BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ
YYYY ZZZZ

TRẦN HẢI PHỤNG

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẤP NƯỚC BẰNG NGUỒN
NƯỚC NGẦM TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TP. Hồ Chí Minh
Tháng 08 năm 2007


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ
YYYY ZZZZ

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẤP NƯỚC BẰNG NGUỒN
NƯỚC NGẦM TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành: Cơ Khí Nông Lâm

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

THS. VÕ VĂN THƯA


Ho Chi Minh, City
August, 2007
ii


CẢM TẠ
Lời đầu tiên, cho phép Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến toàn thể
quý Thầy (Cô) giáo Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh nói chung và quý
Thầy (Cô) giáo Khoa Cơ Khí Công Nghệ nói riêng, những người đã mang đến cho
chúng em trí tuệ, niềm tin, đã dẫn dắt chúng em đi theo con đường của khoa học, đã
tạo cho chúng em có một cái nhìn khoa học trước những sự vật và hiện tượng, đã tạo
ra một xuất phát điểm đầy thuận lợi và trang bị cho chúng em những kiến thức bổ ích
làm hành trang vững bước vào đời. Trong đó, Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
thầy Võ Văn Thưa và thầy Thi Hồng Xuân đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo để Em hoàn
thành tốt đề tài này.
Sau đó, Em xin gửi lời biết ơn đến những người thân sinh ra Em đã nuôi dạy
Em khôn lớn, luôn bên Em những lúc khó khăn, chỉ bảo điều hay lẽ phải.
Bên cạnh đó, Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến những người bạn gần xa đã gửi
tới những lời đóng góp, những lời động viên đầy bổ ích, những người Công nhân tổ
điện nước Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh đã tạo mọi thuận lợi cho quá
trình thu thập những thông số cần thiết. Những tác giả của những cuốn sách với đầy
tâm huyết nghề nghiệp, những nhà khoa học đã cống hiến cả cuộc đời cho khoa học,
cho sự nghiệp giáo dục.
Để bày tỏ lòng biết ơn đó Em xin gửi đến lời chúc cho những người Thầy (Cô),
Cha Mẹ, bạn bè, những nhà khoa học một sức khỏe, hạnh phúc và thành công để cùng
hướng tới một tương lai tươi sáng, đưa đất nước lên một vị thế mới, đưa nền khoa học
nước nhà và thế giới đến những đỉnh cao mới.

iii

- Calculating extinguishable fire system.
Based on calculating theory in order to recommend modificative systems and
method builds new systems.

v


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa ................................................................................................................. i
Cảm tạ ..................................................................................................................... iii
Tóm tắt .................................................................................................................... iv
Mục lục ................................................................................................................... vi
Danh sách các hình .................................................................................................. ix
Danh sách các bảng ................................................................................................. x
Chương 1Mở đầu ..................................................................................................... 1
Chương 2 Tra cứu tài liệu, sách báo phục vụ trực tiếp đề tài .................................. 3
2.1 Phương trình Becnuli đối với dòng chảy thực: .................................................. 3
2.2 Tổn thất năng lượng của dòng chảy thực: ......................................................... 4
2.2.1 Tổn thất dọc đường: ....................................................................................... 4
2.2.2 Tổn thất cục bộ: .............................................................................................. 5
2.3 Hệ thống cấp nước trong nhà:

.............................................................. 5

2.3.1 Xác định lưu lượng nước tính toán:

................................................. 5

2.3.2 Lưu lượng của bơm dùng cho hệ thống cấp nước trong nhà: ......................... 6

3.1.3 Phương pháp xác định dung tích của đài nước và bể trung chuyển: .............. 16
3.1.4 Phương pháp chọn nguồn nước cấp cho ngôi nhà: ........................................ 17
3.1.5 Phương pháp xác định lưu lượng bơm giếng ngầm: ...................................... 17
3.2 Phương tiện: ....................................................................................................... 17
Chương 4 Kết quả và thảo luận ............................................................................... 18
4.1 Giới thiệu chung: ............................................................................................... 18
4.2 Hệ thống điện:.................................................................................................... 18
4.3 Tìm hiểu giếng khoan và bơm giếng ngầm: ...................................................... 20
4.3.1 Nguồn nước ngầm: ......................................................................................... 21
4.3.2 Bơm chìm dùng cho giếng ngầm: ................................................................... 21
4.4 Hệ thống cấp nước khu nhà Phượng Vỹ:........................................................... 23
4.4.1 Bộ phận phân phối – cung cấp nước: ............................................................. 23
4.4.1.1 Các thông số thực tế của hệ thống: ............................................................. 24
4.4.1.2 Lưu lượng tính toán cho từng điểm nút: ..................................................... 24
vii


4.4.1.3 Cột áp cần thiết và chiều cao đặt tháp nước: ............................................... 25
4.4.1.4 Tính toán lại các thông số đài nước: ............................................................ 27
4.4.2 Bộ phận tạo áp lực cần thiết: .......................................................................... 28
4.4.2.1 Tiến hành thu thập các thông số của hệ thống thực tế, như sau: ................ 28
4.4.2.2 Tính toán lý thuyết hệ thống: ....................................................................... 29
4.5 Hệ thống cấp nước khu nhà Cư Xá E: ............................................................... 31
4.5.1 Bộ phận phân phối – cung cấp nước: ............................................................. 31
4.5.1.1 Các thông số thực tế: ................................................................................... 31
4.5.1.2 Tính toán lý thuyết hệ thống: ....................................................................... 31
4.5.2 Bộ phận tạo áp lực cần thiết: .......................................................................... 35
4.5.2.1 Các thông số của hệ thống thực tế: ............................................................. 35
4.5.2.2 Tính toán lý thuyết hệ thống: ....................................................................... 36
4.5.3 Hệ thống cấp nước chữa cháy:........................................................................ 38

13) Hình 4.10 sơ đồ hệ thống chữa cháy khu nhà Cư Xá E.

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG
1) Bảng 4.1 thống kê các thiết bị sử dụng nước của khu nhà Phượng Vỹ.
2) Bảng 4.2 kết quả tính toán thủy lực tại những điểm nút.
3) Bảng 4.3 kết quả đo lưu lượng bơm trung chuyển khu nhà Phượng Vỹ.
4) Bảng 4.4 thống kê thiết bị sử dụng nước khu nhà Cư Xá E.
5) Bảng 4.5 kết quả đo lưu lượng bơm trung chuyển khu nhà Cư Xá E.
6) Bảng 4.6 các đại lượng thực tế và tính toán của hệ thống cấp nước khu nhà Phượng
Vỹ.
7) Bảng 4.7 các đại lượng thực tế và tính toán của hệ thống cấp nước khu nhà Cư Xá E

x


Chương 1
MỞ ĐẦU
Cùng với nhiều ngành khoa học hiện đại nhằm phục vụ cho lợi ích của con
người, hệ thống cấp nước đóng một vai trò quan trọng.
Cấp nước là một hệ thống những công trình, thiết bị và giải pháp kỹ thuật nhằm
nhiệm vụ cấp nước sinh hoạt, công nghiệp, trường học, bệnh viện… Không ai một
ngày không dùng nước, vì thế hệ thống cấp nước trở nên vô cùng quan trọng là điều
kiện để duy trì đời sống hàng ngày của con người, có thể nói ở đâu có sự hiện diện của
con người là ở đó có hệ thống cấp nước tồn tại dưới những hình thức khác nhau.
Nguồn gốc của việc ra đời những hệ thống cấp nước là do nước thường tồn tại ở
dạng thế năng thấp, mặt khác nguồn nước phân bố không đều, với mỗi địa điểm tài
nguyên nước thường là hữu hạn đặc biệt với nguồn nước ngầm.

Chương 2
TRA CỨU TÀI LIỆU, SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC
TIẾP ĐỀ TÀI
2.1 Phương trình Becnuli đối với dòng chảy thực:
Theo Nguyễn Phước Hoàng và cộng tác viên (1996).
Xét một đoạn
dòng chất lỏng thực
chuyển động ổn định
giới hạn bởi hai mặt cắt
1 - 1 và 2 – 2
(Hình 2.1)
Tại trọng tâm
của hai mặt cắt ta có:
- Độ cao hình học
Z1 và Z2(m).
- Áp suất thủy động
p1 và p2(N/m2).
- Vận tốc v1 và v2(m/s).
- Diện tích mặt cắt f1 và f2(m2).

Hình 2.1

Phương trình Becnuli viết cho dòng nguyên tố chất lỏng thực chuyển động ổn
định, như sau:
Z1 +

p1

γ


+ Tổn thất cục bộ: (hwc )
2.2.1 Tổn thất dọc đường:
Tổn thất năng lượng dọc đường là do lực cản tác dụng lên chất lỏng chảy do lực
ma sát trong của chất lỏng gây nên, hay do lực cản theo chiều dài của bề mặt bao
quanh dòng chảy.
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất dọc đường, Darcy đã thiết lập công
thức chung xác định tổn thất năng lượng dọc đường vào năm 1856, gọi là công thức
Darcy:
hwd = λ

Trong đó: i = λ

l v2
= il
d 2g

(2 – 2)

v2
8λ.Q 2
= 2
là độ dốc thủy lực của ống (hay tổn thất trên một đơn vị
2dg π .g .d 5

dài của ống).
λ - hệ số cản theo chiều dài.

Q – Lưu lượng dòng chảy trong ống (m3/s).
d - đường kính trong của ống (m).
v - vận tốc dòng chảy trung bình trong ống (m/s).

người ta thường đưa tất cả các lưu lượng nước của các thiết bị về dạng lưu lượng đơn
vị tương đương gọi là đương lượng (N). Một đương lượng tương ứng với lưu lượng là
0,2 l/s có đường kính φ15 mm. Lưu lượng nước tính toán và trị số đương lượng của các
thiết bị lấy theo bảng (5 – 3).
Trong thực tế không phải tất cả các thiết bị đều làm việc đồng thời, mà nó phụ
thuộc vào chức năng của ngôi nhà, vào số lượng thiết bị và mức độ trang bị kỹ thuật
cho ngôi nhà.
Vì vậy để xác định lưu lượng nước tính toán người ta thường sử dụng các công
thức có dạng phụ thuộc vào số lượng thiết bị và áp dụng cho từng loại nhà khác nhau.
Các công thức này được thành lập trên cơ sở điều tra thực nghiệm về sự hoạt động
đồng thời của các thiết bị dùng nước trong các ngôi nhà khác nhau.
qtt = α * 0,2 N

(l/s)

(2 – 4)

Trong đó: qtt là lưu lượng nước tính toán,
α là hệ số phụ thuộc vào chức năng của ngôi nhà, lấy theo bảng (5 – 6).
5


2.3.2 Lưu lượng của bơm dùng cho hệ thống cấp nước trong nhà:
Lưu lượng bơm dùng cho hệ thống cấp nước trong nhà phải chọn như sau:
Qb = qttmax + q cc

(2 – 5)

Trong đó: qttmax là lưu lượng sử dụng tính toán lớn nhất, tính theo công thức (2 – 4);
q cc là lưu lượng của bơm dùng cho chữa cháy.

qtb- tiêu chuẩn dùng nước trung bình (l/người ngày đêm), tra bảng tiêu chuẩn;
P - Số người sử dụng tính toán (người).
2.3.4 Áp lực trong mạng lưới cấp nước:
Muốn đưa nước tới các nơi tiêu dùng, thì tại mỗi điểm của mạng lưới cấp nước
bên ngoài phải có một áp lực tự do dự trữ cần thiết. Áp lực này do bơm hoặc đài nước
tạo ra. Muốn việc cấp nước được liên tục thì áp lực của máy bơm hoặc chiều cao của
đài nước phải đủ lớn, để đảm bảo đưa nước tới những vị trí bất lợi nhất, tức là điểm
đưa nước tới nằm ở vị trí cao nhất, xa nhất so với trạm bơm hay đài nước.
Áp lực tự do cần thiết tại vị trí bất lợi nhất trên mạng lưới cấp nước bên ngoài,
còn gọi là áp lực cần thiết của hệ thống, có thể lấy sơ bộ như sau: nhà một tầng 10m,
hai tầng 12m, ba tầng 16m, bốn tầng 20m,…, cứ như vậy, khi tăng thêm một tầng thì
áp lực cần thiết tăng thêm 4m. Áp lực tự do cần thiết ở những thiết bị hoặc máy móc
dùng nước lấy theo Tiêu Chuẩn Việt Nam (TCVN) 18 - 64.

6


2.4 Tài liệu về các giếng khoan:
Từ hồ sơ của các giếng khoan do các nhà thầu cung cấp, ta có các thông số về
các giếng khoan và bơm giếng ngầm tương ứng với những hệ thống cấp nước ngầm.
Cụ thể các thông số này xem thêm phần phụ lục.
2.5 Đài nước:
2.5.1 Chức năng của đài nước:
Chức năng chính của đài nước là thực hiện nhiệm vụ điều hoà nước, tức là dự
trữ nước khi thừa và cung cấp nước khi thiếu. Đồng thời két nước tạo áp lực để đưa
nước tới các nơi tiêu dùng nước một cách ổn định và thường xuyên. Ngoài ra, đài nước
còn dùng để lắng lọc tạp chất có trong nước, dự trữ nước lâu dài và sẵn sàng cung cấp
cho hệ thống chữa cháy nếu cần.
2.5.2 Xác định dung tích và chiều cao đặt đài nước:
2.5.2.1 Xác định dung tích đài nước:

trí trong các loại ngôi nhà sau đây:
-

Các nhà ở gia đình cao từ bốn tầng trở lên, các nhà ở tập thể, khách sạn, cửa
hàng ăn cao từ năm tầng trở lên.

-

Các cơ quan hành chính, trường học cao từ ba tầng trở lên.

-

Các nhà ga, kho hàng hoá, các công trình công cộng, các cơ quan khám
bệnh, nhà giữ trẻ, mẫu giáo khi khối tích mỗi nhà từ 5000m3 trở lên.

-

Các rạp hát, chiếu bóng, câu lạc bộ, nhà văn hóa mà phòng khán giả có từ
300 chỗ ngồi trở lên.

-

Các phòng dưới khán giả của sân vận động có từ 5000 chỗ ngồi xem trở lên.

Tiêu chuẩn chất lượng nước của mỗi vòi phun chữa cháy và số vòi phun chữa
cháy hoạt động đồng thời trong nhà có thể tham khảo bảng phụ lục III, trang 171, sách
“Giáo trình cấp thoát nước”, tác giả Hoàng Huệ, NXB Xây Dựng, 2003.
Hệ thống cấp nước chữa cháy thông thường, thường được xây dựng rộng rãi và
thường kết hợp với hệ thống cấp nước sinh hoạt hoặc sản xuất.
8



2.7.2 Các thông số cơ bản của bơm:
Xét một sơ đồ thiết bị của một bơm làm việc trong hệ thống đơn giản sau:

Hình 2.3
Bơm có năm thông số làm việc cơ bản sau:
- Lưu lượng: Q (l/s, m3/s, m3/h, N/s…)
- Cột áp: H (m)
- Công suất: N (kW, Hp….)
- Hiệu suất: η
- Cột áp hút cho phép: [H ck ] (m)
2.7.2.1 Lưu lượng của bơm là lượng chất lỏng mà bơm vận chuyển được trong một
đơn vị thời gian.
Lưu lượng được xác định bằng các dụng cụ đo tức thời lắp trên ống đẩy (ống
Venturi, tấm chắn) hoặc các dụng cụ đo trung bình đặt ở cuối ống đẩy (thùng lường
hoặc cân)

10


2.7.2.2 Cột áp của bơm chính là năng lượng đơn vị mà bơm truyền được cho chất lỏng
(thường kí hiệu là H, đo bằng m cột chất lỏng).
Từ sơ đồ hệ thống làm việc của bơm (hình 2.3). Viết phương trình Becnuli cho
mặt cắt (2 - 2) và (3 - 3), mặt chuẩn đi qua tâm bơm, kết hợp với khái niệm về cột áp
như đa nêu, ta có:
⎛p
⎞ ⎛p
⎞ p − p 2 v32 − v 22
v2

H=

p ak + p ck

(2 – 12)

γ

Trong đó: era , evao , γ , p a lần lượt là năng lượng đơn vị của chất lỏng ra và vào,
trọng lượng riêng của chất lỏng, áp suất khí quyển.
Đây chính là cơ sở cho việc xác định cột áp của bơm đang hoạt động trong một
hệ thống nhất định, khảo nghiệm cột áp thực của bơm và vẽ đường đặc tính thực
nghiệm cho bơm.
Mặt khác, chúng ta có thể xác định cột áp yêu cầu của bơm dựa vào các thông
số khác (p1, p2, Z…) như sau:
Viết phương trình Becnuli cho mặt cắt 1-1 và 2-2, mặt chuẩn 1-1, ta có:
v12 p1
p
v2
+
= Z h + 2 + 2 + ∑ hh
2g γ
γ
2g

∑h

h

(2 - 13)

∑h = ∑h + ∑h

γ

+ Z h + Z d + y + ∑ hh + ∑ hd +
h

d

v 42 − v12
2g

(2 – 15)

là tổng tổn thất năng lượng trong hệ thống mà bơm làm

việc. Chiều cao hình học Z = Z h + Z d + y .
Vậy:
H=

p 4 − p1

γ

+ Z + ∑h +

v 42 − v12
2g

(2 - 16)

⎪
⇒ H = Ht + Hd
⎨
2
2 ⎬
−
v
v
4
1
⎪H = h +
⎪
⎪⎩ d ∑
2 g ⎪⎭

2.7.2.3 Công suất và hiệu suất:
Công suất thủy lực của bơm là cơ năng mà chất lỏng trao đổi với bơm trong
một đơn vị thời gian.
Công suất thủy lực của bơm được cho bởi công thức:
N tl =

γQH
1000

(kW)

(2 – 17)

Muốn tạo được một công suất thủy lực N tl , thì trục bơm phải có một công suất
lớn hơn công suất này, vì trong khi làm việc bơm phải tiêu hao một phần năng lượng

v22
+ ∑ hh
2g

(2 – 19)

Trong trường hợp p1 = p a , thì khả năng hút tối đa của bơm ứng với p 2 = 0
là: H h max =

pa

γ

= 10m cột nước. Trong thực tế thì cột áp hút lớn nhất của bơm (khi

p1 = p a ) không bao giờ đạt đến 10m cột nước, vì áp suất tại miệng vào của bơm khi

nhỏ đến một mức nào đó bằng áp suất hơi bão hòa của chất lỏng thì đã gây ra hiên
tượng xâm thực trong bơm. Vậy điều kiên để bơm có thể làm việc được
là: H h = Z h +

v 22
+ ∑ hh ≤ [H h ] < H h max , [H h ] là cột áp hút cho phép.
2g

2.7.2.5 Đường đặc tính của bơm ly tâm:
+ Các thông số Q, H, N, η thay đổi theo các chế độ làm việc của bơm với số
vòng quay (n) không đổi hoặc thay đổi.
+ Các quan hệ H = f1 (Q ); N = f 2 (Q );η = f 3 (Q ) , biểu thị đặc tính làm việc của
bơm, được biểu diễn dưới dạng giải tích gọi là các phương trình đặc tính hoặc biểu

có thể làm việc được bình thường là khi làm việc, các bơm ghép phải có cùng lưu
lượng. Khi đó cột áp của bơm ghép nối tiếp bằng tổng cột áp của các bơm đem ghép:
n

H t = ∑ H i , i là thứ tự của bơm đem ghép.
i =1

14