1
10/14/2010 1
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
Khoa KTXD - Bộ mơn KTTNN
PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
E-mail: or
Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong
Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719
10/14/2010 2
NỘI DUNG MƠN HỌC
Chương 1. Chất lượng, ht. phân phối nước & thiết bị.
Chương 2. Quản lý cung - cầu trong cấp nước.
Chương 3. Mơ hình hố & thiết kế ht. cấp nước.
Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước.
Chương 5: Nước va trong đường ống chảy có áp.
Chương 6. Quy hoạch hệ thống thóat nước.
Chương 7. Mơ hình hố & thiết kế ht. thốt nước.
Chương 8. Thốt nước vùng triều.
Chương 9. Quản lý vận hành ht. cấp và thốt nước.
Phần mềm SWMM & EPANET
MẠNG LƯỚI CẤP THỐT NƯƠ
Ù
C
10/14/2010 3
NỘI DUNG
Th
ực hành 1: Mơ hình dự báo nhu cầu
nước dùng với p/p Hồi quy tuyến tính
Thực hành 2: Mơ phỏng mạng lưới cấp
nước với EPANET.
Thực hành 3: Mơ phỏng mạng lưới thốt

Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước
PGS. Dr. Nguyễn Thống
10/14/2010 5
HỆ THỐNG BƠM, ĐÀI NƯỚC VÀ ĐƯNG ỐNG
Trong mạng lưới cấp nước sự hoạt động đồng thời
của bơm, đài nước và hệ thống đường ống phải
thỏa mãn các quy luật hoạt động của các hạng
mục.
Đối với bơm, quan hệ giữa lưu lượng bơm hoạt động
và cột nước bơm tạo ra phải thỏa mãn đường cong
đặc tính của từng loại bơm.
Đối với đài nước, lưu lượng ra hay vào đài tùy thuộc
vào cột nước của đài và áp lực nước tại nút mạng
lưới nơi nối vào đài vào cùng thời điểm.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ư
Ơ
Ù
I CA
Á
P THOA
Ù
T N
Ư
Ơ
Ù
C

SX bơm
0
H=33.3-20.84.10
-5
Q
2


 EPANET H(m), Q(l/s)
2
10/14/2010 7
Trong đó Q
tk
và H
tk
chỉ lưu lượng và cột nước
thiết kế của bơm.
Khi hoạt động với các thông số thiết kế này
bơm sẽ có hiệu suất cao nhất.
Vì một lý do nào đó, bơm phải hoạt động trong
điều kiện khác giá trò thiết kế hiệu suất sẽ
giảm và sự giảm hiệu suất sẽ càng tăng khi
sự khác biệt càng lớn.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ư
Ơ
Ù

η
2
MA
Ï
NG L
Ư
Ơ
Ù
I CA
Á
P THOA
Ù
T N
Ư
Ơ
Ù
C
Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước
0
10/14/2010 9
dh
0
Q
0
dh (m)
Q (m
3
/s)O
QUY LUẬT THỦY LỰC
Xet đoạn ống bất kỳ 

PHÂN T
Í
Í
CH
CH
S
S
Ự
Ự
LA
LA
Ø
Ø
M VIE
M VIE
Ä
Ä
C
C
Đ
Đ
O
O
À
À
NG THƠ
NG THƠ
Ø
Ø
I CA

Ơ
Ù
I CA
Á
P THOA
Ù
T N
Ư
Ơ
Ù
C
Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước
10/14/2010 11
TRƯỜNG HỢP 1 (BƠM+ỐNG+ðỊA HÌNH)


 Xác định Q
0


 Bơm sử dụng đã được xác đònh (biết đường cong
đặc tính bơm).
Đọan đường ống (ij) với đặc trưng hình học của
ống đã cho trước (chiều dài, đường kính, hệ số
nhám, quy luật tổn thất năng lượng).
 Cuối đường ống dẫn đưa nước đến một cao trình h
j
đã biết (địa hình).
Xác đònh lưu lượng Q
0

Ù
T N
Ư
Ơ
Ù
C
Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước
ðặc tính bơm
X
Mặt chuẩn
h
i
V
x
?
h
=f(Q)
Q
dh =g(Q)
h
dh
Q
x
0
(h địa hình)
H
Quy luật
thủy lực
3
10/14/2010 13

MA
Ï
NG L
Ư
Ơ
Ù
I CA
Á
P THOA
Ù
T N
Ư
Ơ
Ù
C
Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước
10/14/2010 14
So sánh giá trò h
x
và h
j
(h địa hình):
 nếu h
x
< h
j
(b
ơm THIẾU cột nước)



Ư
Ơ
Ù
I CA
Á
P THOA
Ù
T N
Ư
Ơ
Ù
C
Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước
10/14/2010 15
Kết luận:


 lưu lượng bơm không phải là giá trò áp
đặt “chủ quan” vào hệ thống.


 kết quả từ sự cân bằng làm việc phối
hợp giữa đặc tính đường ống, bơm và
điều kiện “biên”.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ư
Ơ

i
.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ư
Ơ
Ù
I CA
Á
P THOA
Ù
T N
Ư
Ơ
Ù
C
Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước
10/14/2010 17
Giá trò cột nước đo áp sẽ được xác đònh
với giá trò duy nhất như sau:


 Đường ống tải qua lưu lượng Q
0



tổn thất năng lượng xác đònh được dh



 h
j
= h – (dh+V
0
2
/2g) với V
0
=Q
0
/S trong đó S
là tiết diện đường ống.
Trên cơ sở lý luận này cho phép khảo sát sự
thay đổi cột nước đo áp tại cuối đường ống
khi lưu lượng lấy qua ống thay đổi.
• Ví dụ khi Q
0
tăng, ta thấy h sẽ giảm và dh
tăng do đó h
j
giảm (tốc độ giảm không phải
là tuyến tính).
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ư
Ơ
Ù

Ï
NG L
Ư
Ơ
Ù
I CA
Á
P THOA
Ù
T N
Ư
Ơ
Ù
C
Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước
10/14/2010 20
SƠ ðỒ HỆ THỐNG
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Mặt chuẩn
Q
b
=?
H
d
Q
x
?
X
H
x

So sánh (H
bơm
- dh
X-A
) & H
đ
Trường hợp 1: (H
bơm
- dh
X-A
) > H
đ


 N
ước vào đài.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ư
Ơ
Ù
I CA
Á
P THOA
Ù
T N
Ư
Ơ

p
.
E
A
p
= E
B
+dh
AB
So sánh E
A
p
và E
đ
, có 2 khả năng xảy ra:
Trường hợp 1: E
A
p
> E
đ


 nước vào với lưu
lượng Q
đ
xác định như sau:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L

bơm
- dh
X-A
Nếu E
A
T
> E
A
P


 tăng Q
bơm
cho đến khi
E
A
T
= E
A
P
& Q
đài
= Q
bơm
– Q
x
Nếu E
A
T
< E

T N
Ư
Ơ
Ù
C
Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước
10/14/2010 24
Trường hợp 2: E
A
p
< E
đ


 nước ra với lưu
lượng Q
đ
xác định như sau:
Giả thiết giá trị Q
bơm
với Q
bơm
< Q
x


 Tra quan hệ xác định H
bơm
Tính dh
X-A

PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ư
Ơ
Ù
I CA
Á
P THOA
Ù
T N
Ư
Ơ
Ù
C
Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước
5
10/14/2010 25
Với Q
x
đã xác đònh (V
x
biết), xác đònh dh
AB


 cột nước đo áp tại A
p
là H

x
) 

 h bơm &
tính tổn thất năng lượng trong đoạn ống từ X
đến A là dh
XA
.
• Từ đó: H
A
=h – (dh
XA
+V
0
2
/2g)
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ư
Ơ
Ù
I CA
Á
P THOA
Ù
T N
Ư
Ơ

x
.
Nếu H
A
< H
đ


 nước đi ra khỏi đài Q
đ
xác
đònh như sau:
• Giả thiết giá trò Q
b
(với Q
b
< Q
x
) 

 h bơm &
tổn thất năng lượng trong đoạn ống từ X
đến A là dh
XA
.
• Từ đó: H
A
=h - dh
XA
+V

(*) tăng giá trò giả thiết Q
b
và ngược lại. Chọn giá trò Q
b
khi:
H
A
= H
A
(*)
Lưu lượng nước đi ra khỏi đài là :
Q
đ
=Q
x
- Q
b
.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MA
Ï
NG L
Ư
Ơ
Ù
I CA
Á
P THOA
Ù
T N

Ư
Ơ
Ù
C
Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước
10/14/2010 29
BÀI TẬP
Trình bày phương pháp xác đònh phân phối lưu lượng
trong các ống của các mạng lưới sau. Giả thiết quy
luật thủy lực, thông số về đường ống và sơ đồ
mạng lưới đã biết.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
1
2
3
4
1
2
3
Z
0
Z
1
Z
2
Z
3
(<Z
0
)

Bơm X biết đường đặc tính,
cao độ các nút và đặc trưng
hình học ống biết
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Bơm X
Z
0
Z
1
Z
đ
Z
2
1
2
4
3
Q
4
Bể chứa
Đài nước
MA
Ï
NG L
Ư
Ơ
Ù
I CA
Á
P THOA

P THOA
Ù
T N
Ư
Ơ
Ù
C
Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước
10/14/2010 32
Bài toán đặt ra nhằm giải quyết vấn đề khuếch tán
(số hạng « diffusion ») của chất khử trùng (ví dụ
clo) được đưa vào mạng lưới. Ngoài hệ phương
trình thủy lực giới thiệu trên, ta còn có phương
trình đối lưu (số hạng « advection ») của chất đưa
vào như sau:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
( )
ij
ij
ij
ij
ijij
c
x
c
A
q
t
c
θ

3
.
• x
ij
: chiều dài dọc theo ống (ij).
• q
ij
: lưu lượng trong đường ống (ij).
• A
S
: tiết diện.
• tỷ lệ chất khử trùng trong đường ống (ij),
kg/m
3
/ngày.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
(
)
txcc
ijijij
,=
(
)
ij
c
θ
MA
Ï
NG L
Ư

MA
Ï
NG L
Ư
Ơ
Ù
I CA
Á
P THOA
Ù
T N
Ư
Ơ
Ù
C
Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước
10/14/2010 35
BÀI TẬP
Cho mạng lưới sau. Giả thiết các đường ống
(1,2,12,13) có d=250mm, còn lại có d=200mm
và L=150m. Cao độ các nút mạng lưới là 0m.
Cao độ đáy đài nước 20m. Các điểm lấy
nước với lưu lượng trung bình q
tb
=25 l/s. Các
điểm lấy nước 2,3,4,5 có pattern N
1
là k=1,15
từ 6h, 20h và k=0 giờ còn lại. Các điểm lấy
nước 6,7,8,9 có pattern N

2
3
4
5
7
6
8
9
11
10
13
12
A
B
Đài nước
Tìm ranh giới nước cấp (gần đúng)
vào lúc 10h và 20h.
MA
Ï
NG L
Ư
Ơ
Ù
I CA
Á
P THOA
Ù
T N
Ư
Ơ

ệ
ễ

C
Chửụng 4: Phaõn tớch maùng lửụựi caỏp nửụực