MỞ ĐẦU Hiê ̣n nay viê ̣c ƣ́ng du ̣ng và triể n khai các ứng dụng GIS vào trong quản lý để phục vụ cho đời sống xã hội đã và đang phát triển rất nhanh, điển hình là trong các lĩnh vực Giao thông liên lạc, Y Tế, Giáo dục, Lam Nghiệp, Nông nghiệp, Điện lực, Tài nguyên Môi trƣờng, và đặc biệt là trong việc quản lý mạng lƣới cấp nƣớc sạch. Mục đích của đề tài là trình bày lại những kiến thức cơ bản đã đƣợc áp dụng để xây dựng thành công dự án phát triển phần mềm "Quản lý cấp nƣớc sạch" đang đƣợc sử dụng tại thành phố Seremban, Malaysia, nhằm tìm ra một hƣớng giải pháp để có thể mở rộng, khai thác năng lực của dự án để có thể áp dụng đƣợc rộng rãi ở nhiều nơi, nhất là ở Việt Nam. Luâ ̣n văn gồ m 4 chƣơng với bố cu ̣c nhƣ sau: Chƣơng 1: Tổ ng quan về mô hình cấp nƣớc Trình bày về vai trò và tầm quan trọng của việc quản lý cấp nƣớc và một số mô hình cấp nƣớc. Chƣơng 2: Trình bày chi tiết về mô hình cơ sở dữ liệu cấp nƣớc DAN-VAND và phƣơng pháp phân tích thiết kế hƣớng đối tƣợng áp dụng Chƣơng 3: Trình bày chi tiết mô tả hệ thống phần mềm quản lý mạng lƣới cấp nƣớc sạch, sử dụng GIS trong việc đăng ký đƣờng ống.
Trình bày kết quả thực tiễn thực hiện dự án, và định hƣớng phát triển mở rộng Chƣơng 4: Kế t luận và kiến nghị TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 12 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH CẤP NƢỚC 1.1 Vai trò và tầm quan trọng của việc quản lý cấp nƣớc Nƣớc sạch và sử dụng nƣớc sạch là nhu cầu thiết yếu của con ngƣời, kể cả trong xã hội nguyên thủy đến xã hội hiện đại nhƣ ngày nay. Thử hình dung trong cuộc sống hàng ngày chúng ta bị thiếu nƣớc sạch để sinh hoạt thì điều gì sẽ sảy ra? Nƣớc sạch có thể đƣợc khai thác bằng các hình thức khác nhau, nhƣ giếng đào, giếng khoan, nƣớc mƣa.nhƣng ngày nay con ngƣời đã xây dựng đƣợc một mô hình mạng lƣới cấp nƣớc chung phục vụ cho một phạm vi địa bàn rộng lớn, và từ một nguồn khai thác, nƣớc đƣợc xử lý để đảm bảo vệ sinh đủ tiêu chuẩn để đƣa đến nới tiêu thụ. Trong cuộc sống của đô thị hiện đại, thì việc thiết kế và xây dựng một hệ thống quản lý cấp nƣớc cần phải đáp ứng đƣợc các yêu cầu về sự phát triển tăng lên một cách nhanh chóng của dân cƣ và hệ thống cơ sở hạ tầng để làm sao trong một khoảng thời gian 40 đến 50 năm sau, hệ thống vẫn có thể đáp ứng đƣợc một cách tối đa khả năng cung cấp nƣớc sạch và không bị ảnh hƣởng bới sự thay đổi của kết cấu cơ sở hạ tầng. Để làm đƣợc điều đó thì trƣớc hết cần phải có sự trợ giúp đắc lực của công nghệ.
Ngày nay công nghệ có thể làm thay đổi cả thế giới, có vai trò quan trọng trong việc hoạch định các chính sách của hệ thống chính quyền. Một đô thị hiện tại đƣợc đánh giá là văn minh thì một trong các tiêu chí để đánh giá là đô thị đó phải có hệ thống phân phối nƣớc sạch tốt, đáp ứng đƣợc nhu cầu sinh hoạt của ngƣời dân và phục vụ cho các lĩnh vực khác, hệ thống nƣớc sạch có vai trò rất quan trọng đối với các lĩnh vực của đời sống văn hóa xã hội của ngƣời dân, thể hiện những nỗ lực trong quản lý của các cấp chính quyền. Để làm đƣợc việc đó thì cần phải có một bộ máy chuyên trách đảm nhiệm việc quản lý hệ thống cấp nƣớc, đảm bảo duy trì hệ thống hoạt động từ việc lắp đặt hệ thống bơm dẫn, tích trữ, xây lắp mạng lƣới dẫn nƣớc, các điểm xử lý.và đƣa nƣớc sạch vào các hộ dân, quản lý hệ thống hóa đơn, đồng hồ, duy tu, bảo dƣỡng hệ thống, quản lý tài sản. Tất cả những công đoạn đó đƣợc gọi là quản lý cấp nƣớc.
Ở Thụy Điển, nƣớc và các dịch vụ công cộng theo quy định đƣợc quản lý bởi các đô thị. Khi các công trình cấp nƣớc đô thị bắt đầu đƣợc xây dựng vào cuối thế kỷ 19, nó thể hiện sự quyết tâm và cam kết của chính quyền thành phố. Ngay cả các cộng đồng nhỏ ở các vùng nông thôn cũng đều có các công trình cấp nƣớc công cộng của chính họ. Chỉ các công ty công nghiệp lớn đƣợc cấp phép khai thác nƣớc mặt hoặc nƣớc ngầm cho các công trình cấp nƣớc riêng của họ.
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 13 Trong những năm 90 của thế kỷ trƣớc, có hơn 2 nghìn công trình cấp nƣớc và 67 nghìn km đƣờng ống cấp nƣớc của các thành phố, cung cấp cho 7,7 triệu ngƣời tiêu dùng hay 90% dân số với nƣớc sạch chất lƣợng cao. Lƣợng nƣớc tiêu thụ cao nhất vào cuối những năm 1960, khi có tới 800 triệu mét khối nƣớc đã đƣợc sử dụng hàng năm. Việc rò rỉ trong hệ thống đƣờng ống đƣợc ƣớc tính bằng khoảng 20%. Ngày nay lƣợng nƣớc tiêu thụ vào khoảng 730 triệu mét khối, tính ra mỗi gia đình tiêu thụ khoảng 200 lít/ ngƣời/ngày.
Theo thống kê, năm 2004 trên thế giới có khoảng 3,5 tỉ ngƣời đang sử dụng nƣớc sạch từ các vòi nƣớc hay nguồn nƣớc công cộng của các nhà máy cấp nƣớc. 1,3 tỉ ngƣời sử dụng nƣớc từ các nguồn giếng khoan, giếng đào. Một tỉ ngƣời sử dụng nƣớc từ các nguồn thiên nhiên nhƣ sông, suối, ao hồ [9]. Những thống kê trên chỉ ra cho thấy, việc quản lý cấp nƣớc có vai trò rất quan trọng trong đời sống văn hóa xã hội trong cuộc sống đô thị hiện đại.2 Các hệ thống quản lý cấp nƣớc Hệ thống quản lý cấp nƣớc là một hệ thống trợ giúp cho con ngƣời để quản lý trong lĩnh vực cấp nƣớc sinh hoạt, đƣợc tự động hóa nhằm làm giảm tối đa sức lao động bằng chân tay, và các thao tác thủ công nhƣng vẫn thực hiện đƣợc đầy đủ các chức năng nghiệp vụ trong hệ thống cấp nƣớc.
Các hoạt động trong việc quản lý cấp nƣớc gồm có: - Đảm bảo chất lƣợng nƣớc đƣợc xử lý - Thiết kế mạng lƣới đƣờng ống cấp nƣớc và các thành phần đƣợc lắp đặt và phân tích nhu cầu sử dụng trong hệ thống - Quản lý lƣu lƣợng và áp lực cho mạng lƣới đƣờng ống - Phát hiện và xử lý kịp thời các điểm rò rỉ - Chống thất thoát trong hệ thống - Quản lý hệ thống đồng hồ, hóa đơn - Thay thế, bảo dƣỡng hệ thống mạng lƣới đƣờng ống Sau đây là một số hệ thống quản lý cấp nƣớc hiện có trên thị trƣờng: Hệ thống WATSYS. [17] Hệ thống WATSYS đƣợc cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ phát triển, với hạt nhân cơ bản là EPANET WATSYS sẽ giúp ngƣời dùng phân tích, thiết kế và quản lý hệ thống cấp nƣớc. Đó là một hệ thống thông tin đồ họa (GIS) cho các cơ sở hạ tầng nƣớc. Phần mềm này mô phỏng các tình huống để xác định và sửa chữa thiếu sót trong một hệ thống phân phối hiện có, mở rộng hệ thống để đáp ứng nhu cầu trong tƣơng lai, hoặc để dự đoán năng suất của hệ thống trong trƣờng hợp khẩn cấp nhƣ trục trặc máy bơm, sự hỏng hóc, trang thiết bị trục trặc hoặc cháy nổ.
Nó có thể TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 14 đƣợc sử dụng để mô phỏng ở thời gian cao điểm và thời điểm sử dụng thấp. WATSYS cũng có thể thực hiện phân tích chất lƣợng nƣớc bao gồm việc phân rã clo, phân phối florua, tìm nguồn nƣớc và đo tuổi của nƣớc. Các mô hình để thấy rõ hơn về sự chuyển động và biến đổi của nƣớc đã đƣợc xử lý. Các thành phần của hệ thống này bao gồm: 1.
Kết nối đến phần mềm AutoCAD Các phiên bản AutoCAD R14.01, 2000, 2002, 2004 WATSYS chạy độc lập, nhƣng nếu kết hợp với phần mềm AutoCAD các phiên bản R14.01, 2000, 2002, 2004 thì có thể kết nối với nhau để làm việc. WATSYS sẽ hiện lên một thanh công cụ để ngƣời sử dụng có thể chọn, hoặc xác định vị trí chỉnh sửa các thành phần trong hệ thống cấp nƣớc. Các sơ đồ chính đƣợc tạo ra từ các bản vẽ đƣợc tô bằng các mã màu cho các lớp đối tƣợng chồng xếp.1: Giao diện phần mềm WATSYS được mở trong phần mềm AutoCAD Trên thanh công cụ này, ngƣời sử dụng có thể: - Thêm các điểm nối (Nodes), các đƣờng ống (Pipes), sửa hoặc xem dữ liệu của mình - Xác định vị trí các điểm nối và đƣờng ống trên các bảng biểu hoặc trên "Key-plans" bằng cách lựa chọn chúng trên bản đồ - Tạo các bản đồ chuyên đề với các thông tin bên trong nhƣ: Chèn các dòng văn bản, tô màu các đối tƣợng, đặt kích thƣớc và biểu tƣợng các đối tƣợng, các tiều đề, mô tả ngƣời sử dụng.sơ đồ dòng chảy đƣợc gán nhãn TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 15 trên các đƣờng ống, các điểm nối, áp suất đƣờng ống, đƣờng kính đƣờng ống, dòng chảy, sự giảm /mất mát và vận tốc dòng chảy. - Đặt biểu tƣợng cho các đối tƣợng Điểm nối, các đƣờng ống có các điểm nối mà van đóng, van đang kiểm tra, hay van điều khiển, máy bơm và hồ chứa.
Làm việc trên các sơ đồ - Chọn vào vị trí của các điểm nối hay các đƣờng ống để hiển thị thông tin hoặc sửa đổi thông tin của đối tƣợng đó trên các bảng biểu hay sơ đồ hoặc các bản vẽ AutoCAD - Dựa vào các ô nhãn hiện lên trên màn hình để hiện thông tin do ngƣời dùng chọn khi di chuột lên các điểm nối hoặc đƣờng ống. - Nháy đúp chuột lên các điểm nối hoặc đƣờng ống để sửa đổi thông tin thuộc tính cho đối tƣợng - Có khả năng phóng to/thu nhỏ, sao chép, lƣu, in sơ đồ - Chèn các dòng văn bản hay chú giải lên sơ đồ - Các đƣờng ống thể hiện bán kính của từng đối tƣợng tƣơng ứng - Màu sắc của các đƣờng ống thể hiện các thông tin chính của ngƣời dùng - Có thể xem đƣợc các biểu đồ thời gian nếu nháy chuột lên các điểm nối hay đƣờng ống - Có thể nhìn thấy đƣợc áp lực đƣờng ống, vận tốc, chất lƣợng nƣớc, tuổi nƣớc bằng sự biến đổi màu sắc trên các đƣờng ống Hình 1.2: Bản đồ chuyên đề trên phần mềm WATSYS 3. Mô hình cấp nước trong hệ thống WATSYS Dễ dàng chuyển đổi giữa phƣơng pháp phân tích khoảng thời gian và các phƣơng pháp phân tích khác: o Trạng thái ổn định TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.