Luận văn thạc sĩ về phát triển nguồn nước và hệ thống cấp nước cho thành phố Hà Nội

Luận văn thạc sĩ phân tích phát triển nguồn nước và mạng lưới cấp nước tại Hà Nội, đánh giá giải pháp thay thế nguồn nước hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Thu Trang
• Người hướng dẫn: GS. Dương Thanh Lượng
• Trường học: Đại học Thủy Lợi
• Đề tài: Nghiên cứu phát triển nguồn nước và mạng lưới cấp nước cho đô thị Hà Nội
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• CAM ĐOAN
• PHẦN MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 0.2. Mục tiêu của đề tài
• 0.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.4. Phương pháp nghiên cứu, công cụ sử dụng
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về tối ưu hóa trong quy hoạch, quản lý nguồn nước
• 1.2. Giới thiệu về tối ưu hóa
• 1.3. Ứng dụng tối ưu hóa trong quy hoạch quản lý nguồn nước
• 1.4. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TỐI ƯU HÓA
• 2.1. Các điều kiện cần thiết thực hiện một bài toán tối ưu hóa
• 2.2. Tổng quát về bài toán tối ưu
• 2.2.1. Các loại hàm mục tiêu
• 2.2.2. Phân loại bài toán
• 2.2.3. Phương pháp tối ưu
• 2.2.4. Yêu cầu đối với các thuật toán tối ưu
• 2.3. Hàm Solver trong Microsoft Excel giải bài toán tối ưu
• 2.3.1. Giới thiệu về hàm Solver
• 2.3.2. Sử dụng Solver trong Excel
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BÀI TOÁN TỐI ƯU CHI PHÍ CẤP NƯỚC ĐẾN 2030
• 3.1. Nhu cầu sử dụng nước theo quy hoạch đến năm 2030
• 3.1.1. Khái quát về nhu cầu sử dụng nước
• 3.1.2. Quy mô dân số và mức tăng dân số
• 3.1.3. Phạm vi quy hoạch khu vực cấp nước
• 3.2. Đánh giá và lựa chọn nguồn nước
• 3.2.1. Khái quát quy hoạch sử dụng nguồn nước
• 3.2.2. Đánh giá và lựa chọn nguồn nước ngầm
• 3.2.3. Đánh giá và lựa chọn nguồn nước mặt
• 3.2.4. Kết luận về nguồn nước
• 3.3. Quy hoạch phát triển các nguồn nước
• 3.4. Cơ sở xác định giá bán nước sạch cho các nhà máy nước mặt
• 3.4.1. Nguyên tắc xác định giá bán buôn
• 3.4.2. Phương pháp xác định giá tiêu thụ nước sạch bình quân
• 3.5. Tính năng lượng bơm và giá thành bơm nước của các nhà máy
• 3.5.1. Biểu giá bán điện miễn Bắc
• 3.5.2. Tính năng lượng bơm và giá thành bơm nước của các nhà máy dựa vào phần mềm Epanet
• 3.6. Đơn giá cấp nước của các nhà máy nước mặt cho từng khu vực dùng nước
• 3.6.1. Công thức tính giá bán 1m³ nước sạch
• 3.7. Phương án phân bổ lưu lượng các nhà máy nước mặt tối ưu chi phí cấp nước đến 2030
• 3.7.1. Thông số đầu vào
• 3.7.2. Sử dụng ứng dụng Solver phân bổ nguồn nước, tối ưu chi phí cấp nước
• 3.7.3. Kết quả phân bổ lưu lượng theo quy hoạch đến 2030
• 3.8. Đề xuất giải pháp giảm công suất các nhà máy nước ngầm, cân đối lại công suất cấp nước đến năm 2030
• 3.9. Phương án phân bổ lưu lượng, tối ưu chi phí cấp nước đến 2030 theo đề xuất #2
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG

Tóm tắt

I. Giới thiệu về tình hình cấp nước đô thị Hà Nội

Đô thị Hà Nội, với tốc độ đô thị hóa nhanh chóng, đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc đảm bảo nguồn nước sạch cho người dân. Tình trạng cấp nước hiện tại không chỉ liên quan đến sản lượng nước mà còn phải xem xét đến quản lý nguồn nước và hệ thống cấp nước. Tổng sản lượng nước cung cấp hiện tại khoảng 900 nghìn m³/ngày, trong khi nhu cầu sử dụng nước hàng năm dự kiến tăng từ 2-3%. Đặc biệt, vào mùa hè, nhu cầu sử dụng nước có thể tăng đột biến từ 10-15%, dẫn đến tình trạng thiếu hụt nước. Nhà máy nước sông Đà, chiếm 27% tổng lượng nước toàn thành phố, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước. Khi xảy ra sự cố như vỡ ống nước, công suất khai thác nguồn nước sẽ bị ảnh hưởng, gây ra tình trạng khan hiếm nước. Do đó, việc phát triển các dự án bổ sung nguồn nước như dự án xây dựng nhà máy nước mặt Sông Hồng và Sông Đuống là hết sức cần thiết.

1.1. Tình trạng và nhu cầu sử dụng nước

Sự gia tăng dân số và hoạt động kinh tế đã tạo ra áp lực lớn lên hệ thống cấp nước. Nhu cầu sử dụng nước sạch của người dân Hà Nội đang tăng cao, đặc biệt là trong các đợt nắng nóng kéo dài. Việc quản lý tài nguyên nước hiệu quả, kết hợp với các giải pháp phát triển bền vững, sẽ giúp cải thiện tình hình cấp nước hiện tại. Chất lượng nước cũng cần được chú trọng để đảm bảo sức khỏe cộng đồng và bảo vệ môi trường. Việc bảo vệ môi trường và quản lý hiệu quả nguồn nước sạch là một trong những mục tiêu quan trọng trong chiến lược phát triển đô thị của Hà Nội.

II. Các giải pháp phát triển nguồn nước

Để đáp ứng nhu cầu nước sạch cho đô thị, Hà Nội cần thực hiện nhiều giải pháp đồng bộ. Một trong những giải pháp quan trọng là quy hoạch đô thị và quy hoạch cấp nước hợp lý. Việc xây dựng các nhà máy nước mới, như nhà máy nước mặt Sông Hồng và Sông Đuống, sẽ giúp nâng cao năng lực cung cấp nước cho thành phố. Ngoài ra, ứng dụng công nghệ mới trong xử lý nước và cấp nước đô thị cũng cần được chú trọng. Công nghệ xử lý nước tiên tiến sẽ giúp cải thiện chất lượng nước, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng và các công cụ phân tích sẽ hỗ trợ trong việc tối ưu hóa hệ thống cấp nước và quản lý tài nguyên nước.

2.1. Đánh giá và lựa chọn nguồn nước

Việc đánh giá nguồn nước hiện có và lựa chọn nguồn nước bổ sung là rất quan trọng. Cần thực hiện các nghiên cứu sâu về chất lượng nước từ các nguồn khác nhau, bao gồm cả nguồn nước mặt và nước ngầm. Những nghiên cứu này sẽ giúp xác định nguồn nước nào có thể được khai thác một cách bền vững mà không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường. Bên cạnh đó, cần có những chiến lược cụ thể để quản lý nguồn nước hiệu quả, bao gồm cả việc bảo vệ và tái sử dụng nước thải.

III. Phát triển hệ thống cấp nước

Hệ thống cấp nước của Hà Nội cần được đầu tư nâng cấp để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng. Việc cải thiện mạng lưới cấp nước hiện tại sẽ giúp giảm thiểu thất thoát nước và nâng cao hiệu quả cung cấp nước. Đầu tư vào công nghệ mới như cảm biến và hệ thống giám sát sẽ giúp theo dõi tình trạng của hệ thống cấp nước một cách hiệu quả hơn. Cần có những chính sách khuyến khích sử dụng nước tiết kiệm và hiệu quả, bao gồm cả việc tuyên truyền nâng cao nhận thức của người dân về bảo vệ môi trường và sử dụng nước bền vững.

3.1. Quy hoạch phát triển hệ thống cấp nước

Quy hoạch phát triển hệ thống cấp nước cần được thực hiện dựa trên các nghiên cứu dự báo nhu cầu sử dụng nước trong tương lai. Điều này bao gồm việc xác định các khu vực cần được ưu tiên đầu tư, cũng như các giải pháp để tối ưu hóa chi phí cấp nước. Các dự án cải thiện cơ sở hạ tầng cấp nước cần được triển khai đồng bộ với các dự án phát triển đô thị khác để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả. Các giải pháp này không chỉ giúp nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân mà còn góp phần bảo vệ tài nguyên nước và môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thủ đô Hà Nội, trung tâm hành chính, kinh tế và văn hóa của Việt Nam, đang trải qua quá trình đô thị hóa nhanh chóng với dân số ngày càng tăng. Theo ước tính, tổng sản lượng cấp nước hiện tại đạt khoảng 900 nghìn m³/ngày, trong khi nhu cầu sử dụng nước hàng năm dự kiến tăng từ 2-3%, đặc biệt vào mùa hè nhu cầu có thể tăng đột biến từ 10-15%. Tình trạng thiếu hụt nước khoảng 40% so với nhu cầu đã và đang ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống người dân và hoạt động kinh tế - xã hội. Nguồn nước ngầm, vốn là nguồn chính cung cấp cho thành phố, đang bị suy giảm khoảng 1-2% mỗi năm do tác động của thủy văn và khai thác quá mức. Nhà máy nước sông Đà, chiếm 27% tổng lượng nước cấp, cũng đang hoạt động dưới công suất thiết kế, gây ra nguy cơ mất nước cục bộ khi có sự cố.

Trước thực trạng này, việc nghiên cứu phát triển và tối ưu hóa nguồn nước cấp cho các đô thị Hà Nội là cấp thiết nhằm đảm bảo an ninh nguồn nước, đáp ứng nhu cầu sử dụng trong hiện tại và tương lai. Mục tiêu nghiên cứu bao gồm: đánh giá tổng quan nguồn nước và hệ thống cấp nước đô thị Hà Nội; xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống cấp nước phục vụ phân tích thủy lực và tối ưu hóa phân bổ nguồn nước; đề xuất các giải pháp thay thế và bổ sung nguồn nước hiệu quả. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ thống cấp nước đô thị trung tâm và một số đô thị vệ tinh thuộc Hà Nội, với dữ liệu thu thập và phân tích trong giai đoạn từ năm 2014 đến 2030, tầm nhìn đến năm 2050.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả quản lý, vận hành hệ thống cấp nước, giảm thiểu thất thoát và đảm bảo cung cấp nước ổn định cho hơn 70% dân số đô thị, góp phần phát triển bền vững kinh tế - xã hội của thủ đô.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình tối ưu hóa trong quy hoạch và quản lý nguồn nước, bao gồm:

• Lý thuyết tối ưu hóa hệ thống: Tối ưu hóa là quá trình tìm kiếm giải pháp tốt nhất trong các điều kiện và tiêu chí nhất định. Trong quản lý nguồn nước, tối ưu hóa giúp phân bổ nguồn nước hiệu quả, cân bằng giữa các mục tiêu như chi phí, chất lượng và an ninh nguồn nước.

• Mô hình toán học quy hoạch tuyến tính và phi tuyến: Sử dụng các hàm mục tiêu và ràng buộc để mô phỏng hệ thống cấp nước, từ đó tìm ra phương án phân bổ lưu lượng tối ưu cho các nhà máy nước mặt và ngầm.

• Mô hình mô phỏng thủy lực mạng lưới cấp nước (Epanet): Công cụ tính toán thủy lực đường ống, áp lực và lưu lượng nước trong mạng lưới, phục vụ đánh giá hiệu quả vận hành và đề xuất cải tiến.

• Khái niệm về chi phí tối ưu và hiệu quả kinh tế trong cấp nước: Đánh giá chi phí sản xuất, vận hành, năng lượng bơm và giá thành nước sạch để đảm bảo tính khả thi và bền vững của các phương án cấp nước.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu từ các nhà máy nước mặt và ngầm, mạng lưới cấp nước, báo cáo quy hoạch và các nghiên cứu trước đây của các cơ quan quản lý và công ty cấp nước Hà Nội.

• Phương pháp phân tích: Kết hợp phân tích thống kê, mô phỏng thủy lực bằng phần mềm Epanet và tối ưu hóa phân bổ lưu lượng bằng hàm Solver trong Microsoft Excel. Cỡ mẫu gồm dữ liệu vận hành của 12 nhà máy nước chính và 8 trạm cấp nước nhỏ, với khoảng 255 giếng khoan đang khai thác.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2014-2016, tập trung phân tích hiện trạng, xây dựng mô hình và đề xuất giải pháp cho quy hoạch đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050.

• Công cụ sử dụng: Phần mềm mô phỏng thủy lực Epanet, phần mềm xử lý số liệu Excel (hàm Solver), phần mềm đồ họa CAD và Photoshop để minh họa hệ thống.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện trạng nguồn nước và công suất cấp nước: Tổng công suất cấp nước hiện đạt trung bình 750.000 m³/ngày, trong đó nước ngầm chiếm khoảng 600.000 m³/ngày (80%), nước mặt sông Đà khoảng 198.000 m³/ngày (26%). Tỷ lệ dân số được cấp nước trung bình toàn thành phố là 38,5%, trong đó nội thành đạt gần 100%, ngoại thành chỉ khoảng 26-78% tùy khu vực.

2. Chất lượng nước và công nghệ xử lý: Nước ngầm tại khu vực phía Nam có hàm lượng sắt và amoni cao, một số nơi bị nhiễm vi sinh vật fecal coliform. Nước mặt sông Đà sau xử lý đạt quy chuẩn QCVN 01:2009/BYT. Công nghệ xử lý nước ngầm chủ yếu là làm thoáng, lọc nhanh và khử trùng bằng clo; nước mặt áp dụng sơ lắng, keo tụ, lọc nhanh và khử trùng.

3. Mạng lưới cấp nước và tổn thất: Mạng lưới đường ống cấp nước có chiều dài hơn 4.840 km, gồm các tuyến truyền tải, phân phối và dịch vụ. Tỷ lệ thất thoát nước vẫn cao, khoảng 25% tại một số khu vực như thị xã Sơn Tây. Áp lực nước trong mạng lưới thường thấp (20-25m), gây giảm hiệu suất bơm và tăng tổn thất điện năng.

4. Phân bổ lưu lượng và tối ưu chi phí: Sử dụng hàm Solver để phân bổ lưu lượng các nhà máy nước mặt theo quy hoạch đến năm 2030 cho thấy có thể giảm công suất các nhà máy nước ngầm, cân đối lại công suất cấp nước, giảm chi phí vận hành và tăng hiệu quả kinh tế. Ví dụ, công suất nhà máy nước mặt sông Đà có thể nâng từ 300.000 m³/ngày lên 600.000 m³/ngày, đồng thời giảm khai thác nước ngầm tại các nhà máy Pháp Vân, Tương Mai, Hạ Đình.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của tình trạng thiếu nước và chất lượng nước không đồng đều là do khai thác quá mức nguồn nước ngầm, mạng lưới cấp nước cũ kỹ, chưa đồng bộ và tỷ lệ thất thoát cao. So với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, việc áp dụng mô hình tối ưu hóa và mô phỏng thủy lực đã chứng minh hiệu quả trong việc cân đối nguồn nước, giảm chi phí và nâng cao chất lượng dịch vụ cấp nước.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh công suất khai thác nước mặt và ngầm theo từng năm, bảng thống kê chất lượng nước sau xử lý tại các nhà máy, và sơ đồ mạng lưới cấp nước với các điểm thất thoát chính. Kết quả nghiên cứu góp phần định hướng phát triển hệ thống cấp nước bền vững, giảm áp lực lên nguồn nước ngầm và đảm bảo an ninh nguồn nước cho Hà Nội trong tương lai.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường phát triển nguồn nước mặt: Nâng công suất nhà máy nước mặt sông Đà lên 600.000 m³/ngày đến năm 2030, đồng thời xây dựng và đưa vào vận hành các nhà máy nước mặt sông Hồng và sông Đuống với công suất lần lượt 300.000 m³/ngày và 475.000 m³/ngày. Chủ thể thực hiện: UBND thành phố, Sở Xây dựng, Công ty cấp nước. Timeline: 2015-2030.

2. Giảm khai thác nước ngầm không bền vững: Giảm công suất khai thác tại các nhà máy nước ngầm có chất lượng nước kém như Pháp Vân, Tương Mai, Hạ Đình, chuyển đổi sang trạm điều áp và bảo dưỡng hệ thống. Chủ thể: Công ty Nước sạch Hà Nội, Sở Tài nguyên và Môi trường. Timeline: 2016-2020.

3. Cải tạo, mở rộng mạng lưới cấp nước: Thay thế các tuyến ống cũ, nâng cấp mạng lưới truyền tải và phân phối, xây dựng thêm trạm bơm tăng áp tại các khu vực trọng điểm như Kim Bài, Sóc Sơn, Xuân Mai. Chủ thể: Công ty cấp nước, Sở Giao thông vận tải. Timeline: 2016-2025.

4. Ứng dụng công nghệ tự động hóa và giám sát: Trang bị thiết bị điều khiển kỹ thuật số cho các trạm bơm và nhà máy nước, nâng cao hiệu suất vận hành, giảm tổn thất điện năng và thất thoát nước. Chủ thể: Công ty cấp nước, các nhà thầu công nghệ. Timeline: 2017-2022.

5. Tăng cường quản lý và giám sát chất lượng nước: Thiết lập hệ thống đo lường, kiểm soát chất lượng nước liên tục tại các nhà máy và mạng lưới phân phối, đảm bảo tuân thủ quy chuẩn quốc gia. Chủ thể: Sở Y tế, Công ty cấp nước. Timeline: 2016-2020.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý đô thị và quy hoạch: Giúp hiểu rõ về hiện trạng và giải pháp phát triển nguồn nước, từ đó xây dựng chính sách và kế hoạch phát triển bền vững.

2. Công ty cấp nước và vận hành hệ thống: Áp dụng mô hình tối ưu hóa và mô phỏng thủy lực để nâng cao hiệu quả vận hành, giảm chi phí và thất thoát nước.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành tài nguyên nước, môi trường: Cung cấp cơ sở lý thuyết, phương pháp nghiên cứu và dữ liệu thực tiễn phục vụ học tập và nghiên cứu chuyên sâu.

4. Các nhà đầu tư và doanh nghiệp công nghệ xử lý nước: Tham khảo nhu cầu phát triển công nghệ mới, tự động hóa và mở rộng mạng lưới cấp nước tại Hà Nội.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần phát triển nguồn nước mặt thay vì chỉ khai thác nước ngầm?
   Nguồn nước ngầm đang bị suy giảm do khai thác quá mức và chất lượng nước kém tại một số khu vực. Phát triển nguồn nước mặt giúp cân bằng cung cầu, giảm áp lực lên nguồn nước ngầm và đảm bảo an ninh nguồn nước lâu dài.

2. Phương pháp tối ưu hóa được áp dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   Nghiên cứu sử dụng hàm Solver trong Microsoft Excel để phân bổ lưu lượng các nhà máy nước mặt sao cho chi phí cấp nước tối thiểu, đồng thời đảm bảo đáp ứng nhu cầu sử dụng và các ràng buộc kỹ thuật.

3. Chất lượng nước sau xử lý có đảm bảo an toàn không?
   Chất lượng nước sau xử lý tại các nhà máy nước mặt sông Đà, sông Hồng và sông Đuống đều đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01:2009/BYT. Tuy nhiên, nước ngầm tại một số khu vực có hàm lượng sắt, amoni cao cần được xử lý kỹ hơn.

4. Tỷ lệ thất thoát nước hiện nay là bao nhiêu và nguyên nhân?
   Tỷ lệ thất thoát nước tại một số khu vực như thị xã Sơn Tây khoảng 25%. Nguyên nhân chính là do mạng lưới đường ống cũ kỹ, rò rỉ, áp lực nước thấp và quản lý vận hành chưa hiệu quả.

5. Các giải pháp công nghệ nào được đề xuất để nâng cao hiệu quả cấp nước?
   Đề xuất trang bị thiết bị điều khiển kỹ thuật số tự động hóa cho các trạm bơm, sử dụng phần mềm mô phỏng thủy lực Epanet để tối ưu vận hành, và cải tạo mạng lưới đường ống nhằm giảm thất thoát và tổn thất điện năng.

Kết luận

• Nhu cầu sử dụng nước tại Hà Nội đang tăng nhanh, trong khi nguồn nước ngầm suy giảm và mạng lưới cấp nước còn nhiều hạn chế.
• Nghiên cứu đã xây dựng mô hình mô phỏng và tối ưu hóa phân bổ lưu lượng các nhà máy nước mặt, góp phần giảm khai thác nước ngầm và tối ưu chi phí vận hành.
• Đề xuất phát triển các nhà máy nước mặt sông Hồng, sông Đuống, nâng công suất nhà máy nước sông Đà, đồng thời cải tạo mạng lưới và ứng dụng công nghệ tự động hóa.
• Kết quả nghiên cứu hỗ trợ hoạch định chính sách, quản lý và vận hành hệ thống cấp nước bền vững cho Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn 2050.
• Khuyến nghị các cơ quan chức năng và doanh nghiệp liên quan phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất nhằm đảm bảo an ninh nguồn nước và phát triển kinh tế xã hội bền vững.

Hành động tiếp theo: Triển khai các dự án nâng cấp và xây dựng nhà máy nước mặt, đồng thời áp dụng mô hình tối ưu hóa trong quản lý vận hành hệ thống cấp nước. Đề nghị các nhà quản lý, chuyên gia và doanh nghiệp liên quan nghiên cứu sâu hơn và áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo trường Dai học Thủy Lợi Hà Nội, Công ty Nước Sạch Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành chương trình cao học và bản luận văn tốt nghiệp này. Xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn khoa học — GS. Dương Thanh Lượng đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành tốt bản luận văn này. Xin chân thành cảm ơn toàn thể các giáo sư, tiến sỹ cùng toan thé các thầy cô giáo của khoa cũng như của trường đã truyền đạt cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian học tập và làm luận văn tốt nghiệp tại trường.

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè, đồng nghiệp đã động viên giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Hà Nội ngày.năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Thu Trang CAM DOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình do tôi tự nghiên cứu và thực hiện. Cac liệu, kết quả trong luận văn nay được ly dựa trên những nguồn tải liệu chính xác, đáng tin cậy va chưa từng được ai công bố trong bắt kỉ công trình: nào khác, ệ su có vấn dé nào liên quan đến tính trung thực của luận văn tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, ngày.

năm 2016 “ác giá luận văn Nguyễn Thu Trang. PHAN MỞ DAU. Tính cấp thiết của đỀ 2. Mục tiêu của đề tài, 3.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu, công cụ sử dụng. TONG QUAN VE VAN ĐÈ NGHIÊN CỨU. Tổng quan về ưu hóa trong quy hoạch, quan lý nguồn nước.

Giới thiệu về tối ưu hóa 3 1. Tối ưu hóa trong quy hoạch quản lý nguồn nước. Ứng đụng tối trụ hóa trong quy hoạch quản lý nguồn nước 5 1. Hiện trang cắp nước của thành phố Hà Nội 9 1.

Ti hình tổ chức quản lý 9 1. Tình hình nguồn nước 2 1. Nhà máy xử lý nước 4 1.4, Hiện tang mạng lưới đường ống 2 1. Quy hoạch cấp nước thủ đồ Hà Nội đến năm 2030, tim nhin đến năm 2050.

Định hướng phát triển không gian. Dự báo nhủ ci sửdụng nước, 26 1. Các nhà may nước ? 1. Công nghệ xử lý nước 2 1.

Mạng lưới đường ông cắp nước 2 1. Các dự án ưu tiên thực hiện.4, Kết luận chươngÏ 32 1. Nhận xét chung về hiện trạng cắp nước. Những vấn dé cần tiếp tục nghiên cứu 32 CHƯƠNG 2.

CO SỞ LÝ THUYET VE TOI UU HÓA .3, Các điều kiện cần thiết 48 thực hiện một bài toán tôi ưu hóa 2. Tổng quát về bài toán tối ưu.1, Các loại hàm mục tiêu 2. Phân loại bài toán, 2.3, Phương pháp tối ưu.4, Yêu cầu déi với các thuật toán tối ưu 2. Hàm Solver rong Microsoft Excel giải bài toán tôi ưu 2.1, Giới thiệu về hàm Solver.

Sử dung Solver trong Excel CHUONG 3 THIẾT P BÀI TOÁN TỎI UU CHI PHÍ CAP NƯỚC DEN 2080. Nhu cầu sử dung nước theo quy hoạch đến năm 2030 3. Khái quát về nhu cầu sử dụng nước. Quy mô dân số và mức tăng dn số.

Pham vi quy hoạch khu vực cắp nước: 3. Binh giá và lựa chọn nguồn nước.1, Khái quất quy hoạch sử dụng nguồn nước 3.2 Dinh giá và lựa chọn nguồn nước ngằm s0 3.23, Dánh giá và Iya chọn nguồn nước mặt sỊ 3.4, Kết luận về nguồn nước.3, Quy hoạch phát triển các nguồn nước 56 3.4, Cơ sở xác định giá bản nước sạch cho các nhà máy nước mặt 59 3.1, Nguyên tắc xác định giá bán buôn 59 3. Phương pháp xác định giá tiêu thụ nước sạch bình quân 60 3.5, Tinh năng lượng bom và gid thành bơm nước của các nhà máy 3. Biểu giá bán điện miễn Bắc.

Tính năng lượng bom và giá thành bơm nước của các nhà máy dựa vào phẩn mềm Epanet. Đơn giá cắp nước của các nhà máy nước mặt cho từng khu vực dùng nước.1, Công thức tính giá bán 1m" nước sạch. Đơn giá cấp nước của các nhà máy nước mặt 3. Phương án phân bổ lưu lượng các nhà máy nước mặt tối ưu chỉ phí cắp nước đến 2030 3 3.1, Thông số đầu vào B 3.

Sử dụng ứng dụng Solver phân bổ nguồn nước, ti ưu chỉ phi ep nước. Kết quả phân bổ lưu lượng theo quy hoạch đến 2030.8, Để xuất giải pháp giảm công suất các nhà máy nước ngằm, cân đối lại công suất cấp nước đến năm 2030 T9 3. Giải pháp giảm công suất các nhà máy nước ngằm 79 3. Phương án phân bổ lưu lượng, tối ưu chỉ phi cắp nước đến 2030 theo đề xuất #2 c7.

8S DANH MỤC HÌNH Hình 1. Sơ đổ cơ bản của quả trình tối ưu hồn 3 Hình 2, 1. Phân loại cc bài toán tối vu 7 inh 2. Lựa chọn thuật toán tối ưu phi tuyển 37 Hình 2.

Sơ đồ chung giải bài toán tối ưu 39 inh2. Hộp thoại Solver Parameters 2 inh 2. Thiết lip thông số cho Solver 4 Hình 2. Hộp thoại Solver Results 45 Hình 3.

Các thuộc tinh mây bơm 6 Hình 3,2. ID ibel cho Price pattem 66 Mình 3. Các quan hệ của bài toán quy hoạch tuyến tinh theo phương án quy hoạch đưa vào trình soạn thio Solver Parameter 75 Hình 3. Kết qua xác định á trị tối ưu của các thông số điều khiển 75 Hình 3.

Bổ tri các thông số điều khiển và hàm mục tiêu của bài toán quy hoạch tuyến tính trong phần mém Excel T6 Hình 3. Kết quả xác định giá trị tối của các thông số điều khiển phướng án để xuất 3ã DANH MỤC BANG n ống nước thô l3 Bảng I. Công suất các nhà máy xử ly nước. 15 lượng nước sau xử lý cia cúc nhà mấy nước ngằm do Công ty Nước sạch Hà Nội quản lý tử năm 2014 ữ Bang 1.

Chất lượng nước sau xử lý của nhà máy nước sông Đà 19 Bang 1 Chit lượng nước sau xử lý của các nhà máy nước Sơn Tây 20 Bang 1 ‘Chat lượng nước sau xử lý của các NMN Hà Đông. 2 Bang | Dự báo nhu cầu sử dụng nước năm 2020-2050 26 Bang | Quy hoạch công suất các NMN thủ đô Hà Nội năm 2020 -2050 mr Bang 1 “Công suất trạm bơm tăng áp giai đoạn 2020 đến 2050 30 Bang 3. Quy hoạch công suất các nhà máy nước dn năm 2030 37 Bang 3 Cong suất cắp nước các NMN ngầm và nhủ cầu dùng nước 5g Bang 3 Bảng gid điện 61 Bang 3 Hệ số giá điện theo thời gian trong ngày. 65 Bang 3 ‘Nang lượng bơm,giá thành bơm nước của các NMN năm 2030 66 Bang 3 “Tổng chỉ phí san xuất kinh doanh của các nhà may nước mặt 72 Bang 3 Bon giá cấp nước của các nhà máy nước 7 Bang 3 Kết quả phân bổ lưu lượng cúc NMN mặt theo quy hoạch đến 2030 78 Bảng 3.

Đề xuất giảm công suất các nhà máy nước đến năm 2030. Công suất cấp nước các nhà máy nước ngằm và. nhu cầu ding nước. Kết qua phân bố lưu lượng cúc nhà may nước mặt khi giảm công suất sắc nhà máy nước ngằm đến 2030 84 PHAN MỞ DAU 1.

Tính cấp thiết của đề tài “Thủ đô Hà Nội là rung tâm chính tr hành chính của Quốc gia, rung tâm lớn về văn hoá - khoa học - dio tạo - kinh tế, du lịch có tốc độ đô thị hóa nhanh. Hà Nội 6 môi trường sống, sinh hoạt giải trí với chất lượng cao. Dânsố tăng, các hoại động kinh tế xã hội ngày càng phát tiễn theo đó th nhu cầu về sử dụng nước sạch của người dan ngày cảng tăng cao về cả chất và lượng. Hiện nay tổng sản lượng cấp nước khoảng 900 nghìn m'/ngd trong khi nhủ cầu sir dụng nước hàng năm dự kiến tăng từ 2- 3%, Đặc biệt vào dịp hè có những đợt nắng nóng kéo dai, nu cầu sử dụng nước tăng đột biến từ 10 + 15%, do vậy tổng lượng nước thiếu hụt so với nhu cầu từ 40.

Thêm vào ảnh. hưởng của chế độ thủy văn Sông Hồng đến khai thác sản xuất nước ngắm tiếp tục sẽ bị suy giảm khoảng từ 1% + 2% hàng năm. Nguồn nước ngằm tip tục bị suy thos, các bãi giếng không có quỹ đất dự phòng để khoan bổ sung thay thé các giếng để duy ti sin lượng theo thiết kế, Nhà máy nước sông Đà là nguồn cung cấp nước ‘quan trong, chiếm 27% tổng lượng nước toàn thành phổ, Do đó, khi có sự cổ như vỡ ống nước sông Da, giảm công suất khai thác nguồn nước. xảy ra dẫn đến tinh trăng mắt nước, thiểu nước sẽ nh hướng đến đời sống người dân, hoạt động kin tẾ - xã hội.

Do vậy, in day nhanh các dự án phát triển bỗ sung nại nước như dự án “Xây dựng nhà máy nước mặt Sông Hồng, Sông Đuống để cùng với nguồn nước mat Sông Đà, đảm bảo cả về sản lượng cũng như an ninh nguồn nước. Trước những vin để cấp thiết ở tai thi việc nghiên cứu ph áttiển bổ sung các nguồn nước kết hợp với sự phát triển hợp lý về mang lưới một cách đồng bộ là một nghiên cứu góp. phần đáp ứng nhu cầu cấp nước trước mắt cũng như lâu dài của Thành phổ, Vì vậy đề tài “Nghiên cứu phát triển nguồn nước cấp cho các đô thị thành phố. Ha Nội, đánh giá giải pháp thay thé, bd sung nguồn nước” là hết sức cần thiết.

Mục tiêu của để tài + Binh giá tổng quan tinh bình nguồn nước và hiện trạng bộ thống cấp nước đô thị của thành phố Hà Nội. + Xây dựng được mô bình mô phỏng hệ thông cấp nước của thành phổ Ha Nội, từ đó phục vụ cho việc phân tích thuỷ lực đối với nhiễu phương án / kịch bản khác. nhau + Để xuất được một số giải pháp vẻ thay thé, bé sung nguồn nước. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

+ Đối tượng nghiên cứu: Hệ thông cắp nước thành phố Ha Nội: + Phạm vi nghiên cứu: + VỀ không gian: Đô thị trung tâm và một số đô thị vệ tỉnh thuộc TP Hà Nội. + VỀ vin 48 nghiên cứu: Các nguồn cấp nước và mang lưới cắp nước của đỗ thị trung tâm và một số đô thị vệ tỉnh. Phương pháp nghiên cứu, công cụ sử dụng 4. Phuong phúp + Phương pháp kế thr: Sử dung cổ chọn lọc cde kết qui nghiên cứu trước đây về cấp nước cho thành phố Hà Nội: các kết quả tính toán, các quy hoạch, các bin 8, bản vẽ v.