

hệ thống thu nước mưa có thể đóng vai trò thay thế và/hoặc bổ sung cho mạng lưới

cấp nước đô thị. Ngoài tính năng chi phí năng lượng thấp, nước mưa còn được thu

để cấp nước cho các nguôi nhà trong đó có nước uống.

Hệ thống thu nước mưa cũng được sử dụng rộng rãi ở các khu vực nông thôn

của nước Mỹ; Grove (1993) ước tính khoảng 20000 hệ thống thu nước mưa được

sử dụng để cấp nước phục vụ nhu cầu sinh hoạt cho các cộng đồng nhỏ và các hộ

gia đình.

Đảo Bermuda là một ví dụ của một quốc gia sử dụng hệ thống thu nước mưa

rộng rãi. Đến những năm 1930 quốc gia này vẫn phụ thuộc hoàn toàn hệ thống thu

nước mưa. Hiện nay nước mưa vẫn cung cấp khoảng 50% tổng nhu cầu dùng nước

và hầu như chủ yếu cung cấp cho nhu cầu sinh hoạt. Các khách sạn và khu vực

thương mại lấy nước trực tiếp từ nguồn nước ngầm và nước biển (khử muối trước

khi sử dụng).

Hệ thống cấp nước phi ăn uống

Việc sử dụng hệ thống thu nươc mưa để cấp nước phi ăn uống cho các ngôi

nhà trong suốt hơn 15-20 năm qua đã trở nên phổ biến trong các khu vực đô thị của

các quốc gia phát triển. Sự nhận thức và ứng dụng hệ thống này đã tăng lên do một

260

số vấn đề liên quan tới hệ thống cấp nước tập trung và cách bố trí đã được xác định

(Pratt, 1999 và Geiger, 1995), các vấn đề này bao gồm:

(1) Sự gia tăng nhu cầu dùng nước sẽ không thể đáp ứng được nếu không sử

dụng các nguồn cấp nước mới.

(2) Các nguồn sẵn có không nằm ở khu vực có nhu cầu dùng nước cao, điều

này có thể dẫn đến sự phân phối nước trong phạm vi quá rộng.

(3) Sự khai thác quá tải nguồn nước ngầm gây ra chế độ chảy nhỏ trong các

sông.

(4) Sự mở rộng đô thị và phát triển đường cao tốc dẫn đến tăng thể tích dòng

chảy mặt, làm gia tăng nguy cơ lũ lụt và làm thay đổi chất lượng nước và

hệ sinh thái nước.

Các giải pháp truyền thống đối với những vần đề này đó là sự phát triển nguồn

nước mới, xây dựng mạng lưới phân phối mới và làm giảm chế độ lũ, các giải pháp

này không thân thiện với môi trường và yêu cầu một khoản đầu tư đáng kể. Một

giải pháp thay thế và bền vững là việc sử dụng công nghệ phân tán (Konig, 1999).

Ví dụ:

(1) Một phần nước mưa sẽ được thấm xuống bổ cập cho nguồn nước ngầm

giảm tải cho hệ thống thoát nước.

(2) Hệ thống thu nước mưa, đảm bảo lợi ích bảo tồn nguồn nước, giảm nhu

cầu sử dụng nước từ hệ thống cấp nước công cộng, làm giảm lưu lượng

dòng chảy trong hệ thống thoát nước và làm giảm hiện tượng tràn cống

thoát nước.

Tiềm năng sử dụng hệ thống thu nước mưa đã trở nên khá rõ ràng ở nước Đức

trong suốt thời gian từ 1970 đến 1975 khi họ gặp một số vấn đề với việc quản lý hệ

thống cấp và thoát nước, trong đó có hai vấn đề chính. Thứ nhất, phần lớn lượng

nước phục vụ mục đích ăn uống là lấy từ nước ngầm. Sự khai thác nước ngầm gia

tăng ở các thành phố đã làm hạ thấp mực nước ngầm, kéo theo tác động xấu tới môi

trường. Nguồn nước ngầm đang bị ô nhiễm. Thứ hai, hệ thống thoát nước kết hợp

chiếm phần lớn. Trong suốt thời gian mưa lớn hệ thống thoát nước thường đạt tới

261

khả năng thoát nước lớn nhất. Hệ thống thu nước mưa đã được xem xét như là một

giải pháp khả thi của cả hai vấn đề này (Sayers, 1999).

Ban đầu để thúc đẩy việc sử dụng hệ thống thu nước mưa rất nhiều hội đồng

thành phố đã đề nghị khuyến khích tài chính. Khuynh hướng hiện nay là chia các

nguồn xả nước vào hệ thống thoát nước đô thị thành hai thành phần. Thành phần

thứ nhất liên quan tới nước thải được xả, phần thứ hai liên quan tới diện tích bề mặt

không thấm của vật chất. Do đó, việc khuyến khích tài chính lâu dài để tách thoát

nước mái nhà khỏi hệ thống thoát nước (Herrmanm & Schimida, 1999). Chi phí kết

hợp của hệ thống cấp nước và sự lắng cặn trên hệ thống khác nhau theo từng vùng,

tuy nhiên trung bình cao hơn 45% so với nước anh (Sayers, 1999).

Ở châu Á và Nhật Bản đang thúc đẩy việc sử dụng hệ thống thu nước mưa

trong khu vực đô thị bị sụt lún để khuyến khích các hộ gia đình thu nước mưa cho

mục đích phi ăn uống. Việc áp dụng quy mô lớn cũng được thực hiện ở sân vận

động mái vòm ở Tokyo, Nagoya và Fukuoka, những nơi này sử dụng nước mưa

trong các trận bóng rổ, buổi hoà nhạc và buổi triển lãm. Hệ thống nước mưa được

sử dụng để cấp nước cho bồn xả xí, đồng thời còn đóng góp với chức năng thứ hai

đó là kiểm soát lũ, giảm ô nhiễm sông, giảm khai thác nước ngầm và các vấn đề sụt

lún kèm theo. Sân vận động Nagoya có diện tích thu nước lớn nhất 35000 m2 và

tổng dung tích chứa là 28000 m3.

3. Sơ đồ hệ thống thu nước mưa và các thành phần

a. Sơ đồ hệ thống thu nước mưa

Hình giới thiệu một số sơ đồ hệ thống thu nước mưa được sử dụng phổ biến

262

Máng thu nước mưa

Bộ phận lọc Bơm cấp trực tiếp

Rãnh thoát nước Bể chứa nước mưa

Hệ thống phân phối

Hình 4.1. Hệ thống thu và cấp nước mưa dùng bơm trực tiếp


Bộ phận lọc

Bơm

Rãnh thoát nước Bể chứa nước mưa


Hình 4.2. Hệ thống thu và cấp nước mưa dùng bơm gián tiếp cấp nước, có bể mái

Bể máiXả

Xả tràn


Bộ phận lọc Bơm

Rãnh thoát nước

Bể chứa nước mưa



Xả tràn

263

b. Các thành phần

Diện tích thu nước

Diện tích phổ biến nhất để thu nước mưa là mái nhà. Các bề mặt thường được

sử dụng là những loại trơ với hoá chất như ngói. Mái phủ bằng kim loại cũng được

sử dụng, tuy nhiên chỉ một lượng nhỏ axít có trong nước mưa sẽ hoà tan kim loại

sắt có trong mái. Nước được thu từ mái nhà với bề mặt bằng nhựa đường có thể

không có mầu và có vị riêng. Nước mưa thu từ các bề mặt lát xung quanh nhà có

thể được sử dụng, tuy nhiên cần phải được xử lý trước vì chúng có thể bị nhiễm bẩn

nặng. Đặc biệt, chất lượng nước mưa được thu thông qua hệ thống lát thấm được

rất phù hợp với việc tưới.

Mái nhà bằng lá cây hoặc gỗ cây cũng có thể được sử dụng để thu nước mưa.

Loại hệ thống mái này có thể giữa lại lớn hơn 50% lượng mưa tới và chúng cũng có

khả năng lọc nước mưa phụ thuộc vào cấu thành của các lớp.

Bảng 2.1 Hệ số dòng chảy của các loại mái và kiểu khác nhau

Kiểu mái Hệ số dòng chảy

Mái cong bao phủ bằng ngói hoặc đá (Kiểu dòng chảy toàn phần)

0,9 – 1,00

Mái cong bao phủ bởi ngói hoặc đá (Kiểu xiên) 0,75 – 0,95 Mái phẳng bao phủ bởi màng thấm 0 – 0,5 Mái lá phẳng 0 – 0,5

Thông thường, thất thoát nước mưa trong quá trình thu có thể được xác định

thông qua hệ số dòng chảy - đặc trưng cho tỷ lệ nước mưa thu từ mái nhà so với


Bộ phận lọc

Bơm

Bể chứa nước mưa



Xả tràn, thấm xuống đất

264

mái nhà lý tưởng với thất thoát bằng không. Giá trị của hệ số dòng chảy đối với các

loại và các dạng mái nhà khác nhau được cho trong bảng 2.1.

Xả nước mưa đợt đầu

Trong thời gian không có mưa mái nhà bị bẩn do các phần từ có trong không

khí hoặc phân chim. Lượng mưa ban đầu từ mái nhà thường bẩn hơn so với lượng

mưa sau. Có rất nhiều thiết kế khác nhau để xả lượng mưa đầu đã được áp dụng,

tuy nhiên Konig khẳng định rằng việc xả lượng nước mưa đầu là không cần thiết.

Xử lý

Đối với ứng dụng nươc mưa phi ăn uống, thông thường chỉ cần một bể lọc ở

trước bể chứa. Leggett (2001) đã xác định một dãy các kiểu lọc khác nhau gồm lưới

lọc, lọc dòng chảy xiên, bể lọc chậm, bể lọc nhanh, bể lọc màng và bể lọc than hoạt

tính. Thực tế hiện nay ở Đức đã không khuyến khích sử dụng vật liệu lọc tinh bởi

vì nó dễ gây ra tắc và phải thường xuyên bảo dưỡng. Lọc dòng chảy xiên và lưới

lọc với độ thấm từ 0,2 – 1,00 mm được lựa chọn. Các luật của Đức cũng yêu cầu

các các lớp vật liệu lọc phải đồng nhất, ví dụ như quả bóng tenis, nghĩa là khi nước

đi vào bể lọc tử mái nhà thì cũng có thể được xả ra ngoài theo đường xả tràn. Điều

này đảm bảo hệ thống không bị làm việc quá tải khi bể lọc bị tắc.

Bể chứa

Bể chứa là một thành phần thiết yếu của hệ thống thu nước mưa, nó có thể được

xây dựng bằng nhiều vật liệu khác nhau như nhựa dẻo, bể tông hoặc bể tông cốt thép.

Vị trí thích hợp là dưới mặt đất để che nắng và cũng làm giảm sự phát triển của tảo

trong nước. Dung tích của bể chứa cũng rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đáng kể tới

chi phí ban đầu của hệ thống và dung tích chứa nước. Ngoài ra trong bể chứa cũng

xảy ra các quá trình xử lý tiếp theo thông qua quá trình nổi và lắng cặn. Quá trình nổi

xảy ra khi các phần tử có tỷ trọng riêng nhỏ hơn tỷ trọng của nước như phấn hoa. Bể

chứa phải được thiết kế để xả tràn ít nhất hai lần trong một năm để loại bỏ các phần

tử này. Tương tự, khi các phần tử có tỷ trọng riêng lớn hơn tỷ trọng của nước thì

chúng sẽ lắng xuống phía đáy của bể chứa. Trong lớn cặn lắng này một lớp vi sinh

vật hiếu khi có lợi có thể phát triển, đóng góp vào quá trình xử lý vi sinh.

265

Nước mưa ở ngay phía dưới lớp bể mặt sẽ sạch nhất. Các máng thu chất nổi

thường được sử dụng tách nước từ ngay phía dưới bề mặt. Tương tự có nhiều hình

dạng thu nước mưa vào trong bể chứa khác nhau được sử dụng để ngăn các cặn

lắng ở phía dưới đáy không bị vẩn đục trở lại.

4. Chất lượng nước mưa

Chất lượng nước mưa là rất quan trọng vì rất nhiều lý do. Sự chấp nhận của hệ

thống bởi người sử dụng liên quan tới các chỉ tiêu trực giác như độ mầu, độ đục và

vị. Chất lượng vi sinh của nước được xác định thống qua mức độ rủi ro mắc bệnh.

Các chỉ tiêu vật lý và hoá học như độ pH và hàm lượng cặn lơ lửng sẽ ảnh hưởng

tới việc lựa chọn các thành phần của hệ thống và tính bền lâu của chúng. Sự có mặt

của các kim loại nặng và các hợp chất hoá học khác cũng sẽ xem xét kỹ lưỡng nếu

nước phục vụ cho mục đích ăn uống.

Sự ô nhiễm nước mưa xuất phát từ bốn nguyên nhân chính sau đây:

(1) Sự ô nhiễm của nước trong quá trình rơi trong khí quyển.

(2) Các chất ô nhiễm trong khí quyển bám lên bề mặt thu nươc trong suốt thời

gian khô hạn.

(3) Các phản ứng hoá học và/hoặc vật lý của nước mưa với các vật liệu của

mái hoặc với các thành phần của hệ thống, ví dụ: bể chứa nước.

(4) Phân của động vật và chim thải ở trên mái nhà.

Ba nguồn gây ô nhiễm đầu ảnh hưởng tới đặc tính vật lý và hoá học của nước

mưa trong khi nguồn gốc cuối cùng sẽ xác định chất lượng vi sinh của nước mưa.

PHỤ LỤC 5: GIỚI THIỆU VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH SIGMA LITE ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHỈ SỐ

THỰC HIỆN CỦA DỊCH VỤ CẤP NƯỚC

1. Giới thiệu về phần mềm Sigma Lite

Phần mềm Sigma Lite được phát triển bởi Học viện kỹ thuật của Agua (ITA)

– Tây Ban Nha, ngoài ra còn có phần mềm chuyên nghiệp Sigma Pro để xác định

chỉ số thực hiện (PI – Performance Indicator). Cả hai phiên bản của phần mềm này

266

dựa trên cơ sở của khung về Chỉ số thực hiện của Hiệp hội nước Thế giới - IWA PI.

Sigma Lite là phiên bản miễn phí, có thể tải trực tiếp từ trên mạng thông qua

website: http://www.sigmalite.com

Phiên bản Sigma Lite có các đặc điểm sau đây:

- Một hệ thống xác định PI tiêu chuẩn, độc lập với hệ thống dữ liệu;

- Một bộ hoàn chỉnh các chỉ số PI từ đề xuất của hiệp hội nước thế giới (IWA);

- Giao diện sử dụng rõ ràng với việc quản lý trực giác của các chỉ số và các

biến liên quan;

- Vận hành dễ dàng – quá trình xác định chỉ số PI là nhanh và trực giác; sai số

tính toán được giảm tối đa.

- Tích hợp với MS-Excel để có những kết quả diễn dải tốt hơn.

Phiên bản Sigma Lite có mục tiêu trở thành một công cụ hiệu quả để khám

phá tiềm năng của hệ thống chỉ số thực hiện PI của IWA. Ngoài ra, nó còn là một

công cụ giáo dục đắc lực.

Phiên bản Sigma Pro, phát triển độc lập với dự án của ITA, có tất cả các đặc

điểm của Sigma Lite, và cũng là một phần mềm bổ sung rất tốt. Ngoài ra, nó cho

phép các nhân hoá các chỉ số PI của IWA, hoặc thậm chí xây dựng một bộ PI mới

hoàn chỉnh. Sự khác biệt nổi bật đó là khả năng lưu trữ các giá trị chỉ số, đồng thời

cũng cho phép sự so sánh khác nhau theo thời gian hoặc theo các bước chuẩn. Sigma

Pro cũng xuất các kết quả đầu ra dưới dạng báo cáo và bảng biểu theo yêu cầu của

người sử dụng.

2. Giới thiệu về các chỉ số thực hiện

Mục đích cuối cùng của các chỉ số thực hiện là để cung cấp thông tin. Cần

thiết phải phân biệt giữa thông tin và dữ liệu. Một định nghĩa đúng đắn cho thông

tin dữ liệu là “dữ liệu có thể được sử dụng cho mục đích đưa ra các quyết định”.

Bởi vậy, một hệ thống chỉ số thực hiện không chỉ nhằm mục đích cung cấp giá trị

của một vài tỷ số, tỷ lệ mà còn cung cấp các thông số bổ sung như chất lượng, độ

tin cậy của dữ liệu, giải thích các nhân tố, bối cảnh, những yếu tố cần thiết cho việc

đưa ra được những quyết định thích hợp.

http://www.sigmalite.com/�

267

Hệ thống chỉ số thực hiện bao gồm các chỉ số trên mọi mặt: những bên liên

quan, các yếu tố ảnh hưởng trong một môi trường xác định. Trong trường hợp các

tổ chức là công ty cấp nước, công ty kinh doanh nước sạch, hệ thống có thể bao

gồm: các thông tin về công ty, các bên liên quan, người sử dụng nước, môi trường,

các yếu tố liên quan đến mục đích quản lý có thể định lượng được.

Một hệ thống chỉ số thực hiện bao gồm một bộ các chỉ số và các yếu tố dữ

liệu liên quan miêu tả các trường hợp thực tế của một tình huống cụ thể. Các thành

phần dữ liệu được phân loại phụ thuộc vào vai trò hoạt động của nó.

3. Các thành phần dữ liệu

Các dữ liệu cơ bản của hệ thống có thể đo đạc từ hiện trường hoặc dễ dàng thu thập được. Phụ thuộc vào tính chất và vai trò trong hệ thống, các dữ liệu có thể được coi là các biến, thông tin bối cảnh hay là các nhân tố chứng minh.

Các biến

Một biến là một thành phần dữ liệu của hệ thống, có thể được kết hợp trong quá

trình xác định các chỉ số thực hiện. Một biến đầy đủ bao gồm giá trị của biến, đơn vị

đo chuẩn và độc lập. Ví dụ như số nhân viên của công ty, số người dùng nước của hệ

thống hay số m3 nước sản xuất một ngày của hệ thống.

Các chỉ số thực hiện

Hiệu suất và hiệu lực về một mặt nào đó của một công ty dịch vụ cấp nước có

thể được đo lường, xác định từ việc phối hợp các biến. Một thông tin được cung

cấp bởi một chỉ số thực hiện là kết quả của sự so sánh (so sánh các các giá trị của

một chỉ số ở các thời kỳ khác nhau, hay là so sánh với giá trị của cùng chỉ số công

ty khác).

Một chỉ số thực hiện đơn lẻ nên độc lập và thích hợp trong hệ thống các chỉ số

để miêu tả mọi khía cạnh liên quan đến năng lực của công ty, phản ánh một hoạt

động quản lý. Mỗi chỉ số thực hiện biểu hiện mức độ thực hiện thực tế, đạt được

trong một lĩnh vực cụ thể trong khoảng thời gian xác định, cho phép có thể so sánh

với các mục tiêu hoặc để phân tích các mặt khác.

Một chỉ số thực hiện bao gồm giá trị của chỉ số, đơn vị đo chuẩn và độc lập.

268

Các chỉ số thực hiện thường có sự thể hiện đặc trưng là hệ số, tỷ số giữa các

biến. Đơn vị đo của các chỉ số thực hiện có thể là %, ngàn VND/m3, số nhân viên

trên một ngàn đấu nối…vv. Gần đây, mẫu số để xác định giá trị của chỉ số thực

hiện có thể thể hiện quy mô của hệ thống, như số đấu nối trong hệ thống, tổng

chiều dài đường ống, giá thành hoạt động…vv, cho phép có thể so sánh.

Các thông tin bối cảnh

Các thông tin bối cảnh là các yếu tố dữ liệu cung cấp thông tin về các đặc

điểm, đặc trưng của công ty và miêu tả sự khác biệt giữa các hệ thống. Các thông

tin bối cảnh có thể được chia làm 2 loại như sau:

- Loại 1: Thông tin mô tả bối cảnh, tình huống và các yếu tố bên ngoài tới việc

quản lý hệ thống. Các yếu tố dữ liệu này không thay đổi theo thời gian, như

thuộc về địa lý, địa chất,..vv, hoặc các yếu tố không bị ảnh hưởng bởi các

quyết định quản lý.

- Loại 2: Các yếu tố dữ liệu không bị thay đổi bởi các quyết định quản lý trong

khoảng thời gian ngắn nhưng có thể bị ảnh hưởng bởi các chính sách quản lý

trong thời gian dài ví dụ như thiết bị, công trình thuộc hệ thống.

Các thông tin bối cảnh có ý nghĩa đặc biệt khi so sánh các chỉ tiêu của các hệ thống

khác nhau.

4. Ứng dụng của các chỉ số thực hiện

Các chỉ số thực hiện có thể sử dụng cho tất cả các bên liên quan trong dịch vụ

cấp nước, các lợi ích và trường hợp sử dụng cụ thể như sau:

Cho công ty cấp nước (công ty kinh doanh nước sạch):

- Quản lý dễ dàng thuận tiện

- Dễ dàng kiểm tra sự ảnh hưởng bởi các quyết định quản lý, đặc biệt là các yếu

tố liên quan đến chất lượng, dịch vụ khách hàng, tính bền vững và hiệu quả

kinh tế.

- Cung cấp các thông tin mấu chốt hỗ trợ cho phương pháp quản lý linh hoạt

tích cực.

269

- Thể hiện rõ điểm mạnh và điểm yếu của một phòng ban, một tổ chức hay một

mặt nào đó, từ đó xác định được sự cần thiết của các phương pháp điều

chỉnh: nâng cao năng suất, cải tiến các thủ tục, thói quen...vv.

- Giúp việc thực hiện chế độ quản lý chất lượng tổng thể, đảm bảo chất lượng

và hiệu quả trong toàn tổ chức.

- Thuận tiện cho công tác áp dụng các thủ tục, quy chuẩn. Trong nội bộ, sử dụng

để so sánh giữa các vị trí khác nhau trong hệ thống. Với bên ngoài, sử dụng để

so sánh với các công ty tương tự, từ đó thúc đẩy sự cải tiến, đổi mới của công

ty.

Cho các tổ chức ban hành chính sách quốc gia, vùng miền

- Cung cấp các cơ sở chung để so sánh sự thực hiện của các công ty cấp nước

từ đó đưa ra các tiêu chuẩn hay biện pháp điều chỉnh thích hợp.

- Hỗ trợ công thức hóa các chính sách cho ngành nước trong quản lý tổng hợp

tài nguyên nước, bao gồm cả vị trí nguồn nước, vốn đầu tư, sự phát triển các

công cụ điểu chỉnh mới.

Cho các văn phòng thiết lập quy định, tiêu chuẩn:

Cung cấp các công cụ định lượng cơ bản để đảm bảo lợi ích của người dùng

nước trong trường hợp nhà cung cấp dịch vụ độc quyền, đánh giá sự thực hiện và

định mức của các công ty cấp nước, theo dõi sự thực hiện các hiệp ước đã ký kết.

Cho các công tác tài chính:

Giúp đỡ trong công tác đưa ra quyết định đầu tư, danh mục ưu tiên, lựa chọn

và tiếp tục dự án.

Cho người dùng nước và các đối tượng liên quan khác:

Cung cấp phương tiện chuyển tải các quá trình phức tạp thành các thông tin

đơn giản dễ hiểu, hoặc thông số đo lường chất lượng của dịch cụ được cung cấp.

Cho các tổ chức xuyên quốc gia:

270

Cung cấp một ngôn ngữ thích hợp cho việc xác định, nhận biết sự khác biệt

chính giữa các vùng trên thế giới, nguyên nhân và sự phát triển, giúp đỡ trong công

tác lập chính sách, vạch chiến lược.

5. Các yêu cầu cho việc xác định hệ thống chỉ số thực hiện

Một chỉ số thực hiện cần tuân theo các yêu cầu sau:

- Được xác định rõ ràng, ngắn gọn.

- Có thể xác định được dễ dàng (phụ thuộc chủ yếu vào các biến liên quan).

- Có thể kiểm tra đánh giá được.

- Có thể sử dụng phổ biến và có hệ đo lường và tiêu chuẩn đánh giá không phụ

thuộc vào điều kiện cụ thể của từng ngành, từng đơn vị.

- Đơn giản, dễ hiểu.

- Có thể định lượng để từ đó có thể đánh giá khách quan dịch vụ, loại bỏ các yếu tố

cá nhân và sự đánh giá chủ quan.

Nói chung, chỉ số thực hiện (PI) cần tuân theo những yêu cầu sau:

- Tất cả các chỉ số thực hiện phải cung cấp thông tin đặc trưng khác với các chỉ số

thực hiện khác trong hệ thống.

- Định nghĩa của chỉ số thực hiện phải rõ nghĩa.

- Chỉ những chỉ số cần thiết cho việc đánh giá sự thực hiện một cách hiệu quả được

lựa chọn.

6. Hệ thống chỉ số thực hiện của hiệp hội nước quốc tế (IWA–PI)

Các chỉ số thực hiện được chia nhóm theo cấu trúc có ý nghĩa cho tất cả các

đơn vị và cho tất cả các ứng dụng của hệ thống. Các chỉ số thực hiện được chia

thành 6 nhóm như sau:

Mã Nhóm

WR Nguồn nước (Water resources)

271

Pe Nhân sự (Personnel)

Ph Thiết bị, công trình (Physical)

Op Hoạt động, vận hành (Operational)

QS Chất lượng dịch vụ (Quality of service)

Fi Kinh tế và tài chính (Economic and financial)

Các nhóm chính kể trên giúp xác định mục đích của một chỉ số nào đó và

người sử dụng các chỉ tiêu đó.

Mỗi nhóm chỉ số lại được chia thành các nhóm nhỏ. Việc chia thành các

nhóm nhỏ cũng nhằm giúp xác định các ứng dụng và người sử dụng của một chỉ số

hoặc một số chỉ số nào đó.

7. Cấu trúc của thông tin bối cảnh

Thông tin bối cảnh (Context Information - CI) là một phần quan trong trong

hệ thống chỉ số thực hiện của IWA, tuy vậy nó phụ thuộc chính vào các điều kiện

cụ thể (địa phương) của công ty đang nghiên cứu. Một số thông tin bối cảnh có thể

được sử dụng ở nghiên cứu này nhưng lại không được sử dụng ở nghiên cứu khác.

Các yếu tố thông tin bối cảnh được cung cấp trong hệ thống của IWA mang ý nghĩa

tham khảo.

Các yếu tố thông tin bối cảnh trong hệ thống chỉ số thực hiện của IWA được

phân loại như sau:

Dữ liệu phục vụ (Service data)

Tài sản (Physical assets)

Sự tiêu thụ và nhân tố (Consumption and peak factors)

Nhân khẩu và kinh tế (Demography and economics)

Môi trường (Environment)

272

8. Độ tin cậy và độ chính xác của dữ liệu

Chất lượng của các dữ liệu được đánh giá dựa trên độ tin cậy của các nguồn

và sự chính xác của dữ liệu. Các chỉ số thực hiện và các dữ liệu cần thiết có độ

chính xác nhất định giúp các nhà quản lý tin tưởng vào các quyết định của mình.

Một chỉ số thực hiện có kết quả 20±1% hoàn toàn khác biệt với trường hợp có kết

quả 20±100%.

9. Cài đặt phần mềm SIGMA Lite và chạy SIGMA Lite 2.0 lần đầu tiên

Việc cài đặt phền mềm Sigma Lite rất dễ dàng, người sử dụng chỉ cần tuân

theo các bước cài đặt. Một cửa sổ wizard hiện ra trong lần chạy đầu tiên. Nếu người

sử dụng muốn thiết lập lại Sigma để xem lại cửa sổ wizard và các giá trị đầu vào

mới khi đó vào mục Tools – Options – Data – Reset Sigma có ở mục menu.

Bước đầu tiên đó là sự xác định của người sử dụng

Hình 3.1. Cửa sổ Sigma: xác nhận của người sử dụng

10. Quản lý thông tin

a. Hệ thống các chỉ số thực hiện:

Trong SIGMA, các thông tin được sắp xếp theo khung của IWA. Các thông tin bối cảnh được tham khảo từ hồ sơ của công ty (theo khung của IWA). Các chỉ số thực hiện được tính toán sử dụng các công thức toán học có thành phần là các biến.

b. Lựa chọn các chỉ số thực hiện

Tree view

273

Tất cả các chỉ số thực hiện được bố trí dưới dạng hình cây. Cửa sổ bên dưới

trình bày các chỉ số theo cấu trúc hình cây với các nhánh thể hiện các nhóm chỉ số,

ví dụ nhóm về nguồn nước, nhân sự, cơ sở vật chất, hoạt động, chất lượng dịch vụ

và tài chính theo IWA.

Cửa sổ trên có được từ menu Data hoặc từ nút Show Indicators của thanh

công cụ. Từ giao diện ta chọn biểu tượng Performance Indicators.

Lựa chọn

Kích vào các thành phần nhóm chính, chúng ta có thể có được các chỉ số

thuộc nhóm, kích vào mỗi chỉ số chúng ta có được các thông tin liên quan tới chỉ số

đó: mô tả, công thức tính toán, đơn vị. Nếu ta muốn lựa chọn chỉ việc đánh dấu vào

ô tương ứng với mỗi chỉ số.

274

Chú ý: Phần mềm SIGMA Lite sử dụng các chỉ số của IWA và không thể sửa đổi hay thêm các chỉ số mới.

c. Lựa chọn các thông tin bối cảnh Cửa sổ bên dưới có được từ menu Select Context Information selection.

Các bước lựa chọn tương tự như trên.

275

d. Các biến Cửa sổ bên dưới có được nhờ menu Data Show Variables hoặc Data

report window Variables. Chương trình tự động lựa chọn các biết cần thiết để

phục vụ tính toán các chỉ số thực hiện và thông tin bối cảnh đã được chọn.

11. Nhập dữ liệu

Khi các chỉ số, biến và thông tin bối cảnh đã được lựa chọn, các thông tin sẽ

được nhập vào SIGMA Lite theo 2 cách khác nhau:

- Nhập dữ liệu trên Data Report:

Trên Data, lựa chọn Variables hoặc Context Information, chương trình sẽ

mở ra cửa sổ như hình bên dưới. Để có thể thay đổi được dữ liệu, cần nhấn

nút Edition, sau khi kết thúc nhấn lại Edition.

276

- Nhập dữ liệu trên Data Input:

Lựa chọn Data và Input all the Variables.

Khi lựa chọn theo phương pháp này, chương trình sẽ mở cửa sổ trình bày

danh mục tất cả các biến cần thiết để tính toán các chỉ số thực hiện và các thông tin

bối cảnh đã lựa chọn. Ở danh mục này chúng ta có thể nhập giá trị (value), độ tin

cậy (reliability) và độ chính xác (precision) bằng cách nhấn chuột và nhập đơn giản.

12. Xử lý thông tin

Phần này mô tả khả năng của SIGMA Lite 2 trong việc sản xuất và trình bày các kết quả tính toán.

a. Đánh giá các dữ liệu Các chỉ số thực hiện có thể được tính toán bằng cách chọn menu Data ->

Calculate indicators.

277

Sau khi chương trình chạy tính toán PI xong, trên màn hình sẽ hiện lên cửa sổ

thông tin thống kê các kết quả như: số biến có giá trị, số chỉ số và thông tin bối

cảnh. Bạn có thể xem báo cáo bằng cách nhấn Show report và Error list.

Người sử dụng bắt buộc phải nhập dữ liệu cho các biến, SIGMA Lite chạy chương

trình xử lý các biến.

b. Xuất báo cáo Khi việc tính toán các biến kết thúc, SIGMA Lite 2 xuất báo cáo với kết quả

cụ thể: Các bảng thống kê giá trị của tất cả các biến, thông tin bối cảnh và chỉ số

thực hiện, độ tin cậy và độ chính xác.

Chọn Data -> Calculate Indicators và khi việc tính toán kết thúc, bạn có thể

thấy cửa sổ sau:

278

Trong cửa sổ này chúng ta có thể nhìn thấy số lượng các chỉ số, biến, thông

tin bối cảnh được tính toán một cách chính xác.

c. Biểu đồ Phần này mô tả khả năng của c trong việc xuất hình vẽ bảng biểu, giúp cho

công tác phân tích đánh giá một cách dễ dàng và dễ nhìn. Các phương án đồ họa

được trình bày bởi SIGMA Lite 2 được coi là công cụ mạnh trong công tác phân

tích đánh giá dữ liệu. SIGMA cho phép xuất biểu bảng với các loại dữ liệu khác

nhau (Các biến, chỉ số thực hiện và thông tin bối cảnh).

Một ví dụ biểu đồ được xuất bởi SIGMA Lite.

279

Lựa chọn dữ liệu Trước khi tạo biểu đồ cần thiết lựa chọn các nhân tố muốn trình bày. Mở Graphics

Wizard chọn Data -> Create chart. Mục Data selection có ở bên trái màn hình,

trong đó có các chỉ số thực hiện, các biến và thông tin bối cảnh. Trong trường hợp

này chương trình cho phép người sử dụng lựa chọn những thông tin, yếu tố cần

trình bày dưới dạng biểu đồ bằng cách nhấn vào ô tương ứng.

Graphics Wizard:

Chi tiết lựa chọn dữ liệu:

280

Tạo biểu đồ Để tạo được biểu đồ mới từ dữ liệu đã có, lựa chọn Data -> Create Chart.

Các lựa chọn cơ bản Trong phần lựa chọn này, có cửa sổ sau:

281

Bước 1. Lựa chọn hình dáng biểu đồ

Bước 2. Nhập tên biểu đồ, thông tin các trục.

282

Bước 3. Biểu đồ không gian 3 chiều

Lựa chọn Activate và nhập Depth

Bước 4. Tạo biểu đồ

Nhấn Show graph tạo biểu đồ

Các lựa chọn nâng cao Bao gồm miền xác định Region và (hoặc) Giá trị mục tiêu (Target values).

283

NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNHTÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ

THỐNG CẤP NƯỚCTHỊ XÃ HÀ TĨNH

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ THỊ XÃ HÀ TĨNH

1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ THỊ XÃ HÀ TĨNH Hà Tĩnh là một tỉnh nghèo thuộc vùng Bắc Trung bộ, phía Đông giáp biển Đông,

phía Tây giáp Lào, phía Bắc giáp Nghệ An, phía Nam giáp Quảng Bình. Toàn tỉnh

có diện tích tự nhiên 6044Km2, dân số 1, 3 triệu người. Cơ cấu hành chính của tỉnh

gồm 9 huyện và 2 thị xã là Hà tĩnh và Hồng Lĩnh. Thị xã Hà Tĩnh là trung tâm kinh

tế, chính trị, văn hoá của tỉnh, nằm trong hệ thống đô thị theo chiến lược “Đô thị hoá

và phát triển đô thị quốc gia” của cả nước và vùng Bắc Trung bộ.

1.2. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1.2.1. Vị trí Địa lý Thị xã Hà tĩnh có toạ độ địa lý là 18022’ vĩ Bắc, 105056’ kinh Đông cách thủ

đô Hà Nội 350 Km về phía Nam. Phía Bắc giáp cầu Cày sông Cửa Sót; Phía Nam

giáp xã Cẩm Bình huyện Cẩm Xuyên và hết xã Thạch Bình; Phía Tây giáp sông

Cày (Thạch Đài); Phía Đông giáp sông Rào Cái.

1.2.2.Khí hậu Thị xã Hà Tĩnh thuộc vùng Bắc Trung Bộ. Có 2 mùa rõ rệt: mùa lạnh, khô từ

tháng 11 đến tháng 4 năm sau và mùa nóng, mưa từ tháng 5 đến tháng 10 hàng

năm. Nhiệt độ không khí trung bình năm 22,8 o C. Thị xã Hà Tĩnh thuộc vùng có

lượng mưa cao và tập trung, lượng mưa trung bình năm2.661 mm

1.2.3.Điều kiện địa chất và địa chất thủy văn Điều kiện địa chất ở Thị xã Hà Tình khá phức tạp. Khoảng 10 m đầu tiên so với

mặt đất chủ yếu là cát và cát pha sét. Độ chịu lực của nền đất vào khoảng 0,8 – 1,5

kg/cm2. Theo tài liệu khảo sát địa chất: lớp trên là lớp đá tương đối đồng nhất có chiều

dày từ 5 – 10 m, cường độ R > 2 Kg/cm2.

284

1.3. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI

1.3.1. Tình hình sử dụng đất - Đất dân dụng chiếm 479 Ha. Trong đó, đất ở chiếm 275 Ha; đất công trình công

cộng chiếm 78 Ha; đất cây xanh, công viên chiếm 72 Ha; đất đường, quảng trường chiếm 72 Ha.

- Đất ngoài dân dụng chiếm 78,5 Ha. Trong đó đất công nghiệp, kho tàng chiếm 60 Ha; đất giao thông đối ngoại chiếm 18,5 Ha.

1.3.2. Dân số - Năm 2003: 58.000 người trong đó nội thị là 28.500 người, ngoại thị 29.500

người. - Dự báo phát triển dân cư: + Năm 2010: 125.000 người (với mức tăng cơ học và tự nhiên hàng năm 5,4%) + Năm 2020: 150.000 người (với mức tăng cơ học và tự nhiên hàng năm 3,4%)

1.3.3. Các công trình hạ tầng xã hội Toàn thị xã có 130 cơ quan thuộc tỉnh, thị xã và Trung ương, trong thị xã có

một số hệ thống thương nghiệp, dịch vụ như: các trung tâm thương mại, chợ, khách

sạn vừa và nhỏ.

- Hệ thống trường học gồm: 10 trường tiểu học, 6 trường trung học cơ sở, 2

trường trung học, 13 trường mẫu giáo; 1 trường cao đẳng sư phạm, 1 trường

công nhân dạy nghề.

285

CHƯƠNG 2: ĐIỀU KIỆN THIẾT KẾ

2.1. QUY HOẠCH CÁC GIAI ĐOẠN CẤP NƯỚC CỦA THỊ XÃ HÀ TĨNH

2.1.1.Khu vực cấp nước và dân số Khu vực đề xuất quy hoạch cấp nước bao gồm các khu đô thị, khu hành chính

khu dịch vụ công cộng, khu sản xuất tiểu thủ công nghiệp hay làng nghề và khu công

nghiệp của thị xã Hà Tĩnh và thị trấn Thạch Hà.

− Quy mô dân số trong khu vực:

+ Năm 2010 cấp nước cho cho 8 phường nội thị và 2 xã ngoại thị. Dự kiến dân

số trong thị xã Hà Tính: khu vực nội thị là 90.000 người, ngoại thị là 35.000

người.

+ Năm 2020 cấp nước cho 10 phường nội thị và 3 xã ngoại thị. Dự kiến dân số

trong thị xã Hà Tính: nội thị là 120.000 người, ngoại thị là 30.000 người.

+ Đồng thời cấp nước cho Khu công nghiệp Mỏ sắt với dân số năm 2010 là

11.000 người, năm 2020 là 15.000 người.

− Các khu công nghiệp tập trung:

+ Xây dựng mới khu công nghiệp khai khoáng quặng sắt với quy mô 350 ha.

+ Khu chế biến nông sản và thủy sản, cơ khí và công nghiệp tiêu dùng, với quy

mô 40 ha.

+ Xây dựng các khu tiểu thủ công nghiệp, làng nghề truyền thống quy mô 15-

20 ha tại khu vực Thạch Hưng, Cầu Phủ.

2.1.2. Tiêu chuẩn cấp nước a) Đến năm 2010

Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt: nội thị 120l/ng. ngđ cấp cho 90% dân cư; ngoại

thị: 90l/ng. ngđ cấp cho 70%; tiêu chuẩn cấp nước cho công nghiệp: 32 m3/ngđ.ha

286

b) Đến năm 2020

Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt: nội thị 150l/ng.ngđ cấp cho 100% dân cư; ngoại

thị: 100l/ng.ngđ cấp cho 80% dân cư; tiêu chuẩn cấp nước cho công nghiệp: 35

m3/ngđ.ha

2.2. HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

2.2.1. Hiện trạng hệ thống cấp nước Trước năm 1954, thị xã Hà Tĩnh có hệ thống cấp nước do Pháp xây dựng.

Năm 1988 nhà nước đã đầu tư xây dựng hệ thống cấp nước với công suất 5.000 m3

/ngđ; tuy nhiên, chỉ xây dựng được một số hạng mục như trạm bơm cấp I, Trạm

bơm cấp II, bể chứa 1000 m3, 20 Km đường ống có đường kính từ φ 150 -

φ 400mm. Năm 1995 được sự giúp đỡ của Chính phủ Ôxtrâylia, thị xã Hà Tĩnh đã

xây dựng hệ thống cấp nước mới có công suất 11.000 m3 /ngđ và đi vào hoạt động

năm 1999. Nguồn nước cấp cho thị xã Hà Tĩnh là nước mặt lấy từ hồ Bộc Nguyên

cách thị xã 10 Km. Hiện trạng hệ thống cấp nước như sau:

a) Công trình thu trạm bơm cấp I và tuyến ống nước thô:

Công trình thu được xây dựng có ống thu mềm gắn phao nổi để thu nước bề

mặt, thu nước vào ngăn thu nước. Hiện nước thô từ hồ Bộc Nguyên được dẫn tự

chảy về nhà máy xử lý.

b) Nhà máy xử lý nước:

Nhà máy nước đặt tại khu trường Đoàn xã Thạch Điền huyện Thạch Hà có

cao độ nền khu xử lý là 12 m.

• Các công trình xử lý:

Bể trộn được thiết kế xây dựng theo kiểu bể trộn đứng, kích thước mặt bằng a

x b = 2,2 m x 2,2 m cao h = 4,2 m. Bể phản ứng được thiết kế xây dựng theo

kiểu bể phản ứng có vách ngăn chia làm 2 bể kích thước mỗi bể là a x b =

7,5m x 5,2m cao h = 3,8m. Bể lắng được thiết kế theo kiểu bể lắng ngang thu

nước bề mặt chia làm 2 bể, kích thước mỗi bể a x b = 17,6 m x 5,2 m cao

3,5m. Nước sạch hiện nay tự chảy từ bể chứa trong nhà máy xử lý nước về

trạm tăng áp tại thị xã với khoảng cách 7,8 km.

287

• Các hạng mục khác:

Nhà hoá chất có kích thước 25,2m x 6, 6 m được xây dựng kết cấu hệ khung

bằng BTCT và tường xây gạch, mái bằng đổ bê tông.Trong nhà hoá chất lắp

đặt các thiết bị hoà trộn và định lượng phèn, vôi và Clo.

c) Trạm bơm tăng áp:

Trạm bơm tăng áp được xây dựng ngay đầu khu vực nội thị tại vị trí nhà máy

nước cũ cách nhà máy nước mới khoảng 7, 8 km. Trạm bơm tăng áp có bể chứa và

trạm bơm.

d) Mạng lưới phân phối:

Hiện nay hệ thống mạng lưới đường ống phân phối nước của thị xã Hà Tĩnh

hết sức yếu kém. Trong giai đoạn vừa qua, hệ thống cấp nước chủ yếu đầu tư xây

dựng các công trình đầu mối trong khi đó các tuyến ống truyền dẫn và phân phối

được đầu tư không đáng kể.

Hiện nay mạng lưới phân phối có tổng chiều dài khoảng 42.327 m, với các

ống từ DN100 đến DN450. Trên mạng lưới có bố trí 1 đài nước 1.200 m3.

Đài nước 1.200 m3 được xây dựng trên núi Nài năm 1999, đài cao 14 m, kết

cấu chân đài bằng BTCT thân đài bằng compozit được nhập từ Australia về.

2.2.2. Thực trạng quản lý kinh doanh

Công ty cấp nước Hà Tĩnh, trực thuộc sở Xây dựng, chịu trách nhiệm quản lý

vận hành hệ thống cấp nước phục vụ các nhu cầu sinh hoạt, sản xuất kinh doanh

trên địa bàn thị xã Hà Tĩnh. Công ty có 2 xí nghiệp trực thuộc: xí nghiệp xây lắp và

xí nghiệp sản xuất nước sạch và có 4 phòng ban chính: phòng tổ chức hành chính,

phòng kế hoạch–kỹ thuật, phòng kế toán vật tư, phòng đầu tư xây dựng và quản lý

xây dựng.

2.3. SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ Thị xã Hà Tĩnh là trung tâm văn hoá, kinh tế chính trị tỉnh Hà Tĩnh. Cùng với

sự phát triển không ngừng của cả nước trong một vài năm vừa qua, thị xã Hà Tĩnh

cũng từng bước đổi mới và phát triển điều kiện kinh tế, văn hoá và xã hội. Nhu cầu

288

thiết yếu phục vụ cho cuộc sống đô thị như điện, nước sạch, vệ sinh môi trường...

cũng ngày một đòi hỏi cao hơn. Theo công suất hiện nay của trạm xử lý thì chỉ

cung cấp đủ được yêu cầu dùng nước cho 40% dân số của thị xã. Thị trường dùng

nước hơn 10 vạn dân, hầu như không có một nguồn cung cấp thay thế nào khác

ngoài việc dùng nước máy từ Công ty cấp nước.

Nền công nghiệp trong khu vực đã có những chuyển biến đáng kể so với năm

1997, nhu cầu nước công nghiệp đã tăng lên 5 lần. Có thể trong những năm tới

công nghiệp khu vực thị xã Hà Tĩnh có bước nhảy vọt do chủ trương khởi động dự

án khai thác quặng ở Thạch Khê, cũng như các dự án kêu gọi đầu tư khác.

Xuất phát từ thực trạng trên và căn cứ vào định hướng phát triển cấp nước đô

thị đến 2020, việc lập dự án là cần thiết.

289

CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH QUY MÔ CÔNG SUẤT CỦA TRẠM

CẤP NƯỚC

3.1. CÁC LOẠI NHU CẦU DÙNG NƯỚC

3.1.1. Nước dùng cho sinh hoạt Căn cứ vào nhu cầu dùng nước chia thị xã làm hai khu vực cấp nước. Trong

đó, khu nội thị là khu vực 1 (KV1), khu ngoại thị là khu vực 2 (KV2).

Bảng 3 – 1. Bảng phân chia thị xã theo khu vực

Dân số Số dân được CN Số tầng nhà

Tiêu chuẩn dùng

nước (l/ng-ngđ) TT Danh mục

2010 2020 2010 2020 2010 2020 2010 2020 1 Khu vực 1 90.000 130.000 90% 100% 2-3 2-3 120 150 2 Khu vực 2 35.000 30.000 70% 80% 2-3 2-3 90 100

3.1.2. Nước dùng cho sản xuất Thị xã Hà tĩnh có hai khu công nghiệp, trong đó khu công nghiệp I (KCNI – 2

ca) và khu công nghiệp II (KCNII – 3 ca) có chung tiêu chuẩn dùng nước.

Bảng 3 – 2. Diện tích, tiêu chuẩn cấp nước của khu công nghiệp

Khu công nghiệp Giai đoạn Diện tích (ha) Tiêu chuẩn dùng nước (m3/ngđ.ha) Khu CN1 40 32 Khu CN2

2010 20 32

Khu CN1 60 35 Khu CN2

2020 20 35

3.1.3. Nước dùng cho bệnh viện Bảng 3 - 3. Quy mô tiêu chuẩn cấp nước cho bệnh viên

Bệnh viện Giai đoạn Quy mô (giường) Tiêu chuẩn (l/giường.ngđ)

Bệnh viện Đa khoa tỉnh 500 300 Bệnh viện Y học cổ truyền

2010 200 300

Bệnh viện Đa khoa tỉnh 700 300 Bệnh việnY học cổ truyền

2020 400 300

290

3.1.4. Nước dùng cho trường học

Bảng 3 – 4. Quy mô, tiêu chuẩn cấp nước của trường học

Trường học Giai đoạn Quy mô (người) Tiêu chuẩn (l/ng.ngđ)

Trường Cao đẳng sư phạm 2000 80 Trường Công nhân dạy nghề

2010 1000 80

Trường Cao đẳng sư phạm 3000 80 Trường Công nhân dạy nghề

2020 1500 80

3.1.5. Nước dùng cho tưới cây rửa đường Chọn tiêu chuẩn nước tưới cây rửa đường là 10% nước cấp cho sinh hoạt (theo

20 TCN 33-85).

+ Tưới cây vào các giờ: 4÷7h và 16÷19h; với tỷ lệ 40% tổng nước tưới cây rửa

đường.

+ Tưới đường vào các giờ: 6÷22h; với tỷ lệ 60% tổng nước tưới cây rửa đường.

3.2. LƯU LƯỢNG NƯỚC CẤP CHO SINH HOẠT - Lưu lượng nước trong ngày dùng nước lớn nhất xác định theo công thức:

1000N.q

.KQ maxng

maxSH = (m3/ngđ) (3-1)

Trong đó:

+ maxSHQ : Lưu lượng nước trong ngày dùng nước lớn nhất (m3/ngđ)

+ maxngK : Hệ số dùng nước không điều hòa lớn nhất ngày,

maxngK =1,2 ÷ 1, 4. Chọn max

ngK = 1,3

+ q: Tiêu chuẩn dùng nước

+ N: Số dân tính toán (Chỉ kể đến số dân được cấp nước)

Số liệu tính toán được tổng hợp trong Bảng 3 – 1.

291

Bảng 3 – 5. Lưu lượng nước dùng trong ngày dùng nước lớn nhất Khu vực

Giai đoạn

Số dân (người)

Số dân được cấp nước (%)

Tiêu chuẩn dùng nước (l/ng.ngđ)

maxSHQ

(m3/ngđ) 2010 90.000 90 120 12.636 KVI 2010 130.000 100 150 25.350 2010 35.000 70 90 2.867 KVII 2020 30.000 80 100 3.120 2010 125.000 15.503 Tổng 2020 160.000 28.470

- Xác định hệ số không điều hòa giờ cho hai khu vực:

Hệ số dùng nước không điều hoà giờ xác định tuỳ thuộc vào quy mô thành

phố, thành phố lớn có hệ số Kh nhỏ (chế độ dùng nước tương đối điều hoà) và

ngược lại. Hệ số Khmax có thể tính theo biểu thức:

Khmax=αmax . βmax (3-2)

Trong đó:

+ αmax: Hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình, chế độ làm việc của các

xí nghiệp công nghiệp và các điều kiện địa phương khác.

+ βmax: Hệ số kể đến số dân trong Thị xã (lấy theo bảng III -2. 20TCN 33-85).

Bảng 3-6. Hệ số dùng nước không điều hòa

Khu vực Giai đoạn αmax βmax Khmax

2010 1,42 1,08 1,5 KVI

2020 1,41 1,07 1,5 2010 1,5 1,17 1,7

KVII 2020 1,5 1,2 1,7

3.3. LƯU LƯỢNG NƯỚC CẤP CHO CÁC NHU CẦU KHÁC

3.3.1. Nước cấp cho khu công nghiệp - Lưu lượng nước cấp cho khu công nghiệp được tính theo công thức:

CNCNCN q.FQ = (3-3)

Trong đó:

+ QCN: Lưu lượng nước cấp cho khu công nghiệp, (m3/ngđ).

292

+ FCN: Diện tích khu công nghiệp, (ha).

+ qCN: Tiêu chuẩn dùng nước của khu công nghiệp, (m3/ha.ngđ).

Số liệu tính toán được lấy trong Bảng 3 – 2.

Bảng 3 – 7. Lưu lượng cấp nước cho khu công nghiệp

Khu công nghiệp Giai đoạn Diện tích (ha)

Tiêu chuẩn dùng nước (m3/ngđ.ha)

Lượng nước tiêu thụ QCN (m3/ngđ)

Khu CN1 40 32 1.280 Khu CN2 2010 20 32 640 Khu CN1 60 35 2.100 Khu CN2 2020 20 35 700

2010 60 32 1.920 Tổng 2020 80 35 2.800

3.3.2. Nước cấp cho bệnh viện - Lưu lượng nước cấp cho bệnh viện được tính theo công thức:

1000G.q

Q bvBV = (m3/ngđ) (3-4)

Trong đó

+ qBệnh viện: Tiêu chuẩn dùng nước cho một giường bệnh (l/giường.ngđ)

+ G: Số giường bệnh (giường).

Số liệu tính toán được lấy theo Bảng 3 – 3.

Bảng 3 – 8. Lưu lượng cấp nước cho bệnh viện

Bệnh viện Giai đoạn

Quy mô (giường)

Tiêu chuẩn (l/giường.ngđ)

Lưu lượng (m3/ngđ)

Bệnh viện Đa khoa tỉnh 500 300 150 Bệnh viện Y học cổ truyền 2010 200 300 60 Bệnh viện Đa khoa tỉnh 700 300 210 Bệnh việnY học cổ truyền

2020 400 300 120

2010 700 300 210 Tổng 2020 1100 300 330

3.3.3. Nước cấp cho trường học - Lưu lượng nước cấp cho trường học được tính theo công thức:

293

1000a.H.q

Q thTH = (m3/ngđ) (3–5)

Trong đó:

+ qth: Tiêu chuẩn dùng nước cho một người (l/ng.ngđ).

+ H : Quy mô đào tạo (người).

+ a : tỷ lệ được cấp nước (%).

Số liệu tính toán được lấy theo bảng 3 – 4.

Bảng 3 – 9. Lưu lượng cấp nước cho trường học

Trường học Giai đoạn

Quy mô (người)

a (%)

Tiêu chuẩn (l/ng.ngđ)

Lưu lượng (m3/ngđ)

Trường Cao đẳng sư phạm 2000 75 80 120 Trường Công nhân dạy nghề

2010 1000 75 80 60

Trường Cao đẳng sư phạm 3000 75 100 225 Trường Công nhân dạy nghề

2020 1500 75 100 112,5

2010 3000 75 80 180 Tổng 2020 4500 75 100 337,5

3.3.4. Nước tưới cây rửa đường Chọn tiêu chuẩn nước tưới cây rửa đường là 10% nước cấp cho sinh hoạt (theo

20 TCN 33-85).

+ Tưới cây vào các giờ: 5÷8h và 16÷19h; với tỷ lệ 40% tổng nước tưới cây

rửa đường.

+ Tưới đường vào các giờ: 6÷22h; với tỷ lệ 60% tổng nước tưới cây rửa

đường.

- Năm 2010: 3,1550503.15.1,0Q%.10Q ISH

It === (m3/ngđ)

- Năm 2020: 847.2470.281,0Q%.10Q IISH

IIt =×== (m3/ngđ)

294

Bảng 3 – 10. Lưu lượng nước tưới cây, rửa đường

Q Giai đoạn

Nước tưới cây, rửa đường

(m3/ngđ)

Tưới cây (m3/ngđ)

Rửa đường (m3/ngđ)

1 giờ 6 giờ 1 giờ 16 giờ 2010 1550,3 103,35 620,1 58,14 930,2 2020 2.847 189,8 1.138,8 106,76 1.708,2

3.3.5. Nước cấp cho khu bãi biển Thạch Hải Nước cấp cho bãi biển Thạch Hải điều hòa trong ngày với công suất được thể

hiện trong Bảng 3 – 11.

Bảng 3 – 11. Lưu lượng cấp nước bãi biển Thạch Hải

Lưu lượng Giai đoạn (m3/h) (m3/ngđ)

2010 16,67 400 2020 29,17 700

3.3.6. Nước cấp cho khu mỏ sắt Bên cạnh việc cấp nước cho thị xã Hà Tĩnh, hệ thống cấp nước còn cung cấp

nước riêng cho khu Mỏ sắt. Khu Mỏ sắt bao gồm cả khu dân cư và khu công

nghiệp Mỏ sắt (làm việc 3 ca).

Giải pháp cấp nước cho khu vực: Do khu Mỏ xa thị xã nên khu vực này dùng

bơm tăng áp. Nước từ hệ thống cấp nước chảy về bể chứa khu mỏ điều hòa.

Tính toán công suất cho khu vực Mỏ sắt:

Coi khu vực này như một tiểu khu, do đó khi tính toán công suất áp dụng công

thức tính công suất như sau:

b].QQ)QQ(Q.a[Q CNtTHBVSH ++++= (3-6)

Trong đó:

+ a: Hệ số kể đến sự phát triển của công nghiệp địa phương, dịch vụ; chọn a = 1,1

+ b: Hệ số kể đến những yêu cầu chưa dự tính hết và lượng nước do thất thoát, rò

rỉ; chọn b = 1,3

Vậy công suất của khu vực được tính như sau:

295

b].QQQ.a[Q CNtSH ++= (3-7)

• Tính toán lưu lượng nước sinh hoạt của khu vực Mỏ sắt (áp dụng công thức

3-1)

Bảng 3 – 12. Lưu lượng cấp nước khu Mỏ sắt

Khu vực

Giai đoạn

Số dân (người)

Số dân được cấp nước (%)

Tiêu chuẩn dùng nước (l/ng.ngđ)

maxSHQ

(m3/ngđ) 2010 11.000 90 120 1.545 KVI 2020 15.000 100 150 2.925

• Tính toán lưu lượng tưới cây, rửa đường:

Chọn tiêu chuẩn nước tưới cây rửa đường là 10% nước cấp cho sinh hoạt (theo

20 TCN 33-85).

+ Tưới cây vào các giờ: 5÷8h và 16÷19h; với tỷ lệ 40% tổng nước tưới cây

rửa đường.

+ Tưới đường vào các giờ: 6÷22h; với tỷ lệ 60% tổng nước tưới cây rửa

đường.

- Năm 2010: 5,154545.1.1,0Q%.10Q SHt === (m3/ngđ)

- Năm 2020: 5,292925.21,0Q%.10Q SHt =×== (m3/ngđ)

Bảng 3 - 13. Lưu lượng nước tưới cây, rửa đường

Q Giai đoạn

Nước tưới cây, rửa đường (m3/ngđ) Tưới cây Rửa đường

m3/h ∑h m3/h ∑h 2010 154,5 10,3 61,8 5,79 92,7 2020 292,5 19,5 117 10,97 175,5

• Nước cấp cho khu công nhiệp: Bảng 3 - 14. Lưu lượng nước cấp cho khu công nghiệp

Giai đoạn Lưu lượng (m3/h)

Lưu lượng (m3/ng)

2010 83,33 2.000 2020 125 3.000

296

Công suất của khu vực được tính theo công thức (3 – 7):

- Năm 2010: b].QQQ.a[Q CNtSH ++=

=[ ] 010.53,1000.25,54.11545.1,1 =×++ (m3/ngđ)

- Năm 2020: b].QQQ.a[Q CNtSH ++=

=[ ] 138.825,1.30005,292925.21,1 =++× (m3/ngđ)

3.4. QUY MÔ CÔNG SUẤT TRẠM CẤP NƯỚC Công suất trạm cấp nước tính theo công thức (3 – 6):

- Năm 2010: 05,1QQ MLITR ×=

Trong đó: MLQ : lưu lượng cấp vào mạng lưới

3,1]400010.5920.13,550.1)180210(155031,1[QML ×++++++×=

= 34.221 (m3/ngđ).

932.3505,134221QITR =×= (m3/ngđ)

Lấy tròn =ITRQ 36.000 (m3/ngđ)

- Năm 2020: 05,1QQ MLIITR ×=

Trong đó: MLQ : lưu lượng cấp vào mạng lưới,

25,1]700138.8800.2847.2)5,337330(470.281,1[QML ×++++++×=

=58.087 (m3/ngđ).

991.6005,1087.58QIITR =×= (m3/ngđ)

Lấy tròn =IITRQ 61.000 (m3/ngđ)

3.5. NHU CẦU NƯỚC CẤP CHO CHỮA CHÁY CỦA THÀNH PHỐ Việc tính toán lựa chọn số đám cháy xảy ra đồng thời và lưu lượng cần để dập

tắt các đám cháy cần theo TCVN 2622- 1995.

3.5.1. Năm 2010 Lựa chọn số đám cháy xảy ra đồng thời

+ Do đến năm 2010 dân số toàn thị xã Hà Tĩnh là 125.000 người, nhà thuộc loại

hỗn hợp có số tầng cao trung bình < 3 nên chọn số đám cháy đồng thời xảy ra cho

khu dân cư là 2 đám với lưu lượng chữa cháy cho 1 đám là 30 l /s.

297

+ Với các nhà máy xí nghiệp tập trung thành hai khu công nghiệp, bậc chịu lửa I

và II, hạng sản xuất D, E nên chọn số đám cháy xảy ra đồng thời cho khu công

nghiệp là 2 đám với lưu lượng cho 1 đám là 10 l/s.

Tổng hợp chọn 2 đám cháy xảy ra đồng thời cho toàn thị xã.

Tính lưu lượng dập tắt các đám cháy

- Đám cháy 1: QCC1 = 30 + 10/2 =35 l/s.

- Đám cháy 2: QCC2 = 30 + 10/2 =35 l/s.

⇒ Tổng lưu lượng chữa cháy:

QCC= 35 + 35 = 70 l/s.

3.5.2. Năm 2020 Lựa chọn số đám cháy xảy ra đồng thời

- Do đến năm 2020 dân số toàn thị xã Hà Tĩnh là 160.000 người, nhà thuộc

loại hỗn hợp có số tầng cao trung bình < 3 nên chọn số đám cháy đồng thời

xảy ra cho khu dân cư là 2 đám với lưu lượng chữa cháy cho 1 đám là 30 l /s.

- Với các nhà máy xí nghiệp tập trung thành hai khu công nghiệp, bậc chịu lửa

I và II, hạng sản xuất D, E nên chọn số đám cháy xảy ra đồng thời cho khu

công nghiệp là 2 đám với lưu lượng cho 1 đám là 10 l/s.

Tổng hợp chọn 2 đám cháy xảy ra đồng thời cho toàn thị xã.

Tính lưu lượng dập tắt các đám cháy

- Đám cháy 1: QCC1 = 30 + 10/2 = 35 l/s.

- Đám cháy 1: QCC2 = 25 + 10/2 = 35 l/s.

⇒ Tổng lưu lượng chữa cháy:

QCC= 35 + 35 = 70 l/s.

3.6. LẬP BẢNG TỔNG HỢP LƯU LƯỢNG NƯỚC CÁC GIAI ĐOẠN

3.6.1. Giai đoạn I Nước cho nhu cầu sinh hoạt:

- Hệ số không điều hoà giờ

298

+ Khu vực I: KH,max = 1,5.

+ Khu vực II: KH,max = 1,7.

Nước tưới cây, rửa đường và quảng trường:

- Nước tưới cây tưới đều trong 6 tiếng từ 4h-7h và 16h-19h.

- Nước rửa đường phân đều trong 10 tiếng từ 8h-18h hàng ngày.

Nước công cộng:

- Nước cho trường học phân đều trong 10 tiếng từ 7h-12h và 13h-18h.

- Nước cho bệnh viện phân theo hệ số không đIều hoà KH =2,5.

Nước công nghiệp:

- Nước cho các xí nghiệp làm việc 2 ca phân bố đều từ 6h-22h.

- Nước cho các xí nghiệp làm việc 3 ca phân bố đều trong 24 giờ.

Bảng tổng hợp lưu lượng cho giai đoạn I (Bảng 3 -15)

3.6.2. Giai đoạn II Nước cho nhu cầu sinh hoạt:

- Hệ số không điều hoà giờ

+ Khu vực I: KH,max = 1,5.

+ Khu vực II: KH,max = 1,7.

Nước tưới cây, rửa đường và quảng trường:

- Nước tưới cây tưới đều trong 6 tiếng từ 4h-7h và 16h-19h.

- Nước rửa đường phân đều trong 10 tiếng từ 8h-18h hàng ngày.

Nước công cộng:

- Nước cho trường học phân đều trong 10 tiếng từ 7h-12h và 13h-18h.

- Nước cho bệnh viện phân theo hệ số không đIều hoà KH =2,5.

Nước công nghiệp:

- Nước cho các xí nghiệp làm việc 2 ca phân bố đều từ 6h-22h.

299

- Nước cho các xí nghiệp làm việc 3 ca phân bố đều trong 24 giờ.

Bảng tổng hợp lưu lượng cho giai đoạn II(Bảng 3 -16)

145

BẢNG 3 -15. THỐNG KÊ LƯU LƯỢNG TIÊU DÙNG TOÀN THÀNH PHỐ THEO TỪNG GIỜ TRONG NGÀY ĐÊM

GIAI ĐOẠN 2004 - 2010 Nước cấp cho sinh hoạt

Khu vực 1 (k=1,5) khu vực 2 (k=1,7) Nước tưới cây

rửa đường Nước cấp cho công trình

công cộng Nước cấp cho công nghiệp Lưu lượng nước cấp cho toàn thành phố

R. đường

Cây xanh

Bệnh viện(2,5)

Tr. Học XNCN 1 XNCN 2

Nước cấp cho khu Mỏ sắt

Lưu lượng cấp cho

Thạch Hải Cha DP

Đã DP(1,3)

%Qng

Giờ trong ngày (%) m3 Kể đến

ptcnđp (%) m3 Kể đến ptcnđp

m3 m3 % m3 % m3 % m3 % m3 % m3 % m3 m3 m3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) 0-1 1,50 189,54 208,49 1,00 28,67 31,54 0,20 0,42 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 519,20 674,96 1,97 1-2 1,50 189,54 208,49 1,00 28,67 31,54 0,20 0,42 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 519,20 674,96 1,97 2-3 1,50 189,54 208,49 1,00 28,67 31,54 0,20 0,42 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 519,20 674,96 1,97 3-4 1,50 189,54 208,49 1,00 28,67 31,54 0,20 0,42 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 519,20 674,96 1,97 4-5 2,50 315,90 347,49 2,00 57,34 63,07 103,35 0,50 1,05 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 793,71 1031,83 3,02 5-6 3,50 442,26 486,49 3,00 86,01 94,61 103,35 0,50 1,05 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 964,25 1253,52 3,66 6-7 4,50 568,62 625,48 5,00 143,35 157,69 58,14 103,35 3,00 6,30 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 1269,70 1650,62 4,82 7-8 5,50 694,98 764,48 6,50 186,36 204,99 58,14 5,00 10,50 10,00 18,00 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 1374,86 1787,31 5,22 8-9 6,25 789,75 868,73 6,50 186,36 204,99 58,14 8,00 16,80 10,00 18,00 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 1485,40 1931,02 5,64

9-10 6,25 789,75 868,73 5,50 157,69 173,45 58,14 10,0 21,00 10,00 18,00 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 1458,07 1895,49 5,54 10-11 5,45 688,66 757,53 4,50 129,02 141,92 58,14 6,00 12,60 10,00 18,00 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 1306,93 1699,01 4,96

11-12 6,25 789,75 868,73 5,50 157,69 173,45 58,14 10,00 21,00 10,00 18,00 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 1458,07 1895,49 5,54

12-13 5,00 631,80 694,98 7,00 200,69 220,76 58,14 10,00 21,00 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 1313,63 1707,71 4,99

13-14 5,00 631,80 694,98 7,00 200,69 220,76 58,14 6,00 12,60 10,00 18,00 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 1323,23 1720,19 5,03 14-15 5,50 694,98 764,48 5,50 157,69 173,45 58,14 5,00 10,50 10,00 18,00 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 1343,32 1746,31 5,10 15-16 6,00 758,16 833,98 4,50 129,02 141,92 58,14 8,50 17,85 10,00 18,00 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 1388,63 1805,22 5,28 16-17 6,00 758,16 833,98 5,00 143,35 157,69 58,14 103,35 5,50 11,55 10,00 18,00 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 1501,45 1951,88 5,70 17-18 5,50 694,98 764,48 6,50 186,36 204,99 58,14 103,35 5,00 10,50 10,00 18,00 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 1478,21 1921,67 5,62 18-19 5,00 631,80 694,98 6,50 186,36 204,99 58,14 103,35 5,00 10,50 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 1390,71 1807,92 5,28 19-20 4,50 568,62 625,48 5,00 143,35 157,69 58,14 5,00 10,50 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 1170,55 1521,72 4,45 20-21 4,80 606,53 667,18 4,50 129,02 141,92 58,14 2,00 4,20 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 1190,18 1547,24 4,52 21-22 3,00 379,08 416,99 3,00 86,01 94,61 58,14 0,70 1,47 6,25 40,00 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 889,96 1156,94 3,38 22-23 2,00 252,72 277,99 2,00 57,34 63,07 3,00 6,30 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 626,12 813,95 2,38 23-24 1,50 189,54 208,49 1,00 28,67 31,54 0,5 1,05 4,17 53,33 4,17 208,75 4,17 16,67 519,83 675,78 1,97

100% 12636,0 13899,06 100% 2867 3153,70 930,20 620,10 100

% 210,0 100% 180 100% 640 100

% 1280 100% 5010 100

% 400 26323,60 34221 100

%

146

BẢNG 3 -16. THỐNG KÊ LƯU LƯỢNG TIÊU DÙNG TOÀN THÀNH PHỐ THEO TỪNG GIỜ TRONG NGÀY ĐÊM

GIAI ĐOẠN 2010 - 2020 Nước cấp cho sinh hoạt

Khu vực 1 (k=1,5) khu vực 2 (k=1,7) Nước tưới cây

rửa đường Nước cấp cho công trình

công cộng Nước cấp cho công nghiệp Lưu lượng nước cấp cho toàn thành phố

R. đường

Cây xanh

Bệnh viện(2,5)

Tr. Học XNCN 1 XNCN 2

Nước cấp cho khu Mỏ sắt

Lưu lượng cấp cho

Thạch Hải Cha DP

Đã DP(1,3)

%Qng

Giờ trong ngày (%) m3 Kể đến

ptcnđp (%) m3 Kể đến ptcnđp

m3 m3 % m3 % m3 % m3 % m3 % m3 % m3 m3 m3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) 0-1 1,50 380,25 418,28 1,00 31,20 34,32 0,20 0,66 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 909,01 1136,26 1,96 1-2 1,50 380,25 418,28 1,00 31,20 34,32 0,20 0,66 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 909,01 1136,26 1,96 2-3 1,50 380,25 418,28 1,00 31,20 34,32 0,20 0,66 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 909,01 1136,26 1,96 3-4 1,50 380,25 418,28 1,00 31,20 34,32 0,20 0,66 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 909,01 1136,26 1,96 4-5 2,50 633,75 697,13 2,00 62,40 68,64 189,80 0,50 1,65 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 1412,97 1766,21 3,04 5-6 3,50 887,25 975,98 3,00 93,60 102,96 189,80 0,50 1,65 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 1726,14 2157,67 3,71 6-7 4,50 1140,75 1254,83 5,00 156,00 171,60 106,76 189,80 3,00 9,90 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 2232,39 2790,48 4,80 7-8 5,50 1394,25 1533,68 6,50 202,80 223,08 106,76 5,00 16,50 10,00 33,75 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 2413,27 3016,58 5,19 8-9 6,25 1584,38 1742,81 6,50 202,80 223,08 106,76 8,00 26,40 10,00 33,75 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 2632,31 3290,38 5,66

9-10 6,25 1584,38 1742,81 5,50 171,60 188,76 106,76 10,00 33,00 10,00 33,75 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 2604,59 3255,73 5,60

10-11 5,45 1381,58 1519,73 4,50 140,40 154,44 106,76 6,00 19,80 10,00 33,75 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 2333,99 2917,48 5,02

11-12 6,25 1584,38 1742,81 5,50 171,60 188,76 106,76 10,00 33,00 10,00 33,75 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 2604,59 3255,73 5,60

12-13 5,00 1267,50 1394,25 7,00 218,40 240,24 106,76 10,00 33,00 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 2273,75 2842,19 4,89

13-14 5,00 1267,50 1394,25 7,00 218,40 240,24 106,76 6,00 19,80 10,00 33,75 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 2294,30 2867,88 4,94 14-15 5,50 1394,25 1533,68 5,50 171,60 188,76 106,76 5,00 16,50 10,00 33,75 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 2378,95 2973,68 5,12 15-16 6,00 1521,00 1673,10 4,50 140,40 154,44 106,76 8,50 28,05 10,00 33,75 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 2495,60 3119,50 5,37 16-17 6,00 1521,00 1673,10 5,00 156,00 171,60 106,76 189,80 5,50 18,15 10,00 33,75 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 2692,66 3365,83 5,79 17-18 5,50 1394,25 1533,68 6,50 202,80 223,08 106,76 189,80 5,00 16,50 10,00 33,75 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 2603,07 3253,83 5,60 18-19 5,00 1267,50 1394,25 6,50 202,80 223,08 106,76 189,80 5,00 16,50 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 2429,89 3037,37 5,23 19-20 4,50 1140,75 1254,83 5,00 156,00 171,60 106,76 5,00 16,50 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 2049,19 2561,48 4,41 20-21 4,80 1216,80 1338,48 4,50 140,40 154,44 106,76 2,00 6,60 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 2105,78 2632,23 4,53 21-22 3,00 760,50 836,55 3,00 93,60 102,96 106,76 0,70 2,31 6,25 43,75 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 1548,08 1935,10 3,33 22-23 2,00 507,00 557,70 2,00 62,40 68,64 3,00 9,90 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 1091,99 1364,99 2,35 23-24 1,50 380,25 418,28 1,00 31,20 34,32 0,5 1,65 4,17 87,50 4,17 339,08 4,17 29,17 910,00 1137,49 1,96

147

Hình 3.1. Biểu đồ dùng nước giai đoạn I

Hình 3.2. Biểu đồ dùng nước giai đoạn II

biÓu ®å dïng n−íc

1.971.971.971.97

3.02

3.66

4.825.22

5.645.54

4.96

5.54

4.995.035.105.285.705.62

5.28

4.454.52

3.38

2.381.97

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Giê trong ngµy (h)

%Q

ngd

BiÓu ®å dïng n−íc

1.96 1.96 1.96 1.96

3.04

3.71

4.805.19

5.66 5.60

5.02

5.60

4.89 4.945.12

5.37

5.795.60

5.23

4.41 4.53

3.33

2.351.96

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Giê trong ngµy

%Q

ng®

148

CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP NƯỚC

4.1. NGUỒN NƯỚC

4.1.1. Nước ngầm Theo tài liệu đoàn 2F – Liên đoàn 2 địa chất thủy văn chuyên nghiên cứu nguồn

nước ngầm 3 tỉnh Thanh Hoá - Nghệ An - Hà Tĩnh đã kết luận trong phạm vi 5 km

xung quanh thị xã Hà Tĩnh nguồn nước ngầm có chất lượng xấu (hàm lượng sắt 52

mg/l, hàm lượng muối mặn 800 mg/l) không thể dùng cho dân dụng và công nghiệp.

Mực nước ngầm ở thĩ xã Hà Tĩnh cao từ 0,4 đến 1,0 m dưới mặt đất.

4.1.2. Nước mặt a) Sông:

Thị xã Hà Tĩnh có khá nhiều sông, nhưng chủ yếu là các sông đóng vai trò thoát

nước cho thị xã. Sông có lưu lượng đáng kể đó là:

- Sông Cầu Phủ với lưu lượng lớn nhất Qmax = 1.200 m3/s, lưu lượng nhỏ nhất Qmin =

30m3/s nối thông ra biển, độ nhiễm mặn NaCL lớn tới 860 mg /l. Do đó, sông này

không thể làm nguồn cấp nước cho thị xã.

- Sông Cầu Đông: là một sông nhỏ chủ yếu là nước tái sinh từ đông ruộng chảy vào.

Thực chất là một máng tiêu thoát nước, chất lượng nước xấu bị ô nhiễm nặng; do

vậy, cũng không thể làm nguồn cấp nước cho thị xã.

b) Hồ:

Thị xã Hà Tĩnh có 8 hồ, trong đó có 6 hồ làm nhiêm vụ chứa nước thải của khu

vực; 2 hồ còn lại là Hồ Kẻ gỗ và hồ Bộc nguyên có chất lượng nước rất tốt và lưu

lượng lớn có thể làm nguồn cấp nước cho thị xã tại hiện tại và tương lai. Kết quả phân

tích chất lượng nước theo số liệu khảo sát tháng 2 và tháng 3 năm 2004 được thể hiện

trên bảng 4-1.

4.1.3. Lựa chọn nguồn nước Qua các tài liệu về nguồn nước cho thấy chọn phương án nguồn nước là hồ chứa

Bộc Nguyên sẽ đảm bảo yêu cầu về công suất của hai giai đoạn đảm bảo yêu cầu về

chất lượng nguồn cấp nước đô thị; khả năng cung cấp nước của Hồ Bộc Nguyên lên

tới 75.000 (m3/ngđ). Ngoài ra, cao trình mực nước dâng bình thường cao hơn cốt xây

dựng trung bình toàn thị xã là 5m.

149

Bảng 4 - 1. Số liệu phân tích hóa lý của hồ Kẻ Gỗ và hồ Bộc Nguyên.

STT Các chỉ tiêu cơ bản Đơn vị Hồ Kẻ Gỗ Hồ Bộc Nguyên 1 PH 6,80 7,36 2 Độ màu Độ cô ban 23 40 5 Hàm lượng cặn mùa mưa mg/l 130 171 7 Độ oxy hoá KMnO4 mg/l 0 8 Độ kiềm toàn phần mgđl /l 2,0 2,3 9 Độ cứng toàn phần mgđl /l 2,6 3,1 10 Độ cứng cacbonat mgđl /l 2,0 2,3 12 Cl- mg/l 10,36 11,36 14 NO2

- mg/l 0 0,02 15 NO3

- mg/l 0,1 0,22 16 PO4

3- mg/l 0 0,05 17 Ca2+ mg/l 12,3 40,08 18 Mg2+ mg/l 2,3 13,38 22 HCO-

3 mg/l 121 140,3 23 Nhiệt độ 0C 23,9 23,9 24 Oxy hòa tan mg/l 8 7

4.2. CÁC PHƯƠNG ÁN ĐẶT VỊ TRÍ TRẠM XỬ LÝ

4.2.1. Khu trường đoàn hồ Bộc nguyên Thuộc xã Thạch điền huyện Thạch Hà tỉnh Hà Tĩnh. Hiện nay trạm xử lý với công

suất 11.000 (m3/ngđ) đang được đặt ở đây. Khu vực này có diện tích rộng, có khả năng

mở rộng cho tương lai, có cường độ nền đất tốt. Ngoài ra, cốt nền ở khu vực này là 11

– 12 m thấp hơn so với mực nước trung bình trong Hồ Bộc Nguyên 4 m, nên có thể

không cần sử dụng trạm bơm cấp I. Đặc biệt, nếu đặt trạm xử lý tại khu vực này thì

cũng không cần đặt trạm bơm cấp II, do nước có thể tự chảy về trạm tăng áp (có cốt

nền 5m và cách trạm xử lý khoảng 8 Km).

4.2.2. Tại khu vực (Xã Thạch Hòa) thị xã Hà tĩnh Tại khu vực thị xã hà tĩnh có một vị trí đặt trạm xử lý nước đó là vị trí nhà máy

nước cũ. Tại vị trí này mặt bằng nhà máy nước hiện tại có kích thước nhà máy 120m

x100 m phải sử dụng 2400m2 diện tích ruộng lúa nước, và 3600 m2 diện tích thổ cư

150

của 8 gia đình để xây dựng nhà máy nước. Theo ước tính, riêng tiền đền bù 8 hộ gia

đình để lấy 3600 m2 đất thổ cư, cần có ít nhất 2 tỷ đồng và 3600m2 đất khác để chuyển

chỗ ở cho các hộ gia đình đi nơi khác. Tuy nhiên, nếu đặt trạm xử lý tại nhà máy cũ

tận dụng được một số công trình kiến trúc đã có sẵn ước tính tri phí tới 10 tỉ đồng. Mặt

khác, tận dung được áp lực tự chảy tại mực nước tại hồ Bộc Nguyên (Khi mực nước

+16m nước tự chảy được về thị xã không cần trạm bơm).

Bảng 4 - 2. Ưu nhược điểm của hai vị trí lựa chọn đặt trạm xử lý

STT Nội dung Khu Trường đoàn Khu nhà máy cũ 1 2 3 4

Chi phí giải phóng mặt bằng Khả năng mở rộng trạm xử lý Cường độ chịu tải nền đất Vị trí xả nước

250.000.000 Tới 80.000 m3/ngđ Tốt Thuận lợi

2.000.000.000 Hạn chế Không tốt Không thuận lợi

Căn cứ vào ưu nhược điểm của 2 vị trí dự kiến đặt trạm xử lý trên, kết luận:

Chọn khu xử lý mới tại khu trường đoàn xã Thạch Điền huyện thạch Hà.

4.3. KẾT LUẬN - Nguồn nước:

Ta lựa chọn hồ Bộc Nguyên là nguồn cung cấp nước cho thị xã Hà Tĩnh trong giai

đoạn từ năm 2004 đến năm 2020.

- Vị trí trạm xử lý:

Như trên đã phân tích lựa chọn vị trí trạm xử lý tại xã Thạch Điền huyện Thạch Hà.

- Công suất:

+ Giai đoạn I: Công suất trạm xử lý là 36.000 m3/ngđ.

+ Giai đoạn II: Công suất trạm xử lý là 61.000 m3/ngđ.

Giữ nguyên đơn nguyên cũ có công suất 11.000 m3/ngđ. Giai đoạn I xây dựng thêm

một đơn nguyên 25.000 m3/ngđ. Tương tự như vậy trong giai đoạn II cũng xây dựng

thêm một đơn nguyên 25.000 m3/ngđ.

151

CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TRẠM

BƠM CẤP II DUNG TÍCH CỦA ĐÀI NƯỚC VÀ BỂ CHỨA

5.1. CHẾ ĐỘ TIÊU THỤ NƯỚC CỦA MẠNG LƯỚI Từ bảng tổng hợp lưu lượng (Bảng 3 -15) lập được biểu đồ dùng nước của thị xã

trong giai đoạn I theo từng giờ trong ngày đêm, hình 3.1.

Từ bảng tổng hợp lưu lượng (Bảng 3 -16) lập được biểu đồ dùng nước của thị xã

trong giai đoạn II theo từng giờ trong ngày đêm, hình 3.2.

5.2. TÍNH TOÁN DUNG TÍCH CỦA ĐÀI VÀ BỂ CHỨA

5.2.1. Xác định dung tích của đài nước Giai đoạn I (2004-2010)

Dựa vào biểu đồ dùng nước của thành phố chọn chế độ làm việc của trạm bơm.

• Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II:

Trạm bơm cấp II hoạt động không điều hoà do phải bám sát nhu cầu dùng nước của

Thành Phố trong các giờ khác nhau. Vì vậy, dựa vào biểu đồ dùng nước của thị xã chia

quá trình hoạt động của trạm bơm cấp II thành 3 cấp:

+ Cấp I : Thời gian từ 23h ÷ 4h, có một bơm hoạt động.

+ Cấp II : Thời gian từ 4h ÷6h và từ 21h÷23h, có 2 bơm hoạt động.

+ Cấp III: Thời gian từ 6h÷ 21h, có 3 bơm hoạt động.

Gọi x % IngdQ là công suất của một bơm trong một giờ, có phương trình:

5. x% IngdQ .1 +4.(0,9 x% Qng.đ).2+15.(0,88 x% Qng.đ).3 =100%Qng.đ

=> x = 1,9305.

Vậy:

+ Bậc I, có 1 bơm hoạt động với công suất:

Q1h =1,9305 %Qng.đ = (1,9305 x34221)/100 =660,64 (m3/h).

+ Bậc II, có 2 bơm hoạt động với công suất:

QIIh = 1,9305 x 2 x 0,9 = 3,4749%Qng.đ = (3,4749 x 34221)/100 =1189,14 (m3/h)

152

+ Bậc III, có 3 bơm hoạt động với công suất

QIIIh = 1,9305 x 3 x 0,88 = 5,0965%Qng.đ = (5,0965 x 34221)/100 = 1744,07 (m3/h)

• Xác định dung tích của Đài:

Xác định dung tích điều hòa của Đài nước bằng phương pháp lập bảng. Kết quả

tính toán được thể hiện trong bảng 5 – 3.

Bảng 5 - 3. Thể tích điều hòa Đài nước giai đoạn I Giờ Lưu lượng Lưu lượng Nước Nước ra Nước còn

trong tiêu thụ bơm cấp II vào đài khỏi đài trong đài ngày (%Qngđ) (%Qngđ) (%Qngđ) (%Qngđ) (%Qngđ) 0-1 1.97 1.93 0.00 0.04 2.31 1-2 1.97 1.93 0.00 0.04 2.26 2-3 1.97 1.93 0.00 0.04 2.22 3-4 1.97 1.93 0.00 0.04 2.18 4-5 3.02 3.46 0.44 0.00 2.62 5-6 3.66 3.46 0.00 0.20 2.42 6-7 4.82 5.1 0.28 0.00 2.70 7-8 5.22 5.1 0.00 0.12 2.57 8-9 5.64 5.1 0.00 0.54 2.03 9-10 5.54 5.1 0.00 0.44 1.59 10-11 4.96 5.1 0.14 0.00 1.73 11-12 5.54 5.1 0.00 0.44 1.29 12-13 4.99 5.1 0.11 0.00 1.40 13-14 5.03 5.1 0.07 0.00 1.47 14-15 5.10 5.1 0.00 0.00 1.47 15-16 5.28 5.1 0.00 0.18 1.29 16-17 5.70 5.1 0.00 0.60 0.69 17-18 5.62 5.1 0.00 0.52 0.18 18-19 5.28 5.1 0.00 0.18 0.00 19-20 4.45 5.1 0.65 0.00 0.65 20-21 4.52 5.1 0.58 0.00 1.23 21-22 3.38 3.46 0.08 0.00 1.31 22-23 2.38 3.46 1.08 0.00 2.39 23-24 1.97 1.93 0.00 0.04 2.35

100.00 100.0 3.44 3.44 + Dung tích điều hòa của đài nước: 2,62%Qngđ

- Dung tích điều hoà của đài nước:

)m(896100

342112,62Q%.62,2W 3

ngddh

DN =×

==

- Dung tích thiết kế của đài nước:

)m(WWW 3'10cc

dhDN

TKDN +=

153

Trong đó:

+ Wcc10’: thể tích nước cần cung cấp để dập tắt đám cháy trong 10’

)(....' 3cc10cc m42

1000106070

10001060QW ===

)m(93842896W 3TKDN =+=⇒

Lấy tròn TKDNW = 950 m3

• Kích thước đài nước:

Hiện tại thị xã còn một đài nước dung tích 1.200 m3 /ngđ có kích thước 16 x 16 x

5m, nên có thể tận dụng luôn đài nước này. Tuy nhiên, việc tận dụng được hay

không còn phải tính toán xem chiều cao của đài nước hiện tại có đủ áp lực để cấp

nước cho điểm bất lợi nhất hay không.

Giai đoạn II (2010 - 2020)

Dựa vào biểu đồ dùng nước của thành phố (Bảng V -2) chọn chế độ làm việc của

trạm bơm.

• Chế độ làm việc của trạm bơm cấp II:

Trạm bơm cấp II hoạt động không điều hoà do phải bám sát nhu cầu dùng nước của

Thành Phố trong các giờ khác nhau. Vì vậy dựa vào biểu đồ dùng nước của Thị xã

chia quá trình hoạt động của trạm bơm cấp II thành 3 cấp:

+ Cấp I : Thời gian từ 23h ÷ 4h, có một bơm hoạt động.

+ Cấp II : Thời gian từ 4h ÷6h và từ 21h÷23h, có 2 bơm hoạt động.

+ Cấp III: Thời gian từ 6h÷21h, có 3 bơm hoạt động.

Gọi x % IngdQ là công suất của một bơm trong một giờ, có phương trình:

5. x% IngdQ .1 +4.(0,9 x% Qng.đ).2+15.(0,88 x% Qng.đ).3 =100%Qng.đ

x = 1,9305.

Vậy:

+ Bậc I, có 1 bơm hoạt động với công suất:

Q1h =1,93 %Qng.đ = (1,93 x58087)/100 =1121,08 (m3/h).

+ Bậc II, có 2 bơm hoạt động với công suất:

QIIh = 1,9305 x 2 x 0,9 = 3,47 %Qng.đ = (3,47 x 58087)/100 =2015,62 (m3/h)

154

+ Bậc III, có 3 bơm hoạt động với công suất

QIIIh = 1,9305 x 3 x 0,88 = 5,1% Qng.đ = (5,1 x 58087)/100 = 2962,44 (m3/h)

Bảng 5 - 4. Xác định dung tích điều hòa đài nước giai đoạn 2010 - 2020

Giờ Lưu lượng Lưu lượng Nước Nước ra Nước còn trong tiêu thụ bơm cấp II vào đài khỏi đài trong đài ngày (%Qngđ) (%Qngđ) (%Qngđ) (%Qngđ) (%Qngđ) 0-1 1.96 1.93 0.00 0.03 2.47 1-2 1.96 1.93 0.00 0.03 2.44 2-3 1.96 1.93 0.00 0.03 2.42 3-4 1.96 1.93 0.00 0.03 2.39 4-5 3.04 3.47 0.43 0.00 2.82 5-6 3.71 3.47 0.00 0.24 2.58 6-7 4.80 5.10 0.29 0.00 2.88 7-8 5.19 5.10 0.00 0.10 2.78 8-9 5.66 5.10 0.00 0.57 2.21 9-10 5.60 5.10 0.00 0.51 1.70 10-11 5.02 5.10 0.07 0.00 1.78 11-12 5.60 5.10 0.00 0.51 1.27 12-13 4.89 5.10 0.20 0.00 1.47 13-14 4.94 5.10 0.16 0.00 1.63 14-15 5.12 5.10 0.00 0.02 1.61 15-16 5.37 5.10 0.00 0.27 1.34 16-17 5.79 5.10 0.00 0.69 0.64 17-18 5.60 5.10 0.00 0.51 0.13 18-19 5.23 5.10 0.00 0.13 0.00 19-20 4.41 5.10 0.69 0.00 0.69 20-21 4.53 5.10 0.56 0.00 1.25 21-22 3.33 3.47 0.14 0.00 1.40 22-23 2.35 3.47 1.12 0.00 2.52 23-24 1.96 1.93 0.00 0.03 2.49

- Dung tích điều hoà của đài nước:

155

)(5,2%., 3ngd

dhDN m1656

100808788Q882W =

×==

- Dung tích thiết kế của đài nước: )m(WWW 3'10cc

dhDN

TKDN +=

Trong đó:

+ Wcc10’: thể tích nước cần cung cấp để dập tắt đám cháy trong 10’

)(....' 3cc10cc m42

1000106070

10001060QW ===

)( 3TKDN m1698421656W =+=⇒

Lấy tròn TKDNW = 1.700 m3

• Sơ bộ lựa chọn kích thươc của đài nước:

Ta chọn đài nước có kích thước: 18 x 18 x 5,5m

5.2.2. Xác định dung tích của bể chứa

Do trạm bơm cấp I làm việc suốt ngày đêm, trạm bơm cấp II làm việc không điều

hòa nên phải có thêm bể chứa làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nước. Đồng thời bể

điều hòa còn có nhiệm vụ dự trữ lượng nước chữa cháy và lượng nước dùng cho bản

thân trạm xử lý.

Dung tích bể chứa được xác định theo phương pháp lập bảng.

Giai đoạn I:

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 5 – 5.

Bảng 5 – 5. Thể tích điều hòa của bể giai đoạn I

Giờ trong ngày

Lưu lượng bơm cấp II

(%Qngđ)

Lưu lượng bơm cấp I (%Qngđ)

Nước vào bể chứa (%Qngđ)

Nước ra bể chứa (%Qngđ)

Nước còn lại trong bể chứa

(%Qngđ) 0-1 1.9 4.17 2.24 0 5.87 1-2 1.9 4.17 2.24 0 8.11 2-3 1.9 4.17 2.24 0 10.35 3-4 1.9 4.17 2.24 0 12.59 4-5 3.5 4.17 0.71 0 13.30 5-6 3.5 4.17 0.71 0 14.01 6-7 5.1 4.17 0 0.93 13.08 7-8 5.1 4.17 0 0.93 12.15 8-9 5.1 4.17 0 0.93 11.22 9-10 5.1 4.17 0 0.93 10.29

156

10-11 5.1 4.17 0 0.93 9.36 11-12 5.1 4.17 0 0.93 8.43 12-13 5.1 4.17 0 0.93 7.50 13-14 5.1 4.17 0 0.93 6.57 14-15 5.1 4.17 0 0.93 5.64 15-16 5.1 4.17 0 0.93 4.71 16-17 5.1 4.16 0 0.94 3.77 17-18 5.1 4.16 0 0.94 2.83 18-19 5.1 4.16 0 0.94 1.89 19-20 5.1 4.16 0 0.94 0.95 20-21 5.1 4.16 0 0.94 0.00 21-22 3.5 4.16 0.70 0 0.70 22-23 3.5 4.16 0.70 0 1.40 23-24 1.9 4.16 2.23 0 3.63

100.00 100.00 14.01 14.01

+ Dung tích điều hòa của bể chứa: 14,01%Qngđ

- Dung tích thiết kế của bể chứa:

)m(WWWW 3bt

h3cc

dhBC

TKBC ++=

Trong đó:

+ dhBCW : thể tích điều hòa của bể chứa,

dhBCW = 14,01%Qngđ = 14,01 x 34211/100 = 4793 m3

+ W3hcc: lưu lượng nước cần để dập tắt đám cháy trong 3h

)m(Q.3QQ.3W 31max

h1cc

h3cc −∑+=

+ Qcc1h : lưu lượng để dập tắt đám cháy trong một giờ

)(.... 3cch1cc m252

1000606070

10006060QW ===

+ ΣQmax: lượng nước trong giờ dùng nước lớn nhất và 2 giờ cận trên và cận

dưới của nó

1003421116,6

Q)%.62,570,528,5(Q ngdmax

×=++=∑

)(5max

3m679Q =∑

+ Q1: lưu lượng giờ của bơm cấp I

)m(2,5011100

3600017,4Q%.17,4Q 3

tr1 =×

==

157

)(,1,5 3h3cc m49312150136792523W =×−+×=⇒

+ Wbt : Lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý

)(,13,%. 3ngdbt m67014211050Q5W =×==

)m(84266,17014,19314793W 3TKBC =++=⇒

Lấy tròn WTKBC = 8.500 (m3).

Giai đoạn II

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 5 – 6.

Bảng 5 - 6. Xác định dung tích điều hòa bể chứa giai đoạn 2010 – 2020

Giờ Lưu lượng Lưu lượng Nước vào Nước ra Nước còn trong bơm cấp II bơm cấp I bể chứab bể chứab bể chứa ngày (%Qngđ) (%Qngđ) (%Qngđ) (%Qngđ) (%Qngđ) 0-1 1.96 4.17 2.21 0 7.05 1-2 1.96 4.17 2.21 0 9.27 2-3 1.96 4.17 2.21 0 11.48 3-4 1.96 4.17 2.21 0 13.70 4-5 3.04 4.17 1.13 0 14.83 5-6 3.71 4.17 0.46 0 15.28 6-7 4.80 4.17 0 0.63 14.65 7-8 5.19 4.17 0 1.02 13.62 8-9 5.66 4.17 0 1.49 12.13 9-10 5.60 4.17 0 1.43 10.69 10-11 5.02 4.17 0 0.85 9.84 11-12 5.60 4.17 0 1.43 8.41 12-13 4.89 4.17 0 0.72 7.68 13-14 4.94 4.17 0 0.77 6.92 14-15 5.12 4.17 0 0.95 5.97 15-16 5.37 4.17 0 1.20 4.77 16-17 5.79 4.16 0 1.63 3.13 17-18 5.60 4.16 0 1.44 1.69 18-19 5.23 4.16 0 1.07 0.62

158

19-20 4.41 4.16 0 0.25 0.37 20-21 4.53 4.16 0 0.37 0.00 21-22 3.33 4.16 0.83 0 0.83 22-23 2.35 4.16 1.81 0 2.64 23-24 1.96 4.16 2.20 0 4.84

100.0 100.00 15.28 15.28

+ Dung tích điều hòa của đài nước: 14,83%Qngđ

- Dung tích thiết kế của bể chứa:

)m(WWWW 3bt

h3cc

dhBC

TKBC ++=

Trong đó:

+ dhBCW : thể tích điều hòa của bể chứa,

dhBCW = 14,83% Qngđ = 14,83 x 58087/100 = 8614 m3

+ W3hcc: lưu lượng nước cần để dập tắt đám cháy trong 3h

)m(Q.3QQ.3W 31max

h1cc

h3cc −∑+=

+ Qcc1h : lưu lượng để dập tắt đám cháy trong một giờ

)(.... 3cch1cc m252

1000606070

10006060QW ===

+ ΣQmax: lượng nước trong giờ dùng nước lớn nhất và 2 giờ cận trên và cận

dưới của nó

1008087516,76

Q)%.60,579,537,5(Q ngdmax

×=++=∑

)(max

3m9735Q =∑

+ Q1: lưu lượng giờ của bơm cấp I

)m(7,2543100

6100017,4Q%.17,4Q 3

tr1 =×

==

)m(28607,2543397352523W 3h3cc =×−+×=⇒

+ Wbt : Lượng nước dùng cho bản thân trạm xử lý

)m(29045808705,0Q%.5W 3ngdbt =×==

)m(14378290428608614W 3TKBC =++=⇒

159

Lấy tròn WTKBC = 14.400 (m3).

Lựa chọn kích thước của bể chứa nước sạch

Ở đây có hai loại bể chứa, bể thứ nhất đặt ở trạm xử lý nước (bể này chủ yếu phục

vụ cho nhu cầu dùng nước của nhà máy), bể thứ hai cung cấp nước sinh hoạt cho thị

xã và nước chữa cháy.

• Bể chứa nước sạch tại trạm xử lý:

Thiết kế chung bể chứa nước cho cả hai giai đoạn.

Chọn 2 bể chứa có kích thước là:

A x B x H = 20 x 20 x 4,0 (m

- Thể tích của bể chứa trong giai đoạn II:

WTKBC = Wbt = 5% Qngđ = 0,05 x 58087 = 2.900 m3.

• Bể chứa nước sạch ở trạm tăng áp:

Thiết kế chung bể chứa nước cho cả hai giai đoạn.

Chọn 1 bể chứa có kích thước là: A x B x H = 50 x 50 x 4,0 (m)

- Thể tích của bể chứa trong giai đoạn II:

h3cc

dhBC

TKBC WWW += - 3.000 = 11.500 – 2.500 = 9.000 m3.

160

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI CẤP

NƯỚC

Trong tài liệu này, nghiên cứu điển hình chỉ giới thiệu phần nội dung tính toán

thiết kế mạng lưới cấp nước cho giai đoạn 2, giai đoạn 2010-2020. Trong nghiên cứu

cấp nước cho Giai đoạn 2 có ba phương án cấp nước. Phần tính toán thủy lực hệ thống

phân phối nước lựa chọn phương án cấp nước, phương án 2 sử dụng máy biến tần, áp

dụng phần mềm Epanet để tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước sẽ được giới thiệu

trong phạm vi tài liệu.

6.1. CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẠNG Phương án 1: (sử dụng 2 đài)

Dùng một đài ở đầu mạng lưới và một đài ở giữa mạng lưới. sẽ kiểm tra chiều cao

đài nước cũ xem có sử dụng được đài cũ hay không.

Phương án 2: (sử dụng máy biến tần)

Thay vì sử dụng đài nước trong giai đoạn II sẽ sử dụng máy biến tần để cấp nước

cho thị xã.

Phương án 3: (sử dụng 1 đài)

Trong giai đoạn II bỏ đài nước trong giai đoạn I và bố trí đài nước ở giữa mạng lưới.

6.2. XÁC ĐỊNH CÁC TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN CẦN THIẾT CHO MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

Do chọn đài ở gần đầu và giữ mạng lưới nên tính toán 2 trường hợp:

• Tính toán mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất (trường hợp tính toán cơ

bản).

• Kiểm tra mạng lưới đảm bảo cấp nước đầy đủ để dập tắt các đám cháy trong

giờ dùng nước lớn nhất.

Lưu ý: trường hợp đài ở giữa mạng lưới, nếu khi tính toán thủy lực mà suất hiện

biên giới cấp nước thì phải tính thêm trường hợp vận chuyển nước lên đài.

161

6.3. XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN CẤP NƯỚC, LƯU LƯỢNG DỌC ĐƯỜNG CỦA CÁC ĐOẠN ỐNG

6.3.1. Xác định chiều dài tính toán của các đoạn ống Mỗi đoạn ống làm nhiệm vụ phân phối nước, do đó nhu cầu của các đối tượng

dùng nước đòi hỏi khả năng phục vụ khác nhau, để kể đến khả năng này, người đưa ra

công thức để tính chiều dài tính toán của các đoạn ống:

ltt = lthực.m (m)

Trong đó:

+m : là hệ số kể đến sự phục vụ của các đoạn ống

+ lthực: là chiều dài thực của đoạn ống tính toán

Bảng 6 – 1. Bảng xác định chiều dài tính toán của các đoạn ống Nội thị (KV1) Ngoại thị (KV2) Số thứ

tự Đoạn ống

Chiều dài thực

(m) Hệ số

m Chiều dài

tính toán (m) Hệ số

m Chiều dài

tính toán (m) 1 1-2 523 0.5 261.5 2 2-3 800 1 800 3 3-4 628 1 628 4 4-5 500 1 500 5 5-6 280 1 280 6 6-7 850 1 850 7 7-8 590 1 590 8 8-36 1000 1 1000 9 36-9 800 1 800 10 2-13 890 0.65 578.5 11 1-10 150 0 0 12 10-11 550 0.5 275 13 11-12 590 0.25 147.5 14 12-44 610 0.5 305 15 44-13 340 1 340 16 13-14 490 1 490 17 14-15 1020 1 1020 18 15-16 950 1 950 19 16-17 635 1 635 20 17-18 400 0.5 200 21 18-19 680 1 680 22 19-45 1120 1 1120 23 45-46 830 1 830 24 46-20 740 0.5 370 25 11-37 1130 0.75 847.5 26 37-21 540 0.25 135 27 21-22 740 0 0

162

28 22-42 890 0.5 445 29 42-23 340 0.5 170 30 23-24 540 1 540 31 24-25 700 1 700 32 25-41 630 0.5 315 33 41-26 690 0.35 241.5 34 26-27 900 1 900 35 27-38 600 0.5 300 0.5 300 36 38-28 700 0.5 350 0.5 350 37 28-19 1080 0.5 540 0.5 540 38 12-29 300 1 300 39 29-22 1080 1 1080 40 14-30 620 1 620 41 30-23 1000 1 1000 42 18-31 875 1 875 43 31-39 560 0.5 280 44 39-26 900 0.5 450 45 5-32 510 1 510 46 32-15 530 1 530 47 8-33 600 1 600 48 33-18 1200 0.75 900 49 33-34 980 1 980 50 34-35 580 1 580 51 19-35 925 0.5 462.5 0.5 462.5 52 35-40 910 0.25 227.5 0 0 53 40-9 900 0.5 450 0.25 225 54 16-43 650 1 650 55 43-25 980 0.65 637 56 20-50 675 0.5 337.5 57 50-49 1300 0.5 650 58 49-48 775 0.5 387.5 59 44-51 300 1 300 60 51-42 1030 1 1030 61 4-14 800 1 800 62 6-53 700 1 700 63 53-16 730 1 730 64 15-52 535 1 535 65 52-24 1060 1 1060 66 31-28 900 1 900 67 28-66 1210 1 1210 68 45-65 700 1 700 69 65-66 370 1 370 70 66-67 610 1 610 71 67-47 645 1 645 72 65-50 1475 1 1475 73 35-63 1300 0.75 975

163

74 46-64 860 0.5 430 75 64-63 1296 0.5 648 76 10-54 900 1 900 77 54-55 880 0.5 440 78 55-56 590 0.5 295 79 56-57 1265 0.5 632.5 80 57-58 760 0.5 380 81 58-59 1230 0.5 615 82 55-61 695 1 695 83 61-62 625 0.5 312.5 84 62-58 1245 1 1245 85 62-60 1220 0.5 610 86 21-60 1275 0 0 87 60-59 1250 0.5 625

Tổng 34901,5 18485,5

6.3.2. Xác định lưu lượng dọc đường của các đoạn ống a) Trong giờ dùng nước lớn nhất:

Theo bảng III – 15 giờ dùng nước lớn nhất của thành phố là 16h÷17h.

Lưu lượng cấp vào mạng lưới:

Qhmax = 5,79% Qng.đ = 934,95 (l/s)

Trong đó: + Bơm cấp II cung cấp lưu lượng: 5,1% Qng.đ = 822,90 (l/s)

+ Đài cung cấp với lưu lượng: 0,69% Qng.đ = 112,05(l/s))

Lưu lượng nước tiêu thụ:

Bảng 6 - 2. Lưu lượng cung cấp cho các đối tượng dùng nước tập trung

Đối tượng dùng nước KCN1 KCN2 Trường học Bệnh

viện Mỏ sắt Thạch Hải Tổng

Lưu lượng (m3/h) 43,75 87,50 33,75 18,15 339,08 29,17 551,4

Cũng theo bảng tổng hợp lưu lượng, với giờ dùng nước max (16h÷17h) thì lưu lượng

sinh hoạt cấp cho các khu vực I và II là:

QmaxshI = 1676,10 (m3/h)

QmaxshII = 171,60 (m3/h)

Tính lưu lượng dọc đường cho các khu vực:

Lưu lượng dọc đường được tính theo công thức sau:

164

cdvi

tt

maxshii

dvdd qL

Qq +=

∑

Trong đó:

+ ∑ ittL : là tổng chiều dài tính toán của các đường ống trong khu vực i (m).

+ maxshiQ : là lưu lượng nước dùng cho sinh hoạt của khu vực i (có kể tới nước

dành cho phát triển công nghiệp địa phương) (l/s).

+ cdvq : là lưu lượng dọc đường phân phối đều cho các khu vực (l/s),

∑∑

=

+= n

1i

itt

dptcdv

L

)QQ(q

Thay số với:

+ Qt = 296,56 (m3/h) = 82,38 (l/s) (tổng lượng nước tưới cây và tưới đường)

+ Qdp = 3365,83 – 2692,66 = 673,17 (m3/h) = 187 (l/s) (là lượng nước kể đến

các nhu cầu chưa dự tính hết được như lượng rò rỉ, thất thoát)

+ ∑ IttL = 34901,5 (m)

+ ∑ IIttL = 18485,5 (m)

Ta có:

Từ đây, có:

Bảng 6 - 3. Lưu lượng dọc đường của các đoạn ống

Khu nội thị (KV1) Khu ngoại thị (KV2) Số thứ tự

Đoạn ống Chiều dài

tính toán (m)

Lưu lượng đơn vị d.đ

(l/s.m)

Lưu lượngdọc đường

Chiều dài tính toán (m)

Lưu lượng đơn vị d.đ

(l/s.m)

Lưu lượngdọc đưêng

1 1-2 261.5 0.01816 4.76

)m.s/l(00482,05,184855,34901

18738,82q c

dv =++

=

)m.s/l(01816,000482,06,3.5,34901

10,1676q dv

I =+=

)m.s/l(00705,000482,06,3.25,20979

6,171q dv

II =+=

165

2 2-3 800 0.01816 14.54 3 3-4 628 0.01816 11.40 4 4-5 500 0.01816 9.08 5 5-6 280 0.01816 5.08 6 6-7 850 0.01816 15.44 7 7-8 590 0.01816 10.72 8 8-36 1000 0.01816 18.16 9 36-9 800 0.01816 14.54 10 2-13 578.5 0.01816 10.50 11 1-10 0 0.01816 0.00 12 10-11 275 0.01816 5.00 13 11-12 147.5 0.01816 2.68 14 12-44 305 0.01816 5.54 15 44-13 340 0.01816 6.18 16 13-14 490 0.01816 8.90 17 14-15 1020 0.01816 18.52 18 15-16 950 0.01816 17.24 19 16-17 635 0.01816 11.54 20 17-18 200 0.01816 3.64 21 18-19 680 0.01816 12.34 22 19-45 1120 0.00705 7.90 23 45-46 830 0.00705 5.84 24 46-20 370 0.00705 2.62 25 11-37 847.5 0.01816 15.40 26 37-21 135 0.01816 2.46 27 21-22 0 0.01816 0.00 28 22-42 445 0.01816 8.08 29 42-23 170 0.01816 3.08 30 23-24 540 0.01816 9.80 31 24-25 700 0.01816 12.72 32 25-41 315 0.01816 5.72 33 41-26 241.5 0.01816 4.40 34 26-27 900 0.01816 16.34 35 27-38 300 0.01816 5.46 300 0.00705 2.12 36 38-28 350 0.01816 6.36 350 0.00705 2.48 37 28-19 540 0.01816 9.80 540 0.00705 3.82 38 12-29 300 0.01816 5.46 39 29-22 1080 0.01816 19.60 40 14-30 620 0.01816 11.26 41 30-23 1000 0.01816 18.16 42 18-31 875 0.01816 15.90 43 31-39 280 0.01816 5.08 44 39-26 450 0.01816 8.16 45 5-32 510 0.01816 9.26 46 32-15 530 0.01816 9.62 47 8-33 600 0.01816 10.90

166

48 33-18 900 0.01816 16.34 49 33-34 980 0.01816 17.80 50 34-35 580 0.01816 10.52 51 19-35 462.5 0.01816 8.40 462.5 0.00705 3.26 52 35-40 227.5 0.01816 4.14 0 0.00705 0.00 53 40-9 450 0.01816 8.16 225 0.00705 1.60 54 16-43 650 0.01816 11.80 55 43-25 637 0.01816 11.56 56 20-50 337.5 0.00705 2.38 57 50-49 650 0.00705 4.58 58 49-48 387.5 0.00705 2.72 59 44-51 300 0.01816 5.46 60 51-42 1030 0.01816 18.70 61 4-14 800 0.01816 14.52 62 6-53 700 0.01816 12.70 63 53-16 730 0.01816 13.26 64 15-52 535 0.01816 9.72 65 52-24 1060 0.01816 19.26 66 31-28 900 0.01816 16.34 67 28-66 1210 0.00705 8.52 68 45-65 700 0.00705 4.94 69 65-66 370 0.00705 2.60 70 66-67 610 0.00705 4.30 71 67-47 645 0.00705 4.54 72 65-50 1475 0.00705 10.40 73 35-63 975 0.00705 6.86 74 46-64 430 0.00705 3.04 75 64-63 648 0.00705 4.58 76 10-54 900 0.01816 16.34 77 54-55 440 0.00705 3.10 78 55-56 295 0.00705 2.08 79 56-57 632.5 0.00705 4.46 80 57-58 380 0.00705 2.68 81 58-59 615 0.00705 4.34 82 55-61 695 0.00705 4.90 83 61-62 312.5 0.00705 2.20 84 62-58 1245 0.00705 8.78 85 62-60 610 0.00705 4.30 86 21-60 0 0.00705 0.00 87 60-59 625 0.00705 4.42 88 27-47 1340 0.00705 9.46 89 47-48 408.75 0.00705 2.88 90 56-62 745 0.00705 5.24

Tổng 633.840 147.940

167

Kiểm tra lại kết quả tính toán, có:

ΣQvào = Qbơm + Qđài = 5,79%Qng.đ = 934,95 (l/s).

ΣQt.trung = 551,4 m3/h = 153,17 (l/s)

⇒ ΣQvào - ΣQt.trung = 934,95 – 153,17 = 781,78 (l/s)

Mặt khác, theo tính toán ở trên có:

ΣQnút = 633,95 + 147,94 = 781,78 (l/s)

⇒ ΣQnút = ΣQvào - ΣQt.trung ⇒ Điều kiện cân bằng nút được đảm bảo.

b) Trường hợp có cháy xảy ra trong giờ dùng nước lớn nhất

Theo phần tính toán trước, số đám cháy của Thị Xã là 2 đám cháy đồng thời, hai

đám cháy được đặt ở hai điểm bất lợi nhất của mạng lưới với lưu lượng là 35 l /s, coi

các trị số lưu lượng này như lưu lượng lấy ra tập trung.

Trên sơ đồ tính toán của trường hợp dùng nước nhiều nhất, đặt thêm các “lưu lượng

tập trung mới” (lưu lượng để dập tắt các đám cháy) vào.

Việc tính toán thủy lực mạng lưới khi có cháy là kiểm tra sự làm việc của mạng lưới

để đáp ứng lưu lượng và áp lực khi có cháy xảy ra tại một số điểm trên mạng lưới.

Đồng thời, nguyên tắc thiết kế HTCN là phải đảm bảo cấp nước được an toàn, vì vậy

giả thiết các đám cháy xảy ra ở các điểm bất lợi nhất, cao và xa nhất so với trạm bơm,

Đài nước; ở các nơi có nhiều công trình đặc biệt quan trọng, kho tàng. (thể hiện trên sơ

đồ tính toán hệ thống mạng lưới khi có cháy)

⇒ ΣQvào - ΣQt.trung = 934,95 – 153,17 = 781,78 (l/s)

Mặt khác, theo tính toán ở trên có:

ΣQnút = 633,95 + 147,94 = 781,78 (l/s)


• Lưu lượng đẩy vào mạng lưới trong trường hợp có cháy là: ΣQv = ΣQDmax +ΣQcc

Trong đó:

+ ΣQDmax

: Là lưu lượng tiêu dùng của thành phố trong giờ dùng nước lớn nhất =

934,95 l/s

168

+ ΣQcc - Tổng lưu lượng để dập tắt đám cháy đồng thời xảy ra trên mạng lưới =

70 l/s.

Vậy ΣQv = 934,95 + 70 = 1004,95 l/s.

ΣQt.trung = 551,4 +252 = 803,4 m3/h = 223,17 (l/s)

⇒ ΣQvào - ΣQt.trung = 1004,95 – 223,17 = 781,78(l/s)

Mặt khác, theo tính toán ở trên có::

ΣQnút = 633,95 + 147,94 = 781,78 (l/s)


6.3.3. Tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước 6.3.3.1. Lập sơ đồ mạng lưới cấp nước

Mạng lưới đường ống cấp nước chiếm phần lớn giá thành xây dựng của hệ thống

cấp nước. Do đó, sơ đồ mạng lưới cấp nước phải đảm bảo cung cấp đầy đủ lưu lượng

tới mọi đối tượng sử dụng với áp lực yêu cầu, chất lượng tốt và có chiều dài ngắn nhất.

Sơ đồ mạng lưới cấp nước các phương án có hình dạng giống nhau nhưng điểm

đưa nước vào khác nhau.

6.3.3.2. Tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước của thị xã Hà Tĩnh Từ bảng tổng hợp lưu lượng có giờ dùng nước lớn nhất là từ 16h÷17h chiếm

5,79% Qng.đ. Lưu lượng được đưa vào mạng lưới 934,95 l/s.

- Trạm bơm cấp II cung cấp lưu lượng: 5,1% Qng.đ = 822,90 (l/s)

- Đài cung cấp với lưu lượng: 0,69% Qng.đ = 112,05(l/s)

- Lưu lượng tập trung: 96,75 l/s được lấy ra tại các nút sau:

+ Nút 5: Bệnh viện đa khoa tỉnh, q = 3,21 l/s.

+ Nút 14: Trường Cao đẳng sư phạm, q = 6,25 l/s.

+ Nút 15: Bệnh viện y học cổ truyền, q =1,83 l/s.

+ Nút 16: Trường Công nhân dạy nghề, q = 3,13 l/s.

+ Nút 20: Khu công nghiệp II, q = 24,31 l/s.

169

+ Nút 24: Bãi biển Thạch Hải, q = 8,10 l/s.

+ Nút 25: Khu công nghiệp I, q = 12,15 l/s.

+ Nút 48: Khu mỏ sắt, q = 94,19 l/s.

Lưu lượng của các nút được phân phối theo bảng 6 –4.

Bảng 6 - 4. Bảng phân phối lưu lượng vào nút vào giờ dùng nước lớn nhất

Giai đoạn 2010 – 2020

Lưu lượng tập trung (l/s) Số nút Lưu lượng các nút (l/s) Trường học Bệnh viện Công nghiệp Mỏ Sắt Thạch Hải

Tổng (l/s)

1 2.38 2.38 2 14.9 14.90 3 12.97 12.97 4 17.5 17.50 5 11.71 3.21 14.92 6 16.61 16.61 7 13.08 13.08 8 19.89 19.89 9 12.15 12.15 10 10.67 10.67 11 11.54 11.54 12 6.84 6.84 13 12.79 12.79 14 26.6 6.25 32.85 15 27.55 1.83 29.38 16 26.92 3.31 30.23 17 7.59 7.59 18 24.11 24.11 19 22.76 22.76 20 2.5 24.31 26.81 21 1.23 1.23 22 13.84 13.84 23 15.52 15.52 24 20.89 8.1 28.99 25 15 12.15 27.15 26 14.45 14.45 27 16.69 16.69 28 23.66 23.66 29 12.53 12.53 30 14.71 14.71 31 18.66 18.66 32 9.44 9.44

170

33 22.52 22.52 34 14.16 14.16 35 16.59 16.59 36 16.35 16.35 37 8.93 8.93 38 8.21 8.21 39 6.62 6.62 40 6.95 6.95 41 5.06 5.06 42 14.93 14.93 43 11.68 11.68 44 8.59 8.59 45 9.34 9.34 46 5.75 5.75 47 8.44 8.44 48 2.8 94.19 96.99 49 3.65 3.65 50 8.68 8.68 51 12.08 12.08 52 14.49 14.49 53 12.98 12.98 54 9.72 9.72 55 5.04 5.04 56 5.89 5.89 57 3.57 3.57 58 7.9 7.90 59 4.38 4.38 60 4.36 4.36 61 3.55 3.55 62 10.26 10.26 63 5.72 5.72 64 3.81 3.81 65 8.97 8.97 66 7.71 7.71 67 4.42 4.42

6.4. TÍNH HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN NƯỚC TỪ TRẠM BƠM ĐẾN MẠNG LƯỚI

Tính cho giờ dùng nước lớn nhất:

Thông thường để đảm bảo cấp nước an toàn, những hệ thống vận chyển nước cần

được tính toán với số tuyến từ hai đường ống trở lên và phải đảm bảo làm việc trong

điều kiện xảy ra hư hỏng trên một đoạn ống nào đó của tuyến.

171

Theo quy định của quy phạm thiết kế hiện hành, lưu lượng vận chuyển nước khi có sự cố xảy ra là:

Qh = 70%Qsh + 100%QXN

Trong đó:

+ QhCN: Tổng lượng nước cấp cho các xí nghiệp công nghiệp, Qh

CN = 131,25 m3/h) = 36,46(l/s). + Qh

sh: Là tổng lượng nước cấp cho sinh hoạt toàn trong giờ dùng nước lớn nhất Qh

sh= 3329,37 – 296,56 = 3032,81 (m3/h) = 842,45 (l/s)

Khi chọn m = 2 tuyến, cần tính toán xem phải chia tuyến ống vận chuyển ra làm

mấy đoạn để đảm bảo vận chuyển được lưu lượng đó mà áp lực ở đầu mạng lưới

không bị hạ thấp.

• Khi không có sự cố, lưu lượng vận chuyển từ trạm bơm đến mạng lưới là Q = 934,95 l/s, lưu lượng qua mỗi mỗi ống của tuyến ống dẫn từ trạm bơm II đến điểm 1 là:

Tổn thất áp lực của hệ thống vận chuyển được tính theo công thức: h=S.Q2

Trong đó: + Q1-ống : là sức kháng của ống dẫn khi làm việc bình thường (a)

+ Q: lưu lượng của hệ thống ống dẫn từ trạm bơm đến đầu mạng lưới khi làm việc bình thường.

• Khi có hư hỏng trong giờ dùng nước lớn nhất, tổn thất áp lực của hệ thống ống vận chuyển là: hh = Sh.Q2

h

Trong đó:

+ Sh: sức kháng của hệ thống khi có sự cố xảy của tuyến ống dẫn.

(b)

+ Qh: lưu lượng của hệ thống ống dẫn từ trạm bơm đến đầu mạng lưới khi có sự cố xảy ra trên một đoạn nào đó của một tuyến.

Để đảm bảo cấp nước an toàn và áp lực yêu cầu ở hai đầu mạng lưới không bị hạ

thấp thì tổn thất áp lực của hệ thống khi có sự cố xảy ra hh phải bằng tổn thất áp lực

trong hệ thống khi không có sự cố xảy ra h, hay Sh.Qh2 = S.Q2.

)3(4S g

hS += n1èn

2h

2hQQ

SS

=

l/s .842,4510070Qh 18,62646,36 =+=⇒

s/l47,467934,95 Q -1 == 2èng

172

⇒

Trong đó:

+ S : Sức kháng của hệ thống đường ống khi không có sự cố

+ Q = 626,18l/s

+ Qh = 467,47l/s

⇒

Gọi α = : là hệ số phụ thuộc vào số đoạn ống nối (n) được chia nhỏ của hệ thống vận

chuyển, α=1,566. (c)

Từ các công thức (a), (b), (c) ⇒ 78,3179,1

31

3n =

−=

−=

α. Do đó chọn số tuyến ống

nối n = 4.

Vậy trong trường hợp này, số đoạn ống cần chia nhỏ của tuyến ống dẫn từ trạm bơm cấp II đến đầu mạng lưới là 5. Trong trường hợp này cần 4 đường ống nối giữa hai đường ống đẩy.

Trong trường hợp có cháy trong giờ dùng nước lớn nhất

Lưu lượng cấp vào mạng lưới khi đó là: Qb = 1004,95 l/s.

Qh = 70%Qsh + 100%QXN

Trong đó:

+ QhCN:Tổng lượng nước cấp cho các xí nghiệp công nghiệp, Qh

CN = 93,33(m3/h) = 25,93 (l/s). + Qh

sh : Là tổng lượng nước cấp cho sinh hoạt trong giờ dùng nước lớn nhất = 3032,81+ 70 = 3102,81 (m3/h) = 861,89 (l/s)

Tính tương tự như trên có:

α =

mà 04,2

1467,23

13

n =−

=−

=α

Vậy n =3.

79,1)(467,47)(626,18

SS

2

2h ==

SS

h

467,278,639

295,1004

Q

Q S

S

2h

2

b2

h ===

l/s .861,8910070Qh 78,63946,36 =+=⇒

173

Kết hợp hai trường hợp trên chọn số đoạn ống nối từ trạm bơm đến đầu mạng lưới

là 4 ống nối, tương đương với việc chia đoạn ống từ trạm bơm đến mạng lưới ra làm 5

đoạn.

6.5. TÍNH TOÁN KINH TẾ LỰA CHỌN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC Chi phí xây dựng cho mạng lưới cấp nước chủ yếu là chi phí xây dựng mạng lưới

đường ống, chi phí xây dựng đài và chi phí xây dựng trạm bơm. Do vậy tính toán chi

phí cho mạng lưới chỉ cần tính toán cho giai đoạn II, giai đoạn I coi chi phí của các

phương án là như nhau.

Sau khi chạy tính toán thủy lực xong mạng lưới trong giai đoạn I và giai đoan II,

có thể tận dụng được một số đoạn ống cũ sau:

Bảng 6 - 5. Bảng thống kê đường ống hiện trạng.

Đường ống (mm)

Chiều dài (m)

Đường ống (mm)

Chiều dài (m)

400 1323 250 600 350 2258 200 2330 300 590 150 1710

6.5.1. Phương án 1: (sử dụng hai đài trong giai đoạn II) Chi phí xây dựng công trình ban đầu

Chi phí xây dựng mạng lưới đường ống.

Chi phí xây dựng đài.

Chi phí xây dựng trạm bơm cấp II.

a) Chi phí xây dựng mạng lưới đường ống:

Bảng 6- 6. Bảng tính toán giá thành xây dựng mạng lưới giai đoạn 2.

STT Loại ống Đường kính

(mm) Chiều dài

(m) Đơn giá

(tr.đồng /m) Thành tiền (triệu đồng)

1 Thép 600 1000 1,2 1200 2 Gang 700 700 0,95 665 3 Gang 600 3050 0,72 2196 4 Gang 500 1840 0,6 1104 5 Gang 450 523 0,54 282,42 6 Gang 400 7250 0,48 3480 7 Gang 350 1270 0,44 558,80 8 Gang 300 8420 0,37 3115,40

174

9 Gang 250 9178 0,21 1927,38 10 Gang 200 15745 0,15 2361,75 11 Gang 150 18816 0,082 1542,91 12 Gang 100 11895 0,07 832,65

Tổng: 19.266,31

⇒ Tổng chi phí xây dựng mạng lưới (kể cả chi phí nhân công và phụ tùng):

GML= 19266,31 x 1,3 = 25.046,20 (tr.đồng).

b) Chi phí xây dựng đài nước:

Đối với phương án 1: sử dụng hai đài làm nhiệm vụ điều hoà nước, một đài ở đầu

mạng lưới với dung tích 1200 m3 và đài còn lại ở giữa mạng lưới với dung tích 500 m3.

Giai đoạn I tận dụng đài có sẵn của thị xã (chiều cao đài là 14 m); nhưng trong giai

đoạn II do chiều cao yêu cầu của đài nước lớn hơn (33,83 m), do đó phải xây dựng đài

mới hoàn toàn trong giai đoạn này.

Chi phí xây dựng đài:

GĐ = h ×VĐ × gĐ ×k

Trong đó:

+ h: Chiều cao xây dựng đài, m.

+ VĐ: thể tích xây dựng đài, m3.

+ gĐ: đơn giá xây dựng đài, với công trình xây dựng ở trên cao g Đ = 160.000

nghìn /m3.

+ k : hệ số kể đến sự ảnh hưởng của địa hình, đối với vùng núi k = 1,1; đối

với đồng bằng k = 1.

- Xác định chi phí xây dựng đài ở đầu mạng lưới (nút 200_VĐài = 1200 m3; h =

33,83m):

Với thể tích đài là V Đ = 16 × 16 × 5 = 1280 (m3)

⇒ Chi phí xây dựng đài:

GĐ = h ×VĐ × gĐ ×k = 33,83 × 1280 × 160000 × 1,0 = 6.928 (tr.đồng).

Trong đó:

+ Chi phí thiết bị:

GTB = 10% x GĐ = 0,1 x 6928 = 692,8 (tr.đồng).

+ Chi phí xây dựng phần vỏ:

175

Gvỏ = 90% x GĐ = 0,9 x 6928 = 6265,2 (tr.đồng).

- Xác định chi phí xây dựng đài ở giữa mạng lưới X (nút 99_VĐài = 500 m3; h =

34,63m):

Với thể tích đài là V Đ = 16 × 16 × 2,3 = 590 (m3)


GĐ = h ×VĐ × gĐ ×k = 34,63 × 590 × 160000 × 1,0 = 3.269 (tr.đồng).

Trong đó:


GTB = 10% x GĐ = 0,1 x 3269 = 326,9 (tr.đồng).


Gvỏ = 90% x GĐ = 0,9 x 3269 = 2942,1 (tr.đồng).

⇒ Vậy tổng chi phí xây dựng cho cả hai đài là:

GĐ = 6.928 + 3.269 = 10.197 (tr.đồng).

c) Chi phí xây dựng trạm bơm cấp II:

Bơm sinh hoạt:

Trạm bơm cấp II hoạt động với 3 cấp bơm:

- Cấp IC:

Thời gian từ 23h ÷ 4h, có một bơm hoạt động với công suất:

Q1h =1,93 %Qng.đ = (1,93 x58087)/100 =1121,08 (m3/h).

- Cấp II:

Thời gian từ 4h ÷6h và từ 21h÷23h, có 2 bơm hoạt động với công suất:

QIIh = 1,9305 x 2 x 0,9 = 3,47 %Qng.đ = (3,47 x 58087)/100 =2015,62 (m3/h).

- Cấp III:

Thời gian từ 6h÷21h, có 3 bơm hoạt động với công suất:

QIIIh = 1,9305 x 3 x 0,88 = 5,1% Qng.đ = (5,1 x 58087)/100 = 2962,44 (m3/h)

• Lưu lượng của một máy bơm:

Qb = 2962,44/3 = 987,48 (m3/h) = 274,3 (l/s).

• Cột áp của máy bơmC:

Hb = Hđh + Hđ + H0/2 + htb-đ + hh + h nb + hdp

176

Trong đó:

+ Hđh: Chiều cao bơm nước địa hình.

Hđh= Zđ - ZMNTNBCNS

Zđ: Cốt mặt đất tại nơi xây dựng đài, Zđ = 19,21 (m).

ZMNTNBCNS: Cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa, ZMNTNBCNS = 3,0 m.

Vậy H đh = 19,21 – 3 = 16,21 m.

+ Hđ: Chiều cao xây dựng đài, Hđ = 33,83m.

+ H0: Chiều cao mực nước trong đài, H0 = 4,7 m.

+ htb-đ: tổn thất từ trạm bơm đến đài, htb-đ = 4,4 (m.)

+ hh: tổng tổn thất trên đường ống hút, lấy sơ bộ hh = 0,5 m.

+ hnb: tổn thất trong nội bộ trạm bơm, hnb = 2 m.

+ hdp: áp lực dự phòng, htd = 1 m.

Vậy Hb = 16,21 + 33,83 + 4,7 + 4,4 + 0,5 + 2 + 1 = 58, 24 m. Chọn Hb = 58,24 m.

• Chọn bơm sinh hoạt:

Với: Qb = 274,3 (l/s).

Hb = 58,24 (m).

Ta chọn bơm Omega 250 – 480 A, có các thông số kỹ thuật sau:

+ Đường kính bánh xe công tác D = 438 (mm).

+ Hiệu suất của bơm: 83,3%

+ Số vòng quay n = 1450 (v/phút).

Bơm chữa cháy

• Cột áp của máy bơm: CCbH = Hđh + Hđm + htb-đm + hh

+ h nb + hdp

Trong đó:



Zđ: Cốt mặt đất tại đầu mạng lưới, Zđ = 4,8 (m).

ZMNTNBCNS: Cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa, ZMNTNBCNS = 3 m.

177

Vậy H đh = 4,8 – 3 = 1,8 m.

+ Hđm =59,19 m (theo bảng tính toán thủy lực).

+ htb-đm: tổn thất từ trạm bơm đến đầu mạng, htb-đm = 3,0 (m.)




Vậy CCbH = 1,8 + 59,19 + 3,0 + 0,5 + 2 + 1 = 67, 49 m. chọn CC

bH = 67,5

m.

• Lưu lượng của trạm bơm trong giờ có cháy: CCTBQ = 1004,95 l/s.

• Chọn bơm chữa cháy:

Với: Qb = 1004,95 (l/s).

Hb = 67,5 (m).

Ta chọn bơm RDL 600 – 830B, có các thông số kỹ thuật sau:

+Đường kính bánh xe công tác D = 770 (mm).

+ Hiệu suất của bơm: 83,0%


Chi phí điện cho trạm bơm:

- Chi phí điện cho trạm bơm trong một năm:

GĐiện = 6

C§b

iÖn§bb

10...6,3.102

g.365.T.H.Q

ηη (tr.đồng)

Trong đó:

+ Qb: lưu lượng trạm bơm cung cấp vào mạng (m3/h).

+ Hb: Cột áp toàn phần của máy bơm (m).

+ T: thời gian hoạt động của bơm (h).

+ gĐiện: giá 1 Kw điện, gĐiện = 1000 (đồng/Kw).

+ C§η : hiệu suất động cơ điện (%).

+ bη : hiệu suất bơm (%).

178

Do trạm bơm làm việc 3 cấp trong một ngày nên tính được chi phí điện cho

trạm bơm trong một năm như sau:

GĐiện = 610.75,083,06,3102

100036555,6708,1121×××

×××× + 61075,083,06,3102

100036545,6762,2015×××××××× +

+ 61075,083,06,3102

1000365155,6744,2962×××××××× = 6123,6 (tr.đồng).

6.5.2. Phương án 3 (sử dụng 1 đài – GĐ2) 1. Giai đoạn 2 Chi phí xây dựng công trình ban đầu


Chi phí xây dựng đài.



Bảng 6 - 7. Bảng tính toán giá thành xây dựng mạng lưới giai đoạn 2.

STT Loại ống Đường kính (mm)

Chiều dài (m)

Đơn giá (tr.đồng /m)

Thành tiền (triệu đồng)

1 Thép 600 1000 1,2 1200 2 Gang 700 700 0,95 665 3 Gang 600 3050 0,72 2196 4 Gang 500 1840 0,6 1104 5 Gang 450 523 0,54 282,42 6 Gang 400 6950 0,48 3336 7 Gang 350 1470 0,44 646,8 8 Gang 300 10120 0,37 3744,4 9 Gang 250 8270 0,21 1736,7 10 Gang 200 15745 0,15 2361,75 11 Gang 150 17616 0,082 1444,51 12 Gang 100 11315 0,07 792,05

Tổng: 17.147,88 ⇒ Tổng chi phí xây dựng mạng lưới (kể cả chi phí nhân công và phụ tùng):

GML= 17147,88 x 1,3 = 22.292 (tr.đồng).

b) Chi phí xây dựng đài nước:

Đối với phương án 3: sử dụng một đài ở giữa mạng lưới làm nhiệm vụ điều hoà

nước. Giai đoạn I tận dụng đài có sẵn của thị xã (chiều cao đài là 14 m); trong giai

đoạn II xây dựng lại đài mới với thể tích 1700 m3 (chiều cao đài 30,69 m).

179

Chi phí xây dựng đài:

GĐ = VĐ × gĐ ×k

Trong đó:

+ h: Chiều cao xây dựng đài, m.

+ VĐ: thể tích xây dựng đài, m3.

+ gĐ: đơn giá xây dựng đài, với công trình xây dựng ở trên cao g Đ = 160.000

nghìn /m3.

+ k: hệ số kể đến sự ảnh hưởng của địa hình, đối với vùng núi k = 1,1; đối với đồng

bằng k = 1

- Xác định chi phí xây dựng đài giữa mạng lưới (nút 99_VĐài = 1700 m3; h = 36,69):

Với thể tích đài là V Đ = 16 × 16 × 6,9 = 1766,4 (m3)


GĐ = h ×VĐ × gĐ ×k = 36,69 × 1766,4 × 160000 × 1,0 = 10369 (tr.đồng).

Trong đó:


GTB = 10% x GĐ = 0,1 x 10369 = 1036,9 (tr.đồng).


Gvỏ = 90% x GĐ = 0,9 x 10369 = 9932,1 (tr.đồng).

c) Chi phí xây dựng trạm bơm cấp IIC:

Bơm sinh hoạt:

Trạm bơm cấp II hoạt động với 3 cấp bơm:

- Cấp I: Thời gian từ 23h - 4h, có một bơm hoạt động với công suất:

Q1h =1,93 %Qng.đ = (1,93 x58087)/100 =1121,08 (m3/h).

- Cấp II: Thời gian từ 4h -6h và từ 21h-23h, có 2 bơm hoạt động với công suất:

QIIh = 1,9305 x 2 x 0,9 = 3,47 %Qng.đ = (3,47 x 58087)/100 =2015,62 (m3/h).

- Cấp III: Thời gian từ 6h-21h, có 3 bơm hoạt động với công suất:

QIIIh = 1,9305 x 3 x 0,88 = 5,1% Qng.đ = (5,1 x 58087)/100 = 2962,44 (m3/h)


Qb = 2962,44/3 = 987,48 (m3/h) = 274,3 (l/s).

180

• Cột áp của máy bơmC:

Hb = Hđh + Hđ + H0/2 + htb-đ + hh + h nb + hdp

Trong đó:



Zđ: Cốt mặt đất tại nơi xây dựng đài, Zđ = 19,21 (m).

ZMNTNBCNS: Cốt mực nước thấp nhất trong bể chứa, ZMNTNBCNS = 3,0 m.

Vậy H đh = 19,21 – 3 = 16,21 m.

+ Hđ: Chiều cao xây dựng đài, Hđ = 36,69m.

+ H0: Chiều cao mực nước trong đài, H0 = 6,6 m.

+ htb-đ: tổn thất từ trạm bơm đến đài, htb-đ = 12,93m.




Vậy Hb = 16,21 + 36,69 + 3,3 + 12,93 + 0,5 + 2 + 1 = 72,9 m.

Chọn Hb = 73 m.

Bơm chữa cháy


+ h nb + hdp

Trong đó:





Vậy H đh = 4,8 – 3 = 1,8 m.

+ Hđm =59,74m (theo bảng tính toán thủy lực).




181


Vậy CCbH = 1,8 + 59,74 + 3,0 + 0,5 + 2 + 1 = 68, 04 m. chọn CC

bH = 68 m.


Ta thấy CCbH < Hb nên dùng luôn bơm sinh hoạt làm bơm chữa cháy. Khi có cháy

xảy ra chỉ cần khởi đông thêm một bơm dự phòng, khi đó trạm bơm sẽ có 4 bơm cùng

làm việc.

Với: Qb = 274,3 (l/s).

Hb = 73 (m).


+ Đường kính bánh xe công tác D = 486 (mm).

+ Hiệu suất của bơm: 78%


Chi phí điện cho trạm bơm:

- Chi phí điện cho trạm bơm trong một năm:

GĐiện = 6

C§b

iÖn§bb

10...6,3.102

g.365.T.H.Q

ηη (tr.đồng)

Trong đó:




+ gĐiện: giá 1 Kw điện, gĐiện = 1000 (đồng/Kw)



Do trạm bơm làm việc 3 cấp trong một ngày nên tính được chi phí điện cho

trạm bơm trong một năm như sau:

GĐiện = 61075,078,06,3102

1000.365.5.7308,1121××××

× + 61075,078,06,3102

100036547362,2015×××××××× +

+61075,078,06,3102

1000365157344,2962×××××××× = 7033 (tr.đồng).

182

6.5.3. Tính toán kinh tế phương án 2 (sử dụng biến tần – GĐ 2) 1. Giai đoạn 2

Chi phí xây dựng công trình ban đầu




Bảng 6 - 8. Bảng tính toán giá thành xây dựng mạng lưới giai đoạn 2.

STT Loại ống Đường kính (mm)

Chiều dài (m)

Đơn giá (tr.đồng /m)

Thành tiền (triệu đồng)

1 Thép 600 1000 1,2 1200 2 Gang 700 700 0,95 665 3 Gang 600 3050 0,72 2196 4 Gang 500 1840 0,6 1104 5 Gang 450 523 0,54 282,42 6 Gang 400 7250 0,48 3480 7 Gang 350 1270 0,44 558,8 8 Gang 300 8220 0,37 3041,4 9 Gang 250 8978 0,21 1885,38 10 Gang 200 15745 0,15 2361,75 11 Gang 150 18816 0,082 1542,91 12 Gang 100 11895 0,07 832,65 Tổng: 19.150,3

⇒ Tổng chi phí xây dựng mạng lưới (kể cả chi phí nhân công và phụ tùng):

GML= 19150,3 x 1,3 = 24895,4 (tr.đồng).

b) Chi phí xây dựng trạm bơm cấp II:

Bơm sinh hoạt:

Trạm bơm cấp II hoạt động như sau:

- Từ 24h đến 5h có một bơm không sử dụng biến tần hoạt động với lưu lượng:

Qh =1,96 %Qng.đ = (1,96 x 58087)/100 =1138,5 (m3/h).

- Từ 5h đến 24h có một bơm không sử dụng biến tần và hai bơm sử dụng biến tần

hoạt động.

Lưu lượng lớn nhất của từng bơm sử dụng biến tần là:

Qb = (5,79 – 1,96)%Qngđ/2 = 1,92%Qngđ = (1,92 x 58087)/100 =1115,3 (m3/h).


Ở Trên thấy rằng lưu lượng của bơm làm việc suốt ngày so với lưu lượng của hai

bơm sử dụng biến tần là khác nhau không nhiều lắm (1138,5 – 1115,3 = 23,2 m3/h).

183

Do đó, chọn có sinh hoạt có lưu lượng là Qb = 1138,5 (m3/h) = 316 (l/s).

• Cột áp của máy bơm:

bH = Hđh + Hđm + htb-đm + hh + h nb + hdp

Trong đó:





Vậy H đh = 4,8 – 3 = 1,8 m.

+ Hđm = 48,82 m (theo bảng tính toán thủy lực).





Vậy bH = 1,8 + 48,82 + 2,62 + 0,5 + 2 + 1 = 56, 74m. chọn bH = 57 m.

• Chọn bơm sinh hoạt:

Với Qb =316 l/s

Hb = 57m.


Đường kính bánh xe công tác D = 426 (mm).

Hiệu suất của bơm: 80%

Số vòng quay n = 1450 (v/phút).

Bơm chữa cháy


+ h nb + hdp

Trong đó:


184




Vậy H đh = 4,8 – 3 = 1,8 m.

+ Hđm =59,19 m (theo bảng tính toán thủy lực).





Vậy CCbH = 1,8 + 59,19 + 3,0 + 0,5 + 2 + 1 = 67, 49 m. chọn CC

bH = 67,5 m.


• Chọn bơm chữa cháy:

Với Qb =1004,95 l/s

Hb = 67,5 m.

Ta chọn bơm RDL 600 – 830B, có các thông số kỹ thuật sau:

Đường kính bánh xe công tác D = 770 (mm).

Hiệu suất của bơm: 83,0%

Số vòng quay n = 960 (v/phút).

c) Chi phí điện cho trạm bơm:

• Chi phí điện cho trạm bơm trong một năm:

GĐiện = 6

C§b

iÖn§bb

10...6,3.102

g.365.T.H.Q

ηη (tr.đồng)

Trong đó:




+ gĐiện: giá 1 Kw điện, gĐiện = 1000 (đồng/Kw)



185

- Chi phí điện cho một máy bơm làm việc suốt ngày đêm:

GĐiện = 61075,080,06,3102

100036524.5,67.5,1138××××

×× = 2.748,8 (tr.đồng).

- Chi phí điện cho 2 máy bơm sử dụng máy biến tần:

ngdngdngd

TB Q%395,1219

24Q%96,1QQ =

×

×−= = (1,395 x 58087)/100 =810,31 (m3/h).

GĐiện = 61075,080,06,3102

100036519.5,67.63,1620×××××× = 3.097,6 (tr.đồng).

⇒ Tổng chi phí điện cho toàn trạm là:

GĐiện = 2.748,8 + 3.097,6 = 5.846,4 (tr.đồng).

- Xác định công suất của máy bơm:

N = C§b

bb

..6,3.102H.Q.

ηηγ = 38,239

75,083,06,31025,6731,810.1

=×××

× kW.

Do công suất của máy bơm N = 239, 38 kW nên giá thành một máy biến tần là 850

triệu. Ở phương án này sử dụng 3 bơm có máy biến tần trong đó có 2 bơm công tác

và một bơm dự phòng.

Vậy tổng số tiền chi phí để mua biến tần là: GBT = 3 x 850 = 2550 (tr.đồng).

6.6. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MẠNG CHO GIAI ĐOẠN II

Sau khi tính toán kinh tế các phương án cấp nước cho thị xã có số liệu sau:

Bảng 6 - 9. Bảng so sánh lựa chọn phương án cấp nước

Công trình đơn vị Đơn vị PA1 PA2 PA3 Chi phí xây dựng mạng lưới đường ống Tr.đồng 25046,20 24895,4 22292 Chi phí xây dựng đài Tr.đồng 10197 10369 Chi phí mua máy biến tần Tr.đồng 2550 Chi phí điện cho trạm bơm Tr.đồng 6123,6 5846,4 7033 Tổng Tr.đồng 41366,8 33291,8 39694 Phương án sử dụng bơm cho giai đoạn II:

Bảng 6 - 10. Bảng thống kê sử dụng bơm của các phương án

Phương án Giờ dung nước

Mã hiệu bơm Số bơm hoạt động

Tổng số bơm

Max .1.1.1.1 Omega

250–480A

3

Phương án 1

Chữa cháy Omega 250–480A 4

7

186

Max .1.1.1.2 Omega 300

– 560A

3

Phương án 2 Chữa cháy

.1.1.1.3 RDL 600 – 830B

2 7

Max Omega 300 – 560A 3 Phương án 3 Chữa cháy Omega 300 – 560A 4

7

Theo bảng 6 – 9 thì chi phí của phương án 2 là nhỏ nhất; đồng thời số lượng bơm

của phương án các phương án là bằng nhau (7 bơm) nên phương án 2 được chọn là

phương án thiết kế.

187

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI NƯỚC SỬ

DỤNG PHẦN MỀM TÍNH TOÁN EPANET

Phương án 2 (sử dụng máy biến tần) là phương án được lựa chọn để tính toán thủy

lực mạng lưới. Sơ đồ hệ thống phân phối nước được thể hiện bằng bản vẽ CAD (hình

4.1). Dựa và các số liệu trên bản vẽ này và các số liệu liên quan, trước khi tiến hành

lập mô hình bằng EPANET, xác định được các đặc trưng sau:

- Hình dạng mạng lưới (hình 4.1).

ph©n phèi s¬ bé l−u l−îng cho giê dïng n−íc maxGiai ®o¹n 2010 - 2020 - ph−¬ng ¸n 2

q=-1,23

q=-13,84

q=-14,93

q=-15,52

q=-28,99

q=-27,15

q=-5,06

q=-14,45

q=-16,69

q=-8,44

q=-96,99

q=-4,36

q=-4,38

q=-7,90

q=-3,57

q=-5,89

q=-10,26

q=-3,55

q=-5,04

q=-9,72

q=-2,38

q=-10,67

q=-11,54

q=-8,93

q=-12,53q=-12,08

q=-14,71

q=-14,49

q=-11,68

q=-6,62

q=-8,21q=-23,66

q=-4,42

q=-7,71

q=-8,97

q=-3,65

q=-8,68

q=-26,81

q=-5,75

q=-3,81

q=-9,34

q=-5,72

q=-16,59

q=-6,95

q=-12,15

q=-16,35

q=-22,52

q=-19,89

q=-13,08

q=-16,61

q=-9,44

q=-14,92q=-17,50

q=-12,97

q=-14,90

q=-6,84

q=-7,59

q=-24,11

q=-22,76

q=-14,16

q=-12,98

q=-30,05

q=-29,38

q=-18,66

q=-33,85

q=-12,79

q=-8,59

q=-96,99

q=+934,95

ghi chó:q=-10,46: L¦U l¦îng n¦íc tiªu dïng

q=+934,95: L¦U l¦îng n¦íc cÊp vμo m¹ng

®iÓm dõng N¦íc: 64&48

®iÓm bÊt lîi nhÊt:

Hình 7.1. Hệ thống phân phối nước nước Thị Xã Hà Tĩnh – GĐ 2010 ÷ 2020

188

- Vị trí các nút: các mối nối, máy bơm.

- Chiều dài các đoạn ống (thể hiện bằng các con số bên cạnh các ống).

- Cao độ mặt đất tại các nút (thể hiện bằng các con số bên cạnh các nút).

- Lưu lượng yêu cầu cơ bản, cũng gọi là lưu lượng trung bình giờ, tại các nút, bảng 7.1

- Lưu lượng cấp vào mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất: Qhmax=934,95 l/s

- Theo bảng 5-4, ta có được hệ số dùng nước không điều hoà theo từng giờ trong

ngày dùng nước lớn nhất. Sau đó xác định các nhân tử theo từng giờ bằng cách lấy

phần trăm lưu lượng nước cấp cho thành phố theo từng giờ rồi nhân với 0,24. Hệ số

dùng nước không điều hoà và nhân tử được cung cấp trong bảng 7.2.

Yêu cầu

1) Sử dụng phần mềm EPANET để:

- Mô phỏng hệ thống phỏng.

- Phân tích thuỷ lực mạng lưới cấp nước theo thời gian dài.

- Phân tích chất lượng nước.

2) Đồng thời xác định một cách hợp lý (hoặc tối ưu) các thông số và các đặc trưng cơ

bản của hệ thống, gồm:

- Đường kính các ống (dự kiến là ống gang).

- Cao trình và áp suất tại các nút.

- Cột nước, lưu lượng yêu cầu của máy bơm, loại máy bơm.

Để thực hiện các yêu cầu ở trên ta thực hiện các bước sau:

1) Vẽ sơ đồ biểu diễn mạng cấp nước

Các bước tiến hành:

Bước 1:

+ Mở file Cad chứa mạng lưới cấp nước, dùng phần mềm WMF lưu ảnh vào

clipboard.

+ Dán sang Paint.

+ Lưu (Save) dưới dạng file bitmap (*.bmp).

Bước 2.

189

+ Nhập file ảnh làm nền để vẽ sơ đồ mạng lưới cho EPANET

+ Vào chức năng View /Backdrop/Load.

+ Hiện ra cửa sổ Open a Backdrop Map.

+ Chỉ đường dẫn tới thư mục chứa file ảnh cần tìm và mở file (Open).

+ Nền ảnh sẽ hiện ra.

+ Vẽ theo hình dưới nền để tạo sơ đồ mạng lưới bằng EPANET.

Bảng 7.1. Lưu lượng yêu cầu cơ bản tại các nút

Tên nút Cao độ mặt đất (m)

Lưu lượng dùng nước trung bình (l/s)

Tên nút

Cao độ mặt đất (m)

Lưu lượng dùng nước trung bình (l/s)

1 4,8 1,712 35 3,4 11,935 2 4,71 10,719 36 4,28 11,763 3 4,59 9,331 37 4,42 6,424 4 4,49 12,590 38 2,6 5,906

5 4,43 8,424+3,21 (Bệnh

viện) 39 2,94 4,763 6 4,4 11,950 40 4,4 5,000 7 4,34 9,410 41 2,98 3,640 8 4,31 14,309 42 3,9 10,741 9 4,26 8,741 43 3,58 8,403 10 4,82 7,676 44 4,4 6,180 11 4,62 8,302 45 2,78 6,719 12 4,47 4,921 46 2,56 4,137 13 4,36 9,201 47 2,03 6,072 14 4,29 19,137+6,25(TH) 48 1,83 2,014+94,19(MS)

15 4,1 19,820+1,83(Bệnh

viện) 49 1,9 2,626 16 3,78 19,367+3,31(TH) 50 2,16 6,245 17 3,55 5,460 51 4,27 8,691 18 3,38 17,345 52 3,9 10,424 19 3 16,374 53 4,1 9,338 20 2,4 1,799+24,31(CN) 54 4,93 6,993 21 4,32 0,885 55 5,03 3,626 22 4,14 9,957 56 5,3 4,237 23 3,8 11,165 57 6 2,568 24 3,55 15,029+8,1(T.Hải) 58 5,2 5,683 25 3,26 10,791+12,15(CN) 59 4,62 3,151 26 2,72 10,396 60 4,4 3,137 27 2,1 12,007 61 4,8 2,554 28 2,8 17,022 62 4,88 7,381 29 4,34 9,014 63 3,5 4,115

190

30 4,1 10,583 64 2,6 2,741 31 3,08 13,424 65 2,53 6,453 32 4,25 6,791 66 2,43 5,547 33 4,1 16,201 67 2,26 3,180 34 3,66 10,187 200 5 0,000

Bảng 7.2. Hệ số không điều hoà Kh hoà và nhân tử lưu lượng

Giờ Nhân tử lưu lượng của

các nút

Nhân tử lưu lượng của bệnh viện

Nhân tử lưu lượng của trường học

Nhân tử lưu lượng

CN1

Nhân tử lưu lượng

CN2

Nhân tử lưu lượng Mỏ sắt, Thạch

Hải 0-1 0,47 0,048 1 1 1-2 0,47 0,048 1 1 2-3 0,47 0,048 1 1 3-4 0,47 0,048 1 1 4-5 0,73 0,12 1 1 5-6 0,89 0,12 1 1 6-7 1,15 0,72 1 1 1 7-8 1,25 1,2 1 1 1 1 8-9 1,36 1,92 1 1 1 1 9-10 1,35 2,4 1 1 1 1 10-11 1,21 1,44 1 1 1 1 11-12 1,35 2,4 1 1 1 1 12-13 1,17 2,4 1 1 1 13-14 1,18 1,44 1 1 1 1 14-15 1,23 1,2 1 1 1 1 15-16 1,29 2,04 1 1 1 1 16-17 1,39 1,32 1 1 1 1 17-18 1,34 1,2 1 1 1 1 18-19 1,25 1,2 1 1 1 19-20 1,06 1,2 1 1 1 20-21 1,09 0,48 1 1 1 21-22 0,80 0,168 1 1 1 22-23 0,56 0,72 1 1 23-14 0,47 0,12 1 1 Tổng cộng: 24,00 24,00 10,00 16,00 24,00 24,00

2) Biên tập các thuộc tính của các đối tượng của mạng (Editing Objects).


+ Nhập lưu lượng cho các nút theo bảng 4.1. Lưu ý ở đây ta nên dùng lưu lượng

nút trung bình.

191

+ Nhập lưu lượng tập trung cho các nút 5; 14; 15; 16; 20; 24; 25. Trường hợp này

ta nên nhập ngay lưu lượng thực tế và để nhân tử bằng 1 vì lưu lượng này không

thay đổi trong ngày.

+ Nhập chiều dài, đường kính và độ nhám cho các đường ống.

3) Mô tả hệ thống làm việc như thế nào: các đường quan hệ (Curves), các biểu đồ

theo thời gian (Time Patterns), các lệnh điều khiển (Controls).


+ Lần lượt nhập các biểu đồ thời gian cho các đối tượng dùng nước theo bảng 4.2.

+ Gán biểu đồ thời gian cho từng đối tượng.

+ Xây dựng đường đặc tính của bơm. Ta nên chọn lưu lượng của bơm bằng tổng

lưu lượng của mạng lưới trong giờ dùng nước lớn nhất. Áp lực ta phải chọn sơ bộ.

Ở đây ta chọn Qb= 316l/s; Hb=53 m.

+ Thêm các lệnh điều khiển nếu cần thiết.

4) Chọn các chứa năng phân tích (Setting Analysis Options) để đặt các thuộc tính cho

các đối tượng về các mặt: thuỷ lực, chất lượng, phản ứng, thời gian, năng lượng,...


+ Phân tích thủy lực mạng lưới cấp nước theo thời gian dài:

Vào mục Options trong Browser, chọn Times, đặt Total Duration là 24, 48 hoặc 72

tuỳ thuộc vào thời gian ta muốn mô phỏng. Ở đây ta chọn là 24h vì không phải mô

phỏng chu kỳ của đài nước. Trong trường hợp có đài nước ta nên chọn tổng thời gian

mô phỏng là 72h.

+ Phân tích chất lượng nước:

Vào mục Options trong Browser, chọn Quality, trong phần Parameter ta chọn

Chemical. Sau đó đổi tên Chemical bằng Clo. Tiếp theo ta chọn nút cần theo dõi là

48 vì đây là nút bất lợi nhất.

5) Chạy chương trình để phân tích thuỷ lực hoặc chất lượng nước (Running an

Analysis).

Sau khi thực hiện xong các bước ở trên ta tiến hành chạy thử chương trình. Vào

Project/Run Analysis.

192

Lần lượt ta kiểm tra lại vận tốc của tất cả các đường ống trong giờ dùng nước lớn

nhất đã nằm trong vận tốc kinh tế chưa. Nếu vận tốc của đường ống nào chưa thoả

mãn thì phải nhập lại đường kính. Thay đổi cho đến khi vận tốc của hầu hết tất cả

các đường ống đều nằm trong vận tốc kinh tế thì dừng lại để xem kết quả.

6) Xem kết quả (Viewing Results).

Trong phần tính toán thủy lực thì giờ dùng nước lớn nhất là 16h, đây cũng là thời

điểm cấp nước bất lợi nhất. Do đó trong phần xem kết quả tình toán này ta chỉ đề

cập đến giờ này. Dưới đây là kết quả báo cáo trong giờ 16:

Hình 7.2. Kết quả vận tốc của các đoạn ống trong giờ 16

Nhận xét: Sau khi kiểm tra lại vận tốc của tất cả các đoạn ống ta thấy rằng các

vận tốc này đều nằm trong giới hạn vận tốc kinh tế của các đoạn ống nên việc chọn

đường kính cho các đoạn ống là đạt yêu cầu.

193

Hình 7.3. Kết quả tình toán thủy lực mạng lưới cấp nước trong giờ 16

Nhận xét:

Theo bảng kết quả ta thấy rằng nút 48 là nút bất lợi nhất với áp lực tự do trong

giờ dùng nước lớn nhất 16,20 m > 16 m (áp lực cần thiết yêu cầu đối với ngôi nhà 3

tầng). Do vậy việc chọn bơm sơ bộ là hợp lý, nghĩa là việc chọn bơm là hợp lý. Áp lực

tự do tại nút 48 cho các giờ còn lại được thể hiện ở trên hình 4.4, theo hình này ta thấy

rằng áp lực tự do tại nút này trong các giờ còn lại đều lớn hơn 16 m. Kết quả cho một

lần nữa cho thấy việc tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước là hoàn toàn hợp lý.

194

Hình 7.4. Kết quả áp lực tự do tại nút 48 trong các giờ trong ngày

- Kết quả phân tích chất lượng nước:

Ở đây ta sử dụng hoá chất diệt trùng cho mạng lưới là clo với hàm lượng đầu vào

tại trạm bơm tăng áp là 0,5 mg/l. Ta phải kiểm tra lại tất cả các nút trong mạng lưới

xem có nút nào có dư lượng clo không đạt yêu cầu hay không.

Hình 7.5. Kết quả dư lượng clo tại các nút trong giờ 17.

195

Nếu không đạt yêu cầu thì ta phải hoặc tăng liều lượng clo tại bể chưa tăng áp hoặc bổ

sung clo tại một nút nhất định trong mạng lưới. Kết quả dư lượng clo tại các nút được

thể hiện ở trên hình 4.5.

Kết quả:

Theo hình 4.5 ta thấy rằng nút 64 là nút bất lợi nhất với dư lượng clo là 0,27 m/l

> 0,05 mg/l. Do đó việc khử trùng của mạng lưới là đạt yêu cầu. Tuy nhiên ta vẫn cần

phải kiểm tra lại dư lượng clo tại nút 64 trong các giờ còn lại được thể hiện trên hình

4.6.

Hình 7.6. Dư lượng clo tại nút 64 trong tất cả các giờ

Nhận xét:

Theo kết quả trong hình 4.6 ta thấy rằng từ 0h-7h hàm lượng clo tại nút 64 bằng 0

vì trong khoảng thời gian này clo đang được vận chuyển tới điểm này. Bắt đầu từ 7h dư

lượng clo tại nút 64 tăng dần đạt tời 0,47 và giảm tới 0,27 trong giờ thứ 17. Vì thời đoạn

mô hình hoá mạng lưới là 24h nên ta vẫn thấy trong các giờ đầu dư lượng clo tại nút 64

bằng 0, tuy nhiên khi ta mô hình hoá thời đoạn của mô hình là 48h thì hiện tượng này sẽ

không còn nữa. Nghĩa là dự lượng clo tại nút 64 chỉ thấp nhất trong giờ 17, các giờ còn lại

luôn cao hơn giá trị này.

196

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Chiến lược quốc gia về cấp nước sạch và vệ sinh nông thôn.

Bộ Xây dựng - Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, Hà Nội, 2000.

2. Nguyễn Ngọc Dung.

Cấp nước đô thị.

NXB Xây dựng, Hà Nội, 2001.

3. Định hướng phát triển cấp nước đô thị đến năm 2020.

Bộ Xây dựng, Hà Nội 1998.

4. Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ, Đỗ Hải, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Văn Tín.

Cấp nước và vệ sinh.

NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 1998.

5. Nguyễn Văn Tín, Nguyễn Thị Hồng, Đỗ Hải.

Cấp nước, tập 1, Giáo trình.

NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2001.

6. Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống.

Ban hành kèm theo Quyết định số 1329/2002/BYT/QÐ ngày 18/4/2002 của Bộ

trưởng

Bộ Y tế, Hà Nội, 2002.

7. TCXD 233:1999. Các chỉ tiêu lựa chọn nguồn nước mặt - nước ngầm phục

vụ cấp

nước sinh hoạt.

Hà Nội, 1999.

8. TCXD 33:1985. Cấp nước - Mạng lưới bên ngoài công trình - Tiêu chuẩn

thiết kế.

Hà Nội, 1985.

9. TCVN 2622:1995. Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình - Yêu cầu

thiết kế.

Hà Nội, 1995.

12. TCVN 5502:2003. Nước cấp sinh hoạt - Yêu cầu chất lượng.

197

Hà Nội, 2003.

13. TCVN 5576-1991. Hệ thống cấp thoát nước - Quy phạm quản lý kỹ thuật.

Hà Nội, 1991.

16. Billings, R. B., and Jones, V. C.

Forecasting Urban Water Demand.

AWWA, 1995. ISBN: 0-89867-827-7. http://www.awwa.org

17. Computer Modeling of Water Distribution Systems.

AWWA, 2005. ISBN: 1-58321-323-6. AWWA Catalog 30032.

http://www.awwa.org

18. DC Water Design Extension.

Dorsch Consult, 2005.

19. Gould, J., J. Lane, A.O. Lambert, P. Turton, M. A. Dickinson, and Preston, G.

Assessment of Water Supply Options, prepared for WCD Thematic

Reviews.

http://www.dams.org

20. Guidelines for Drinking Water Quality 2nd edition, Vol 1.

WHO, 1992.

ISBN: 92-4-154-460

22. Maksimovic, C., and Tejada-Guibert, J. A.

Frontiers in Urban Water Management.

IWA, 2001. ISBN: 1-900222-76-0

23. Lewis, A. R.

Epanet 2 User Manual.

EPA, 2000.

24. Mays, L. W.

Water Distribution System Handbook.

McGraw-Hill, 1999. ISBN: 0-07-134213-3

25. Mays, L. W. (Chief Editor).

Urban Water Supply Handbook.

McGraw-Hill, 2002. ISBN: 0-07-137160-5

198

27. McGhee, T. J.

Water Supply and Sewerage.

McGraw Hill, 1991. ISBN: 1-07-100823-3

29. Pilopic, Z.

Guidelines for Modeling Water Distribution Systems.

New Zealand Water and Waste Association, 2004

30. Spellman, F., and Nancy, E. W.

Water Pollution Control Technology, Concepts and Application.

Government Institutes, 1999. ISBN: 0-86587-660-6

31. Struman, J., Goen, H., and Mathew, K.

Water Auditing and Water Conservation.

IWA, 2004. ISBN: 1-90022-52-3

32. Twort, A. C., D. D. Ratanayaka, and Brandt, M. J.

Water Supply, 5th Edition.

IWA 2003. ISBN: 0-340-72018-2

33. Viessman, W., and Hammer, M. J.

Water Supply and Pollution Control.

Prentice Hall, 2004. ISBN: 0-13-140970-0

34. Walski, T. M., D. V. Chase, and Savic, D. A.

Water Distribution Modeling.

Haestad Press, 1991. ISSBN: 0-9657580-4-4

35. Water Supply Engineer Handbook.

McGraw Hill, 1999. ISBN: 0-7-134213-3

bài tẬp thỰc hành hỆ thỐng cẤp nƯỚ · pdf filecác quá...

Documents