Đồ án Công trình thu - Trạm bơm GVHD NGUYEN PHUONG THAO
Đồ án môn học Công trình thu-Trạm bơm
Thiết kế Công trình thu nớc ngầm-Trạm bơm cấp I
Nội dung và trình tự tính toán :
I/ : Số liệu tính toán
II/ : Tính toán Công trình thu nớc ngầm
1. Dựng mặt cắt địa chất
2. Chọn tầng chứa nớc
3. Chọn sơ bộ loại giếng khoan và sơ đồ bố trí sơ bộ
4. Tính toán ống lọc và ống vách
5. Tính giếng khoan làm việc riêng lẻ
6. Tính giếng khoan làm việc đồng thời
III/ : Thiết kế Trạm bơm
1. Xác định lu lợng, áp lực bơm
2. Chọn bơm
3. Chọn động cơ
4. Xác định chế độ làm việc của Máy bơm
5. Bơm chữa cháy
6. Tính toán kinh tế khi vận hành trạm bơm
7. Đặc điểm kết cấu nhà trạm
SV-NGUYEN XUAN LOI-49MN3-289049
1
Đất thổ NhƯỡng
á cát
cát trung
sét
sét
cát to
28.00 m
23.00 m
0.00 m

II/ Tính toán công trình thu
1. Dựng mặt cắt địa chất (Nh hình 1)
2. Chọn tầng chứa n ớc
Dựa vào mặt cắt địa chất, có 1 tầng có khả năng thu đợc nớc :
Tầng Sỏi , cát thô 4, dày 15m
k=75ữ150 (m/ng)
R=400ữ600 (m)
Do đó ta chọn tầng Sỏi , cát thô 4 là tầng chứa nớc và thu nớc ngầm ở đây vì các lý
do :+chất luợng nuớc là tốt
+ Đây là tầng chứa nớc có áp
+ Chiều dày m, hệ số thấm k, bán kính ảnh hởng R của tầng này là lớn
Chọn k = 100(m/ng), R= 500 (m)
3. Chọn sơ bộ loại giếng khoan và sơ đồ bố trí sơ bộ
a/ Chọn giếng khoan là giếng khoan hoàn chỉnh thu nớc ngầm có áp dùng ống lọc
quấn dây có cốt ống là ống khoan lỗ đờng kính lỗ là 5
- Công suất thiết kế của trạm là 21500 m
3
/ngđ, để thỏa mãn điều kiện giếng khoan
làm việc ổn định nên ta chọn sơ bộ số giếng khoan là8 giếng hoạt động và 2 giếng dự
trữ.
- Lu lợng mỗi giếng là :
Qg =
8
21500
= 2687,3 (m
3
/ngđ) = 31,1 (l/s)
Tra bảng 2-1 Trang 16-SGK ta có :
+ Đờng kính ngoài của bơm : 200 (m m)
+ Đờng kính tối u của ống vách (N) : 300 (m m)

a/ Tính toán ống lọc
- Kiểu loại đã chọn : ống lọc quấn dây
- Dây quấn là dây đồng hoặc thép không gỉ, tiết diện tròn, d=1ữ5 mm
- Cốt ống là ống khoan lỗ đờng kính lỗ đã chọn là 5
- Giữa dây quấn và cốt ống có đặt một số thanh thép 5ữ8 cách nhau 40ữ50
mm
- Chiều dài công tác của ống lọc :
L=(0,7ữ0,9).m với m = 15 (m)
= > L=10,5ữ13,5 (m)
Chọn L=13,5 m với khoảng cách cách đáy và đỉnh là
a=(15-13,5)/2=0,75 (m)
- Vận tốc nớc chảy qua ống lọc là Vl

=60
3
k
Vl : Vận tốc nớc chảy vào ống lọc
k : Hệ số thấm của tầng chứa nớc
k=100 với tầng chứa nớc là cát thô
Vl

=60
3
100
= 278,5(m/ng)
- Đờng kính ống lọc :

mmm
VlL
Q

2
Lm
=
2
1415
= 0,5 (m)
- Sơ đồ ống lọc :
+ Tỷ lệ diện tích lọc : 40%
+ Đờng kính dây quấn : d=3 mm
+ Khoảng cách giữa các vòng dây là 2 mm
+ Khối lợng dây quấn cho 1 mét ống đờng kính 219mm là 7,5 kg
- Chèn sỏi ống lọc :
+ Lớp sỏi chèn có chiều dày 80 mm
+ Dùng sỏi thạch anh, sạch có hệ số thấm lớn, bền với hóa chất và vận tốc
nớc chảy vào giếng nhỏ
+ Cỡ hạt phụ thuộc cỡ hạt thực tế của tầng chứa nớc
+ Chức năng dùng để hạn chế cát từ tầng chứa chui lọt vào ống
b/ Tính chọn ống vách
- Vật liệu làm ống vách là thép, ống gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng hàn
- Chức năng :
+ Ngăn nớc chất lợng xấu từ các tầng phía trên chảy vào giếng
+ Gia cố, bảo vệ, tránh sạt lở giếng, chống sập giếng
- Kích thớc các đoạn ống vách là 6 m, có chiều dày 8ữ12 mm, các đoạn ống có
cùng một cỡ đờng ống
- Theo tiêu chuẩn : đờng kính ống vách phải lớn hơn đờng kính ống lọc 80ữ100
mm để đủ khoảng cách đặt sỏi chèn
D
l
= 219 mm
D

mk
Q
lgì
ì
+ S : Độ hạ mực nớc trong giếng
+ Q : Lu lợng tính toán, Q =Qg = 2687,5 (m
3
/ngđ)
+ R : Bán kính ảnh hởng, R = 500 (m)
+ r : Bán kính ống lọc, r =
2
D
=
2
219,0
= 0,1095 (m)
+ k : Hệ số thấm, k = 100
+ m : Chiếu dày tầng chứa nớc, m = 15 (m)
Thay các số liệu ta có :
S = 0.37
1095.0
500
lg
15100
5,2687
ì
ì
= 6,557 (m)
Vậy :
Khi bơm làm việc với lu lợng Q = 2687,5 (m


S : Tổn thất mực nớc qua ống lọc
Theo Abramop có :
s= a

ì
ì
ì
k
SQ

- Diện tích xung quanh ống lọc


=

ì
D
ì
L = 3,14
ì
0,219
ì
14= 9,632(m
2
)
a = 15 ữ 20 với ống quấn dây = > Chọn a =18
Vậy:
s = 18
632,9100

200
200
5
6
7
8
4
3
2
1
200
Đồ án Công trình thu - Trạm bơm GVHD NGUYEN PHUONG THAO
- Đặc trng của tầng chứa nớc
- Lu lợng khai thác
- Khoảng cách giữa các giếng
Khi làm việc đồng thời, do có sự ảnh hởng lẫn nhau nên độ hạ mực nớc S của các
giếng sẽ tăng lên là S .
Nếu S < S
gh
thì việc bố trí giếng, tính chọn các điều kiện là đã đảm bảo.
Nếu S > S
gh
thì ta phải tăng khoảng cách của các giếng.
- Sơ đồ bố trí :
Các giếng trong từng nhóm 1,4,6,9 và 2,3,7,8 có độ hạ mực nớc tơng đơng nhau
Nhóm giếng 2,3,7,8 có độ hạ mực nớc cao hơn nhóm 1,4,6,9
Giếng 5,10 là giếng dự trữ
Tính cho giếng bất lợi nhất (2,3,7,8) :
Xét giếng 2 :
S2=

r
R
Q
r
R
Q
r
R
Q
r
R
Q
r
R
Q
mk
Qi = 2687,5 (m
3
/ngđ) - Lu lợng của các giếng 1,2, 3,4, 6,7,8,9
R = 500; k=100 ; m = 15 (m)
r
2-i
- Khoảng cách từ giếng 2 đến các giếng 1,3,4,6,7,8,9
r
2-1
= r
2-3
= r
2-7
= 250m


++++ìì
ì
559/500lg500/500lg
55,353
500
lg2
250
500
lg3
1095,0
500
lg5,2687
15100
37.0
= 2,5 (m)

So sánh : S = 2,5 (m)
S
gh
= 16,23 (m)
Kết luận : S<S
gh
Vậy độ hạ mực nớc trong giếng 2 (giếng bất lợi nhất) thoả mãn điều
kiện kiểm tra.
Cao độ mực nớc tĩnh là 23 m
Độ hạ mực nớc khi các giếng làm việc đồng thời S =S
2
= 2,5 m
Tổn thất qua ống lọc là : s = 77 (cm)

o
.
- ống lắng : là đoạn ống thép trơn, đờng kính D=273 mm, đầu dới đặt van một
chiều kiểu đĩa. ống lắng có chiều dài L
Lắng
= 2,5 (m)
- Các bộ phận khác đợc gia cố nh Sơ đồ cụ thể 1 giếng (Hình 3)
Hình 3 :
Sơ đồ cụ thể 1 giếng
1. Cổ giếng : Cao 0,5 m
2. ống vách D
Trong =
357 mm, D
Ngoài
= 377 mm.
3. Côn nối giữa ống vách và ống lọc
4. ống lọc L=12,2 m - D=273 mm
5. ống lắng L=2,5 m - D=273 mm
6. Sỏi chèn với cỡ hạt có đờng kính 80
7. Lớp sét chèn cỡ hạt 8ữ10 mm
8. Vữa xi măng : Dài 10m
SV-NGUYEN XUAN LOI-49MN3-289049
8
2
3
4
7
8
10
9

3 m
Đồ án Công trình thu - Trạm bơm GVHD NGUYEN PHUONG THAO
III/ Tính toán thiết kế Trạm bơm cấp I, thu n ớc ngầm
Hình 4 : Sơ đồ bố trí sơ bộ máy bơm trong 1 giếng
1/ Xác định l u l ợng, áp lực bơm
Với trạm bơm cấp I, mỗi trạm bơm gồm 1 ống đẩy và 1 máy bơm chìm.
Đoạn ống đẩy nối từ máy bơm qua nhà trạm và đến điểm nối với ống đẩy chung của 1
dãy đợc chia làm 4 đoạn. Tất cả các ống đẩy trong khu vực đều là ống thép.
a/ L u l ợng của bơm : Q
b
=Q
g
=2500 (m
3
/ngđ) = 28,94 (l/s)
b/ Cột áp của bơm : H
b
= W
TXL=
W
MNĐ
+ h+h
td
W
TXL
Là mực nớc cao nhất trên Trạm xử lý
W
MNĐ
Là mực nớc động
h : Tổng tổn thất từ giếng xa nhất đến trạm xử lý

i = 1,25i
o
h
d
h
di
= i.l
i
[m]
MBG1-1 25,5 28,94 200 0,85 0,00616 0,0077 0,196
1-2 200 28,94 200 0,85 0,00616 0,0077 1,54
2-3 200 57,88 250 0,55 0,00208 0,0026 0,52
3-4 200 86,82 300 0,38 0,00087 0,00109 0,218
4-9 700 86,82 300 0,38 0,00087 0,00109 0,763
SV-NGUYEN XUAN LOI-49MN3-289049
10
g1
Đồ án Công trình thu - Trạm bơm GVHD NGUYEN PHUONG THAO
Tổng tổn thất dọc đờng trên ống đẩy tính từ Máy bơm ở giếng 1 đến trạm xử lý-điểm
4 là : h
dd
h
dd
= h
MBG1-1
+h
1-2
+ h
2-3
+h

van
=1,7
1 khoá
k
=1
2 cút 135
0

135
c
=0,3
(0,5+2
ì
0,3+1,7+1)0,85
2
/2
ì
9,81
= 0,14 [m]
1-2 0,85
1 cút 90
0

c
90
=0,5
1 Côn mở
côn
=0,25
(0,5+0,25) 0,85

4-9 0,38
1 khóa
k
=1
3 cút 90
0

c
90
=0,5
(1+0,5) 0,38
2
/2
ì
9,81
=0,011 [m]
Vậy h
cb
=0,14+0,028+0,108+0,011+0,011 = 0,298 m
h = h
dd
+ h
cb
= 2,237+ 0,298 = 2,535 m
H
b
= W
TXL=
W
MNĐ

Lắp đặt đứng DN1 = 100m
Hình 5 : Sơ đồ bơm K86-1
SV-NGUYEN XUAN LOI-49MN3-289049
12
Đồ án Công trình thu - Trạm bơm GVHD NGUYEN PHUONG THAO
4/ Xác định chế độ làm việc của Máy bơm
a/ Dựng đ ờng đặc tính ống
H
1 ống
= H
hh
+ SQ
2
H
hh
= W
TXL
- W
MNĐ
= 35-17,75 = 17,25 m
h = SQ
2

h = 3,535 m ;
Q = Q
6 bơm
= 173,64 l/s
000118,0
64,173
535,3

5 0,000118 0,00294 17,25 17,25294
10 0,000118 0,01172 17,25 17,26172
15 0,000118 0,02638 17,25 17,27638
20 0,000118 0,04689 17,25 17,29689
25 0,000118 0,07328 17,25 17,32328
30 0,000118 0,10552 17,25 17,35552
35 0,000118 0,14362 17,25 17,39362
40 0,000118 0,18759 17,25 17,43759
45 0,000118 0,23742 17,25 17,48742
50 0,000118 0,29311 17,25 17,54311
b/ Dựng đ ờng đặc tính bơm
Để xây dựng đờng đặc tính của 4 bơm làm việc song song ta quy đổi bơm 1,2,3 về
bơm 4. Cao trình của 4 bơm là nh nhau và chung nhau đoạn ống.
Bơm 1 quy đổi về bơm 4 :
h
d
=0,196+1,54+0,52+0,218=2,474 (m)
h
cb
=0,14+0,028 +0,108 +0,011 = 0,287 (m)
h
1
=2,474+0,287=2,761 (m)
SV-NGUYEN XUAN LOI-49MN3-289049
13
Đồ án Công trình thu - Trạm bơm GVHD NGUYEN PHUONG THAO
Bơm 2 quy đổi về bơm 4 :
h
d
=0,196+0,52+0,218=0,934 (m)

10
20
30
40
50
0,000366
0,000366
0,000366
0,000366
0,000366
0,000366
0
0,0366
0,1464
0,3294
0,5856
0,915
0
0,0366
0,1464
0,3294
0,5856
0,915
2-4
0
10
20
30
40
50

0,000075
0
0,0075
0,03
0,0675
0,12
0,1875
0
0,0075
0,03
0,0675
0,12
0,1875
Từ các giá trị SQ
2
nh trên ta vẽ đợc đờng đặc tính của các đoạn ống nối 1-4, 2-4, 3-
4.
Trừ các giá trị tơng ứng H trên đờng đặc tính 1 bơm cho đờng đặc tính đoạn ống
nối 1-2 ta đợc đờng đặc tính quy đổi của 1 bơm H-Q
1
.
Trừ các giá trị tơng ứng H trên đờng đặc tính bơm 1 và 2 song song cho đờng đặc
tính đoạn ống nối 3-4 ta đợc đờng đặc tính quy đổi của 2 bơm H-Q
1+2
.
Trừ các giá trị tơng ứng H trên đờng đặc tính bơm 1,2,3 cho đờng đặc tính đoạn
ống nối 3-4 ta đợc đờng đặc tính quy đổi của 3 bơm H-Q
1+2+3
.
SV-NGUYEN XUAN LOI-49MN3-289049

Q
1
= 30,5 (l/s); H
1
= 18,5 (m);
1
= 77 %; P
1
= 15,2 kw
Q
2
= 30 (l/s); H
2
= 18,5 (m);
1
= 76 %; P
1
= 15,1 kw
Q
3
= 30 (l/s); H
3
= 18,5 (m);
1
= 76 %; P
1
= 15,1 kw
Q
5
= 30,5 (l/s); H


=ì

H
HttH
%03,0
4,18
395,184,18
%100 =

=ì

H
HttH
Vậy kết quả tính toán là hợp lý
5/ Bơm chữa cháy
- Chức năng của bơm chữa cháy đặt ở trạm bơm cấp I là để khôi phục lại lợng nớc dự
trự chữa cháy trong bể chứa nớc sạch.
- Do hệ thống chữa cháy đợc bố trí kết hợp nên lợng nớc chữa cháy này cũng phải đợc
xử lý giống nh nớc cấp cho sinh hoạt hoặc sản xuất. Vì vậy, cột áp của bơm chữa cháy
tính nh các bơm công tác.
- Lu lợng và thời gian khôi phục đợc lựa chọn sao cho phù hợp với khả năng làm việc
của Trạm xử lý, mức độ an toàn về phòng chữa cháy của xí nghiệp và khu dân c
- Đề bài có : số đám cháy xảy ra đồng thời : 2 x 15 = 30 (l/s)
- Để phục hồi lợng nớc dự trữ chữa cháy, ta sử dụng bơm và giếng dự trữ. Khi đó lu l-
ợng của bơm chữa cháy trên thực tế là lu lợng của 1 bơm công tác :
Q
b
cc
= 28,94 l/s . Cách này hợp lý vì khi có cháy, chỉ cần sử dụng thêm bơm và giếng

Với Ti=24h;
dc
=0,85
Qi,Hi đã tính ở trên
=1000 (kG/m
3
) - Là tỷ trọng riêng của nớc
Vậy E=1007385,4 (kWh)
Chi phí điện hằng năm : 1007385,4 x 1000 = 1.007.385.400 VNĐ
7/ Đặc điểm kết cấu nhà trạm
- Trạm có kích thớc mặt bằng nhỏ gồm giếng, bơm và các thiết bị cần
thiết khác. Việc sửa chữa ở ngoài trạm.
- Kích thớc mặt bằng nhà trạm là 3x3.5 (m)
- Phần mái có bố trí cửa rút ống sử dụng khi sửa chữa bơm hoặc thau rửa
giếng, mái đổ bê tông toàn khối, chiều cao mái là 3 m
- Móng nhà bằng bê tông cốt thép.
SV-NGUYEN XUAN LOI-49MN3-289049
16
§å ¸n C«ng tr×nh thu - Tr¹m b¬m GVHD –NGUYEN PHUONG THAO
Tµi liÖu tham kh¶o :
 C«ng tr×nh thu níc&Tr¹m b¬m cÊp tho¸t níc - Th.S Lª Dung
NXB X©y dùng 2003
 M¸y b¬m vµ c¸c thiÕt bÞ CTN-Th.S Lª Dung
NXB X©y dùng 2002
 Sæ tay M¸y b¬m - Th.S Lª Dung
NXB X©y dùng 2001
 C¸c b¶ng tÝnh to¸n thñy lùc-Th.S NguyÔn ThÞ Hång (biªn dÞch)
NXB X©y dùng 2001
SV-NGUYEN XUAN LOI-49MN3-289049
17