Luận văn ThS: Đánh giá hiện trạng & đề xuất giải pháp chống thất thoát nước TP Sóc Trăng

Bài viết phân tích chuyên sâu nguyên nhân thất thoát nước cấp tại Sóc Trăng và đề xuất các giải pháp hiệu quả. Tối ưu hóa nguồn tài nguyên, nâng cao chất lượng

• Tác giả: Phan Quang Khải
• Người hướng dẫn: TS. Đoàn Thu Hà
• Trường học: Trường Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước, Cấp thoát nước
• Đề tài: Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp chống thất thoát nước trong hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về tình hình thất thoát nước cấp Sóc Trăng

Thành phố Sóc Trăng là đô thị loại II thuộc tỉnh Sóc Trăng, có hệ thống cấp nước do Công ty TNHH MTV Cấp nước Sóc Trăng quản lý. Hệ thống bao gồm nhà máy nước, mạng lưới truyền dẫn và phân phối đến các hộ sử dụng. Tỷ lệ thất thoát nước tại thành phố đang ở mức cao, khoảng 25-26% tổng lượng nước sản xuất hàng năm. Tình trạng này gây lãng phí nguồn tài nguyên nước sạch và ảnh hưởng lớn đến hiệu quả kinh doanh của đơn vị cấp nước. Mạng lưới phân phối khu vực trung tâm chủ yếu sử dụng ống có đường kính nhỏ hơn 200mm, nhiều tuyến ống đã xuống cấp sau nhiều năm vận hành. Áp lực nước không ổn định, đặc biệt tại các hộ ở xa tuyến truyền dẫn dẫn đến việc cấp nước không liên tục. Hầu hết các hộ gia đình đều phải lắp đặt bể chứa dự trữ để đảm bảo nguồn nước sinh hoạt hàng ngày.

1.1. Hiện trạng mạng lưới cấp nước thành phố

Mạng lưới cấp nước Sóc Trăng bao gồm hệ thống nhà máy xử lý nước, tuyến ống truyền dẫn chính và mạng phân phối đến từng hộ sử dụng. Mạng phân phối được chia thành các khu vực, khu dân cư, hẻm và đường ống trong nhà. Đường kính ống phổ biến trong khu vực trung tâm là dưới 200mm. Tình trạng ống cũ, mối nối kém chất lượng gây ra rò rỉ nước nghiêm trọng. Công ty đã triển khai lắp đặt đồng hồ đo nước miễn phí cho khách hàng nhằm kiểm soát lượng nước tiêu thụ. Tuy nhiên, nhiều đồng hồ đã hết hạn kiểm định hoặc hoạt động không chính xác.

1.2. Tỷ lệ thất thoát nước và tác động kinh tế

Tỷ lệ thất thoát nước tại Sóc Trăng dao động từ 25-26% mỗi năm, mức cao so với tiêu chuẩn quốc gia. Thất thoát nước bao gồm nước rò rỉ từ mạng lưới và nước không được ghi nhận do đồng hồ đo không chính xác. Tổn thất kinh tế hàng năm rất lớn do chi phí xử lý nước sạch bị lãng phí. Ngoài ra, áp lực nước thấp tại nhiều khu vực ảnh hưởng đến chất lượng phục vụ người dân. Việc giảm tỷ lệ thất thoát nước là nhiệm vụ cấp thiết để nâng cao hiệu quả hoạt động hệ thống cấp nước đô thị.

II. Phân tích nguyên nhân gây thất thoát nước trong hệ thống cấp

Nguyên nhân thất thoát nước tại Sóc Trăng được chia thành hai nhóm chính: yếu tố kỹ thuật và yếu tố quản lý. Về kỹ thuật, mạng lưới ống phân phối sử dụng lâu năm dẫn đến hiện tượng ăn mòn, rò rỉ tại các mối nối và vị trí hư hỏng. Thiết bị đo đạc như đồng hồ nước có chất lượng kém, chủ yếu là đồng hồ Trung Quốc đa tia hoặc Trung-Đức đơn tia với ngưỡng nhạy thấp. Tại Phường 3, trong 2.500 đồng hồ đã lắp đặt, chỉ khoảng 70% hoạt động tương đối chính xác. Về quản lý, việc giám sát và bảo dưỡng mạng lưới chưa thường xuyên, thiếu thiết bị dò tìm rò rỉ hiện đại. Các sự cố sửa chữa trích thủy và thủy lượng kế trung bình 188 lượt mỗi tháng cho thấy tần suất sự cố cao. Hệ thống chưa được phân vùng áp lực hiệu quả để kiểm soát lưu lượng và phát hiện bất thường trong vận hành mạng lưới.

2.1. Yếu tố kỹ thuật gây thất thoát nước

Yếu tố kỹ thuật là nguyên nhân chính gây thất thoát nước tại Sóc Trăng. Mạng lưới ống cũ, vật liệu kém chất lượng dẫn đến rò rỉ tại mối nối và thân ống. Đồng hồ đo nước lắp đặt lâu ngày không được kiểm định định kỳ, nhiều thiết bị chạy chậm hoặc nước qua nhưng không nhảy số. Tình trạng ống phân phối đường kính nhỏ không đáp ứng được nhu cầu khi khu vực đô thị mở rộng. Thiết bị dò sóng siêu âm chưa được trang bị đầy đủ cho công tác kiểm tra mạng lưới thường xuyên.

2.2. Yếu tố quản lý và vận hành hệ thống

Công tác quản lý vận hành mạng lưới cấp nước còn nhiều hạn chế. Việc phân chia khu vực quản lý chưa khoa học, thiếu hệ thống giám sát lưu lượng và áp lực tự động. Kinh phí đầu tư nâng cấp thiết bị đo đạc còn khó khăn. Nhân lực phục vụ công tác kiểm tra, sửa chữa sự cố chưa đáp ứng yêu cầu. Công tác lập bản đồ mạng lưới và cập nhật thông tin hạ tầng chưa đầy đủ. Việc phối hợp giữa đơn vị cấp nước và chính quyền địa phương trong quản lý quy hoạch xây dựng còn lỏng lẻo.

III. Giải pháp chống thất thoát nước hiệu quả cho Sóc Trăng

Giải pháp chống thất thoát nước tại Sóc Trăng cần triển khai đồng bộ trên nhiều phương án. Phương pháp thực nghiệm hiện trường kết hợp phân tích tổng hợp số liệu thống kê cho kết quả khả quan nhất. Công tác khảo sát bao gồm phân chia khu vực bằng cách cô lập van, lắp đặt thiết bị đo áp lực và lưu lượng, sử dụng thiết bị dò sóng siêu âm để phát hiện vị trí rò rỉ. Kết quả thực nghiệm được đối chiếu với mô phỏng thủy lực trên phần mềm Epanet để hiệu chỉnh mô hình sát thực tế vận hành. Giải pháp kỹ thuật ưu tiên thay thế ống cũ, nâng cấp đồng hồ đo nước, lắp đặt thiết bị giám sát áp lực tự động. Giải pháp quản lý tập trung vào đào tạo nhân lực, xây dựng quy trình bảo dưỡng định kỳ và phân vùng áp lực mạng lưới. Kết hợp ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý hạ tầng cấp nước để theo dõi và cảnh báo sớm các bất thường.

3.1. Phương pháp thực nghiệm và khảo sát hiện trường

Phương pháp thực nghiệm hiện trường được áp dụng bằng cách phân chia khu vực khảo sát, cô lập bằng van có sẵn trên mạng lưới. Thiết bị đo đạc áp lực và lưu lượng được lắp đặt tại các vị trí chiến lược để thu thập dữ liệu vận hành. Thiết bị dò sóng siêu âm sử dụng để xác định chính xác vị trí rò rỉ ngầm. Số liệu đo đạc được cập nhật thường xuyên và đối chiếu với mô hình mô phỏng thủy lực Epanet. Quá trình hiệu chỉnh mô hình giúp phản ánh đúng điều kiện thực tế của mạng lưới cấp nước Sóc Trăng.

3.2. Giải pháp nâng cấp thiết bị và cải thiện quản lý

Giải pháp nâng cấp bao gồm thay thế ống cũ bằng vật liệu chống ăn mòn, lắp đặt đồng hồ đo nước điện tử có độ chính xác cao. Hệ thống giám sát áp lực và lưu lượng tự động được triển khai để phát hiện sớm bất thường. Công nghệ GIS ứng dụng trong quản lý bản đồ mạng lưới và theo dõi tài sản hạ tầng. Đào tạo nhân lực kỹ thuật về phương pháp dò tìm rò rỉ và bảo dưỡng mạng lưới. Xây dựng quy trình kiểm tra định kỳ và phân vùng áp lực để tối ưu hóa vận hành hệ thống cấp nước.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế giảm thất thoát nước

Nghiên cứu đánh giá hiện trạng thất thoát nước hệ thống cấp nước Sóc Trăng cho thấy tỷ lệ thất thoát ở mức 25-26%, chủ yếu tập trung ở mạng phân phối khu vực trung tâm thành phố. Nguyên nhân chính bao gồm hệ thống ống cũ xuống cấp, đồng hồ đo nước kém chất lượng và công tác quản lý vận hành chưa hiệu quả. Giải pháp đề xuất áp dụng phương pháp thực nghiệm hiện trường kết hợp mô phỏng thủy lực Epanet cho kết quả khả quan trong việc xác định vị trí rò rỉ và đánh giá áp lực mạng lưới. Ứng dụng thực tế cần triển khai đồng bộ các giải pháp kỹ thuật và quản lý để giảm tỷ lệ thất thoát xuống mức chấp nhận được. Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học để Công ty TNHH MTV Cấp nước Sóc Trăng xây dựng kế hoạch đầu tư nâng cấp mạng lưới và cải thiện hiệu quả cấp nước đô thị trong giai đoạn phát triển tiếp theo.

4.1. Kết quả nghiên cứu đạt được

Nghiên cứu đã đánh giá toàn diện hiện trạng thất thoát nước hệ thống cấp nước Sóc Trăng. Xác định tỷ lệ thất thoát trung bình 25-26% mỗi năm, tập trung chủ yếu ở mạng phân phối khu vực trung tâm. Phân tích được nguyên nhân kỹ thuật và quản lý gây thất thoát nước. Xây dựng mô hình mô phỏng thủy lực bằng phần mềm Epanet phản ánh đúng điều kiện thực tế mạng lưới. Đề xuất các giải pháp chống thất thoát khả thi dựa trên cơ sở khoa học và thực tiễn vận hành hệ thống cấp nước đô thị.

4.2. Ứng dụng và khuyến nghị triển khai

Kết quả nghiên cứu được khuyến nghị ứng dụng cho Công ty TNHH MTV Cấp nước Sóc Trăng trong kế hoạch nâng cấp mạng lưới. Giải pháp ưu tiên là thay thế ống cũ, nâng cấp đồng hồ đo và lắp đặt thiết bị giám sát tự động. Phương pháp thực nghiệm kết hợp mô phỏng Epanet nên được áp dụng thường xuyên trong công tác kiểm tra mạng lưới. Cần bố trí kinh phí đầu tư và đào tạo nhân lực để triển khai đồng bộ các giải pháp. Mục tiêu giảm tỷ lệ thất thoát nước xuống dưới 20% trong giai đoạn 5 năm tới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Các nghiên cứu về thất thoát nước trong hệ thống cấp nước đã thực hiện trên thế giới. Khái niệm lượng nước thất thoát Trên thế giới hiện có nhiều cách định nghĩa khác nhau về lượng nước thất thoát. Lượng nước thất thoát là độ chênh lệch giữa lượng nước cấp vào hệ thống và lượng nước được sử dụng thực tế vào các mục đích sinh hoạt bao gồm nước ăn uống, sinh hoạt của con người và nước phục vụ các mục đích sinh hoạt công cộng của đô thị.[9] Định nghĩa theo cách này thực chất là sự phân biệt lượng nước sử dụng có ích và sự rò rỉ vô ích.

Thất thoát nước là vấn đề luôn đi liền với mọi hệ thống cấp nước, gắn liền với quá trình sản xuất và kinh doanh nước sạch. Cũng có thể hiểu rằng thất thoát nước là một tất yếu, vì không thể có một hệ thống đường ống tuyệt đối kín để đảm bảo không mất một giọt nước nào, cũng như toàn bộ lượng nước đã được sản xuất ra đều sẽ phải thu được tiền. Cả thế giới đều đã phải chấp nhận điều này và luôn phấn đấu để đạt được một tỷ lệ thất thoát nước thấp nhất. Tỉ lệ thất thoát nước cũng là chỉ số để đánh giá mức độ của hệ thống cấp nước, trình độ của dịch vụ.

Nước bị thất thoát nhiều là sự thiệt hại lớn cho sản xuất kinh doanh, là mối quan tâm lớn của tất cả mọi người. Chính vì vậy tỷ lệ thất thoát nước luôn được quan tâm và khống chế.[25] Trong hệ thống cấp nước, thất thoát nước có thể xảy ra ở tất cả các hạng mục công trình như khai thác, vận chuyển nước thô, rò rỉ ở các bể chứa và bể xử lý và thất thoát trong mạng lưới cấp nước. Thất thoát nước được chia thành 2 loại [9]: -Thất thoát do nguyên nhân "kỹ thuật" thường gọi là nước rò rỉ hay nước thất thoát cơ học. -Thất thoát từ nguyên nhân "quản lý" thường gọi là nước thất thu.

Khái quát tính hình thất thoát nước trên thế giới Trên thế giới hiện nay tình trạng thất thoát nước là rất phổ biến và đang là một vấn đề hết sức nóng bỏng đối với các công ty quản lý và vận hành cung cấp nước sạch. Tình hình thất thoát nước phổ biến đến nỗi hầu như ở bất kỳ quốc gia nào và ở tất cả các công ty cung cấp nước sạch, chỉ có điều là thất 14 thoát nước diễn ra với các mức độ khác nhau tùy thuộc vào phương thức và phương tiện trang thiết bị quản lý hệ thống cấp nước của mỗi quốc gia. Theo số liệu thống kê báo cáo (từ nguồn: En. Non Revenue Water; 07/2013) tình hình tỷ lệ thất thoát nước sạch của một số nước trên thế giới được khái quát ở bảng 1.1 như sau : Bảng 1.1 Tỷ lệ thất thoát nước sạch của một số nước trên thế giới TT Kh u vực Tỷ lệ thất thoát T ại thời điểm 1 Singapore 5% 2 Đan Mạch 6% 3 Nhật 7% 2007 4 Phía Đôn g Manila, Philippine 63% 1997 5 Phía Đông Manila, Philippine 11% 2011 6 BangKok, Thái Lan 25% 2012 7 Pháp 26% 2005 8 Dahaka, Bangladesh 29% 2010 9 Chile 34% 2006 10 Phía Đông Jakarta, Indonesia 39% 2011 11 Phía Tây Jakarta, Indonesia 57% 1998 12 Phía Tây Jakarta, Indonesia 39% 2011 13 Amman , Jordani 34% 2010 14 Mexico 51% 2003 1.

Tình hình nghiên cứu về chống thất thoát nước trên thế giới Hiện nay trên thế giới việc nghiên cứu về thất thoát nước sạch đã và đang được nhiều quốc gia đầu tư nghiên cứu, trong đó các quốc gia nhưPháp, Đan Mạch, Bulgaria, Nhật Bản, Singapore, Philippine là những nước đã được đầu tư rất nhiều về tài chính và kỹ thuật công nghệ để nhằm giảm tối đa lượng nước sạch bị thất thoát trong quá trình quản lý và sử dụng [23]. Các công trình nghiên cứu khoa học về thất thoát nước và chống thất thoát nước tiêu biểu như : +"Giảm thiệt hại trong hệ thống cấp nước" của các tác giả: Kalinkov, G.Radoramov thuộc trường Đại học Kiến trúc - Xây dựng Sofia Bulgaria, trong đó các tác giả tập trung nghiên cứu mức độ thất thoát nước với khái niệm "Dòng chảy đêm" và đưa ra giải pháp chống thất thoát nước cho thị trấn Vidin với giải pháp kỹ thuật "cân bằng nước" và phân vùng DMA, kết quả đã đạt được theo tác giả là giải pháp phù hợp với địa phương và đã có kết quả với việc làm giảm tỷ lệ thất thoát nước của Hệ thống cấp nước thị trấn Vidin từ 30% xuống còn 26% [26]. 15 + “Công nghệ GIS quản lý mạng lưới và giảm thất thoát trong ngành cấp nước” do Cty ENVIDAN - DHIĐan Mạch thực hiện, trong đó tập trung nghiên cứu các giải pháp quản lý thất thoát nước bằng công nghệ thông tin với phần mềm GIS quản lý tài sản mạng lưới đường ống truyền tải và phân phối nước, theo Cty ENVIDAN - DHI Đan Mạch thì nghiên cứu này đã được áp dụng thành công tại Đan Mạch góp phần hỗ trợ cho các nhà quản lý hệ thống cung cấp nước sạch trong công tác chống thất thoát nước đạt hiệu quả [3]. Trong thời gian qua hầu hết các nước trên thế giới như các nước nêu ở trên đều đã thực hiện các công việc nhằm mục tiêu giảm thất thoát nước sạch như sau [23]: +Bên cạnh các kế hoạch kiểm tra và sửa chữa, việc đổi mới các ống cũ và thay thế các ống dẫn nước bằng các ống thép không gỉ là ưu tiên chính.

Biện pháp này thành công trong việc giảm lượng lớn nước rò rỉ trong 50 năm qua. +Biến đổi khí hậu sẽ tác động đến các nguồn nước, việc ngăn ngừa rò rỉ nước để đảm bảo tiêu thụ tối đa các nguồn nước có giới hạn được khai thác ngày càng trở nên quan trọng. Việc ngăn ngừa rò rỉ ngang bằng với việc phát triển nguồn nước mới. + Mục tiêu tổng quát là sử dụng tốt nhất các nguồn nước có giới hạn, để thích ứng với biến đổi khí hậu, và ngăn ngừa các thảm họa gây ra bởi rò rỉ nước, như thiếu nguồn cấp nước, lún và nứt vỡ mặt đường do dòng chảy nước ngầm, nước tràn vào các tòa nhà.

Bên cạnh kế hoạch kiểm tra và sửa chữa, việc đổi mới các ống cũ và thay thế các ống dẫn nước thép tráng kẽm bằng các ống thép không gỉ là ưu tiên chính. Các biện pháp cụ thể bao gồm : - Rò rỉ dưới đất: Rò rỉ được phát hiện bằng cách sử dụng cảm biến/máy dò/máy phát hiện rò rỉ điện tử, máy siêu âm. Lượng rò rỉ tiềm năng được dự đoán bằng cách sử dụng các dụng cụ đo đạc dòng chảy rối vào ban đêm. + Thay thế ống và nâng cấp vật liệu ống: Từ gang đúc sang gang đúc dẻo đối với đường ống phân phối do vật liệu này có độ cứng cao hơn và khả năng chịu động đất tốt hơn; từ ống chì sang thép không gỉ cho các ống cung cấp dưới các đường công cộng.

+ Kiểm soát các ống dịch vụ: chiếm 97% tổng lượng sửa chữa rò rỉ, do đó ngăn ngừa sớm rò rỉ là thiết yếu +Thành lập nhiều Trung tâm Đào tạo và Phát triển Kỹ thuật: Trung tâm này đã và đang đóng góp vào việc ngăn ngừa rò rỉ thông qua nghiên cứu và phát triển các chương trình quản lý quản lý hệ thống cấp nước. 16 + Hệ thống máy tính hóa: Tính toán và tổng hợp thông tin về rò rỉ. Các số liệu thu thập được bao gồm nguyên nhân, chi tiết từng trường hợp sửa chữa, và chi phí sửa chữa. +Trung tâm Vận hành Cung cấp Nước của Thành phố quản lý tất cả các số liệu liên quan đến cung cấp nước thông qua hệ thống máy tính hóa giám sát và điều khiển các hoạt động 24 giờ trong ngày, 7 ngày trong tuần.

Trung tâm này đảm bảo nguồn cấp nước ổn định từ các nhà máy làm sạch và các trạm cung cấp nước. Hệ thống này đóng góp vào việc quản lý hiệu quả cả việc cung cấp nước và hoạt động của các Trạm bơm cung cấp nước. Với các biện pháp như trên và thời gian thực hiện bắt đầu từ những năm 1980 thì cho đến hiện nay phần lớn các quốc gia này đã làm giảm được tỷ lệ thất thoát nước xuống ở mức bình quân < 15%. Các nghiên cứu về thất thoát nước trong hệ thống cấp nước ở Việt Nam 1.

Tổng thể hiện trạng thất thoát nước trong các hệ thống cấp nước đô thị ở Việt Nam Cũng như nhiều quốc gia khác trên thế giới tại Việt Nam trong thời gian vừa qua và hiện nay tình hình thất thoát nước sạch đã và đang là vấn đề quan tâm hàng đầu và thường xuyên của các cấp chính quyền và của cơ quan quản lý hệ thống cấp nước. Mặt khác diễn biến tình trạng thất thoát nước sạch tại một số đô thị trên cả nước luôn ở mức cao, thực sự đã gây bức xúc trong cộng đồng dân cư, bởi vì nguồn nước sạch thì bị thất thoát đi trong khi đó thì nhu cầu cần được cung cấp nước sạch của người dân thì ngày càng lớn, hơn nữa nguồn nước thì không phải là vô tận và vô cùng quý báu. Theo báo cáo thống kê của Cục Hạ tầng kỹ thuật -Bộ Xây dựng Việt Nam thì hiện trạng thất thoát nước sạch ở Việt Nam có thể khái quát theo bảng 1.2 như sau [2]: Bảng 1.2 Hiện trạng tỷ lệ thất thoát nước sạch ở Việt Nam Số Tỷ lệ thất thoát nước Số tỉnh / thành phố Lượng nước t hất thoát, TT sạch (%) thất thu (m3/ngày) 1 > 30% 12 1.708 17 Như vậy có thể thấy rằng bình quân cả nước ta tỷ lệ thất thoát nước ở mức 27% - 28% đây là mức độ khá cao, và lượng nước thất thoát thất thu mỗi ngày thật sự quá lớn. Hệ quả của nó là sự tổn thất về kinh tế cho các đơn vị sản xuất kinh doanh nước sạch nói riêng và của toàn xã hội nói chung.

Tình hình nghiên cứu về thất thoát nước ở Việt Nam Tại Việt Nam việc nghiên cứu về thất thoát nước đã có từ trên 20 năm qua, trong đó tập trung chủ yếu vào công việc điều tra đánh giá tổng thể hiện trạng thất thoát nước tại các đô thị, nghiên cứu về nguyên nhân thất thoát và hầu hết các đơn vị quản lý cấp nước đã và đang xây dựng chương trình hành động cho công tác chống thất thoát nước.