Tổng quan nghiên cứu

Thất thoát nước (Non-Revenue Water - NRW) là một vấn đề toàn cầu với mức độ ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn tài nguyên nước, kinh tế và xã hội. Theo ước tính, mỗi năm trên thế giới có hơn 32 tỷ m³ nước sạch bị thất thoát qua hệ thống cấp nước đô thị, tương đương khoảng 30% tổng lượng nước đầu vào. Tại Việt Nam, tỷ lệ thất thoát nước trung bình đạt khoảng 18,41%, trong đó các công ty cấp nước đô thị như Công ty Cổ phần Cấp nước Trung An (TAWACO) có tỷ lệ thất thoát khoảng 16,26% năm 2020. Với sản lượng cung cấp khoảng 76.400 m³/ngày đêm, thất thoát nước tương đương khoảng 150 triệu đồng mỗi ngày, gây tổn thất kinh tế lớn và ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ cấp nước.

Luận văn tập trung nghiên cứu thực trạng công tác chống thất thoát nước tại Công ty Cổ phần Cấp nước Trung An, đặc biệt tại khu vực nghiên cứu điển hình thuộc quận Gò Vấp, Quận 12 và huyện Hóc Môn, TP. Hồ Chí Minh. Mục tiêu chính là đánh giá hiệu quả công tác chống thất thoát nước, phân tích các nguyên nhân kỹ thuật và quản lý, từ đó đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng công tác chống thất thoát nước nhằm giảm tỷ lệ NRW xuống dưới 15% trong thời gian tới. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ nguồn nước, tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải khí carbon và nâng cao chất lượng cuộc sống người dân thành phố.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về thất thoát nước, bao gồm:

  • Khái niệm thất thoát nước (NRW): Là sự chênh lệch giữa tổng lượng nước đầu vào mạng lưới và lượng nước tiêu thụ hợp pháp có hóa đơn. Thành phần chính gồm thất thoát hữu hình (rò rỉ, bể ống) và thất thoát vô hình (gian lận, sai số đo đếm).

  • Lý thuyết phân vùng tách mạng (DMA - District Metered Area): Phân chia mạng lưới cấp nước thành các khu vực nhỏ để dễ dàng quản lý, giám sát lưu lượng, áp lực và phát hiện thất thoát nước.

  • Mô hình mô phỏng thủy lực mạng lưới: Sử dụng phần mềm EPANET và WaterGEMS để mô phỏng lưu lượng, áp lực và phân tích hiệu quả các giải pháp kỹ thuật trong quản lý mạng lưới cấp nước.

  • Khái niệm quản lý áp lực và kiểm soát rò rỉ: Quản lý áp lực mạng lưới giúp giảm lượng nước thất thoát cơ học, đồng thời phát hiện và sửa chữa kịp thời các điểm rò rỉ.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thực tế từ Công ty Cổ phần Cấp nước Trung An, bao gồm dữ liệu lưu lượng, áp lực, số lượng điểm rò rỉ, số liệu đồng hồ nước và báo cáo quản lý từ năm 2014 đến 2021.

  • Phương pháp phân tích: Kết hợp phân tích thống kê, mô phỏng thủy lực bằng phần mềm EPANET và WaterGEMS, khảo sát thực địa và đánh giá hiệu quả các giải pháp kỹ thuật.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Nghiên cứu tập trung vào 35 DMA đang vận hành tại khu vực quản lý của công ty, đặc biệt chú trọng các DMA có tỷ lệ thất thoát cao như DMA 15.1 và DMA NT_TCNHM.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và phân tích dữ liệu từ năm 2014 đến 2021, thực hiện khảo sát hiện trường và mô phỏng thủy lực trong năm 2020-2021, đề xuất giải pháp và đánh giá hiệu quả dự kiến trong giai đoạn 2022-2025.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tỷ lệ thất thoát nước tại Công ty Cổ phần Cấp nước Trung An năm 2020 là 16,26%, tương đương thất thoát khoảng 12,4 triệu đồng/ngày nếu giảm được 1% tỷ lệ thất thoát. So với mức trung bình toàn quốc 18,41%, công ty đã có những cải thiện nhưng vẫn còn tiềm năng giảm thất thoát.

  2. Phân vùng DMA giúp quản lý hiệu quả hơn với 35 DMA đang vận hành, trong đó DMA 15.1 và DMA NT_TCNHM có tỷ lệ thất thoát cao nhất, lên đến 35%, vượt ngưỡng cho phép. Việc phân tích mô hình thủy lực cho thấy áp lực không đồng đều và nhiều điểm rò rỉ chưa được phát hiện kịp thời.

  3. Nguyên nhân thất thoát chủ yếu do kỹ thuật thi công và quản lý: Rò rỉ tại các mối nối do địa chất yếu, vật liệu ống không đạt chuẩn, đồng hồ nước sai số và gian lận khách hàng chiếm tỷ lệ lớn trong thất thoát vô hình. Số lượng điểm rò rỉ sửa chữa năm 2019 là 10.319, trong đó 91% xảy ra trên ống ngánh khách hàng.

  4. Ứng dụng công nghệ SCADA và GIS trong giám sát và phát hiện rò rỉ giúp nâng cao hiệu quả công tác chống thất thoát. Mô phỏng thủy lực bằng WaterGEMS cho phép dự báo áp lực và lưu lượng, hỗ trợ thiết kế DMA và tối ưu hóa vận hành mạng lưới.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng mô hình phân vùng DMA và công nghệ giám sát hiện đại là giải pháp hiệu quả để giảm thất thoát nước. So với các nghiên cứu quốc tế, tỷ lệ thất thoát của công ty còn cao hơn các nước phát triển như Singapore (4%) hay Pháp (5%), nhưng thấp hơn mức trung bình khu vực Đông Nam Á (khoảng 20-30%). Nguyên nhân chủ yếu là do mạng lưới cấp nước còn nhiều đoạn ống cũ, vật liệu chưa đồng bộ và công tác quản lý chưa đồng bộ.

Việc sử dụng phần mềm mô phỏng thủy lực giúp xác định các điểm áp lực cao gây rò rỉ và đề xuất các biện pháp điều chỉnh áp lực phù hợp. Kết quả mô phỏng cho thấy khi giảm áp lực từ 39m xuống 31m, lượng nước thất thoát giảm 20,52%, tương ứng giảm chi phí vận hành và tăng hiệu quả sử dụng nước.

Ngoài ra, công tác đào tạo nhân viên, nâng cao ý thức quản lý và phối hợp giữa các phòng ban cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thất thoát thương mại. Việc áp dụng hệ thống SCADA và GIS giúp giám sát liên tục, phát hiện rò rỉ nhanh chóng, từ đó giảm thời gian sửa chữa và tổn thất nước.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai mở rộng phân vùng DMA và DMZ trên toàn bộ mạng lưới cấp nước của công ty trong vòng 2 năm tới. Mục tiêu giảm tỷ lệ thất thoát nước xuống dưới 15% thông qua việc cô lập thủy lực và giám sát lưu lượng chính xác từng khu vực. Chủ thể thực hiện: Ban kỹ thuật và vận hành công ty.

  2. Nâng cấp và thay thế các tuyến ống cũ, vật liệu không đạt chuẩn, đặc biệt tại các DMA có tỷ lệ thất thoát cao như DMA 15.1 và DMA NT_TCNHM trong vòng 3 năm. Ưu tiên sử dụng vật liệu HDPE và gang dẻo có độ bền cao, giảm thiểu rò rỉ do ăn mòn và lão hóa. Chủ thể thực hiện: Phòng kỹ thuật và nhà thầu thi công.

  3. Ứng dụng công nghệ SCADA và GIS đồng bộ trong giám sát mạng lưới, kết hợp với phần mềm mô phỏng thủy lực WaterGEMS để theo dõi áp lực, lưu lượng và phát hiện rò rỉ kịp thời. Thời gian triển khai dự kiến 1 năm, giúp giảm thời gian phát hiện và sửa chữa rò rỉ xuống dưới 24 giờ. Chủ thể thực hiện: Ban công nghệ thông tin và vận hành.

  4. Tăng cường công tác đào tạo, nâng cao năng lực và ý thức quản lý cho đội ngũ kỹ thuật và nhân viên vận hành. Tổ chức các khóa đào tạo định kỳ hàng năm về kỹ thuật chống thất thoát, sử dụng công nghệ mới và quy trình vận hành chuẩn. Chủ thể thực hiện: Phòng nhân sự và đào tạo.

  5. Xây dựng chính sách kiểm soát và xử lý nghiêm các trường hợp gian lận, sử dụng nước không hợp pháp, đồng thời nâng cao chất lượng đồng hồ đo nước và quy trình đọc số. Thực hiện kiểm tra định kỳ và áp dụng công nghệ đồng hồ thông minh trong 2 năm tới. Chủ thể thực hiện: Phòng kinh doanh và thanh tra.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các công ty cấp nước đô thị: Có thể áp dụng các giải pháp phân vùng DMA, mô phỏng thủy lực và công nghệ SCADA để nâng cao hiệu quả quản lý mạng lưới, giảm thất thoát nước và tăng doanh thu.

  2. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và đô thị: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy chuẩn kỹ thuật và hướng dẫn quản lý thất thoát nước trên phạm vi rộng, góp phần bảo vệ nguồn nước và phát triển bền vững.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật cấp thoát nước: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình mô phỏng và các giải pháp kỹ thuật thực tiễn trong công tác chống thất thoát nước.

  4. Nhà thầu thi công và tư vấn kỹ thuật: Áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế DMA, lựa chọn vật liệu và công nghệ thi công phù hợp nhằm giảm thiểu rò rỉ và nâng cao chất lượng công trình cấp nước.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao thất thoát nước lại là vấn đề nghiêm trọng đối với các công ty cấp nước?
    Thất thoát nước gây lãng phí nguồn tài nguyên quý giá, làm tăng chi phí vận hành, giảm doanh thu và ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ. Ví dụ, tại Công ty Cổ phần Cấp nước Trung An, thất thoát 16,26% tương đương hàng trăm triệu đồng mỗi năm.

  2. Phân vùng DMA có tác dụng gì trong quản lý thất thoát nước?
    DMA giúp chia nhỏ mạng lưới thành các khu vực dễ quản lý, giám sát lưu lượng và áp lực chính xác, từ đó phát hiện và xử lý rò rỉ nhanh hơn, giảm thất thoát hiệu quả.

  3. Công nghệ SCADA và GIS hỗ trợ công tác chống thất thoát nước như thế nào?
    SCADA giám sát áp lực, lưu lượng theo thời gian thực, GIS hỗ trợ quản lý dữ liệu địa lý mạng lưới, giúp phát hiện điểm rò rỉ và lập kế hoạch sửa chữa kịp thời, giảm thiểu tổn thất nước.

  4. Nguyên nhân chính gây thất thoát nước tại các mạng lưới cấp nước hiện nay là gì?
    Bao gồm rò rỉ kỹ thuật do vật liệu ống kém chất lượng, thi công không đúng quy chuẩn, đồng hồ đo sai số, gian lận khách hàng và quản lý dữ liệu chưa hiệu quả.

  5. Làm thế nào để giảm thất thoát thương mại trong công tác cấp nước?
    Tăng cường kiểm tra, thay thế đồng hồ đo nước chính xác, xử lý nghiêm gian lận, đào tạo nhân viên đọc số và áp dụng công nghệ đồng hồ thông minh giúp giảm thất thoát thương mại.

Kết luận

  • Tỷ lệ thất thoát nước tại Công ty Cổ phần Cấp nước Trung An năm 2020 là 16,26%, còn nhiều tiềm năng giảm thông qua các giải pháp kỹ thuật và quản lý.
  • Phân vùng DMA và ứng dụng mô hình mô phỏng thủy lực là công cụ hiệu quả giúp quản lý và giảm thất thoát nước.
  • Công nghệ SCADA và GIS hỗ trợ giám sát liên tục, phát hiện rò rỉ nhanh chóng, nâng cao hiệu quả công tác chống thất thoát.
  • Đề xuất các giải pháp nâng cấp mạng lưới, đào tạo nhân lực và kiểm soát gian lận nhằm giảm tỷ lệ thất thoát xuống dưới 15% trong 3 năm tới.
  • Khuyến nghị các đơn vị cấp nước và cơ quan quản lý áp dụng kết quả nghiên cứu để phát triển bền vững, bảo vệ nguồn nước và nâng cao chất lượng dịch vụ.

Hành động tiếp theo là triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời theo dõi, đánh giá hiệu quả định kỳ để điều chỉnh phù hợp. Các đơn vị quan tâm có thể liên hệ để trao đổi, hợp tác nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn.