Nghiên Cứu Ứng Dụng GIS và Mô Hình Thủy Lực trong Kiểm Soát và Giảm Thất Thoát Nước Tại Công Ty Cổ Phần Cấp Nước Chợ Lớn

• Tác giả: Nguyễn Thị Xô
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Văn Trung
• Trường học: Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Quản lý môi trường
• Đề tài: Ứng Dụng GIS và Mô Hình Thủy Lực Trong Quản Lý Nước và Giảm Thất Thoát Tại Công Ty Cổ Phần Cấp Nước Chợ Lớn
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN CẤP NƯỚC CHỢ LỚN VÀ THẤT THOÁT NƯỚC TRONG HỆ THỐNG MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC
• 1.1. Khái quát về Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn
• 1.1.1. Giới thiệu sơ lược về Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn
• 1.1.2. Cơ cấu tổ chức của Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn
• 1.1.3. Hoạt động sản xuất kinh doanh của CTCP Cấp nước Chợ Lớn
• 1.2. Hiện trạng hệ thống cấp nước của Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn
• 1.2.1. Nguồn nước cấp
• 1.2.2. Lượng nước tiêu thụ hiện tại
• 1.2.3. Mạng lưới cấp nước
• 1.3. Tổng quan về thất thoát nước
• 1.3.1. Khái niệm thất thoát nước
• 1.3.2. Thành phần thất thoát nước
• 1.3.3. Thực trạng thất thoát nước
• 1.3.3.1. Tình hình thất thoát nước tại các đô thị trên thế giới
• 1.3.3.2. Tình hình thất thoát nước tại các đô thị của Việt Nam
• 1.3.3.3. Thực trạng thất thoát nước tại Tp. Hồ Chí Minh
• 1.3.3.4. Thực trạng thất thoát nước tại Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn
• 1.3.3.4.1. Tình hình thất thoát nước
• 1.4. Mục tiêu giảm thất thoát nước
• 2. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN THẤT THOÁT NƯỚC VÀ ỨNG DỤNG GIS VÀ MÔ HÌNH THỦY LỰC
• 2.1. Phương pháp luận đánh giá thất thoát nước
• 2.1.1. Công thức tính chỉ số thất thoát nước
• 2.1.2. Đánh giá tình trạng thất thoát nước dựa vào các chỉ số thất thoát
• 2.1.3. Phương pháp tính lượng nước không doanh thu
• 2.2. Giới thiệu về hệ thống thông tin địa lý
• 2.2.1. Các thành phần của GIS
• 2.2.2. Chức năng của GIS
• 2.2.3. Giới thiệu phần mềm ArcGIS
• 2.3. Ứng dụng GIS trong quản lý mạng lưới cấp nước tại Tp. Hồ Chí Minh
• 2.3.1. Sự cần thiết ứng dụng GIS trong quản lý mạng lưới cấp nước
• 2.3.2. Ứng dụng GIS trong quản lý mạng lưới cấp nước tại SAWACO
• 2.3.3. Ứng dụng GIS trong quản lý mạng lưới cấp nước tại CHOWACO
• 2.4. Tổng quan về phần mềm thủy lực
• 2.4.1. Ứng dụng mô hình thủy lực trong quản lý mạng lưới cấp nước
• 2.4.2. Lựa chọn phần mềm thủy lực
• 2.4.3. Giới thiệu phần mềm thủy lực WaterGEMS
• 2.4.3.1. Đặc tính của phần mềm
• 2.4.3.2. Một số công thức tính toán thủy lực
• 2.4.4. Một số phương pháp phát hiện rò rỉ
• 2.4.4.1. Phương pháp phát hiện rò rỉ nhờ các thiết bị
• 2.4.4.2. Phương pháp mô hình phát hiện rò rỉ
• 3. CHƯƠNG III: TÍCH HỢP GIS VÀ MÔ HÌNH THỦY LỰC
• 3.1. Hiệu chỉnh cơ sở dữ liệu CHOWACO GIS
• 3.2. Tích hợp GIS và mô hình thủy lực
• 3.2.1. Tạo mới Project
• 3.2.2. Đưa dữ liệu vào mô hình
• 3.2.3. Trình tự thực hiện mô phỏng áp lực, lưu lượng
• 3.2.3.1. Tính toán cao trình tại các nút
• 3.2.3.2. Tính toán nhu cầu sử dụng nước tại các nút
• 3.2.3.3. Khai báo thông số áp lực
• 3.2.3.4. Khai báo thông số lưu lượng
• 3.2.4. Kiểm kết quả mô phỏng
• 3.2.5. Đánh giá sai số mô hình
• 3.2.6. Trình tự thực hiện phân tích dự báo các điểm rò rỉ
• 3.2.7. Kết quả dự báo khu vực rò rỉ bằng công cụ Darwin Calibrator
• 3.2.8. Kiểm chứng kết quả mô hình
• 4. CHƯƠNG IV: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THẤT THOÁT NƯỚC TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN CẤP NƯỚC CHỢ LỚN
• 4.1. Phân tích SWOT
• 4.2. Đề xuất giải pháp giảm thất thoát nước
• 4.2.1. Cải cách cơ cấu tổ chức, quản lý
• 4.2.2. Giải pháp về mặt kỹ thuật
• 4.2.2.1. Thiết lập khu vực đồng hồ tổng (DMA)
• 4.2.2.2. Thực hiện giảm thất thoát thử hình
• 4.2.2.3. Thực hiện giảm thất thoát vô hình
• KẾT LUẬN — KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Ứng Dụng GIS và Mô Hình Thủy Lực Hiện Nay

Nước là tài nguyên thiết yếu cho sự sống, nhưng nguồn cung cấp nước ngọt đang chịu áp lực lớn từ quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa và biến đổi khí hậu. Tình trạng thiếu hụt nước ảnh hưởng đến hàng tỷ người trên thế giới. Việc bảo tồn tài nguyên nước trở thành vấn đề cấp bách toàn cầu. Một trong những mục tiêu phát triển thiên niên kỷ (MDGs) là đảm bảo bền vững môi trường, bao gồm cắt giảm tỷ lệ người không được tiếp cận với nước sạch. Hệ thống cấp nước tập trung đóng vai trò quan trọng, nhưng mạng lưới phân phối nước ở nhiều quốc gia đang xuống cấp, dẫn đến thất thoát nước ngày càng tăng. Theo thống kê, mỗi năm thế giới thất thoát hơn 48 tỷ m3 nước, gây lãng phí lớn cho xã hội, ngân sách và doanh nghiệp. Trong khi đó, hàng tỷ người vẫn thiếu nước sạch. Do đó, việc ứng dụng GIS và mô hình thủy lực để quản lý hiệu quả hệ thống cấp nước và giảm thất thoát nước là vô cùng quan trọng.

1.1. Tầm quan trọng của Quản Lý Nước Bền Vững

Quản lý nước bền vững là yếu tố then chốt để đảm bảo an ninh nguồn nước cho tương lai. Điều này đòi hỏi các giải pháp toàn diện, bao gồm bảo tồn nguồn nước, nâng cao hiệu quả sử dụng nước và giảm thiểu thất thoát nước. Ứng dụng GIS và mô hình thủy lực đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được mục tiêu này, giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu và tối ưu hóa hoạt động của hệ thống cấp nước. Theo Shiklomanov (1998), chỉ một phần nhỏ nước ngọt trên thế giới có thể sử dụng cho nhu cầu của con người, nhấn mạnh sự cần thiết của việc quản lý hiệu quả.

1.2. Thách Thức Thất Thoát Nước Trong Cấp Nước Đô Thị

Thất thoát nước là một vấn đề nghiêm trọng trong cấp nước đô thị, gây lãng phí tài nguyên và ảnh hưởng đến hiệu quả kinh doanh của các công ty cấp nước. Thất thoát nước có thể do nhiều nguyên nhân, bao gồm rò rỉ đường ống, gian lận và sai sót trong đo đếm. Việc xác định và khắc phục các nguyên nhân này đòi hỏi các công cụ và phương pháp hiệu quả, trong đó GIS và mô hình thủy lực đóng vai trò then chốt. Kingdom và cộng sự (2006) ước tính rằng mỗi năm thế giới thất thoát hơn 48 tỷ m3 nước, cho thấy quy mô của vấn đề này.

II. Thực Trạng Thất Thoát Nước tại Công Ty Cấp Nước Chợ Lớn

Thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM) là trung tâm kinh tế lớn của Việt Nam, với nhu cầu nước sạch ngày càng tăng. Tuy nhiên, nguồn cung cấp nước chưa đáp ứng đủ nhu cầu, và tình trạng thất thoát nước vẫn còn cao. Với mạng lưới cấp nước hiện hữu, Tp.HCM đối mặt với tỷ lệ thất thoát nước cao nhất cả nước, hơn 36% vào năm 2012 (Nguyệt, 2013). Tổng Công ty Cấp nước Sài Gòn (SAWACO) có công suất hơn 1.000.000 m3/ngày, nhưng thất thoát chiếm hơn 36%, tương đương 530.000 m3 nước sạch bị thất thoát mỗi ngày. Mặc dù SAWACO đã triển khai nhiều biện pháp, kết quả đạt được chưa cao. Việc ứng dụng GIS và mô hình thủy lực tại Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn (CHOWACO) có thể giúp xác định nguyên nhân và đưa ra giải pháp giảm thất thoát nước hiệu quả.

2.1. Phân Tích Nguyên Nhân Gây Thất Thoát Nước tại CHOWACO

Việc phân tích nguyên nhân gây thất thoát nước tại CHOWACO là bước quan trọng để đưa ra các giải pháp phù hợp. Các nguyên nhân có thể bao gồm: Rò rỉ đường ống do tuổi thọ và chất lượng vật liệu, áp lực nước không ổn định, gian lận trong sử dụng nước, sai sót trong đo đếm và quản lý dữ liệu. Ứng dụng GIS giúp xác định vị trí rò rỉ và phân tích mạng lưới cấp nước, trong khi mô hình thủy lực giúp mô phỏng áp lực và lưu lượng nước, từ đó phát hiện các điểm bất thường.

2.2. Đánh Giá Hiệu Quả Các Giải Pháp Giảm Thất Thoát Hiện Tại

SAWACO và CHOWACO đã triển khai nhiều giải pháp để giảm thất thoát nước, bao gồm: Thay thế đường ống cũ, sửa chữa rò rỉ, kiểm tra và xử lý gian lận, nâng cấp hệ thống đo đếm. Tuy nhiên, hiệu quả của các giải pháp này chưa cao, cho thấy cần có các phương pháp tiếp cận mới. Việc đánh giá hiệu quả của các giải pháp hiện tại giúp xác định các điểm yếu và đưa ra các cải tiến phù hợp. Ứng dụng GIS và mô hình thủy lực có thể giúp đánh giá hiệu quả của các giải pháp này một cách khách quan và chính xác.

III. Cách Ứng Dụng GIS và Mô Hình Thủy Lực Giảm Thất Thoát Nước

GIS (Hệ thống thông tin địa lý) và mô hình thủy lực là công cụ mạnh mẽ trong quản lý và vận hành hệ thống cấp nước. GIS cho phép thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian liên quan đến mạng lưới cấp nước, bao gồm vị trí đường ống, van, đồng hồ đo, và thông tin về khách hàng. Mô hình thủy lực mô phỏng hoạt động của hệ thống cấp nước, cho phép dự đoán áp lực, lưu lượng và chất lượng nước tại các điểm khác nhau trong mạng lưới. Kết hợp GIS và mô hình thủy lực giúp xác định vị trí rò rỉ, tối ưu hóa áp lực nước, và cải thiện hiệu quả vận hành hệ thống. Việc ứng dụng GIS và mô hình thủy lực giúp Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn quản lý tài sản cấp nước hiệu quả hơn.

3.1. Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu GIS Cho Mạng Lưới Cấp Nước

Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS chính xác và đầy đủ là nền tảng cho việc ứng dụng GIS và mô hình thủy lực. Cơ sở dữ liệu này bao gồm thông tin về vị trí, kích thước, vật liệu và tuổi thọ của các thành phần trong mạng lưới cấp nước. Dữ liệu có thể được thu thập từ nhiều nguồn, bao gồm bản đồ, hồ sơ thiết kế, và khảo sát thực địa. Việc cập nhật và duy trì cơ sở dữ liệu GIS thường xuyên là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và tin cậy của dữ liệu.

3.2. Mô Phỏng Thủy Lực Mạng Lưới Cấp Nước Bằng Phần Mềm

Mô hình thủy lực cho phép mô phỏng hoạt động của mạng lưới cấp nước trong các điều kiện khác nhau. Phần mềm mô hình thủy lực như WaterGEMS cho phép nhập dữ liệu từ cơ sở dữ liệu GIS và mô phỏng áp lực, lưu lượng và chất lượng nước tại các điểm khác nhau trong mạng lưới. Kết quả mô phỏng có thể được sử dụng để xác định các điểm yếu trong hệ thống, tối ưu hóa áp lực nước, và dự đoán tác động của các sự cố như rò rỉ đường ống.

IV. Phân Tích và Dự Báo Rò Rỉ Nước Bằng GIS và Mô Hình Thủy Lực

Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của GIS và mô hình thủy lực là phân tích và dự báo rò rỉ nước. Bằng cách kết hợp dữ liệu GIS về vị trí đường ống, áp lực nước, và lưu lượng nước với mô hình thủy lực, có thể xác định các khu vực có nguy cơ rò rỉ cao. Các thuật toán phân tích không gian và thống kê có thể được sử dụng để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến rò rỉ, như tuổi thọ đường ống, loại vật liệu, và điều kiện địa chất. Việc dự báo rò rỉ giúp các công ty cấp nước chủ động trong việc phát hiện và sửa chữa rò rỉ, giảm thất thoát nước và tiết kiệm chi phí.

4.1. Xác Định Khu Vực Rò Rỉ Tiềm Ẩn Bằng Phân Tích Không Gian

Phân tích không gian trong GIS cho phép xác định các khu vực có nguy cơ rò rỉ cao dựa trên các yếu tố như tuổi thọ đường ống, loại vật liệu, và điều kiện địa chất. Các khu vực có nhiều đường ống cũ hoặc đường ống làm bằng vật liệu dễ bị ăn mòn có thể được ưu tiên kiểm tra và sửa chữa. Phân tích không gian cũng có thể được sử dụng để xác định các khu vực có áp lực nước cao, có thể làm tăng nguy cơ rò rỉ.

4.2. Sử Dụng Mô Hình Thủy Lực Để Phát Hiện Rò Rỉ Nước

Mô hình thủy lực có thể được sử dụng để phát hiện rò rỉ nước bằng cách so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực tế. Nếu có sự khác biệt đáng kể giữa kết quả mô phỏng và dữ liệu thực tế, có thể có rò rỉ trong khu vực đó. Các thuật toán tối ưu hóa có thể được sử dụng để xác định vị trí và quy mô của rò rỉ dựa trên sự khác biệt giữa kết quả mô phỏng và dữ liệu thực tế.

V. Đề Xuất Giải Pháp Giảm Thất Thoát Nước tại CHOWACO

Dựa trên phân tích thực trạng và ứng dụng GIS và mô hình thủy lực, có thể đề xuất các giải pháp cụ thể để giảm thất thoát nước tại Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn. Các giải pháp này bao gồm: Cải thiện quản lý tài sản, tối ưu hóa áp lực nước, tăng cường kiểm tra và sửa chữa rò rỉ, nâng cấp hệ thống đo đếm, và nâng cao nhận thức của cộng đồng về tiết kiệm nước. Việc triển khai các giải pháp này cần được thực hiện một cách có hệ thống và có sự tham gia của tất cả các bên liên quan.

5.1. Cải Thiện Quản Lý Tài Sản Mạng Lưới Cấp Nước

Quản lý tài sản hiệu quả là yếu tố then chốt để giảm thất thoát nước. Điều này bao gồm việc lập kế hoạch bảo trì và thay thế đường ống định kỳ, sử dụng vật liệu chất lượng cao, và theo dõi hiệu suất của các thành phần trong mạng lưới cấp nước. Hệ thống GIS có thể được sử dụng để quản lý thông tin về tài sản và lập kế hoạch bảo trì một cách hiệu quả.

5.2. Tối Ưu Hóa Áp Lực Nước Để Giảm Rò Rỉ

Áp lực nước quá cao có thể làm tăng nguy cơ rò rỉ đường ống. Tối ưu hóa áp lực nước bằng cách sử dụng van điều áp và hệ thống điều khiển áp lực tự động có thể giúp giảm thất thoát nước và kéo dài tuổi thọ của đường ống. Mô hình thủy lực có thể được sử dụng để xác định áp lực nước tối ưu tại các điểm khác nhau trong mạng lưới.

VI. Kết Luận và Triển Vọng Ứng Dụng GIS Mô Hình Thủy Lực

Việc ứng dụng GIS và mô hình thủy lực trong quản lý nước và giảm thất thoát nước tại Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn mang lại nhiều lợi ích. Các công cụ này giúp xác định nguyên nhân gây thất thoát, dự báo rò rỉ, và đề xuất các giải pháp hiệu quả. Trong tương lai, việc tích hợp GIS và mô hình thủy lực với các công nghệ mới như IoT (Internet of Things) và trí tuệ nhân tạo (AI) sẽ mở ra nhiều cơ hội hơn nữa để nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành hệ thống cấp nước.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu và Ứng Dụng Thực Tế

Nghiên cứu này đã trình bày các phương pháp ứng dụng GIS và mô hình thủy lực để giảm thất thoát nước tại Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp GIS và mô hình thủy lực giúp xác định vị trí rò rỉ, tối ưu hóa áp lực nước, và cải thiện hiệu quả vận hành hệ thống. Các giải pháp đề xuất trong nghiên cứu có thể được áp dụng để giảm thất thoát nước và tiết kiệm chi phí cho công ty.

6.2. Hướng Phát Triển và Nghiên Cứu Tiếp Theo

Trong tương lai, cần có thêm các nghiên cứu về việc tích hợp GIS và mô hình thủy lực với các công nghệ mới như IoT và AI. Việc sử dụng cảm biến IoT để thu thập dữ liệu thời gian thực về áp lực, lưu lượng và chất lượng nước có thể giúp cải thiện độ chính xác của mô hình thủy lực và phát hiện rò rỉ sớm hơn. AI có thể được sử dụng để phân tích dữ liệu và dự đoán rò rỉ một cách tự động.

Tổng quan nghiên cứu

Tình trạng thất thoát nước trong hệ thống cấp nước đô thị đang là vấn đề cấp bách tại nhiều quốc gia, đặc biệt là các thành phố lớn như Thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM). Theo báo cáo của ngành cấp nước, tỷ lệ nước không doanh thu (NRW) tại Tp.HCM dao động từ 36% đến 47% trong giai đoạn 2007-2011, với mức cao nhất lên đến 47% vào tháng 3/2011. Tại Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn (CHOWACO), tỷ lệ thất thoát nước cũng duy trì ở mức khoảng 23-25% trong năm 2012-2013, gây lãng phí nguồn nước sạch và ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu quả kinh doanh cũng như sự phát triển bền vững của thành phố.

Luận văn tập trung nghiên cứu ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) kết hợp với mô hình thủy lực nhằm kiểm soát và giảm thất thoát nước trên mạng lưới cấp nước của CHOWACO. Mục tiêu cụ thể là xây dựng quy trình hiệu chỉnh cơ sở dữ liệu GIS, tích hợp mô hình thủy lực để mô phỏng áp lực và lưu lượng nước, từ đó xác định nhanh các điểm rò rỉ và đề xuất giải pháp giảm thất thoát hiệu quả. Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi địa bàn quản lý của CHOWACO gồm các quận 5, 6, 8, Bình Tân và huyện Bình Chánh, với dữ liệu thu thập từ năm 2013-2014.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp công cụ quản lý mạng lưới cấp nước hiện đại, giúp nâng cao hiệu quả vận hành, giảm thất thoát nước, tiết kiệm chi phí và bảo vệ nguồn tài nguyên nước quý giá trong bối cảnh biến đổi khí hậu và áp lực dân số ngày càng tăng tại Tp.HCM.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết về thất thoát nước và ứng dụng công nghệ GIS cùng mô hình thủy lực trong quản lý mạng lưới cấp nước.

1. Lý thuyết thất thoát nước: Thất thoát nước được định nghĩa là sự chênh lệch giữa lượng nước sản xuất và lượng nước tiêu thụ được thu phí, bao gồm thất thoát hữu hình (rò rỉ, vỡ ống) và thất thoát vô hình (gian lận, đo đếm sai). Chỉ số nước không doanh thu (NRW) là thước đo phổ biến để đánh giá mức độ thất thoát nước trong hệ thống cấp nước đô thị.

2. Hệ thống thông tin địa lý (GIS): GIS là công cụ quản lý dữ liệu không gian, giúp lưu trữ, truy xuất và phân tích thông tin về vị trí các thành phần trong mạng lưới cấp nước như đường ống, van, đồng hồ nước. Phần mềm ArcGIS 10 được sử dụng để chuẩn hóa và hiệu chỉnh dữ liệu mạng lưới.

3. Mô hình thủy lực WaterGEMS: Đây là phần mềm mô phỏng thủy lực tích hợp với GIS, cho phép mô phỏng áp lực, lưu lượng nước tại các nút mạng lưới theo thời gian thực. Mô hình giúp phát hiện các điểm rò rỉ thông qua phân tích biến động áp lực và lưu lượng, hỗ trợ công tác vận hành và bảo trì mạng lưới.

Các khái niệm chính bao gồm: chỉ số NRW, DMA (khu vực đồng hồ tổng), áp lực nước, lưu lượng nước, thất thoát hữu hình và vô hình.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp hỗn hợp kết hợp thu thập dữ liệu thực địa, xử lý dữ liệu GIS và mô hình hóa thủy lực:

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu mạng lưới cấp nước của CHOWACO bao gồm bản đồ CAD, dữ liệu GIS hiện có, số liệu áp lực và lưu lượng tại các điểm nút, thông tin khách hàng, dữ liệu SCADA và báo cáo thất thoát nước từ năm 2013-2014.

• Phương pháp phân tích:

  • Hiệu chỉnh và chuẩn hóa dữ liệu GIS bằng phần mềm ArcGIS 10.
  • Xây dựng mô hình thủy lực bằng phần mềm WaterGEMS, tích hợp dữ liệu GIS để mô phỏng áp lực và lưu lượng nước.
  • Sử dụng công cụ Darwin Calibrator trong WaterGEMS để phân tích và dự báo các điểm rò rỉ trên mạng lưới.
  • Phân tích SWOT để đánh giá hiện trạng quản lý và đề xuất giải pháp giảm thất thoát.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mô hình được áp dụng thử nghiệm tại khu vực DMA 11-01 thuộc Quận 6, nơi có mật độ dân cư cao và tỷ lệ thất thoát nước đáng chú ý. Dữ liệu áp lực và lưu lượng được thu thập liên tục trong các ngày tháng 1 năm 2013.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu bắt đầu từ tháng 1/2014, hoàn thành thu thập và xử lý dữ liệu trong 6 tháng, mô hình hóa và phân tích trong 3 tháng tiếp theo, đề xuất giải pháp và hoàn thiện luận văn vào tháng 9/2014.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện trạng thất thoát nước tại CHOWACO: Tỷ lệ nước không doanh thu duy trì ở mức 23-25% trong năm 2012-2013, cao hơn mục tiêu đề ra dưới 15%. Mạng lưới cấp nước dài hơn 1.132 km với hơn 220.000 đồng hồ nước, nhưng nhiều tuyến ống cũ, vật liệu không đồng bộ và thiếu bảo trì dẫn đến nhiều điểm rò rỉ.

2. Hiệu chỉnh và tích hợp dữ liệu GIS với mô hình thủy lực: Sau khi hiệu chỉnh dữ liệu GIS, mô hình WaterGEMS đã mô phỏng chính xác áp lực và lưu lượng tại các nút mạng lưới. Mô hình dự báo đúng vị trí hai điểm rò rỉ tại DMA 11-01 dựa trên dữ liệu ngày 6/1/2013, với sai số áp lực dưới 5% so với thực tế.

3. Phân tích áp lực và lưu lượng: Mô hình cho thấy áp lực nước dao động theo thời gian trong ngày, ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ rò rỉ. Áp lực cao vào ban đêm làm tăng nguy cơ rò rỉ, phù hợp với số liệu thực tế ghi nhận.

4. Đánh giá giải pháp giảm thất thoát: Phân tích SWOT cho thấy điểm mạnh của CHOWACO là mạng lưới phủ rộng và có dữ liệu GIS cơ bản; điểm yếu là quản lý chưa đồng bộ và thiếu thiết bị phát hiện rò rỉ hiện đại. Cơ hội đến từ việc ứng dụng công nghệ GIS và mô hình thủy lực; thách thức là nguồn lực hạn chế và chất lượng đường ống kém.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô hình thủy lực tích hợp GIS đã chứng minh tính khả thi trong việc phát hiện nhanh các điểm rò rỉ, giúp giảm thời gian và chi phí kiểm tra thực địa. So với các nghiên cứu tại các đô thị khác như Manila hay Phnom Penh, việc ứng dụng công nghệ này tại CHOWACO là bước tiến quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả quản lý mạng lưới cấp nước.

Biểu đồ áp lực và lưu lượng theo thời gian có thể được trình bày để minh họa sự biến động và mối liên hệ với các điểm rò rỉ. Bảng so sánh tỷ lệ thất thoát trước và sau khi áp dụng mô hình cũng giúp làm rõ hiệu quả của giải pháp.

Nguyên nhân thất thoát nước tại CHOWACO không chỉ do kỹ thuật mà còn do quản lý yếu kém, thiếu đồng bộ trong bảo trì và giám sát. Việc tích hợp GIS và mô hình thủy lực cung cấp công cụ hỗ trợ quản lý toàn diện, từ quy hoạch, vận hành đến bảo trì mạng lưới.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Thiết lập Ban giảm thất thoát nước chuyên trách: Thành lập phòng ban chuyên trách với nhiệm vụ quản lý, giám sát và triển khai các hoạt động giảm thất thoát nước, nhằm nâng cao hiệu quả quản lý mạng lưới. Thời gian thực hiện: trong vòng 6 tháng; Chủ thể: Ban giám đốc CHOWACO.

2. Phân vùng mạng lưới DMA: Triển khai phân vùng mạng lưới cấp nước thành các DMA để dễ dàng kiểm soát áp lực và phát hiện rò rỉ. Mục tiêu giảm tỷ lệ thất thoát xuống dưới 15% trong 5 năm tới. Chủ thể: Phòng kỹ thuật và vận hành.

3. Ứng dụng mô hình thủy lực trong quản lý áp lực: Sử dụng mô hình WaterGEMS để điều chỉnh áp lực nước phù hợp, hạn chế áp lực cao gây rò rỉ. Thực hiện theo từng giai đoạn, ưu tiên các khu vực có tỷ lệ thất thoát cao. Chủ thể: Phòng kỹ thuật.

4. Cải tạo, sửa chữa và thay thế đường ống, thiết bị: Ưu tiên thay thế các tuyến ống cũ, hư hỏng, đồng thời bảo trì định kỳ van, đồng hồ nước và mối nối. Kế hoạch kéo dài 5-10 năm, nhằm nâng cao độ bền và giảm thất thoát cơ học. Chủ thể: Ban quản lý dự án và phòng kỹ thuật.

5. Tăng cường tuyên truyền nâng cao ý thức người dân: Tổ chức các chương trình truyền thông, vận động khách hàng sử dụng nước tiết kiệm, bảo vệ hệ thống cấp nước, hạn chế hành vi gian lận. Thời gian liên tục, phối hợp với chính quyền địa phương. Chủ thể: Phòng kinh doanh và truyền thông.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các công ty cấp nước đô thị: Đặc biệt là các đơn vị quản lý mạng lưới cấp nước tại các thành phố lớn, có thể áp dụng quy trình tích hợp GIS và mô hình thủy lực để nâng cao hiệu quả quản lý và giảm thất thoát nước.

2. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy định về quản lý mạng lưới cấp nước, thúc đẩy ứng dụng công nghệ hiện đại trong ngành.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành quản lý môi trường, kỹ thuật cấp thoát nước: Tham khảo phương pháp luận, quy trình nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực giảm thất thoát nước.

4. Các nhà tư vấn và doanh nghiệp công nghệ thông tin địa lý, mô hình thủy lực: Nghiên cứu để phát triển các giải pháp phần mềm, dịch vụ tư vấn phù hợp với thực trạng mạng lưới cấp nước tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao thất thoát nước lại là vấn đề nghiêm trọng tại Tp.HCM?
   Tỷ lệ nước không doanh thu tại Tp.HCM lên đến 36-47%, gây lãng phí nguồn nước sạch và thiệt hại kinh tế lớn. Nguyên nhân do mạng lưới cấp nước cũ kỹ, áp lực nước không ổn định và quản lý chưa hiệu quả.

2. GIS và mô hình thủy lực có vai trò gì trong quản lý mạng lưới cấp nước?
   GIS giúp quản lý dữ liệu không gian mạng lưới, trong khi mô hình thủy lực mô phỏng áp lực và lưu lượng nước. Tích hợp hai công nghệ này giúp phát hiện nhanh điểm rò rỉ, tối ưu vận hành và bảo trì mạng lưới.

3. Phương pháp phân vùng DMA có lợi ích gì?
   Phân vùng DMA giúp giới hạn khu vực cấp nước, dễ dàng kiểm soát áp lực và phát hiện rò rỉ, từ đó giảm thất thoát nước hiệu quả hơn so với quản lý toàn bộ mạng lưới một cách tổng thể.

4. Mô hình WaterGEMS có thể áp dụng cho các khu vực khác không?
   Có, WaterGEMS là phần mềm mô phỏng thủy lực phổ biến, có thể tích hợp với GIS để quản lý mạng lưới cấp nước ở nhiều đô thị khác nhau, tùy thuộc vào dữ liệu đầu vào và quy mô mạng lưới.

5. Giải pháp nào giúp nâng cao ý thức người dân trong sử dụng nước?
   Tuyên truyền, giáo dục cộng đồng về tiết kiệm nước, tổ chức các chương trình vận động và xử lý nghiêm các hành vi gian lận, kết hợp với cải thiện dịch vụ cấp nước để tăng sự hài lòng của khách hàng.

Kết luận

• Tỷ lệ thất thoát nước tại CHOWACO duy trì ở mức cao khoảng 23-25%, gây ảnh hưởng lớn đến nguồn nước và kinh tế.
• Ứng dụng tích hợp GIS và mô hình thủy lực WaterGEMS giúp mô phỏng chính xác áp lực, lưu lượng và phát hiện điểm rò rỉ trên mạng lưới cấp nước.
• Phân vùng DMA và quản lý áp lực là các giải pháp kỹ thuật hiệu quả để giảm thất thoát nước.
• Cần kết hợp cải tạo mạng lưới, nâng cao quản lý và tuyên truyền nâng cao ý thức người dân để đạt mục tiêu giảm thất thoát dưới 15% trong 5-10 năm tới.
• Nghiên cứu mở ra hướng đi mới cho quản lý mạng lưới cấp nước đô thị tại Việt Nam, đề nghị các đơn vị cấp nước áp dụng và phát triển tiếp trong tương lai.

Hành động tiếp theo: Triển khai thí điểm mô hình tại các DMA trọng điểm, đánh giá hiệu quả và mở rộng áp dụng trên toàn địa bàn quản lý. Các đơn vị cấp nước cần đầu tư nâng cấp hạ tầng và đào tạo nhân lực để vận hành hệ thống công nghệ mới hiệu quả.