THIẾT KẾ CHU TRÌNH NƯỚC ĐÔ THỊ: Hướng dẫn Thiết kế Tiêu chuẩn Kép

THIẾT KẾ CHU TRÌNH NƯỚC ĐÔ THỊ:
Hướng dẫn Thiết kế Tiêu chuẩn Kép

Khi thiết kế cơ sở hạ tầng nước, các phép tính phải chính xác để thu hẹp khoảng cách giữa các thực tiễn tốt nhất quốc tế và các yêu cầu quy định địa phương.

Các nguyên lý vật lý vẫn giữ nguyên, nhưng các thông số thiết kế sẽ thay đổi để đáp ứng nhu cầu địa phương.

Dưới đây là quy trình thiết kế từng bước cho một hệ thống phục vụ 50.000 người.

GIAI ĐOẠN 1: CUNG CẤP & NHU CẦU NƯỚC

Chúng ta bắt đầu bằng cách xác định lượng nước mà hệ thống phải sản xuất hàng ngày.

Bước 1.1: Nhu cầu trung bình hàng ngày (ADD)

* Tiêu chuẩn Kenya: 150 lít/người/ngày đối với các kết nối đô thị.

* Dân số (P): 50.000 người.

* Tính toán:

ADD = 50.000 x 150 = 7.500.000 lít/ngày

* Chuyển đổi sang hệ mét: 7.500.000 / 1.000 = 7.500 m³/ngày

Bước 1.2: Lưu lượng thiết kế / Nhu cầu cao điểm trong ngày (Q hoặc PDD)

* Tiêu chuẩn: Để tính đến mức sử dụng cao điểm (Mỹ/Kenya), chúng tôi áp dụng hệ số 1,5.
* Tính toán:

Q = 7.500 x 1,5 = 11.250 m³/ngày

GIAI ĐOẠN 2: XỬ LÝ NƯỚC

Chúng ta sẽ tập trung vào bể lắng – trái tim của quá trình xử lý vật lý.

Bước 🚶‍♂️ 2.1: Diện tích bề mặt (A)

* Tiêu chuẩn (Mỹ/Kenya): Tốc độ tràn bề mặt (SOR) được đặt ở mức 30 m³/m²/ngày.
* Tính toán:

> Diện tích = {{Lưu lượng} ÷{SOR}}

>Diện tích = 11.250 m³/ngày ÷ 30 m³/m²/ngày = 375 m²

Bước 2.2: Kích thước bể chứa (Chiều dài & Chiều rộng)

* Tiêu chuẩn: Tỷ lệ Chiều dài trên Chiều rộng (L:W) là 4:1 được sử dụng để đảm bảo dòng chảy ổn định.
* Tính toán:

375 = L x W (và L = 4W)

375 = 4W x W — 375 = 4W^2

W^2 = 93,75

W = \sqrt{93,75} = 9,7 mét

L = 4 x 9,7 = 38,8 mét

Bước 2.3: Thể tích và Thời gian lưu giữ (DT)

* Tiêu chuẩn: Nước phải ở trong bể từ 2–4 giờ. Giả sử độ sâu (d) là 3,5 mét.
* Tính toán (Thể tích):

Thể tích = Diện tích x đường kính = 375 x 3,5 = 1.312,5 m³

* Tính toán (Thời gian):

DT = (Thể tích ÷ Lưu lượng) x 24 giờ

DT = (1.312,5 ÷ 11.250) × 24 = 2,8 giờ

Kết quả: Thành công. Điều này đáp ứng tiêu chuẩn toàn cầu từ 2-4 giờ.

GIAI ĐOẠN 3: PHÂN PHỐI NƯỚC

Sau khi được xử lý, nước phải được vận chuyển đến cộng đồng.

Bước 3.1: Yêu cầu lưu trữ

* Tiêu chuẩn Kenya: Yêu cầu lưu trữ 24 giờ để đảm bảo tính ổn định của hệ thống.

* Tiêu chuẩn Mỹ: Tập trung vào lưu lượng chữa cháy (ví dụ: 2 giờ ở 1.000 gpm).
* Lựa chọn thiết kế (tập trung vào Kenya): Tổng dung tích lưu trữ = 1 ngày x THÊM = 7.500 m³

Bước 3.2: Tính toán kích thước đường ống (Thủy lực)

* Mục tiêu: Duy trì vận tốc (V) trong khoảng từ 0,6 m/s đến 2,1 m/s.
* Tính toán:
Chuyển đổi lưu lượng hàng ngày sang m³/s:

Q_{sec} = {11.250} ÷ {24 x 3.600} = 0,13 m³/s

Nếu chọn ống 300mm (0,3m):

V = {Q} ÷ {Diện tích} = {0,13} ÷ {\pi x (0,15)²} = 1,8 { m/s}}

(Kết quả: Thành công. 1,8 m/s nằm trong phạm vi an toàn từ 0,6–2,1 m/s.)

Tóm tắt tuân thủ toàn cầu

* Khử trùng: Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) yêu cầu loại bỏ virus ở mức 4 log; Cơ quan Kiểm soát Nước Kenya (KEBS/WASREB) yêu cầu dư lượng clo từ 0,2–0,5 mg/L tại vòi nước của người tiêu dùng để đảm bảo an toàn.

* Áp suất: Tối thiểu 15 mét (1,5 bar) cột nước tại hộ gia đình xa nhất.

#CivilEngineering #WaterDesign #CEIE440 #CEIE453 #KenyaEngineering #Infrastructure #LinkedInLearning