Tài liệu đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp chống thất thoát nước trong hệ thống cấp nước thành phố sóc trăng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI --------------------------------------- PHAN QUANG KHẢI ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHỐNG THẤT THOÁT NƯỚC TRONG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC THÀNH PHỐ SÓC TRĂNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp.Hồ Chí Minh - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cao học đề tài : " ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐẾ XUẤT GIẢI PHÁP CHỐNG THẤT THOÁT NƯỚC TRONG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC THÀNH PHỐ SÓC TRĂNG " theo quyết định giao đề tài luận văn số 1285/QĐ-ĐHTL ngày 29/8/2014 của Trường Đại học Thủy Lợi là công trình nghiên cứu độc lập của cá nhân tôi với sự hướng dẫn của Tiến sĩ Đoàn Thu Hà. Các số liệu trích dẫn trong luận văn là hoàn toàn trung thực và có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng. Tp.Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 6 năm 2015 Học viên Phan Quang Khải LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, động viên của các thầy cô giáo, các bạn bè và đồng nghiệp. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ thuật Tài nguyên nước, Cấp thoát nước, các thầy cô và các cán bộ của khoa Đào tạo Sau đại học cơ sở 2 Trường Đại học Thủy Lợi đã giúp đỡ tôi để tôi có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng nhất đến giáo viên hướng dẫn TS.Đoàn Thu Hà, người đã hướng dẫn tôi tận tình, tỉ mỉ và có nhiều góp ý quý báu cho tôi trong quá trình nghiên cứu. Xin cảm ơn Công ty TNHH MTV Cấp nước Sóc Trăng đã cung cấp cho tôi các tài liệu cần thiết liên quan và tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Do thời gian nghiên cứu và trình độ chuyên môn còn hạn chế nên đề tài này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được các ý kiến đóng góp để đề tài nghiên cứu này được hoàn thiện hơn. Một lần nữa, tôi xin trân trọng cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 6 năm 2015 Học viên thực hiện Phan Quang Khải 1 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................8 1. Tính cấp thiết của đề tài ...............................................................................8 2. Mục đích của đề tài ......................................................................................9 3. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................9 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ................................................10 5. Kết quả dự kiến đạt được ...........................................................................12 Chương 1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu .................................................................................................................13 1.1. Các nghiên cứu về thất thoát nước trong hệ thống cấp nước đã thực hiện trên thế giới ....................................................................................................13 1.1.1. Khái niệm lượng nước thất thoát .........................................................13 1.1.2. Khái quát tính hình thất thoát nước trên thế giới .................................13 1.1.3. Tình hình nghiên cứu về thất thoát nước trên thế giới .........................14 1.2. Các nghiên cứu về thất thoát nước trong hệ thống cấp nước ở Việt Nam.................................................................................................................15 1.2.1. Tổng thể hiện trạng thất thoát nước trong các hệ thống cấp nước đô thị ở Việt Nam .....................................................................................................15 1.2.2. Tình hình nghiên cứu về thất thoát nước ở Việt Nam .........................17 1.3.Tổng quan tình hình thất thoát nước ở thành phố Sóc Trăng ..................18 1.3.1. Các loại hình thất thoát nước có nguyên nhân liên quan đến yếu tố kỹ thuật (nước thất thoát) ....................................................................................18 1.3.2. Các loại hình thất thoát nước có nguyên nhân liên quan đến yếu tố quản lý (nước thất thu).............................................................................................18 1.3.3. Các loại hình thất thoát nước có nguyên nhân bên trong hệ thống cấp nước vào nhà hộ sử dụng nước (thất thoát sau thủy lượng kế của hộ sử dụng nước) ...............................................................................................................19 1.3.4. Thất thoát nước tại nhà máy nước ........................................................19 1.4. Phương pháp nghiên cứu thất thoát nước ................................................20 1.4.1. Phương pháp điều tra thu thập và xử lý đánh giá số liệu, tài liệu ........20 1.4.2. Phương pháp phân tích tổng hợp thống kê các số liệu đã có ...............21 1.4.3. Phương pháp thực nghiệm hiện trường ................................................21 1.4.4. Phương pháp định lượng thất thoát nước trong đề tài nghiên cứu áp dụng ................................................................................................................22 Chương 2. Đánh giá hiện trạng thất thoát nước trong hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng ....................................................................................23 2.1. Đặc điểm của khu vực nghiên cứu ...... ..................................................23 2 2.1.1. Đặc điểm địa lý - tự nhiên ...................................................................23 2.1.2. Hiện trạng phát triển kinh tế xã hội .....................................................26 2.1.3. Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật ..................................................................28 2.1.4. Khái quát quy hoạch phát triển thành phố Sóc Trăng đến năm 2030...29 2.2. Hiện trạng của hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng ........................30 2.2.1. Tổng thể tổ chức bộ máy Công ty TNHH MTV Cấp nước Sóc Trăng.30 2.2.2. Hiện trạng hệ thống cấp nước và hoạt động sản xuất kinh doanh nước sạch của Công ty TNHH MTV Cấp nước Sóc Trăng ....................................32 2.2.3. Hiện trạng mạng lưới đường ống chuyển tải và phân phối nước sạch thành phố Sóc Trăng .......................................................................................41 2.3. Đánh giá hiện trạng thất thoát nước trong hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng .......................................................................................................44 2.3.1. Hiện trạng thất thoát nước trên mạng lưới đường ống chuyển tải và phân phối nước sạch thành phố Sóc Trăng .....................................................44 2.3.2. Hiện trạng thất thoát nước có nguyên nhân liên quan đến công tác quản lý tiêu thụ nước (nước thất thu) ......................................................................45 2.3.3. Hiện trạng thất thoát nước tại các nhà máy nước trong hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng ..............................................................................46 2.4. Ảnh hưởng của các yếu tố đến thất thoát nước trong hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng .......................................................................................47 2.4.1. Yếu tố hạn chế trong hệ thống cấp nước của thành phố Sóc Trăng .....47 2.4.2. Yếu tố tốc độ đô thị hoá và tác động quá tải đối với hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng ......................................................................................51 2.5. Những yếu tố hạn chế trong công tác khảo sát thiết kế và quản lý vận hành hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng ...............................................57 2.5.1. Tài liệu cơ sở thiết kế chưa sát với thực tế ...........................................57 2.5.2. Những hạn chế về quản lý vận hành mạng lưới cấp nước ...................59 Chương 3. Đề xuất giải pháp chống thất thoát nước trong hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng ..........................................................................60 3.1. Cơ sở xây dựng giải pháp chống thất thoát nước ....................................60 3.1.1. Sản xuất và cung cấp nước sạch phải là ngành mang tính chất kinh doanh đặc thù ..................................................................................................60 3.1.2. Cơ sở của việc cải tạo hệ thống mạng lưới cấp nước thành phố Sóc Trăng ..............................................................................................................60 3.1.3 Ứng dụng công nghệ thông tin trong thiết kế và quản lý chống thất thoát nước ................................................................................................................64 3.1.4. Mục tiêu và các giải pháp cụ thể chống thất thoát nước ......................86 3.2. Đề xuất giải pháp chống thất thoát nước trong hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng ................................................................................................96 3 3.2.1. Xác định các thành phần thất thoát nước .............................................96 3.2.2. Giải pháp chống thất thoát nước tại bên trong nhà máy nước .............96 3.2.3. Giải pháp chống thất thoát nước trên mạng lưới đường ống chuyển tải và phân phối nước ..........................................................................................96 3.2.4. Giải pháp chống thất thoát nước do nguyên nhân quản lý (thất thu) .........................................................................................................................97 3.2.5. Giải pháp phân vùng tách mạng - mạng lưới cấp nước ........................99 3.2.6. Giải pháp ứng dụng phần mềm GIS và SCADA trong quản lý vận hành mạng lưới cấp nước ......................................................................................103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................105 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................108 PHỤ LỤC 4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt Trách nhiệm hữu hạn một thành viên TNHH MTV GIS Geographical Information System Hệ thống thông tin địa lý Phần mềm mô phỏng thủy lực EPANET mạng lưới cấp nước Benchmarking Kỹ thuật quản trị cải thiện hoạt động kinh doanh TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long KCN PVC Khu công nghiệp Nhựa dẽo cao phân tử Poly Vinyl Clorua Cơ sở dữ liệu CSDL DMZ District Metered Zone DMA District meter areas Vùng cấp nước Khu vực cấp nước GSM Global system for Mobile Hệ thống thông tin di động GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ dữ liệu di động PLC Programmable Logic Controller Thiết bị điều khiển lập trình SCADA Supervisory control and Hệ thống điều khiển, giám sát và thu Data Acquisition thập dữ liệu 5 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ HÌNH VẼ Hình 2.1 Bản đồ vị trí Thành phố SócTrăng. Hình 2.2 Bản đồ hành chính thành phố Sóc Trăng. Hình 2.3 Sơ đồ Quy hoạch sử dụng đất thành phố Sóc Trăng. Hình 2.4 Sơ đồ Quy hoạch định hướng phát triển không gian thàn phố Sóc Trăng Hình 2.5 Trụ sở Công ty TNHH MTV Cấp nước Sóc Trăng. Hình 2.6 Nhà máy nước Khu công nghiệp An Nghiệp Hình 2.7 Dây chuyền công nghệ xử lý Nhà máy nước Khu công nghiệp An Nghiệp Hình 2.8 Dây chuyền công nghệ xử lý Nhà máy nước Số 1 Hình 2.9 Nhà máy nước Số 1 - Cty Cấp nước Sóc Trăng Hình 2.10 Cụm xử lý Nhà máy nước Số 1- Cty Cấp nước Sóc Trăng Hình 2.11 Văn phòng Xí nghiệp Cấp nước Phú Lợi Hình 2.12 Cụm xử lý Nhà máy nước Phú Lợi Hình 2.13 Dây chuyền công nghệ xử lý Nhà máy nước Phú Lợi Hình 2.14 Nhà máy nước Sung Đinh - Cty Cấp nước Sóc Trăng Hình 2.15 Dây chuyền công nghệ xử lý Nhà máy nước Sung Đinh Hình 2.16 Nhà máy nước Phường 7 Hình 2.17 Cụm xử lý Nhà máy nước Phường 8 Hình 2.18 Văn phòng Xí nghiệp Cấp nước Mỹ Xuyên Hình 3.1 Cấu tạo van điều áp sử dụng cho đường ống cấp nước Hình 3.2 Van điều áp sử dụng cho đường ống cấp nước Hình 3.3: Đồng hồ nước loại phối hợp - kiểu Mẹ bồng con Hình 3.4 Giới thiệu một số loại đồng hồ nước hiện phổ biến trên thị trường Hình 3.5 Sơ đồ tính toán thủy lực Mạng lưới cấp nước thành phố Sóc Trăng thể hiện trên AutoCAD. Hình 3.6 Nhập dữ liệu thông số các đoạn đường ống vào EPANET Hình 3.7 Nhập dữ liệu thông số các nút vào EPANET Hình 3.8 Nhập dữ liệu thông số bơm cấp 2 vào EPANET Hình 3.9 Nhập dữ liệu thông số bể chứa vào EPANET Hình 3.10 Nhập dữ liệu chế độ tiêu thụ của mạng lưới cấp nước vào EPANET Hình 3.11 Nhập dữ liệu đường đặc tính của bơm cấp 2 vào EPANET Hình 3.12 Sử dụng EPANET mô phỏng thủy lực mạng lưới cấp nước thành phố Sóc Trăng Hình 3.13 Xuất kết quả mô phỏng lưu lượng và áp lực nút trên EPANET Hình 3.14 Xuất kết quả mô phỏng lưu lượng, vận tốc và tổn thất áp của mạng lưới cấp nước trên EPANET 6 Hình 3.15 Mô phỏng thủy lực khu vực Khu Công nghiệp An Nghiệp Hình 3.16 Khách hàng đấu nối tê trái phép trước đồng hồ đo nước Hình 3.17 Ví dụ về ứng dụng GIS quản lý mạng lưới cấp nước ở Cty CP Cấp nước Gia Định thành phố Hồ Chí Minh Hình 3.18 Ví dụ về ứng dụng GIS truy xuất thông tin mạng lưới cấp nước ở Cty CP Cấp nước Gia Định Hình 3.19 Giới thiệu Nguyên lý hoạt động của thiết bị SCADA Hình 3.20 Giới thiệu Hệ thống thu thập và hiện thị tín hiệu SCADA online. Hình 3.21 Giới thiệu Hệ thống SCADA giám sát và điều khiển các van trên mạng lưới Hình 3.22 Giới thiệu Hệ thống SCADA giám sát và điều khiển trên màn hình tại trung tâm điều khiển tại văn phòng công ty cấp nước. Hình 3.23 Giới thiệu Hệ thống SCADA áp dụng cho trạm bơm cấp 2 sử dụng biến tần Hình 3.24 Giới thiệu Hệ thống SCADA áp dụng cho Bể lọc xử lý nước Hình 3.25 Giới thiệu Đồng hồ Micronics siêu âm kẹp ngoài đường ống Hình 3.26 Giới thiệu các thiết bị khếch đại âm dò tìm rò rỉ Hình 3.27 Nghe khếch đại âm dò tìm rò rỉ đường ống trên mặt đất Hình 3.28 Vị trí lắp đặt cụm đồng hồ hộ gia đình Hình 3.29 Vị trí cụm đồng hồ hộ gia đình bị ngập sâu Hình 3.30 Ví dụ phân vùng mạng lưới - Các kiểu khu vực Hình 3.31 Ví dụ phân vùng mạng lưới Hình 3.32 Ví dụ phân chia khu vực mạng lưới 7 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Tỷ lệ thất thoát nước sạch của một số nước trên thế giới Bảng 1-2: Hiện trạng tỷ lệ thất thoát nước sạch ở Việt Nam Bảng 2-1: Hiện trạng sử dụng đất khu vực nghiên cứu Bảng 2-2: Tổng hợp chiều dài các loại đường kính ống Bảng PL1-1: Bảng Hệ số β max, β min Bảng PL1-2: Bảng hệ số không điều hòa giờ trong ngày Bảng PL1-3: Bảng Chế độ tiêu thụ các giờ trong ngày của thành phố Sóc Trăng Bảng PL2-1: Bảng lưu lượng nút đưa vào mô phỏng thủy lực Bảng PL2-2: Bảng tổng hợp chiều dài, đường kính ống đưa vào mô phỏng thủy lực Bảng PL 2-3: Bảng số liệu Trạm bơm cấp 2 tại các nhà máy nước cung cấp nước cho mạng lưới 8 PHẦN MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Trên trái đất quỹ nước ngọt được dùng để cấp nước ngày một khan hiếm. Sự khan hiếm đó xảy ra là do dân số thế giới phát triển quá nhanh, do công nghiệp phát triển, do sự gây ô nhiễm nguồn nước và cuối cùng là do thất thoát nước và sử dụng nước lãng phí. Vì vậy, bảo vệ, giữ gìn và khai thác sử dụng hợp lý nguồn nước là một chiến lược đặt ra cho nhiều quốc gia trên thế giới. Trong khi đó thực tế hiện nay tỷ lệ nước thất thoát trong hệ thống cấp nước tại các đô thị Việt Nam đang ở trong tình trạng báo động.Hàng năm lượng nước thất thoát trong hệ thống cấp nước của các đô thị trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng rất lớn (20 ÷ 40%) cộng với các nguyên nhân khác dẫn đến tình trạng thiếu nước sử dụng buộc các Công ty Cấp nước phải có các dự án bổ sung nguồn nước để đáp ứng các nhu cầu khác nhau của đô thị. Kinh phí dành cho các dự án tìm kiếm khai thác, xử lý và phân phối nước thường rất lớn, đôi khi khó thực hiện do nguồn nước khan hiếm và do các yếu tố khác. Vì vậy chống thất thoát và kiểm soát lượng nước thất thoát là mục tiêu hàng đầu mang tính chiến lược đối với các nước trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng [2]. Từ nhiều năm nay, vấn đề chống thất thoát trong hệ thống cấp nước đô thị đã được nhiều Công ty trong và ngoài nước quan tâm tới và cũng đã đạt được một số kết quả. Tuy nhiên các đô thị Việt Nam nói chung và Thành phố Sóc Trăng nói riêng, với đặc thù về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và đặc biệt là về mặt quy hoạch kiến trúc xây dựng, kỹ thuật và trình độ dân trí cũng như hệ thống luật pháp còn chưa hoàn chỉnh. Bởi vậy kinh nghiệm và biện pháp chống thất thoát của các nước áp dụng vào Việt Nam nói chung và thành phố Sóc Trăng nói riêng trong thời gian qua là rất khó và chỉ dừng ở mức độ các phương hướng, định hướng là chủ yếu. Các biện pháp chống thất thoát nước của các hãng hoặc Công ty trong và ngoài nước chủ yếu chỉ quan tâm đến việc cung cấp trao đổi thiết bị đo lường lượng nước khai thác và sử dụng cho các hệ thống cấp nước hiện có, chưa có một nghiên cứu cụ thể nào được công bố mang tính tổng quan đánh giá thực trạng, nguyên nhân thất thoát một cách đầy đủ và kiến nghị các biện pháp cụ thể trong công tác thiết kế quy hoạch, thiết kế xây dựng và quản lý vận hành nhằm giải quyết vấn đề chống thất thoát nước một cách cơ bản và bền vững. Hiện nay tỷ lệ thất thoát nước trong hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng theo báo cáo của Công ty TNHH MTV Cấp Nước Sóc Trăng vào 9 khoảng 26 % , đây là một tỷ lệ thất thoát nước không nhỏ, nó chính là yếu tố ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động sản xuất kinh doanh của Công ty và là mối quan tâm hàng đầu của lãnh đạo Công ty trong thời gian qua [5]. Mặt khác theo Quyết định số 2147/QĐ-TTg ngày 24/11/2010 của Thủ tướng Chính phủ về phê duyệt Chương trình Quốc gia chống thất thoát thất thu nước sạch đến năm 2025, mục tiêu giảm tỷ lệ nước thất thoát thất thu bình quân từ 30% năm 2009 xuống dưới 15% vào năm 2025 cụ thể như sau [18], [23]: -Đến năm 2015 : Tỷ lệ TTTT nước sạch bình quân 25% -Đến năm 2020 : Tỷ lệ TTTT nước sạch bình quân 18% -Đến năm 2025 : Tỷ lệ TTTT nước sạch bình quân 15% Vì vậy việc đầu tư nghiên cứu hiện trạng thất thoát nước và tìm ra các giải pháp chống thất thoát nước đạt hiệu quả cho hệ thống cấp nước của thành phố Sóc Trăng là vô cùng cấp thiết, đáp ứng kịp thời yêu cầu thực tiễn của lãnh đạo và CBCNV ngành cấp nước Việt Nam nói chung và của Cty TNHH MTV Cấp nước Sóc Trăng nói riêng về việc thực hiện mục tiêu quản lý vận hành sản xuất kinh doanh nước sạch đạt hiệu quả cao nhất, nhằm đáp ứng nhu cầu được cung cấp nước sạch ngày càng lớn của người sử dụng nước trong giai đoạn hiện nay và trong thời gian tới. Từ cơ sở nêu trên học viên thực hiện luận văn với đề tài : " Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp chống thất thoát nước trong hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng". 2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Trên cơ sở điều tra khảo sát thực tế, đồng thời phân tích đánh giá hiện trạng thất thoát nước trong hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng, nhằm mục đích : -Đánh giá hiện trạng thất thoát nước trong hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng từ đó xác định nguyên nhân gây ra thất thoát nước. -Xây dựng cơ sở khoa học cho việc chống thất thoát nước đối với hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng. -Đề xuất các giải pháp thực tiễn chống thất thoát nước cho hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng. 3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU -Đánh giá tổng quan khu vực nghiên cứu và lĩnh vực nghiên cứu. -Đánh giá hiện trạng thất thoát nước của hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng, xác định nguyên nhân. 10 -Xây dựng cơ sở khoa học cho các giải pháp chống thất thoát nước trong hệ thống cấp nước. -Đề xuất giải pháp chống thất thoát nước trong hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng. 4. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1. Cách tiếp cận : -Tiếp cận tổng hợp liên ngành : Dựa trên hiện trạng và định hướng phát triển kinh tế - xã hội, hiện trạng quy hoạch xây dựng và phát triển đô thị ... Từ đó có cái nhìn tổng hợp về tính hình thất thoát nước đối với hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng. -Tiếp cận kế thừa có chọn lọc, cập nhật bổ sung: Hiện nay việc nghiên cứu chống thất thoát cũng đã được các công ty cấp nước trên thế giới và trong nước quan tâm đầu tư thực hiện. Việc kế thừa có chọn lọc các kết quả nghiên cứu đồng thời có cập nhật các số liệu thực tế có liên quan sẽ giúp đề tài có định hướng giải quyết vấn đề một cách khoa học hơn. -Tiếp cận thực tiễn : Thu thập các số liệu ở địa phương, ở Công ty Cấp nước Sóc Trăng, khảo sát thực địa nhằm xác định rõ hiện trạng thực tế về thất thoát nước, về các nguyên nhân thất thoát nước và các dạng thất thoát nước trên địa bàn thành phố Sóc Trăng. Các số liệu thực tiễn sẽ giúp đánh giá một cách thực tế tổng quan về hiện trạng hoạt động sản xuất quản lý vận hành hệ thống cấp nước và hiện trạng thất thoát nước của hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng, từ đó đề xuất các giải pháp khắc phục. -Tiếp cận các phương pháp, công cụ hiện đại trong nghiên cứu : Đề tài này dự kiến sẽ ứng dụng khai thác phần mềm GIS và EPANET kết hợp thiết bị SCADA, là các phần mềm và thiết bị chuyên dùng hiện đại sử dụng công nghệ thông tin phối hợp công nghệ truyền thông để vận hành quản lý chống thất thoát nước. 4.2. Phương pháp nghiên cứu : Để thực hiện mục tiêu và nội dung nghiên cứu đề ra, trong luận án đề xuất sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau : + Phương pháp kế thừa. + Phương pháp điều tra thu thập và xử lý đánh giá số liệu, tài liệu. + Phương pháp phân tích tổng hợp thống kê các số liệu đã có. + Phương pháp ứng dụng mô hình mô phỏng Epanet kết hợp thực nghiệm đo đạc tại hiện trường. 11 + Phương pháp xây dựng bản đồ GIS quản lý mạng lưới cấp nước. + Phương pháp chuyên gia. + Phương pháp kế thừa Nghiên cứu tiếp thu và sử dụng có chọn lọc kết quả nghiên cứu và thành tựu khoa học công nghệ của các tác giả trong và ngoài nước đã nghiên cứu về những vấn đề có liên quan đến chống thất nước trong thời gian vừa qua và hiện nay. + Phương pháp điều tra thu thập và đánh giá - Thu thập số liệu về tình hình thất thoát nước và các loại thất thoát nước đối với mạng lưới cấp nước thành phố Sóc Trăng nói riêng và Việt Nam nói chung. - Thu thập các tài liệu về hiện trạng mạng lưới cấp nước thành phố Sóc Trăng bao gồm quy mô công suất, bản đồ, sơ đồ nguyên lý, cấu trúc mạng và các thiết bị trên mạng phục vụ cho kinh doanh và quản lý vận hành. - Thu thập các tài liệu về quản lý mạng lưới như: hình thức và biện pháp quản lý kỹ thuật của Công ty TNHH MTV Cấp nước Sóc Trăng. Cơ cấu, chức năng và nhiệm vụ của các đơn vị trực thuộc. - Thu thập các biện pháp và kinh nghiệm chống thất thoát của một số Công ty trong nước và ngoài nước. - Thu thập các số liệu về tình hình phát triển quy hoạch của thành phố Sóc Trăng qua các giai đoạn, tình hình đô thị hoá của thành phố Sóc Trăng. - Thu thập các số liệu phản ánh tình hình quản lý đô thị hiện nay của thành phố Sóc Trăng. - Thu thập các số liệu thuộc về cơ sở thiết kế mạng lưới cấp nước đô thị. + Phương pháp phân tích tổng hợp thống kê các số liệu đã có Việc nghiên cứu thất thoát nước có liên quan đến nhiều yếu tố như kỹ thuật, kinh tế, xã hội..., có tác động rộng rãi đến cuộc sống của cộng đồng trên địa bàn rộng lớn vì vậy việc phân tích tổng hợp là cần thiết đối với nghiên cứu này. + Phương pháp sử dụng các mô hình mô phỏng Đề tài này ứng dụng khai thác phần mềm EPANET mô phỏng hoạt động vận hành mạng lưới cấp nước kết hợp thực nghiệm đo đạc tại hiện trường và kết hợp thiết bị SCADA, là các phần mềm và thiết bị chuyên dùng hiện đại sử dụng công nghệ thông tin phối hợp truyền thông để vận hành quản lý chống thất thoát nước. + Phương pháp xây dựng bản đồ GIS quản lý mạng lưới cấp nước Đề tài đề xuất ứng dụng phần mềm GIS xây dựng bản đồ với các thông tin thuộc tính để quản lý vận hành mạng lưới cấp nước, quản lý chống thất thoát nước. 12 + Phương pháp chuyên gia Có sự tham gia đóng góp ý kiến của các chuyên gia về lĩnh vực nghiên cứu về chống thất thoát nước. 5. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC 1.Phân tích, đánh giá tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu và khu vực nghiên cứu. 2.Đánh giá hiện trạng và nguyên nhân thất thoát nước trong hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng. 3.Đề xuất giải pháp cụ thể nhằm chống thất thoát nước trong hệ thống cấp nước thành phố Sóc Trăng. 13 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1. Các nghiên cứu về thất thoát nước trong hệ thống cấp nước đã thực hiện trên thế giới. 1.1.1. 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. 1.1.2. 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.wipedia.org.wiki. 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Khu vực Singapore Đan Mạch Nhật Phía Đông Manila, Philippine Phía Đông Manila, Philippine BangKok, Thái Lan Pháp Dahaka, Bangladesh Chile Phía Đông Jakarta, Indonesia Phía Tây Jakarta, Indonesia Phía Tây Jakarta, Indonesia Amman , Jordani Mexico Tỷ lệ thất thoát 5% 6% 7% 63% 11% 25% 26% 29% 34% 39% 57% 39% 34% 51% Tại thời điểm 2007 1997 2011 2012 2005 2010 2006 2011 1998 2011 2010 2003 1.1.3. 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 như Pháp, 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.Vladov, V.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 - DHI Đan 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%. 1.2. Các nghiên cứu về thất thoát nước trong hệ thống cấp nước ở Việt Nam 1.2.1. 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 TT 1 2 3 4 5 Tỷ lệ thất thoát nước sạch (%) > 30% 25% - 30% 18% - 25% 15% - 18% 27% - 28% Số tỉnh / thành phố 12 23 18 5 Cả nước Lượng nước thất thoát, thất thu (m3/ngày) 1.028.000 572.054 212.900 56.754 1.869.708 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. 1.2.2. 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. Thời gian qua đã có một số công trình nghiên cứu về thất thoát nước và đề xuất các giải pháp chống thất thất thoát nước của các nhà khoa học trong nước như : + "Biện pháp kỹ thuật chống thất thoát cho mạng lưới cấp nước đô thị Hà Nội" của tác giả Lê Mạnh Hà - Khoa Đô thị - Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội được báo cáo vào năm 1998, nội dung nghiên cứu tập trung vào việc phân tích nguyên nhân thất thoát nước và đề xuất giải pháp chống thất thoát nước cho mạng lưới cấp nước thành phố Hà Nội, với giải pháp kỹ thuật phân vùng để kiểm soát áp lực - lưu lượng và tìm kiếm phát hiện thất thoát nước cho các khu nhà ở. Theo tác giả kết quả nghiên cứu đã được áp dụng cho Hệ thống cấp nước khu nhà ở CB-CNV Nhà máy giấy Bãi Bằng - Vĩnh Phú và đã đạt được kết quả nhất định [9]. + Báo cáo nghiên cứu giải pháp kỹ thuật - công nghệ nhằm chống thất thoát cho hệ thống cung cấp nước sạch thành phố Hồ Chí Minh của tác giả Võ Anh Tuấn - Trường Đại học Kiến trúc thành phố Hồ Chí Minh, được đăng trên tạp chí Phát triển Khoa học & Công nghệ tập 16, số M1-2013. Nội dung nghiên cứu tập trung vào việc đề xuất giải pháp chống thất thoát nước cho mạng lưới cấp nước thành phố Hồ Chí Minh và áp dụng cụ thể cho vùng An Điền thuộc Quận 2, với giải pháp sử dụng thiết bị thu sóng lan truyền âm để phát hiện rò rỉ và phân vùng tách mạng để kiểm soát rò rỉ, đồng thời đề xuất giải pháp phòng chống rò rỉ chủ động cho hệ thống cấp nước thành phố Hồ Chí Minh. Kết quả đạt được theo báo cáo của tác giả là đã làm giảm tỷ lệ thất thoát nước của khu vực nghiên cứu từ 34,02% vào năm 2011 xuống còn 11,51% vào năm 2012, đây là một con số rất tích cực trong công tác chống thất thoát nước ở Việt Nam [27].