Khái niệm chung về hệ thống công trình trạm bơm

Các thành phần công trình của hệ thống trạm bơm.

Trên hình ( 1 - 3 ) ở cuối chương I đã trinh bày khái niệm về hệ thống một trạm bơm. Sau đây chúng ta hãy xét thành phần đầy đủ của một hệ thống trạm bơm, như Hình 8 -1 dưới đây để hiểu vị trí và công dụng của mỗi thành phần tạo nên hệ thống trạm bơm:

Sơ đồ bố trí hệ thống các công trình trạm bơm.

- Công trình cửa lấy nước 1, lấy nước từ nguồn ( lấy từ sông, hồ, kênh dẫn ... ) ;

- Công trình dẫn nước 2, có nhiệm vụ đưa nước từ cửa lấy nước về bể tập trung nước trước nhà máy bơm. Công trình dẫn nước có thể là kênh dẫn, đường ống dẫn hoặc xi phông. Trên công trình dẫn có thể có bể lắng cát 3, nếu có luận chứng thỏa đáng ;

- Bể tập trung nước 4 nằm trước nhà máy bơm, nó có nhiệm vụ nối tiếp đường dẫn với công trình nhận nước ( bể hút ) của nhà máy sao cho thuận dòng;

- Công trình nhận nước 9 ( bể hút ) lấy nước từ bể tập trung và cung cấp nước cho ống hút hoặc ống tự chảy vào máy bơm ;

- Nhà máy bơm 5, đây là nơi đặt các tổ máy bơm và các thiết bị phụ cơ điện ;

- Đường ống áp lực ( ống đẩy ) 6, đưa nước từ máy bơm lên công trình tháo 7;

- Công trình tháo 7 ( bể tháo ) nhận nước từ ống đẩy, làm ổn định mực nước, phân phối nước cho kênh dẫn 8 hoặc công trình nhận nước .

Thành phần các công trình của trạm, vị trí và hình thức kết cấu của chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : mục đích sử dụng của trạm bơm, lưu lượng, cột nước, điều kiện tự nhiên ( địa hình nơi đặt, giao động mực nước thượng hạ lưu, lượng dòng chảy rắn, điều kiện địa chất công trình, tình hình vật liệu địa phương ), việc cung cấp kỹ thuật thi - công xây lắp ..v.v.. mà quyết định. Ví dụ, khi dòng nước ít bùn cát hoặc độ lớn hạt không nguy hiểm cho máy bơm thì không cần xây bể lắng cát, khi cột nước cần bơm rất thấp, mực nước bể tháo rất ít giao động thì có thể không cần xây ống đẩy mà xây bể tháo liền vào sát nhà máy ..v.v..

Phân loại trạm bơm

Việc phân loại trạm bơm có rất nhiều cách dựa vào các căn cứ sau:

Một số lời khuyên về việc bố trí công trình trạm bơm.

Khi nghiên cứu thiết kế hệ thống trạm bơm cho nhu cầu cải tạo đất và cấp nước nông thôn, điều trước tiên cần giải quyết hai nhiệm vụ: Xác định tuyến công trình và xác định tối ưu số lượng trạm bơm và vị trí đặt các trạm. Để giải quyết những nhiệm vụ này có thể dựa vào những kinh nghiệm sau đây:

- Tùy thuộc vào điều kiện địa hình, chiều dài công trình dẫn nước và địa điểm của các kênh dẫn nước tưới và cấp nước nông thôn của vùng, có thể xây dựng một hoặc

vài bậc trạm, nghĩa là một hoặc vài trạm bơm. Số lượng bậc cần được quyết định theo

tiêu chuẩn tính toán kinh tế - kỹ thuật. Khi các chi phí quy đổi cân bằng giữa các phương án thì người ta ưa chọn phương án có số bậc nhỏ nhất;

- Để giảm khối lượng công tác và giá thành xây dựng, chiều dài của tuyến trạm cần ngắn nhất. Các trạm bơm đầu mối cố gắng đặt gần khu tưới ( hoặc khu tiêu ). Các công trình thủy công của trạm, các kênh dẫn chính, đường xá và đường tải điện cần phải xây dựng trên các phần đất không sử dụng được đối với việc sản xuất nông nghiệp. Cần chú trọng đến công tác phòng hộ rừng. Các công trình dạng tuyến, mong muốn bố trí theo ranh giới ruộng luân canh, dọc đường và tuyến tải điện hiện hành.

- Nếu không có nhu cầu đặc biệt thì không cho phép xây dựng các công trình thủy công trên vùng có khoáng sản, trong vùng cactơ, vùng sụt lở, vùng có thác nước ...

- Khi nguồn nước có các hạt rắn lơ lửng với đường kính hạt từ 0,25 ... 0,5 mm thì nên xây dựng bể lắng. Vị trí bể lắng đặt khoảng giữa công trình lấy nước và nhà máy Đối với phù sa, đường kính hạt rắn nhỏ không có nguy hại cho máy bơm thì nên thiết kế kênh dẫn mang phù sa bón ruộng. Nên bố trí kết hợp cửa lấy nước với nhà máy, sử dụng cửa lấy nước nhiều tầng để lấy nước trong, loại trừ cát lớn vào máy bơm.

- Ở vị trí có bãi sông hẹp, bờ sông dốc và giao động mực nước sông không lớn hơn 8 m, nếu dùng sơ đồ kênh dẫn sẽ đào kênh sâu dẫn đến khối lượng lớn, lại dễ bồi lắng bùn cát trong quá trình làm việc. Do vậy, trường hợp này nên dùng sơ đồ kết hợp giữa nhà máy và công trình lấy nước thành khối , hoặc công trình lấy nước và nhà máy đặt tách nhưng gần nhau bên bờ sông.

Sơ đồ bố trí nhà máy - cửa lấy nước bên bờ sông.

a) Bố trí kết hợp:1- nguồn nước; 2- phần cửa lấy nước; 3,5 - cầu trục cửa lấy nước va cầu trục gian máy; 4- gian máy chí8nh; 7- nửa tầng cáp điện; 9- van đĩa;10- động cơ điện; 11- bơm li tâm trục đứng; 12 - ống hút cong; 13- MBA.b) Bố trí riêng lẻ bên bờ: 1- giếng bờ; 2- nhà máy; 3- ống hút; 5- rãnh lưới chắn rác; 6- van lấy nước.

- Khi bãi sông rộng, mực nước sông giao động ít ( dưới 4 m ), trường hợp này nên chọn sơ đồ bố trí loại riêng biệt trên bãi sông : công trình lấy nước đặt ở mép nước

lớn nhất, còn nhà máy đặt trên bãi sông, công trình dẫn nước là kênh hở hoặc ống dẫn tự chảy .

Sơ đồ bố trí riêng biệt, ống dẫn tự chảy.

- Khi mực nước sông giao động lớn ( từ 10 - 20 m ), để bảo đảm ổn định công trình và giảm giá thành xây dựng nên áp dụng sơ đồ bố trí kết hợp nhà máy với công trình lấy nước ở lòng sông ( xem Hình 8 - 4,a ). Chú ý điều kiện vận tải thủy trên sông. Hoặc có thể chọn sơ đồ bố trí riêng biệt: cửa lấy nước ở lòng sông còn nhà máy trên bờ.

Sơ đồ lấy nước ở lòng sông.

- Trong trường hợp lưu lượng hồ nhỏ, mực nước giao động trong phạm vi chiều cao hút nước hs cho phép của máy bơm thì có thể đặt ống hút trên giá đỡ gỗ hoặc trên khung bê tông cốt thép để lấy nước trực tiếp từ sông hồ một cách đơn giảm, kinh tế.

- Đối với trạm bơm lấy nước từ hồ chứa, nếu mực nước giao động không lớn lắm ( đến 8 m ) nên chọn sơ đồ kết hợp ở thượng lưu ( xem Hình 8 - 5 ).

Sơ đồ kết hợp lấy nước thượng lưu hồ chứa.

1- bể tháo; 2 - bể áp lực; 3- kênh tháo; 4 - tháo nước thừa; 5 - đập đất;

6 - nhà máy;7 - trạm phân phối điện.

- Khi mực nước hồ giao động lớn, nếu đặt trạm ở thượng lưu hoặc trên đập thì khó bảo đảm lấy nước thường xuyên quanh năm mà vận hành phức tạp và tốn kém đầu tư , trường hợp này nên chọn sơ đồ bố trí riêng biệt phía sau đập ( xem Hình 8 - 6 ). Cách bố trí này làm cho công trình trạm bơm đơn giản hơn nhiều vì không trực tiếp chịu áp lực nước thượng lưu. Thường người ta chọn vị trí lấy nước trực tiếp từ cống ngầm. Trường hợp nếu không cho phép lấy nước qua cống ngầm mà phải xây dựng một đường ống riêng qua thân đập thì sẽ phải tăng vốn đầu tư. Lúc này cần so sánh phương án lấy nước này với phương án đặt nhà máy ở thượng lưu, qua so sánh kinh tế - kỹ thuật để chọn phgương án có lợi.

- Trường hợp lấy nước từ hồ chứa có giao động mực nước nhỏ ( dưới 3 m ), đập thấp và điều kiện ổn định đập cho phép ta có thể chọn cách bố trí nhà máy bơm ngang đập, như Hình 8 - 7 dưới đây.

Sơ đồ trạm bơm bố trí phía hạ lưu đâp.

1- hồ chữa; 2- tháp lấy nước; 3- cửa lấy nước ; 4- van sữa chữa; 5- cống tháo đáy;

6- cầu công tác; 7- đập đất; 8- nhà máy bơm; 9, 10- cửa van và th.bị đo lưu lượng;

11- ống hút; 12- xả nước; 13- kênh tháo tiêu năng.

Sơ đồ trạm bơm kết hợp với đập.

1- hạ lưu đập; 2- cầu trục và cửa van đập tràn; 3- gian máy; 4- đỉnh xi phông

tháo; 5- hành langlưu thông; 6- BXCT bơm hướng trục; 7- ống hút cong.

- Các trạm bơm lấy nước trên kênh thường chọn sơ đồ bố trí kết hợp nhà máy bơm với công trình lấy nước ( xem Hình 8 - 8 ). Sơ đồ nầy, nhà máy và cửa lấy nước thường liền khối . Dưới đây là trạm bơm lấy nước từ kênh chính, đưa nước vào bể tháo bằng hình thức xi phông, giảm được các cửa van chặn nước chảy ngược từ bể tháo ngược về ống đẩy.

Sơ đồ bố trí kết hợp, lấy nước trên kênh chính.

1- công trình chắn rác; 2- nhà máy; 3- ống đẩy; 4- xi phông tháo.

- Những vùng tưới nhỏ ven sông, ven hồ chứa có mực nước thay đổi nhiều, địa hình, địa chất phức tạp, lưu lượng không lớn ( dưới 5 m³/s ) nên dùng các trạm bơm đặc biệt, như: trạm bơm thuyền, trạm bơm đặt trên ray ( xem Hình 8 - 9 ) ...

Các loại trạm bơm cấp nước dân dụng lấy nước từ sông cũng tương tự như các trạm bơm tưới tiêu đã trình bày trên, chỉ khác là từ bể tháo trở đi là đường ống áp lực hoặc có thêm bể lọc nước ...

Trạm bơm đặt trên ray.

1- đường ray; 2- khung; 3- giá tựa; 4- kết cấu phần trên;

5- tổ máy bơm; 6- ống đẩy; 7- dây kéo.