TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 13505:2022 CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - TRẠM BƠM CẤP, THOÁT NƯỚC - YÊU CẦU THIẾT KẾ | Cộng đồng Kỹ thuật cơ điện Việt Nam EBOOKBKMT

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 13505:2022

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - TRẠM BƠM CẤP, THOÁT NƯỚC - YÊU CẦU THIẾT KẾ

Hydraulic Structures - Water Supply and Drainage Pumping Stations - Design Requirements

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ, định nghĩa

4 Quy định chung

4.1 Phân loại trạm bơm

4.2 Cấp thiết kế của trạm bơm

4.3 Các yếu tố cơ bản cần phải xét tới

4.4 Tài liệu cơ bản phục vụ thiết kế

5 Bố trí các công trình khu đầu mối trạm bơm

5.1 Sơ đồ bố trí các công trình trong khu đầu mối trạm bơm

5.2 Lựa chọn vị trí bố trí đầu mối trạm bơm

5.3 Lựa chọn sơ đồ bố trí công trình của trạm bơm

5.4 Bố trí công trình trạm bơm trong một số trường hợp khác

6 Xác định các đặc trưng lưu lượng và cột nước của trạm bơm

6.1 Các lưu lượng đặc trưng của trạm bơm

6.2 Các mực nước đặc trưng của trạm bơm

6.3 Các cột nước địa hình đặc trưng của trạm bơm

6.4 Cột nước tổn thất đường ống và cột nước bơm yêu cầu

6.5 Các cột nước bơm đặc trưng

7 Chọn máy bơm và động cơ

7.1 Chọn máy bơm

7.2 Chọn động cơ kéo máy bơm

8 Khí thực máy bơm và xác định cao trình đặt máy

8.1 Hiện tượng khí thực, độ cao đặt máy và cao trình đặt máy

8.2 Xác định độ cao đặt máy theo điều kiện chống khí thực

9 Nhà máy bơm

9.1 Các loại nhà máy bơm

9.2 Yêu cầu chung về kích thước nhà máy bơm

9.3 Nhà máy bơm kiểu khối tảng

9.4 Nhà máy bơm buồng xoắn bê tông

9.5 Nhà máy bơm kiểu buồng ướt

9.6 Nhà máy bơm kiểu buồng khô

9.7 Nhà máy bơm mỏng tách rời

9.8 Nhà máy bơm lắp máy bơm chìm

9.9 Trạm bơm di động

9.10 Trạm bơm nổi

10 Công trình lấy nước vào trạm bơm

10.1 Quy định chung đối với công trình lấy nước

10.2 Công trình lấy nước từ sông

10.3 Công trình lấy nước từ hồ chứa

10.4 Công trình lấy nước trên kênh

10.5 Bộ phận chắn cá ở công trình lấy nước

11 Công trình dẫn nước tới nhà máy bơm

11.1 Các quy định chung về công trình dẫn nước

11.2 Công trình dẫn nước là đường ống có áp

11.3 Công trình dẫn nước là đường ống không áp

11.4 Công trình dẫn nước là đường ống chân không

11.5 Công trình dẫn nước là kênh hở

12 Bể hút trước nhà máy bơm

12.1 Nhiệm vụ của bể hút

12.2 Tính toán thủy lực bể hút

13 Ống đẩy của trạm bơm

13.1 Các quy định chung

13.2 Vật liệu làm ống

13.3 Xác định đường kính kinh tế của ống đẩy

13.4 Bố trí thiết bị trên đường ống đẩy

13.5 Tính toán nước va trong ống đẩy

13.6 Đường ống đẩy bằng thép

13.7 Đường ống đẩy bằng gang đúc

13.8 Đường ống đẩy bằng bê tông cốt thép

13.9 Đường ống đẩy bằng chất dẻo HDPE

13.10 Các yêu cầu khác về thiết kế đường ống đẩy

14 Bể xả của trạm bơm

14.1 Nhiệm vụ của bể xả và lựa chọn loại bể xả

14.2 Các yêu cầu chung về thiết kế bể xả

14.3 Tính toán thủy lực bể xả thẳng dòng có nắp ống đẩy hoặc có cửa van đóng nhanh

14.4 Tính toán thủy lực bể xả có ống đẩy xi phông

14.5 Tính toán thủy lực bể xả thẳng dòng có tường tràn

15 Các hệ thống thiết bị phụ trợ

15.1 Các hệ thống thiết bị phụ trợ trong trạm bơm

15.2 Hệ thống cung cấp nước kỹ thuật

15.3 Hệ thống cung cấp dầu

15.4 Hệ thống mồi nước cho máy bơm chính

15.5 Hệ thống tiêu nước trong nhà máy

15.6 Hệ thống thông gió cho nhà máy bơm

15.7 Hệ thống chữa cháy

15.8 Các thiết bị cơ khí và phụ kiện của đường ống

15.9 Cửa van và cửa phai ở trạm bơm

15.10 Lưới chắn rác và thiết bị vớt rác

15.11 Thiết bị nâng chuyển

15.12 Thiết bị đo lường thủy lực

15.13 Thiết bị quan trắc công trình trạm bơm

16 Hệ thống thiết bị điện trạm bơm

16.1 Động cơ điện

16.2 Máy biến áp cho trạm bơm

16.3 Hệ thống điện trong trạm bơm

17 Hệ thống tín hiệu, vận hành, điều khiển và tự động hóa

17.1 Hệ thống đo lường và tín hiệu

17.2 Hình thức điều khiển vận hành trạm bơm

17.3 Hệ thống SCADA

Phụ lục A (Tham khảo) Áp suất khí trời và áp suất bốc hơi của nước

Phụ lục B (Tham khảo) Xác định các kích thước cơ bản của một số kiểu nhà máy bơm

Phụ lục C (Tham khảo) Kích thước buồng hút của nhà máy bơm

Phụ lục D (Tham khảo) Đường kính kinh tế ống đẩy thép và gang dẻo

Phụ lục E (Tham khảo) Dòng điện lâu dài cho phép của cáp điện động lực

Thư mục tài liệu tham khảo

Lời nói đầu

TCVN 13505:2022 do Trường đại học Thủy lợi biên soạn, Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn đo lường chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và công nghệ công bố.

TCVN 13505:2022 thay thế TCVN 8423:2010; TCVN 9141:2012; TCVN 9142:2012.

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - TRẠM BƠM CÁP, THOÁT NƯỚC - YÊU CẦU THIẾT KẾ

Hydraulic Structures - Water Supply and Drainage Pumping Stations - Design Requirements

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn áp dụng để thiết kế trạm bơm cấp nước, thoát nước thuộc hệ thống công trình thủy lợi.

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có):

TCVN 4116, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế;

TCVN 4118, Công trình thủy lợi - Hệ thống dẫn, chuyển nước - Yêu cầu thiết kế;

TCVN 4244, Thiết bị nâng - Thiết kế, chế tạo và kiểm tra kỹ thuật;

TCVN 4253, Công trình thủy lợi - Nền các công trình thủy công - Yêu cầu thiết kế;

TCVN 5308, Quy phạm kỹ thuật an toàn trong công tác xây dựng;

TCVN 6306-1÷13, Máy biến áp điện lực;

TCVN 6627-1÷18, Máy điện quay;

TCVN 7114, Chiếu sáng nơi làm việc - Phần 1: Trong nhà; Phần 3: Ngoài nhà;

TCVN 7540-1, Động cơ điện không đồng bộ ba pha roto lồng sóc - Phần 1: Hiệu suất năng lượng;

TCVN 7540-2, Động cơ điện không đồng bộ ba pha roto lồng sóc - Phần 2: Phương pháp xác định hiệu suất năng lượng;

TCVN 7957, Thoát nước - Mạng lưới và công trình bên ngoài - Tiêu chuẩn thiết kế;

TCVN 8215, Công trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu về thiết kế, bố trí, thiết bị quan trắc cụm công trình đầu mối;

TCVN 8299, Công trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế cửa van, khe van bằng thép;

TCVN 8300, Công trình thủy lợi - Máy đóng mở kiểu xi lanh thủy lực - Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế, lắp đặt, nghiệm thu, bàn giao;

TCVN 8301, Công trình thủy lợi - Máy đóng mở kiểu vít - Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế, chế tạo, lắp

TCVN 8477, Công trình thủy lợi - Thành phần, khối lượng khảo sát địa chất trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế;

TCVN 8478, Công trình thủy lợi - Thành phần, khối lượng khảo sát địa hình trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế;

TCVN 8635, Công trình thủy lợi - Ống xi phông kết cấu thép - Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế, chế tạo và kiểm tra;

TCVN 8636, Công trình thủy lợi - Đường ống áp lực bằng thép - Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế, chế tạo và lắp đặt;

TCVN 8640, Công trình thủy lợi - Máy đóng mở kiểu cáp - Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế, chế tạo, lắp đặt và nghiệm thu;

TCVN 9152, Công trình thủy lợi - Quy trình thiết kế tường chắn công trình thủy lợi;

TCVN 9163, Công trình thủy lợi - Bản vẽ cơ điện - Yêu cầu về nội dung;

TCVN 9168, Công trình thủy lợi - Hệ thống tưới tiêu - Phương pháp xác định hệ số tưới lúa;

TCVN 9385, Chống sét cho công trình xây dựng - Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống;

TCVN 9903, Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế, thi công và nghiệm thu hạ mực nước ngầm;

TCVN 9398, Công tác trắc địa trong xây dựng công trình - Yêu cầu chung;

TCVN 10406, Công trình thủy lợi - Tính toán hệ số tiêu thiết kế;

TCVN 12571, Công trình thủy lợi - Thành phần nội dung công tác khảo sát, tính toán thủy văn trong giai đoạn lập dự án và thiết kế.

3 Thuật ngữ, định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1 Máy bơm (Pump)

Một loại máy thủy lực nhận năng lượng từ bên ngoài và truyền lại cho chất lỏng; nhờ đó, năng lượng của chất lỏng tăng lên và chất lỏng di chuyển được đến một vị trí tương ứng.

3.2 Trạm bơm (Pumping station)

Một hệ thống bao gồm các công trình, các thiết bị thủy động lực và các thiết bị phụ trợ, được bố trí để chuyển nước từ một nơi này đến một nơi khác.

3.3 Tổ máy bơm (Pump set)

Một tổ hợp các thiết bị, bao gồm máy bơm, động cơ kéo máy bơm và các thiết bị truyền động từ động cơ sang máy bơm.

3.4 Thiết bị thủy động lực (Hydrodynamic devices)

Các tổ máy bơm chính, gồm cả ống hút, ống đẩy và các thiết bị trên đường ống đó, được bố trí ở nhà máy bơm.

3.5 Nhà máy bơm (Pump house)

Nơi đặt các thiết bị thủy động lực chủ yếu và các hệ thống thiết bị phụ trợ, đồng thời còn bố trí hệ thống đường ống nối tiếp.

3.6 Nguồn nước (Water sources)

Nơi lấy nước đối với trạm bơm cấp nước hoặc nơi nhận nước đối với trạm bơm thoát nước. Nguồn nước có thể là sông, kênh mương, hồ chứa, ao đầm, bể nước, đường ống dẫn nước, v.v...

3.7 Chu kỳ làm việc của trạm bơm (Duty cycle of pumping station)

Thời gian lặp lại quá trình làm việc của trạm bơm, thường là vụ hoặc năm đối với trạm bơm cấp nước tưới, là ngày đối với trạm bơm cấp nước cho sinh hoạt và công nghiệp, là thời gian của trận mưa đối với trạm bơm thoát nước mưa.

3.8 Đường quá trình (Time series)

Chuỗi các số liệu được sắp xếp theo thứ tự thời gian. Thông thường, đường quá trình biểu thị giá trị của một đại lượng tại các thời điểm cách đều nhau liên tiếp trong một quãng thời gian; ví dụ: mực nước nguồn, lưu lượng nước yêu cầu,...

3.9 Nhu cầu nước (Water demand)

Lượng nước cần thiết của hệ thống (tưới, tiêu, cấp nước,...) mà trạm bơm cần đáp ứng. Nhu cầu nước thường được thể hiện bằng đường quá trình lưu lượng nước yêu cầu trong một chu kỳ làm việc của trạm bơm.

3.10 Khớp nối trục (Couplings)

Chi tiết trung gian dùng để kết nối các trục với nhau, làm nhiệm vụ truyền chuyển động từ trục động cơ đến trục máy bơm.

Trong các trạm bơm, có thể gặp các loại khớp nối: khớp nối trực tiếp, cụm trục và các khớp nối trung gian, khớp nối bánh răng giảm tốc độ hoặc chuyển hướng chuyển động, khớp nối thủy lực (biến tốc hoặc không biến tốc), khớp nối điện từ, khớp nối đai truyền,... Ngoài nhiệm vụ truyền động, khớp nối còn có tác dụng đóng mở các cơ cấu, ngăn ngừa quá tải, giảm lực động, giảm tác động của nước va, bù sai lệnh tâm giữa các trục.

3.11 Thiết bị phụ (Auxiliary equipments)

Những thiết bị được bố trí để đảm bảo hoạt động của các tổ máy bơm chính và các công việc vận hành và quản lý trạm bơm.

3.12 Thiết bị cơ khí (Mechanical equipments)

Những chi tiết bằng kim loại; ở trạm bơm, thiết bị cơ khí gồm cửa van, cửa phai, lưới chắn rác,...

3.13 Sơ đồ nối điện (Electrical wiring diagram)

Sự biểu diễn trực quan đơn giản về sự kết nối của các dây điện cùng các thiết bị và linh kiện của hệ thống điện. Sơ đồ nối điện của trạm bơm điện thường được thể hiện dưới dạng sơ đồ điện một sợi.

3.14 Hệ thống SCADA (Supervisory control and data acquisition)

Hệ thống thu thập số liệu để phục vụ việc giám sát, điều khiển và vận hành một hệ thống (ở đây là hệ thống trạm bơm).

4. Quy định chung

4.1 Phân loại trạm bơm

4.1.1 Phân loại theo nhiệm vụ:

- Trạm bơm cấp nước: Cấp nước tưới cho cây trồng và những đối tượng khác;

- Trạm bơm tưới: Cấp nước tưới riêng cho đối tượng cây trồng;

- Trạm bơm thoát nước (còn gọi là trạm bơm tiêu): Chuyển nước thừa (nước mưa, nước thải,...) trong khu vực ra nguồn nước;

- Trạm bơm cấp nguồn: Cấp nguồn nước chưa xử lý cho các ngành sử dụng nước khác.

4.1.2 Phân loại theo dạng năng lượng để chạy máy bơm:

- Trạm bơm điện: Sử dụng động cơ điện để chạy máy bơm;

- Trạm bơm dầu (hoặc xăng): Sử dụng động diezen (hoặc động cơ xăng) để chạy máy bơm;

- Trạm bơm khí ga: Sử dụng khí ga để chạy máy bơm;

- Trạm bơm thủy năng: Sử dụng năng lượng nước để chạy máy bơm, như: trạm bơm nước va, trạm bơm turbin.

4.1.3 Phân loại theo trạng thái vị trí:

- Trạm bơm cố định;

- Trạm bơm di động (trên ray, trên cửa van, trên xe cơ giới);

- Trạm bơm nổi (trên thuyền, trên phao).

4.1.4 Phân loại theo quy mô:

- Trạm bơm nhỏ: Q_tr.TK < 1 m³/s;

- Trạm bơm vừa: 1 ≤ Q_tr.TK < 20 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 1 m³/s nhưng N_đc ≥ 150 kW;

- Trạm bơm lớn: 20 ≤ Q_tr.TK < 50 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 20 m³/s nhưng Q_b ≥ 10 m³/s hoặc N_đc ≥ 800 kW;

- Trạm bơm rất lớn: 50 ≤ Q_tr.TK < 100 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 50 m³/s nhưng Q_b ≥ 16 m³/s hoặc N_đc ≥ 1200 kW;

- Trạm bơm đặc biệt lớn: Q_tr.TK ≥ 100 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 100 m³/s nhưng Q_b ≥ 25 m³/s hoặc N_đc ≥ 2000 kW.

GHI CHÚ: Q_tr_._TK là lưu lượng thiết kế trạm bơm; Q_b là lưu lượng một máy bơm; N_đc, là công suất định mức của động cơ kéo máy bơm.

4.2 Cấp thiết kế của trạm bơm

Theo lưu lượng thiết kế trạm bơm Q_tr.TK, lưu lượng định mức máy bơm Q_b và công suất định mức của động cơ N_đc, trạm bơm được phân cấp thiết kế như sau:

- Cấp IV: Q_tr.TK < 1 m³/s;

- Cấp III: 1 ≤ Q_tr.TK < 20 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 1 m³/s nhưng N_đc ≥ 150 kW;

- Cấp II: 20 ≤ Q_tr.TK < 50 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 20 m³/s nhưng Q_b ≥ 10 m³/s hoặc N_đc ≥ 800 kW;

- Cấp I: 50 ≤ Q_tr.TK < 100 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 50 m³/s nhưng Q_b ≥ 16 m³/s hoặc N_đc ≥ 1200 kW;

- Cấp đặc biệt: Q_tr.TK ≥ 100 m³/s, hoặc Q_tr.TK < 100 m³/s nhưng Q_b ≥ 25 m³/s hoặc N_đ_c ≥ 2000 kW.

4.3 Các yếu tố cơ bản cần phải xét tới

Hồ sơ thiết kế công trình trạm bơm được tiến hành trên cơ sở tính toán kỹ thuật và kinh tế, trong đó có xét đến các yếu tố:

- Địa hình, địa chất và địa chất thủy văn tại vị trí đặt trạm bơm; diễn biến hình thái lòng sông và bờ sông đối với trạm bơm đặt trên bờ hoặc lòng sông để lấy nước từ sông; vấn đề xử lý nền công trình khi xây dựng trên nền đất đắp, đất mềm yếu;

- Chế độ thủy văn của nguồn nước;

- Vật liệu xây dựng và vấn đề sử dụng vật liệu tại chỗ;

- Năng lượng cung cấp cho trạm bơm và chế độ cung cấp năng lượng;

- Điều kiện về thi công: kỹ thuật thi công, tổ chức thi công;

- Thời gian xây dựng, khả năng xây dựng theo đợt và đưa từng phần công trình vào khai thác trong giai đoạn thi công; thời gian hoạt động của dự án;

- Những yêu cầu đối với tuổi thọ của công trình và thiết bị, sự thuận lợi cho khai thác với chi phí thấp;

- Sử dụng tổng hợp nguồn nước cho các đối tượng khác nhau;

- Tự động hóa điều khiển, vận hành công trình;

- Nhu cầu sử dụng đất, thu hồi đất và giải phóng mặt bằng để xây dựng công trình, v.v...

4.4 Tài liệu cơ bản phục vụ thiết kế

4.4.1 Yêu cầu chung về tài liệu

Tài liệu phục vụ thiết kế phải phù hợp với loại công trình, cấp công trình và giai đoạn thiết kế. Thành phần, khối lượng khảo sát (địa hình, địa chất,...) và thu thập tài liệu phục vụ cho công tác thiết kế được áp dụng theo các tiêu chuẩn viện dẫn có liên quan, được thể hiện trong bản thuyết minh về nhiệm vụ, phương án khảo sát và thu thập tài liệu được cấp có thẩm quyền phê duyệt.

4.4.2 Tài liệu về nhu cầu nước

Tài liệu về nhu cầu nước mà trạm bơm phục vụ là số liệu tổng hợp lưu lượng nước yêu cầu của hệ thống (tưới, tiêu, cấp nước,...) theo thời gian. Bước thời gian của biểu đồ tổng hợp nhu cầu nước được lấy như sau: đối với hệ thống tưới là các ngày trong năm hoặc trong vụ; đối với hệ thống tiêu thoát nước là các ngày trong năm hoặc trong vụ, hay các giờ trong trận mưa tùy theo tính chất khẩn trương của vấn đề tiêu úng; đối với trạm bơm cấp nước là các giờ trong ngày.

4.4.3 Tài liệu thủy văn của nguồn nước

Tài liệu thủy văn nguồn nước là các số liệu về mực nước, lưu lượng, hàm lượng bùn cát và nhiệt độ nước của nguồn. Các số liệu này thường được thể hiện dưới dạng đường quá trình. Để xác định các đại lượng thủy văn phục vụ cho thiết kế trạm bơm, cần các tài liệu sau:

- Đối với trạm bơm lấy nước từ sông hoặc trạm bơm thoát nước ra sông, cần có số liệu đo mực nước sông bình quân ngày của các ngày trong năm, đồng thời có các số liệu mực nước lớn nhất và mực nước nhỏ nhất của các tháng và các năm. Mẫu số liệu phải đảm bảo tính ngẫu nhiên và tính đại biểu (cho tổng thể đại lượng thống kê); dung lượng mẫu phải đủ lớn (thường tối thiểu từ 20 trị số trở lên), sai số lấy mẫu nằm trong phạm vi cho phép.

- Đối với trạm bơm lấy nước từ hồ chứa, yêu cầu về số liệu thủy văn cũng tương tự như đối với nguồn nước là sông, ngoài ra cần có thêm số liệu về chế độ vận hành hồ chứa.

- Đối với trạm bơm cấp nước sinh hoạt và công nghiệp, cần có tài liệu mực nước bể hút và bể xả theo các giờ trong ngày.

- Đối với những nguồn nước mà dự kiến sẽ có những thay đổi đáng kể trong tương lai, ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của hệ thống công trình trạm bơm, cần có tài liệu dự báo về chế độ thủy văn của nguồn. Thời gian dự báo phải phù hợp với gian thời gian hoạt động của dự án đầu tư xây dựng công trình.

4.4.4 Tài liệu địa hình, địa chất và địa chất thủy văn

Tài liệu địa hình khu vực xây dựng trạm bơm gồm: bình đồ, các mặt cắt dọc, các mặt cắt ngang như yêu cầu đối với đầu mối công trình thủy lợi. Nếu công trình có yêu cầu thí nghiệm mô hình, cần mở rộng phạm vi khảo sát như đo thêm một đoạn sông hoặc một khu vực hồ chứa.

Tài liệu địa chất công trình và địa chất thủy văn khu vực xây dựng trạm bơm gồm: bình đồ các hố khoan địa chất khu vực xây dựng, hình trụ các hố khoan, các mặt cắt địa chất dọc và ngang tuyến công trình, các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất, các số liệu về địa chất thủy văn. Nếu có hiện tượng cát đùn, cát chảy mạnh và cần tiêu nước ngầm hố móng bằng giếng thì cần khảo sát địa chất thủy văn cho một số điểm trong phạm vi bán kính ảnh hưởng của nước ngầm.

4.4.5 Tài liệu khí tượng

Các tài liệu khí tượng bao gồm các số liệu đo mưa, bốc hơi, gió, nhiệt độ, độ ẩm không khí,... Để xác định các đặc trưng khí tượng phục vụ cho thiết kế trạm bơm, cần có số liệu khí tượng của các ngày trong năm. Mẫu số liệu phải đảm bảo tính ngẫu nhiên và tính đại biểu (cho tổng thể đại lượng thống kê); dung lượng mẫu phải đủ lớn (thường tối thiểu từ 20 trị số trở lên), sai số lấy mẫu nằm trong phạm vi cho phép.

Đối với trạm bơm thoát nước có tính khẩn trương cao (cho đô thị, công nghiệp,...) thì cần có thêm tài liệu mưa giờ của một số trận mưa điển hình.

4.4.6 Tài liệu về công trình đã xây dựng

Đối với các trạm bơm được thiết kế nâng cấp sửa chữa hoặc xây dựng lại, cần thu thập các tài liệu về hồ sơ thiết kế trước đó hoặc bản vẽ hoàn công và bản vẽ hiện trạng công trình. Ngoài ra, cần thu thập các tài liệu về vận hành công trình.

4.4.7 Các tài liệu khác

Các tài liệu khác liên quan đến việc xây dựng và phục vụ của trạm bơm cần được thu thập bao gồm:

- Tài liệu về hiện trạng hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xã hội;

- Tài liệu về tình hình dân sinh, kinh tế;

- Tài liệu về các quy hoạch (quy hoạch sử dụng đất, quy hoạch thủy lợi, quy hoạch đê điều, quy hoạch xây dựng, quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội,...).

5 Bố trí các công trình khu đầu mối trạm bơm

5.1 Sơ đồ bố trí các công trình trong khu đầu mối trạm bơm

Một sơ đồ bố trí khu đầu mối trạm bơm thường bao gồm các công trình cơ bản:

- Công trình lấy nước;

- Công trình dẫn nước đến nhà máy bơm;

- Bể lắng cát;

- Bể tập trung nước (còn gọi là bể hút);

- Nhà máy bơm;

- Ống đẩy;

- Công trình tháo nước (còn gọi là bể xả hoặc bể tháo).

Tùy theo điều kiện cụ thể, có thể giảm bớt công trình so với danh mục trên, hoặc có thể cần bố trí thêm công trình khác như: cống xả qua đê, cống lấy nước tự chảy, cống tiêu tự chảy, v.v...

5.2 Lựa chọn vị trí bố trí đầu mối trạm bơm

5.2.1 Để lựa chọn vị trí đặt trạm bơm đầu mối, cần phải nghiên cứu, xem xét các yếu tố cơ bản đã nêu ở 4.3.

5.2.2 Tùy thuộc vào địa hình và chiều cao cột nước bơm, việc bơm nước lên có thể thực hiện theo sơ đồ trạm bơm một cấp hoặc nhiều cấp. Số cấp trạm bơm phải được xác định trên cơ sở so sánh kinh tế và kỹ thuật các phương án

5.2.3 Đối với trạm bơm cấp nước tưới, vị trí trạm bơm cần đảm bảo:

- Đặt ở vị trí cao để khống chế được hầu hết diện tích cần tưới mà đường kênh (hoặc đường ống) tưới là ngắn nhất và khối lượng đào đắp ít nhất;

- Lấy nước xuôi thuận, không gây bồi lắng ở cửa lấy nước, không gây xói lở bờ nguồn nước;

- Hạn chế sự lắng đọng bùn cát làm bồi lấp cửa lấy nước và công trình dẫn nước; hạn chế lắng đọng bùn cát trên kênh (hoặc đường ống) tưới.

5.2.4 Đối với trạm bơm thoát nước, vị trí trạm bơm cần đảm bảo:

- Đặt ở vị trí thấp để khống chế diện tích tiêu nhiều nhất, tập trung nước nhanh về trạm bơm, khối lượng đào đắp hệ thống kênh (hoặc đường ống) tiêu là ít nhất;

- Thích hợp với việc phân khu tiêu nước, giảm bớt năng lượng tiêu thụ, các công trình không chồng chéo lên nhau.

5.2.5 Đối với trạm bơm tưới tiêu kết hợp, vị trí trạm bơm cần đảm bảo:

- Thỏa mãn cả hai nhiệm vụ tưới và tiêu tới mức cao nhất, nhưng ưu tiên nhiệm vụ chính;

- Tránh lãng phí về hiệu ích sử dụng công trình và thiết bị.

5.2.6 Khi lựa chọn vị trí trạm bơm cần đề ra một số phương án để tính toán và so sánh, rồi chọn ra phương án tốt nhất về kinh tế - kỹ thuật.

5.3 Lựa chọn sơ đồ bố trí công trình của trạm bơm

5.3.1 Sơ đồ bố trí các công trình của trạm bơm cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã nêu ở 4.3; trong đó, các yếu tố phụ thuộc nhiều nhất là:

- Mục đích sử dụng của trạm bơm (cấp nước tưới, cấp nước sinh hoạt, tiêu thoát nước,...);

- Lưu lượng của trạm bơm;

- Lưu lượng, cột nước và chiều cao hút nước cho phép của máy bơm, loại máy bơm;

- Biên độ dao động mực nước nguồn;

- Khả năng ổn định của đất nền ở khu vực nguồn nước (lòng sông, bờ sông, bãi sông).

5.3.2 Các loại sơ đồ bố trí công trình trạm bơm

Sơ đồ bố trí hệ thống các công trình của trạm bơm được phân loại theo hình thức của các công trình và vị trí tương hỗ giữa chúng. Dưới đây là các sơ đồ bố trí cơ bản trạm bơm cấp nước:

a) Xét đến vị trí giữa công trình lấy nước, nhà máy bơm và công trình tháo nước, có các sơ đồ:

- Bố trí riêng biệt hay kết hợp với công trình lấy nước;

- Bố trí riêng biệt hay kết hợp với công trình tháo nước;

- Bố trí liền toàn bộ.

b) Xét riêng vị trí giữa nhà máy bơm và công trình lấy nước:

- Khi lấy nước từ sông, có các sơ đồ:

+ Bố trí riêng biệt bên bờ sông (nhà máy bơm có thể đặt ngoài đê hay trong đê);

+ Bố trí kết hợp bên bờ sông;

+ Bố trí riêng biệt ở lòng sông;

+ Bố trí kết hợp ở lòng sông.

- Khi lấy nước từ hồ chứa, có các sơ đồ:

+ Bố trí riêng biệt ở hạ lưu hồ chứa;

+ Bố trí kết hợp ở thượng lưu hồ chứa;

+ Bố trí kết hợp giữa thân đập.

- Khi lấy nước từ kênh, có các đồ:

+ Bố trí riêng biệt;

+ Bố trí kết hợp.

5.3.3 Lựa chọn sơ đồ bố trí các công trình của trạm bơm cấp nước

5.3.3.1 Bố trí kết hợp công trình tháo nước với nhà máy bơm được áp dụng khi: mực ở bể xả thấp so với sàn tầng trên mặt đất của nhà máy bơm, máy bơm có cột nước thấp và dao động mực nước ở bể xả nhỏ (< 3 m), hoặc khi xây bể xả kiểu có ống đẩy xi phông. Cần chú ý xử lý nền bể xả do nằm trên nền đất đắp.

5.3.3.2 Khi có đầy đủ điều kiện, có thể bố trí kết hợp nhà máy bơm với công trình lấy nước và công trình tháo nước thành một cụm công trình tập trung theo sơ đồ bố trí liền toàn bộ.

5.3.3.3 Chỉ sử dụng công trình lấy nước ở lòng sông khi đã so sánh kinh tế - kỹ thuật với các kiểu công trình khác và sau khi đã có ý kiến thỏa thuận của các tổ chức cùng sử dụng tổng hợp nguồn nước; thường sơ đồ này chỉ áp dụng đối với các trạm bơm quy mô vừa trở lên, có lưu lượng lớn hơn 3 m³/s.

5.3.3.4 Kiểu bố trí kết hợp ở lòng sông nên được áp dụng khi dao động mực nước ở nguồn lớn, bờ sông không ổn định, phần bãi sông bị ngập có bề rộng lớn (> 300 m), chiều sâu nước gần bờ không đủ để lấy nước; hoặc khi không có những điều kiện thuận lợi để xây dựng nhà máy bơm kiểu đặt ở bờ sông và công trình dẫn nước từ lòng sông tới nhà máy bơm nếu nhà máy bơm đặt ở bờ sông.

5.3.3.5 Kiểu bố trí riêng biệt ở lòng sông được áp dụng trong trường hợp nếu chứng minh được tính bất hợp lý của việc tăng kích cỡ của kiểu công trình trạm bơm kết hợp với công trình lấy nước ở lòng sông, khi khó đi lại tới nhà máy bơm và khi có khả năng bố trí các công trình dẫn nước tự chảy tới bờ sông. Trong trường hợp này công trình lấy nước được xây dựng theo kiểu ngập ở lòng sông, còn nhà máy bơm đặt ở bờ sông. Lưu lượng của công trình lấy nước kiểu này không nên quá 3 m³/s.

5.3.3.6 Đối với nguồn nước có nhiều phù sa đường kính hạt nhỏ không gây tác hại đến các bộ phận của máy bơm và có thể lấy phù sa bón ruộng thì nên bố trí công trình lấy nước kết hợp với nhà máy bơm với các tầng cửa lấy nước để luôn luôn lấy được nước dòng mặt, tránh lấy bùn cát đáy.

5.3.3.7 Trong trường hợp bãi sông dốc và hẹp (< 300 m) và mực nước sông biến đổi giữa mùa lũ và mùa kiệt trung bình (dưới 8 m), nên chọn sơ đồ bố trí kiểu kết hợp với công trình lấy nước bên bờ sông tại vị trí đường mép nước lớn nhất.

5.3.3.8 Trong trường hợp bãi sông rộng, mực nước sông biến đổi ít (dưới 4 m) nên chọn sơ đồ bố trí kiểu riêng biệt trên bãi sông; công trình lấy nước đặt ở mép nước lớn nhất, còn nhà máy bơm đặt trên bãi sông; công trình dẫn nước là kênh hở hoặc ống dẫn tự chảy.

5.3.3.9 Trong trường hợp mực nước sông biến đổi lớn (từ 8 m ÷ 20 m), có thể áp dụng sơ đồ bố trí kiểu kết hợp với công trình lấy nước ở lòng sông. Khi xây dựng nhà máy ở lòng sông nên chú ý đến điều kiện vận tải thủy trên sông.

5.3.3.10 Trường hợp trạm bơm nhỏ, mực nước sông lên xuống trong phạm vi chiều cao hút nước cho phép của máy bơm, một cách đơn giản có thể đặt ống hút trên các giá đỡ và lấy nước trực tiếp từ sông.

5.3.3.11 Trong điều kiện lượng bùn cát ở nguồn quá lớn, lưu lượng trạm bơm nhỏ, thì dùng phương án bố trí công trình lấy nước kiểu gầu đào, còn trạm bơm bố trí riêng biệt ở trên bờ (xem 10.2.18).

5.3.3.12 Trạm bơm lấy nước ở hồ chứa có mực nước lên xuống dưới 8 m nên chọn sơ đồ bố trí kết hợp với công trình lấy nước ở thượng lưu đập.

5.3.3.13 Khi mực nước hồ chứa lên xuống nhiều, nên kết hợp với công trình của hồ chứa, chọn sơ đồ bố trí riêng biệt ở sau đập. Khi đó cần chú ý kết hợp với cống ngầm tháo nước của hồ chứa, ống hút của máy bơm hút nước trực tiếp từ cống ngầm. Nếu gặp trường hợp không cho phép lấy nước qua cống ngầm mà phải xây dựng một đường ống lấy nước riêng qua thân đập thì cần so sánh với phương án đặt nhà máy ở thượng lưu đập.

5.3.3.14 Có thể áp dụng sơ đồ bố trí nhà máy bơm xây ngang thân đập khi hồ chứa có mực nước biến đổi ít (dưới 3 m) đập thấp và điều kiện ổn định thân đập cho phép.

5.3.3.15 Các trạm bơm lấy nước trên kênh có thể bố trí nhà máy bơm kết hợp với công trình lấy nước.

5.3.3.16 Đối với những vùng phục vụ nhỏ, nằm ven sông hoặc hồ chứa có mực nước thay đổi lớn, điều kiện địa hình và địa chất phức tạp, lưu lượng yêu cầu không lớn (dưới 3 m³/s) nên dùng các loại trạm bơm đặc biệt như: trạm bơm thuyền, trạm bơm phao, trạm bơm di động trên ray,...

5.3.4 Khi thiết kế, cần đưa ra một số sơ đồ bố trí và thông qua tính toán kỹ thuật - kinh tế để so sánh mà chọn ra sơ đồ bố trí tốt nhất.

5.3.5 Khi bố trí và thiết kế các công trình trạm bơm phải tính toán tiết kiệm diện tích xây dựng; cần quan tâm đến vẻ đẹp kiến trúc và môi trường cảnh quan của công trình. Nên bố trí trồng cây xanh trong khu vực trạm bơm với những loại cây phù hợp với khí hậu và thổ nhưỡng. Diện tích trồng cây nên lấy không ít hơn (15% ÷ 25%) tổng diện tích khu đầu mối. Khu vực trạm bơm cần có hàng rào bao quanh để bảo vệ.

5.4 Bố trí công trình trạm bơm trong một số trường hợp riêng

5.4.1 Trạm bơm có cống xả qua đê

Đối với trạm bơm tưới có bể xả đặt ngoài đê, hoặc trạm bơm tiêu có bể xả đặt trong đê, để nối tiếp bể xả với kênh xả cần bố trí cống xả qua đê. Nên thiết kế cống xả qua đê với tổn thất cột nước qua cống ΔZ = (0,15 ÷ 0,25) m khi trạm bơm làm việc với lưu lượng thiết kế.

5.4.2 Trạm bơm tưới có kết hợp lấy nước tự chảy

Trong những điều kiện cụ thể, vào thời gian mực nước nguồn cao, có thể dừng bơm và tranh thủ lấy nước qua một công trình lấy nước tự chảy.

Nếu công trình lấy nước tự chảy là một cống qua đê được xây dựng riêng thì cống này nên được bố trí gần trạm bơm để thuận tiện cho việc quản lý vận hành và nên được thiết kế với tổn thất cột nước qua cống ΔZ = (0,15 ÷ 0,25) m ứng với trường hợp cống làm việc với lưu lượng thiết kế.

Trong những điều kiện cụ thể, có thể hợp nhất cống lấy nước bơm và cống lấy nước tự chảy thành một cống lấy nước chung; khi đó cần bố trí thêm công trình và thiết bị thích hợp để có thể chuyển đổi chế độ vận hành (bơm hoặc tự chảy) của cụm công trình đầu mối. Nên thiết kế cống lấy nước chung với tổn thất cột nước qua cống ΔZ = (0,05 ÷ 0,15) m ứng với trường hợp cống làm việc với lưu lượng thiết kế.

5.4.3 Trạm bơm tiêu có kết hợp tiêu tự chảy

Đối với trạm bơm tiêu, trong những điều kiện cụ thể, vào thời gian mực nước nguồn thấp, có thể dừng bơm và tranh thủ tiêu qua một công trình tiêu tự chảy.

Nếu công trình tiêu tự chảy là một cống qua đê được xây dựng riêng, thì cống này nên được bố trí gần trạm bơm để thuận tiện cho việc quản lý vận hành và nên được thiết kế với tổn thất cột nước qua cống ΔZ = (0,05 ÷ 0,15) m ứng với trường hợp cống làm việc với lưu lượng thiết kế.

Trong những điều kiện cụ thể, có thể hợp nhất cống xả bơm và cống tiêu tự chảy thành một cống chung; khi đó cần bố trí thêm công trình và thiết bị thích hợp để có thể thay đổi chế độ vận hành (bơm hoặc tự chảy) của cụm công trình đầu mối. Nên thiết kế cống chung với tổn thất cột nước qua cống ΔZ = (0,05 ÷ 0,15) m ứng với trường hợp cống làm việc với lưu lượng thiết kế. Một số trường hợp, có thể sử dụng tầng dưới của nhà máy bơm để kết hợp làm một phần của cống chung này.

5.4.4 Trạm bơm kết hợp nhiều nhiệm vụ

Trong những điều kiện cụ thể, có thể xây dựng trạm bơm kết hợp nhiều nhiệm vụ (tưới, cấp nước sinh hoạt, cấp nước công nghiệp...) nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng máy móc và công trình, giảm chi phí đầu tư so với khi xây dựng các trạm bơm cho từng nhiệm vụ riêng biệt.

Điều kiện ảnh hưởng lớn nhất khi chọn sơ đồ bố trí các công trình ở trạm bơm kết hợp nhiều nhiệm vụ là sự khác nhau về mực nước (ở bể hút và ở bể xả) và sự khác nhau về lưu lượng bơm khi trạm bơm làm việc cho các nhiệm vụ khác nhau. Do đó, cần phải xem xét khả năng đáp ứng của máy bơm, thiết bị và công trình cho các nhiệm vụ.

Khi bố trí các công trình trạm bơm kết hợp nhiều nhiệm vụ, cần chọn sơ đồ bố trí hợp lý để giảm các công trình giao nhau, thuận tiện cho việc quản lý, vận hành và giảm chi phí xây dựng công trình.

Chọn máy bơm cho trạm bơm cần đảm bảo đáp ứng tất cả các nhiệm vụ, nhưng ưu tiên cho nhiệm vụ chính (thường là nhiệm vụ có lưu lượng bơm lớn nhất, hoặc có năng lượng tiêu thụ nhiều nhất).

Thiết kế công trình và lựa chọn thiết bị cho trạm bơm kết hợp nhiều nhiệm vụ cũng tương tự như đối với trạm bơm riêng biệt một nhiệm vụ.

5.4.5 Trạm bơm kết hợp tưới và tiêu, bơm và tự chảy

Trong những điều kiện cụ thể, để nâng cao hiệu quả sử dụng máy móc và công trình, giảm chi phí đầu tư và chi phí quản lý,... phải ưu tiên giải pháp bố trí một trạm bơm để thực hiện cả hai nhiệm vụ tưới và tiêu ở cả hai chế độ bơm và tự chảy; khi đó, cần bố trí công trình và thiết bị thích hợp để có thể vận hành được ở bất cứ chế độ nào trong các chế độ sau đây:

- Cấp nước bằng bơm;

- Cấp nước tự chảy;

- Tiêu nước bằng bơm;

- Tiêu nước tự chảy.

5.4.6 Trạm bơm cấp nước cho vùng cao

Trạm bơm cấp nước cho vùng cao thường có ống đẩy dài, chi phí xây dựng đường ống lớn, do đó cần chú trọng chọn đường ống và máy bơm theo phương pháp tối ưu.

Cần xét đến việc phân cấp các trạm bơm theo các phân khu cấp nước để tiết kiệm chi phí xây dựng, công suất động cơ và năng lượng tiêu thụ để bơm nước.

Cần tính toán nước va sinh ra trên đường ống khi dừng máy bơm đột ngột. Cần bố trí các thiết bị bảo vệ đường ống khi hoạt động, cũng như các thiết bị phục vụ công tác vận hành, sửa chữa, thau rửa đường ống.

5.4.7 Ở trạm bơm lấy nước ở sông miền núi có nhiều cuội đá và chiều sâu nhỏ, nên sử dụng công trình lấy nước kiểu đáy, nhà máy bơm đặt riêng biệt. Lưới chắn rác của công trình lấy nước kiểu đáy phải đặt nằm ngang, hoặc với độ dốc xuống là 0,2 theo chiều dòng chảy. Khi xây dựng đập dâng phải đặt lưới chắn rác ở trên ngưỡng của đập. Việc dẫn nước đến nhà máy bơm được thực hiện nhờ kênh hở; kênh này có thể dùng làm bể lắng cát; không nên sử dụng ống tự chảy thay cho kênh hở.

5.4.8 Khi dòng chảy mặt không đủ, hoặc khi chất lượng của nước mặt không đạt mức cho phép, hoặc do những nguyên nhân khác cản trở việc sử dụng công trình lấy nước kiểu bình thường thì có thể chọn công trình lấy nước cho trạm bơm theo kiểu thấm lọc.

5.4.9 Khi thiết kế các công trình (xem 5.1) của trạm bơm có cấp công trình từ cấp II trở lên, nếu chưa có luận cứ xác đáng hoặc chưa có số liệu thí nghiệm của công trình tương tự; hay trạm bơm có cấp công trình là cấp III trở xuống, nếu chưa có luận cứ xác đáng hoặc chưa có số liệu thí nghiệm của công trình tương tự và trong điều kiện nguồn nước phức tạp thì cần tiến hành thí nghiệm mô hình thủy lực để nghiên cứu những vấn đề kỹ thuật. Tỷ lệ mô hình, nội dung và trình tự thí nghiệm cần căn cứ vào các tiêu chuẩn về thí nghiệm mô hình thủy lực công trình thủy lợi, thủy điện và của các ngành có liên quan.

Có thể sử dụng mô hình số để xem xét nhanh nhiều phương án, rồi từ đó chọn ra một hoặc một số phương án được coi là tốt nhất để tiến hành thí nghiệm mô hình vật lý nhằm giảm bớt chi phí thí nghiệm.

5.4.10 Khi xây dựng những công trình lấy nước, dẫn nước có khả năng phát sinh hiện tượng các bề mặt tiếp xúc với dòng chảy bị các sinh vật (hàu, sò, rong rêu,...) bao phủ thì phải dự kiến các biện pháp chống lại các hiện tượng đó (clo hóa, xói rửa bằng nước nóng, hoặc sơn bằng loại sơn đặc biệt,...).

5.4.11 Trong trường hợp hàm lượng và kích thước hạt bùn cát trong nước nguồn không đảm bảo yêu cầu làm việc của máy bơm (các hạt có đường kính ≥ 0,2 mm) thì phải bố trí bể lắng cát ở đầu mối lấy nước hoặc trên kênh dẫn nước.

Nếu có yêu cầu làm giảm bớt lượng bùn cát thì cần xây dựng bể lắng cát. Vận tốc dòng chảy trong bể lắng cát thường lấy từ 0,15 m/s ÷ 0,3 m/s đối với trạm bơm cấp nước vào hệ thống tưới bằng kênh hở; và từ 0,02 m/s ÷ 0,07 m/s đối với trạm bơm cấp nước vào hệ thống tưới bằng đường ống.

Nên lợi dụng tối đa việc thau rửa bể lắng cát bằng thủy lực.

5.4.12 Không xây dựng các công trình ở trong vùng có nguy cơ sạt lở đất (có dòng đất đá do mưa lớn gây ra) nếu chưa thực hiện những biện pháp bảo vệ mái dốc địa hình.

5.4.13 Để bảo vệ nhà máy bơm và các công trình của trạm bơm đầu mối, cần dự kiến trường hợp các công trình có thế năng lớn (ống đẩy có áp suất lớn, bể xả đặt cao,...) bị sự cố (đổ, vỡ,...), từ đó đưa ra giải pháp ngăn ngừa tác động nguy hại của dòng chảy tập trung làm xói lở, phá hủy công trình.

6 Xác định các đặc trưng lưu lượng và cột nước của trạm bơm

6.1 Các lưu lượng đặc trưng của trạm bơm

6.1.1 Lưu lượng thiết kế của trạm bơm

Lưu lượng thiết kế của trạm bơm Q_tr.TK là lưu lượng mà trạm bơm phải cung cấp ứng với mức đảm bảo quy định; cụ thể như sau:

a) Đối với trạm bơm cấp nước: Q_tr.TK được chọn là trị số lớn nhất (hoặc gần lớn nhất) trong biểu đồ tổng hợp lưu lượng nước yêu cầu tại đầu mối trạm bơm Q_tr.yc= f(t) trong chu kỳ làm việc của trạm bơm ứng với tần suất đảm bảo nếu trị số này có tổng thời gian xuất hiện liên tục t_a đủ dài (t_a ≥ 20 ngày) theo quy định ở 8.3.3, TCVN 4118.

b) Đối với trạm bơm thoát nước: Q_tr.TK = Q_x.max, trong đó Q_x_._max là lưu lượng trung bình lớn nhất trong quãng thời gian liên tục x trên biểu đồ tổng hợp lưu lượng nước yêu cầu tiêu tại đầu mối Q_tr_.yc= f(t); lấy x = 1 ngày (24 h) đối với đất nông nghiệp, x = (1 ÷ 2) h đối với đất đô thị và đất công nghiệp.

c) Đối với các trạm bơm khác: Q_tr.TK được xác định theo các tiêu chuẩn có liên quan.

6.1.2 Lưu lượng lớn nhất của trạm bơm

Lưu lượng lớn nhất của trạm bơm Q_tr.max được xác định như sau:

a) Đối với trạm bơm cấp nước: Q_tr.max là trị số lớn nhất trong hai trị số sau (theo 8.3.5, TCVN 4118):

- Trị số số lớn nhất trong biểu đồ tổng hợp lưu lượng nước yêu cầu tại đầu mối trạm bơm Q_t_r_.yc= f(t) trong chu kỳ làm việc của trạm bơm ứng với tần suất đảm bảo; nếu trị số này lớn hơn Q_tr.TK nêu ở 6.1.1.

- Trị số được tính theo công thức:

Q_tr.max = K_Q x Q_tk

trong đó: K_Q là hệ số bất thường, phụ thuộc vào trị số của Q_tr.TK, được xác định như sau:

Q_tr.TK < 1 m³/s: K_Q = 1,20 ÷ 1,30;

Q_tr.TK = (1 ÷ 10)m³/s: K_Q = 1,15 ÷ 1,20;

Q_tr.TK >10 m³/s: K_Q = 1,10 ÷ 1,15.

b) Đối với trạm bơm thoát nước: Q_tr.max được lấy bằng lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

c) Đối với các trạm bơm khác: Q_tr.max được xác định theo các tiêu chuẩn có liên quan.

6.1.3 Lưu lượng nhỏ nhất của trạm bơm

Lưu lượng nhỏ nhất của trạm bơm Q_tr.min được xác định như sau:

a) Đối với trạm bơm cấp nước: Q_tr.min được chọn là trị số nhỏ nhất trong biểu đồ tổng hợp lưu lượng nước yêu cầu tại đầu mối trạm bơm Q_tr.yc = f(t) trong chu kỳ làm việc của trạm bơm ứng với tần suất đảm bảo.

b) Đối với trạm bơm thoát nước: Q_tr.min được chọn là trị số nhỏ nhất trong biểu đồ tổng hợp lưu lượng nước yêu cầu tại đầu mối trạm bơm Q_tr.yc = f(t) trong trận mưa tính toán ứng với tần suất đảm bảo.

c) Đối với các trạm bơm khác: Q_tr.min được xác định theo các tiêu chuẩn có liên quan.

GHI CHÚ: Q_tr.min có thể là lưu lượng ứng với trường hợp trạm bơm chạy với số máy ít nhất theo chế độ vận hành.

6.1.4 Một số yêu cầu khác

- Đối với trạm bơm làm việc trong hệ thống mà ở đó có sự điều tiết nước của các phần tử (như: bể nước, đài nước, ao hồ, vùng trũng, vùng thấm, kênh mương, đường ống, thiết bị hoặc công trình điều chỉnh dòng chảy,...), thì các đặc trưng thủy lực (lưu lượng, mực nước,...) thiết kế của trạm bơm phải được xác định trên cơ sở tính toán thủy lực hệ thống. Tính toán với các kịch bản (mưa, mực nước nguồn,...) và các phương án công trình khác nhau để tìm ra phương án tốt nhất. Nên sử dụng công cụ phần mềm (thủy lực, hoặc thủy lực - thủy văn) thích hợp để mô hình hóa hệ thống và thực hiện các phép tính toán, phân tích.

- Nếu có trường hợp chưa được quy định thì các đặc trưng (lưu lượng, mực nước,...) thiết kế của trạm bơm được xác định thông qua luận chứng kinh tế - kỹ thuật và được cấp quyết định đồng ý.

6.2 Các mực nước đặc trưng của trạm bơm

6.2.1 Các mực nước đặc trưng ở bể hút

6.2.1.1 Mực nước bể hút nhỏ nhất thiết kế

Mực nước bể hút nhỏ nhất thiết kế Z_bh.min.TK là mực nước nhỏ nhất trong chế độ khai thác thiết kế mà trạm bơm cần làm việc và phải đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

- Đối với trạm bơm cấp nước: Z_bh.min.TK là mực nước nhỏ nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước nhỏ nhất ở nguồn nước ứng với mức đảm bảo phục vụ (tần suất 85% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III, tần suất 75% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV).

- Đối với trạm bơm thoát nước: Z_bh.min.TK là mực nước nhỏ nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước nhỏ nhất ở công trình dẫn nước tiêu tới trạm bơm. Ngoài ra, mực nước này còn phải xét đến trường hợp cần tiêu nước đệm trong hệ thống kênh tiêu hoặc hồ điều hòa nước (nếu có).

- Đối với trạm bơm cấp nguồn: Z_bh.min.TK là mực nước nhỏ nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước nhỏ nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 95% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn hoặc giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 90% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn nhưng được phép giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 85% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 80% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước.

- Đối với trạm bơm khác: Z_bh.min.TK là mực nước nhỏ nhất ở bể hút, được xác định cụ thể, phù hợp với đặc điểm của nguồn nước đến và đặc điểm của công trình dẫn nước tới trạm bơm.

6.2.1.2 Mực nước bể hút lớn nhất thiết kế

Mực nước bể hút lớn nhất thiết kế Z_bh.max.TK là mực nước lớn nhất trong chế độ khai thác thiết kế mà trạm bơm cần phải làm việc và phải đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

- Đối với trạm bơm cấp nước: Z_bh.max.TK là mực nước lớn nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước lớn nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 15% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp đặc biệt đến cấp III, tần suất 25% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV. Ngoài ra, đối với trạm bơm đặt trong đê, mực nước này còn được người thiết kế tính toán và đề xuất, đảm bảo sự hợp lý giữa cao trình sàn tầng nổi trên mặt đất của nhà máy bơm và năng lượng bơm.

- Đối với trạm bơm thoát nước: Z_bh.max.TK là mực nước lớn nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước lớn nhất thiết kế ở công trình dẫn nước tiêu tới trạm bơm (với trận mưa lớn có tần suất 10% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp đặc biệt đến cấp III, tần suất 10% ÷ 20% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV), sao cho nước tự chảy được đến bể hút trạm bơm và diện tích cần tiêu được đảm bảo không bị úng ngập.

- Đối với trạm bơm cấp nguồn: Z_bh.max.TK là mực nước lớn nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước nhỏ nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 5% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn hoặc giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 10% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn nhưng được phép giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 15% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 20% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước.

- Đối với trạm bơm khác: Z_bh.max.TK được xác định cụ thể, phù hợp với yêu cầu làm việc đối với trạm bơm và đặc điểm của nguồn nước.

6.2.1.3 Mực nước bể hút nhỏ nhất kiểm tra

Mực nước bể hút nhỏ nhất kiểm tra Z_bh.min.KT là mực nước nhỏ nhất trong chế độ khai thác kiểm tra mà trạm bơm cần làm việc mà không bắt buộc phải cung cấp đủ lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

- Đối với trạm bơm cấp nước: Z_bh.min.KT là mực nước nhỏ nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước nhỏ nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 90% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III, tần suất 80% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV. Với Z_bh.min.KT, trạm bơm phải lấy được 75% lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

Z_bh.min.KT cũng có thể được xác định ứng với mực nước nguồn thấp nhất đã xảy ra; khi đó trạm bơm vẫn đảm bảo lấy được nước; lưu lượng nước lấy được do tư vấn thiết kế đề xuất và cơ quan có thẩm quyền quyết định.

- Đối với trạm bơm thoát nước: Không quy định mực nước này, tức là Z_bh.min.KT có thể lấy bằng Z_bh.min.TK.

- Đối với trạm bơm cấp nguồn: Z_bh.min.KT là mực nước nhỏ nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước nhỏ nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 99% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn hoặc giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 95% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn nhưng được phép giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 90% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 85% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước.

- Đối với trạm bơm khác: Z_bh.min.KT là mực nước nhỏ nhất ở bể hút, được xác định cụ thể, phù hợp với đặc điểm của nguồn nước đến và đặc điểm của công trình lấy nước và dẫn nước tới trạm bơm.

6.2.1.4 Mực nước bể hút lớn nhất kiểm tra

Mực nước bể hút lớn nhất kiểm tra Z_bh.max.KT là mực nước lớn nhất trong chế độ khai thác kiểm tra mà trạm bơm cần làm việc mà không bắt buộc phải cung cấp đủ lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

- Đối với trạm bơm cấp nước: Z_bh.max.KT là mực nước lớn nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước lớn nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 10% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III, tần suất 20% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV. Ngoài ra, đối với trạm bơm đặt trong đê, mực nước này còn được người thiết kế tính toán và đề xuất, sao cho kết cấu công trình và máy bơm hợp lý, đồng thời tiết kiệm được năng lượng bơm, kể cả trường hợp bố trí công trình lấy nước tự chảy tranh thủ khi mực nước sông cao.

- Đối với trạm bơm thoát nước: Z_bh.max.KT là mực nước lớn nhất ở bể hút, có thể xảy ra khi cường độ mưa lớn vượt quá cường độ mưa ứng với tần suất đảm bảo phục vụ. Có thể lấy Z_bh.max.KT là mực nước lớn nhất từng xảy ra trong lịch sử.

- Đối với trạm bơm cấp nguồn: Z_bh.max.KT là mực nước lớn nhất ở bể hút, có quan hệ với mực nước lớn nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 1% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn hoặc giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 5% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV không cho phép gián đoạn nhưng được phép giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 10% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước, tần suất 15% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV cho phép gián đoạn thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước.

- Đối với trạm bơm khác: Z_bh.max.KT được xác định cụ thể, phù hợp với yêu cầu làm việc đối với trạm bơm và đặc điểm của nguồn nước.

6.2.1.5 Mực nước nguồn nhỏ nhất để tính toán ổn định kết cấu công trình, nền móng và sự an toàn làm việc của máy móc thiết bị:

Mực nước này ứng với tần suất 99% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp đặc biệt, tần suất 97% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp I, tần suất 95% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp II và III, tần suất 90% đối với trạm bơm có cấp công trình là cấp IV.

Đối với trạm bơm cấp nước, mực nước này cũng được dùng cho các tính toán: cao trình đặt máy bơm, buồng hút hoặc bể hút, khí thực máy bơm.

6.2.1.6 Ảnh hưởng của rác tới mực nước bể hút

Tổn thất cục bộ do rác tạo ra ở lưới chắn rác của các trạm bơm khá lớn. Mức tổn thất này phải được đánh giá qua khảo sát thực tế và lựa chọn từ (0,3 ÷ 0,6) m tùy thuộc vào lượng rác thường có ở nguồn và trên đường dẫn nước đến trạm bơm.

6.2.2 Các mực nước đặc trưng ở bể xả

6.2.2.1 Mực nước bể xả lớn nhất thiết kế

Mực nước bể xả lớn nhất thiết kế Z_bx.max.TK là mực nước lớn nhất trong chế độ khai thác thiết kế mà trạm bơm cần phải làm việc và phải đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

- Đối với trạm bơm cấp nước chuyển nước vào kênh hở: Z_bx.max.TK là mực nước lớn nhất ở bể xả, có quan hệ mực nước lớn nhất thiết kế tại đầu kênh xả.

- Đối với trạm bơm cấp nước chuyển nước vào đường ống tại một điểm nào đó: Z_bx.max.TK là cột nước toàn phần lớn nhất thiết kế tại điểm đó.

- Đối với trạm bơm thoát nước: Z_bx.max.TK là mực nước lớn nhất ở bể xả, có quan hệ với mực nước lớn nhất ở nguồn nước trong thời gian cần tiêu ứng với mức đảm bảo phục vụ (tần suất 10% đối với trạm bơm có cấp công trình từ cấp đặc biệt đến cấp III, tần suất 10% ÷ 20% đối với trạm bơm có cấp công trình cấp IV), trạm bơm phải bơm đủ lưu lượng thiết kế Q_tr.TK. Cho phép lấy Z_bx.max.TK với mức bảo đảm cao hơn quy định trên nếu được cấp quyết định chấp thuận.

- Đối với trạm bơm khác: Z_bx.max.TK là mực nước lớn nhất ở bể xả, được xác định cụ thể, phù hợp với đặc điểm thủy văn của nơi nhận nước và công trình xả nước tới nơi nhận nước.

6.2.2.2 Mực nước bể xả nhỏ nhất thiết kế

Mực nước bể xả nhỏ nhất thiết kế Z_bx.min.TK là mực nhỏ nhất trong chế độ khai thác thiết kế mà trạm bơm cần phải làm việc.

- Đối với trạm bơm cấp nước chuyển nước vào kênh hở: Z_bx.min.TK là mực nước nhỏ nhất ở bể xả, có quan hệ mực nước nhỏ nhất thiết kế tại đầu kênh xả, thường là khi trạm bơm làm việc với Q_tr.min.

- Đối với trạm bơm cấp nước chuyển nước vào đường ống tại một điểm nào đó: Z_bx.min.TK là cột nước toàn phần nhỏ nhất thiết kế tại điểm đó, thường là khi trạm bơm làm việc với Q_tr.min.

- Đối với trạm bơm thoát nước: Z_bx.min.TK là mực nước nhỏ nhất ở bể xả, có quan hệ với mực nước nhỏ nhất ở nguồn nước trong thời gian cần tiêu và đặc tính của công trình xả nước tiêu ra nguồn khi bơm với lưu lượng nhỏ nhất Q_tr.min.

- Đối với trạm bơm khác: Z_bx.min.TK là mực nước nhỏ nhất ở bể xả, được xác định cụ thể, phù hợp với đặc điểm thủy văn của nơi nhận nước và công trình xả nước tới nơi nhận nước.

6.2.2.3 Mực nước bể xả lớn nhất kiểm tra

Mực nước bể xả lớn nhất kiểm tra Z_bx.max.KT là mực lớn nhất mà trạm bơm có thể làm việc trong chế độ khai thác kiểm tra mà không bắt buộc phải cấp đủ lưu lượng thiết kế Q_tr.TK.

- Đối với trạm bơm cấp nước chuyển nước vào kênh hở: Z_bx.max.KT là mực nước lớn nhất ở bể xả, có quan hệ với mực nước lớn nhất kiểm tra tại đầu kênh xả.

- Đối với trạm bơm cấp nước chuyển nước vào hệ thống đường ống tại một điểm nào đó: Z_bx.max.KT là cột nước toàn phần lớn nhất kiểm tra tại điểm đó.

- Đối với trạm bơm thoát nước: Z_bx.max.KT là mực nước lớn nhất ở bể xả, có quan hệ với mực nước lớn nhất ở nguồn nước ứng với tần suất 5% và đặc tính của công trình xả nước ra nguồn.

- Đối với trạm bơm khác: Z_bx.max.KT là mực nước lớn nhất ở bể xả, được xác định cụ thể, phù hợp với đặc điểm thủy lực của nơi nhận nước và công trình xả nước tới nơi nhận nước.

6.2.2.4 Mực nước bể xả nhỏ nhất kiểm tra

Không quy định mực nước này, tức là Z_bx.min.KT có thể lấy bằng Z_bx.min.TK.

6.2.3 Xác định các đặc trưng mực nước và lưu lượng cho trạm bơm vùng ảnh hưởng triều

- Đối với trạm bơm tiêu kết hợp tiêu tự chảy tại vùng ảnh hưởng triều, chọn mô hình triều tiêu (tự chảy) thiết kế là trung bình các chân triều cao trong thời đoạn tiêu.

- Đối với trạm bơm tưới kết hợp với tưới tự chảy tại vùng ảnh hưởng triều, chọn mô hình triều tưới (tự chảy) thiết kế là trung bình các đỉnh triều thấp trong thời đoạn tưới.

6.3 Các cột nước địa hình đặc trưng của trạm bơm

6.3.1 Cột nước địa hình lớn nhất thiết kế

...

TÌNH TRẠNG VĂN BẢN (Update 16.12.2025)

TCVN 13505:2022: Còn hiệu lực

LINK 1 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 2 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 3 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 4 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

TCVN 13505:2022 (Bản Word - Tiếng Việt)

LINK DOWNLOAD

TCVN 13505:2022 (Bản PDF)