Tài liệu Nghiên cứu các giải pháp quản lý hợp lý hệ thống cấp nước và phát hiện rò rỉ của dma q6 1001 thuộc khu vực phường 10, quận 6

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ HỢP LÝ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC VÀ PHÁT HIỆN RÒ RỈ CỦA DMA Q6-1001 THUỘC KHU VỰC PHƯỜNG 10 QUẬN 6 Học viên cao học: HUỲNH THANH NGUYÊN Lớp: 24CTN11-CS2 Mã số học viên: 1681580210010 Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng Mã số: 60580210 Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. PHẠM VĂN SONG Bộ môn quản lý: Cấp thoát nước Tp. HCM, tháng 02 năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Họ và tên: HUỲNH THANH NGUYÊN Ngày sinh: 04/06/1984 Cơ quan công tác: Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn Tác giả đề tài: Nghiên cứu các giải pháp quản lý hợp lý hệ thống cấp nước và phát hiện rò rỉ của DMA Q6-1001 thuộc khu vực phường 10 quận 6. Học viên lớp cao học: 24CTN11 – CS2 Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng Mã số: 60580210 Tôi xin cam đoan công trình này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân học viên dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Phạm Văn Song. Công trình này chưa được công bố lần nào. Tất cả các nội dung tham khảo đều được trích dẫn nguồn đầy đủ và đúng theo quy định. Tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung và lời cam đoan này. Học viên thực hiện luận văn Huỳnh Thanh Nguyên LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thầy Cô Thầy Cô trong Khoa Thủy Văn Và Tài Nguyên Nước -Trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt là PGS.TS. Phạm Văn Song đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường giúp em hoàn thành đề tài luận văn. Bên cạnh đó, em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến phía Tổng Công ty Cấp nước Sài Gòn TNHH MTV và Chi nhánh Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn đã cung cấp và tạo điều kiện cho em thu thập những dữ liệu quan trọng và số liệu cần thiết cũng như những thông tin hữu ích để em có thể hoàn thành đề tài này. Với những nỗ lực và cố gắng của bản thân trong quá trình thực hiện đề tài cũng khó tránh khỏi những sai sót và khuyết điểm trong quá trình thực hiện luận văn. Chính vì vậy những ý kiến đóng góp từ Thầy Cô và kiến thức được trang bị trong quá trình học tập tại Trường sẽ là nền tảng, hành trang quý báu giúp em hoàn thiện hơn chuyên môn nghiệp vụ phục vụ công tác tại đơn vị góp phần hoàn thành nhiệm vụ sản xuất, cung cấp nước sạch an toàn, liên tục, chất lượng phục vụ nhân dân thành phố Hồ Chí Minh nói chung và Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn nói riêng. Em xin chân thành cảm ơn. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 Học viên thực hiện Huỳnh Thanh Nguyên MỤC LỤC Trang DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ...................................................................................... x PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1 2. Mục tiêu của đề tài .................................................................................................. 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 2 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ............................................................. 3 5. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................... 4 6. Kết quả dự kiến đạt được ........................................................................................ 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ......................................................................................... 5 1.1 Tổng quan chung về các giải pháp kỹ thuật phòng chống rò rỉ, giải pháp thất thoát nước, giải pháp quản lý cho các hệ thống cấp nước .......................................... 5 1.1.1 Tổng quan chung về thất thoát nước ......................................................... 5 1.1.2 Các giải pháp kỹ thuật trong công tác giảm nước thất thoát thất thu ...... 12 1.1.3 Giải pháp quản lý hệ thống cấp nước ...................................................... 13 1.2 Tổng quan về hiện trạng hệ thống cấp nước khu vực nghiên cứu ................... 16 1.2.1 Tổng quan về hiện trạng chung mạng lưới cấp nước của Tổng Công ty Cấp nước Sài Gòn TP.HCM .................................................................................... 16 1.2.2 Hiện trạng mạng lưới cấp nước truyền dẫn (ống cấp 1, cấp 2) ............... 17 1.2.3 Hiện trạng và giải pháp giảm thất thoát nước tại Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn năm 2017 ......................................................................................... 18 1.2.4 Khu vực nghiên cứu DMA Q6-1001 ....................................................... 22 1.2.5 Những vấn đề đặt ra cần nghiên cứu ....................................................... 23 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẤP NƯỚC VÀ CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG RÒ RỈ ............................................................................................................ 25 HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên i 2.1 Cơ sở lý thuyết .................................................................................................... 25 2.1.1 Khái niệm về thất thoát, thất thu nước ........................................................... 25 2.1.2 Cơ sở lý thuyết về thất thoát cơ học ............................................................... 25 2.1.3 Cơ sở lý thuyết về thất thu .............................................................................. 25 2.1.4 Một số công thức tính chỉ số thất thoát nước ................................................. 26 2.1.5 Kỹ thuật giảm thất thoát nước ........................................................................ 27 2.1.6 Cơ sở lý thuyết về các giải pháp chống rò rỉ .................................................. 28 2.2 Giới thiệu phần mềm thủy lực ............................................................................. 31 2.2.1 Giới thiệu phần mềm thủy lực Epanet ............................................................ 31 2.2.2 Giới thiệu phần mềm thủy lực Watergems ..................................................... 32 2.2.3 So sánh tính năng phần mềm thủy lực............................................................ 37 2.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thống ........................................................................ 39 2.3.1 Tích hợp GIS và mô hình thủy lực trong quản lý đường ống cấp nước......... 39 2.3.2 Kết quả tích hợp GIS và mô hình thủy lực ..................................................... 40 2.3.3 Các thành phần vật lý và phi vật lý của mạng lưới cần khai báo khi chạy mô hình……………... ................................................................................................... 41 2.3.4 Các công thức tính toán trong mô hình .......................................................... 44 2.4 Giới thiệu về công tác thiết kế DMA .................................................................. 50 2.4.1 Các chỉ tiêu thiết kế DMA .............................................................................. 51 2.4.2 Kích cỡ DMA và vấn đề kinh tế ..................................................................... 52 2.4.3 Lập kế hoạch và thiết kế DMA....................................................................... 53 2.4.4 Dùng mô hình thủy lực phân vùng tách mạng các DMA ............................... 54 2.4.5 Chọn đồng hồ tổng ......................................................................................... 55 2.4.6 Thiết lập DMA ............................................................................................... 56 2.4.7 Vận hành DMA .............................................................................................. 59 HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên ii 2.5 Xây dựng mô hình thủy lực mạng lưới hệ thống đường ống cấp nước cho khu vực DMA Q6-1001 thuộc khu vực phường 10 quận 6 ............................................. 59 2.5.1 Chuẩn hóa và xây dựng cơ sở dữ liệu ............................................................ 59 2.5.2 Tích hợp mô hình thủy lực và GIS ................................................................. 74 2.5.2.1 Trình tự tạo lập mô hình trên watergems .................................................... 74 2.5.2.2 Dữ liệu yêu cầu ............................................................................................ 81 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT ............. 83 3.1 Kết quả thực hiện mô phỏng thủy lực ................................................................. 83 3.1.1 Trình tự thực hiện mô phỏng áp lực, lưu lượng. ............................................ 83 3.1.2 Đánh giá sai số mô hình ................................................................................. 97 3.1.3 Trình tự thực hiện phân tích dự báo các điểm rò rỉ ...................................... 103 3.1.4 Kết quả dự báo khu vực rò rỉ bằng công cụ Darwin Calibrator ................... 110 3.1.5 Kiểm chứng kết quả mô hình ....................................................................... 115 3.1.6 Các thành phần ảnh hưởng đến sai số mô hình ............................................ 115 3.1.7 Trình tự mô phỏng nồng độ clo .................................................................... 116 3.1.8 Kết quả mô phỏng nồng độ Clo.................................................................... 120 3.2 Đề xuất giải pháp giảm thất thoát nước ............................................................ 122 3.3 Đề xuất giải pháp áp dụng mô hình quản lý mạng lưới cấp nước thông minh trên mạng lưới cấp nước ................................................................................................. 126 3.3.1 Mô hình cấp nước thông minh ..................................................................... 126 3.3.2 Kết nối hệ thống SCADA ............................................................................. 128 3.3.3 Tích hợp phần mềm quản lý trên GIS .......................................................... 131 3.3.4 Kết nối các phần mềm quản lý thành một hệ thống thống nhất ................... 134 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ........................................................................... 137 KẾT LUẬN ............................................................................................................. 137 KHUYẾN NGHỊ ..................................................................................................... 138 HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. 1: Minh họa về khu vực DMA.......................................................................... 11 Hình 1. 2: Thống kê các chủng loại ống cấp nước trên mạng lưới cấp nước Tp.HCM 17 Hình 1. 3: Địa bàn do Công ty Cồ phần Cấp nước Chợ Lớn quản lý ........................... 18 Hình 1. 4: Quy trình đọc số bằng phương pháp tự động ............................................... 20 Hình 1. 5: Quy trình đọc số bằng phương pháp thủ công ............................................. 20 Hình 1. 6: Giao diện Web quản lý đồng hồ tổng ........................................................... 20 Hình 1. 7: Khu vực nghiên cứu DMA Q6-1001 ............................................................ 22 Hình 1. 8: Tích hợp trong quản lý ................................................................................. 24 Hình 2. 1: Sơ đồ kết nối đồng hồ lưu lượng, van điều áp, thiết bị điều tiết áp lực ....... 30 Hình 2. 2: Đưa dữ liệu CAD vào ArcMap .................................................................... 60 Hình 2. 3: Chọn lớp dữ liệu CAD cần nắn chỉnh .......................................................... 60 Hình 2. 4: Dữ liệu CAD sau khi nắn chỉnh ................................................................... 61 Hình 2. 5: Chuyển đổi dữ liệu từ định dạng CAD sang GIS ......................................... 62 Hình 2. 6: Các bước đăng ký tọa độ cho dữ liệu ........................................................... 63 Hình 2. 7: Kết quả sau khi đăng ký tọa độ Tp.HCM – VN2000 ................................... 63 Hình 2. 8: Kiểm tra tính đồng nhất Layer ..................................................................... 64 Hình 2. 9: Kết quả chồng phủ dữ liệu............................................................................ 68 Hình 2. 10: Quy trình cập nhật dữ liệu thuộc tính ......................................................... 69 Hình 2. 11: Quy trình chuyển đổi hệ tọa độ từ VN2000 sang WGS84 ......................... 70 HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên iv Hình 2. 12: Chuyển đổi định dạng *. shp sang KML .................................................... 72 Hình 2. 13: Quy trình mô phỏng.................................................................................... 73 Hình 2. 14: Tạo mới một Project trong WaterGEMS.................................................... 74 Hình 2. 15:. Tạo mới Geodatabase cho Project ............................................................. 74 Hình 2. 16: Công cụ ModelBuilder ............................................................................... 75 Hình 2. 17: Hộp thoại ModelBuilder Wizard và các dữ liệu đưa vào mô hình............. 76 Hình 2. 18: Khai báo thuộc tính dữ liệu. ....................................................................... 77 Hình 2. 19: Mô hình được tạo lập trên GIS ................................................................... 79 Hình 2. 20: Bảng LoadBuilder ...................................................................................... 80 Hình 2. 21: Khai báo các lớp dữ liệu ............................................................................. 80 Hình 2. 22: Bảng thông báo kết quả tạo vòi nối ............................................................ 81 Hình 2. 23: Các vòi được tạo kết nối giữa đồng hồ khách hàng và ống phân phối....... 81 Hình 3. 1: Mô hình số độ cao DEM .............................................................................. 83 Hình 3. 2: Hộp thoại TRex Wizard................................................................................ 84 Hình 3. 3: Độ cao tại các nút từ tính toán của TRex ..................................................... 84 Hình 3. 4: Sản lượng đồng hồ khách hàng được quản lý trên Excel ............................. 85 Hình 3. 5: Bảng ModelBuilder Wizard ......................................................................... 86 Hình 3. 6: Khai báo key filed và đơn vị cho bảng Excel ............................................... 86 Hình 3. 7: Bảng thông báo kết quả sản lượng khách hàng đã đươc updated ................ 87 Hình 3. 8: Kết quả đưa sản lượng vào đồng hồ tổng ..................................................... 87 Hình 3. 9: Bảng thuộc tính của hồ chứa ........................................................................ 88 Hình 3. 10: Gắn van giảm áp để thiết lập áp lực đầu vào từ hồ chứa............................ 89 HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên v Hình 3. 11: Thiết lập áp lực ban đầu cấp vào mạng lưới............................................... 89 Hình 3. 12: Thiết lập hệ số patterm cho van.................................................................. 91 Hình 3. 13: Gắn hệ số Multiplier cho van ..................................................................... 91 Hình 3. 14: Khai báo hệ số sử dụng nước không điều hòa tại khách hàng ................... 93 Hình 3. 15: Gắn hệ số patterm cho khách hàng ............................................................. 93 Hình 3. 16: Chọn thời gian phân tích ............................................................................ 94 Hình 3. 17: Kết quả áp lực, sản lượng tại nút ................................................................ 95 Hình 3. 18: Kết quả lưu lượng ....................................................................................... 95 Hình 3. 19: Bảng chọn thông tin cần xem ..................................................................... 96 Hình 3. 20: Biểu đồ áp lực tại nút cần xem ................................................................... 96 Hình 3. 21: Kết quả áp lực dưới dạng số ....................................................................... 97 Hình 3. 22: So sánh kết quả mô hình và thực tế qua scadaconnectsimulator ở vị trí số 69 Đường Số 55 ........................................................................................................... 101 Hình 3. 23: So sánh kết quả mô hình và thực tế qua scadaconnectsimulator ở giao lộ Đường Số 88 – Đường Số 55 ...................................................................................... 102 Hình 3. 24: Định Hộp thoại Darwin Calibrator ........................................................... 105 Hình 3. 25: Khai báo file Snapshots trong ModelBuilder ........................................... 106 Hình 3. 26: Khai báo Observed trong ModelBuilder .................................................. 106 Hình 3. 27: Kết quả sau khi đưa dữ liệu vào Darwin Calibrator ................................. 107 Hình 3. 28: Cửa sổ Demand Groups............................................................................ 108 Hình 3. 29: Kết quả sau khi Selection Set ................................................................... 108 Hình 3. 30: Khai báo các thông số trong cửa sổ Demand ........................................... 108 Hình 3. 31: Khai báo thông số trong Tap Options ...................................................... 109 HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên vi Hình 3. 32: Thực thi phân tích rò rỉ bằng công cụ Darwin Calibrator ........................ 109 Hình 3. 33: Kết quả sau khi phân tích bằng công cụ Darwin Calibrator..................... 110 Hình 3. 34: Hệ số Fitness của các Solution tại thời điểm 0h ....................................... 110 Hình 3. 35: Hệ số Fitness của các Solution tại thời điểm 2h ....................................... 111 Hình 3. 36: Hệ số Fitness của các Solution tại thời điểm 4h ....................................... 111 Hình 3. 37: Kết quả của Solution 1 tại thời điểm 0h ................................................... 111 Hình 3. 38: Dự báo các vị trí rò rỉ lúc 0h (Fitness = 23,131) ...................................... 112 Hình 3. 39: Kết quả của Solution 1 tại thời điểm 2h ................................................... 112 Hình 3. 40: Dự báo các vị trí rò rỉ lúc 2h (Fitness = 18,996) ...................................... 113 Hình 3. 41: Kết quả của Solution 1 tại thời điểm 4h ................................................... 113 Hình 3. 42: Dự báo các vị trí rò rỉ lúc 4h (Fitness = 8,440) ........................................ 114 Hình 3. 43: Bảng Constituents ..................................................................................... 117 Hình 3. 44: Thiết lập nồng độ ban đầu tại bể chứa ...................................................... 118 Hình 3. 45: Cửa sổ thiết lập Calculation Option ......................................................... 118 Hình 3. 46: Cửa sổ thiết lập kịch bản .......................................................................... 119 Hình 3. 47: Bảng kết quả nồng độ Clo ....................................................................... 120 Hình 3. 48: Bảng Color Coding – Thiết lập thông số hiển thị màu............................. 121 Hình 3. 49: Kết quả thể hiện sự lan truyền nồng độ Clo trong mạng lưới. ................. 121 Hình 3. 50: Nồng độ Clo trên tuyến ống lúc 11h ........................................................ 122 Hình 3. 51: Hệ thống quản lý mạng lưới cấp nước toàn diện...................................... 124 Hình 3. 52: Mô hình cấp nước thông minh ................................................................. 127 Hình 3. 53: Dữ liệu áp lực hiển thị trong bảng SCADA Signals ................................ 129 HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên vii Hình 3. 54: Kết nối SCADA Element ứng với từng vị trí cần giám sát ...................... 129 Hình 3. 55: Kết quả so sánh áp lực mô phỏng và áp lực thực tế thông qua kết nối SCADA tại vị trí số 69 Đường Số 55 .......................................................................... 130 Hình 3. 56: Phần mềm quản lý tích hợp trên GIS ....................................................... 132 Hình 3. 57: Công cụ quản lý tài sản mạng lưới tích hợp trên GIS .............................. 132 Hình 3. 58: Công cụ quản lý tài sản hỗ trợ tìm kiếm và thống kê tài sản trên mạng lưới cấp nước. ...................................................................................................................... 133 Hình 3. 59: Tiếp nhận sự cố và nhập thông tin sự cố .................................................. 133 Hình 3. 60: Hiển thị thông tin sự cố ............................................................................ 134 Hình 3. 61: Kết nối hệ thống ....................................................................................... 134 Hình 3. 62: Quản lý tài sản mạng lưới trên WebGIS .................................................. 135 Hình 3. 63: Quản lý sự cố trên WebGIS...................................................................... 135 Hình 3. 64: Hiển thị kết quả mô phỏng thủy lực (áp lực, lưu lượng, chất lượng) trên WebGIS ....................................................................................................................... 135 HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. 1: Bảng cân bằng nước của Hiệp hội Nước Quốc tế .......................................... 5 Bảng 1. 2: Các dự án nghiên cứu thất thoát nước tại Tp. Hồ Chí Minh .......................... 9 Bảng 2. 1: Bảng phân cấp đồng hồ nước theo giá trị lưu lượng .................................... 26 Bảng 2. 2: So sánh phần mềm EPANET và WaterCAD/WaterGEMS ......................... 37 Bảng 2. 3: Các công thức tính tổn thất cột nước trong ống chảy đầy ........................... 46 Bảng 2. 4: Các hệ số nhám cho ống .............................................................................. 46 Bảng 2. 5: Hệ số tổn thất cục bộ .................................................................................... 47 Bảng 2. 6: Mô tả chi tiết các lớp dữ liệu nền ................................................................. 65 Bảng 2. 7: Mô tả chi tiết các lớp dữ liệu chuyên đề mạng lưới cấp nước ..................... 66 Bảng 3. 1: Hệ số biến thiên áp lực ................................................................................. 90 Bảng 3. 2: Bảng hệ số biến thiên nhu cầu sử dụng nước............................................... 92 Bảng 3. 3: So sánh sai số áp lực giữa mô hình và thực tế tại các nút 69 Đường Số 55, TCH trước số 77 Đường Số 61, Số 77 Trần Văn Kiểu, Giao lộ Lý Chiêu Hoàng – Trần Văn Kiểu, Giao lộ Đường Số 88 – Đường Số 35 .......................................................... 98 Bảng 3. 4: Định dạng trên Excel của dữ liệu Field Snapshot ...................................... 104 Bảng 3. 5: Định dạng trên Excel của dữ liệu Observed .............................................. 105 Bảng 3. 6: Bảng thông số Clo ...................................................................................... 117 HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên ix DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt SaiGon Water Corporation Tổng Công ty Cấp nước Sài Gòn Supervisory Control And Data Hệ thống điều khiển giám sát và Acquisition thu thập dữ liệu Programmable Logic Thiết bị điều khiển logic lập trình Controller được RTU Remote Terminal Unit Thiết bị đầu cuối HMI Human-Machine-Interface Giao diện người – máy PC Personal Computer Máy tính cá nhân RAM Random access Memory Bộ nhớ trong CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm SMS Short Message Services Dịch vụ tin nhắn ngắn SAWACO SCADA PLC ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ dữ liệu di động dạng gói MODEM Modulator/Demodulator Điều biến/Giải điều biến TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol Bộ giao thức liên mạng DMA District Meter Area Khu vực đồng hồ tổng Geographic Information Hệ thống thông tin địa lý GIS System SAWAGIS Hệ thống thông tin địa lý của hệ thống cấp nước do SAWACO quản lý. HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên x Từ viết tắt WaterCAD Tiếng Anh Water Distribution Modeling and Analysis Software Tiếng Việt Phần mềm thủy lực WaterCAD Water Geographic WaterGEMS Engineering Modeling Phần mềm thủy lực WaterGEMS Systems Giải pháp Client – Server cho WebGIS phép quản lý, phân tích, cập nhật, phân phối thông tin bản đồ và GIS trên Internet. HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên xi PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hệ thống cung cấp nước sạch thành phố Hồ Chí Minh (Tp. HCM) được xây dựng từ thời Pháp thuộc, phát triển không đồng bộ qua các thời kỳ. Bắt đầu là hệ thống cấp nước nhỏ Sài Gòn- Gia Định, hiện nay công suất cấp nước 1.8 triệu m3 /ngày đêm và sẽ lên đến 2,5 triệu m3 /ngày đêm trong tương lai gần và đến 4-5 triệu m3 / ngày đêm do chính phủ phê duyệt. Tình hình biến đổi khí hậu, nước biển dâng, ô nhiễm gây ảnh hưởng trực tiếp đến nguồn nước thô cho các nhà máy xử lý nước hiện tại và tương lai. Hệ thống đường ống cỡ lớn truyền tải nước sạch và hệ thống đường ống phân phối nước sạch của 6 vùng cấp nước Tp. HCM đan xen phức tạp, xuống cấp, cập nhật không đầy đủ, không thể quản lý dẫn đến rò rỉ ngầm, tỷ lệ thất thoát nước rất cao đến 40% -50%, ảnh hưởng rất lớn đến việc cung cấp nước sạch cho Tp. HCM. Tp. HCM có dân số hiện tại là khoảng 9 triệu người, dự kiến đến năm 2025 dân số dự kiến sẽ là 10 triệu người thường trú và 2,5 triệu người vãng lai cho toàn bộ 24 quận, huyện. Hệ thống cấp nước Tp. HCM được hình thành từ thời Pháp thuộc, trải qua thời gian dài sử dụng, không đồng bộ về vật liệu và chủng loại cũng như mạng lưới cấp nước trải ra trên một diện tích rộng. Mạng lưới truyền dẫn khoảng 4500 km đường ống có DN ≥ 100mm, cung cấp 1,8 triệu m3 nước sạch cho cả thành phố, và tỉ lệ thất thoát khoảng 38,42% lượng nước sạch tương ứng thất thoát 691560 m3/ngày. Với giá bình quân 8000 đồng/m3, thì số tiền thất thoát là 5,53 tỉ đồng/ ngày và hơn 2018 tỉ đồng/ năm và gây lãng phí tài nguyên nước. Đường ống chiếm cũ mục tuổi thọ > 30 năm hơn 38%, vì đã cũ mục nên lượng nước rò rỉ ở mức cao. Công tác chống thất thoát nước đem lại lợi ích kinh tế, tiết kiệm nguồn tài nguyên nước quý giá khi mà khí hậu ngày càng khắc nghiệt và tình trạng thiếu nước sạch, giảm chi phí xử lý và giảm nguồn nước bổ sung thêm, tránh phát triển nguồn cung cấp mới, ngăn ngừa thiệt hại khi sự cố rò rỉ gây ra thiệt hại lớn hơn… đề tài nghiên cứu nhằm đưa giải pháp quản lý hợp lý hệ thống cấp nước và phát hiện rò rỉ nhằm chống thất thoát nước cho hệ thống cung cấp nước sạch Tp. HCM, là đề tài cấp thiết hiện nay. HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên 1 Hiện nay tỉ lệ thất thoát nước trung bình của đơn vị cấp nước Chợ Lớn khoảng 28,09% lượng nước sạch (năm 2016) tương ứng thất thoát 109551 m3/ngày. Với giá bán bình quân khoảng 9100 đồng/m3, thì số tiền thất thoát là 0,997 tỉ đồng/ ngày và hơn 363 tỉ đồng/ năm, số liệu trên được liệt kê ở mục [1] tài liệu tham khảo. Vì vậy đề tài “Nghiên cứu các giải pháp quản lý hợp lý hệ thống cấp nước và phát hiện rò rỉ của DMA q6-1001 thuộc khu vực phường 10 quận 6” là hết sức cần thiết, mang lại hiệu quả kinh tế, góp phần bảo vệ nguồn nước và môi trường, tăng tỉ lệ người dân được dùng nước sạch, nâng cao chất lượng cuộc sống người dân. Đặc biệt kết quả nghên cứu được ứng dụng rộng rãi giúp cho việc giảm thiều tỉ lệ thất thoát nước tại công ty cũng như các đơn vị cấp nước khác một cấp hiệu quả. Đối tượng nghiên cứu và số liệu khu vực DMA Q6-1001 thuộc khu vực Phường 10 quận 6: Khu vực này nước vào qua hai đồng hồ tổng hiệu ISOMAG, DN150. Tổng chiều dài mạng lưới cấp nước trong khu vực 5.302m, khu vực chủ yếu là sử dụng ống uPVC. Tổng số đồng hồ con: 1.774 đồng hồ nước. Áp lực trung bình 0,5 bar ÷ 0,8 bar. 2. Mục tiêu của đề tài Xây dựng cơ sở dữ liệu và ứng dụng phần mềm watergems để chạy chương trình mô phỏng chế độ thủy lực cho DMA Q6-1001 thuộc khu vực phường 10, quận 6, Tp Hồ Chí Minh. Từ đó đề xuất giải pháp kỹ thuật phòng chống rò rỉ và quản lý hợp lý hệ thống cấp nước. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là mạng lưới đường ống cấp nước, biện pháp phòng chống rò rỉ thất thoát nước và mô hình thủy lực tại Công ty Cổ phần Cấp nước Chợ Lớn Đề tài tập trung nghiên cứu DMA Q6-1001 thuộc khu vực phường 10 quận 6 trong vấn đề phát hiện rò rỉ và đưa ra các giải pháp quản lý hợp lý hệ thống cấp nước trong khu vực DMA. HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên 2 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Cách tiếp cận thực hiện: Vấn đề nghiên cứu các là vấn đề về quản lý cấp nước, phòng chống rò rỉ cho hệ thống cấp nước nói chung là những vấn đề đã có nhiều kết quả nghiên cứu trên thế giới và ở Việt nam nên luận văn sử dụng cách tiếp cận kế thừa/ứng dụng, chọn lọc những kiến thức khoa học, công nghệ về giải pháp kỹ thuật quản lý hệ thống cấp nước. Vấn đề nghiên cứu được xem xét tiếp cận một cách toàn diện, hệ thống, thực tiễn và tổng hợp. Vấn đề kỹ thuật quản lý hệ thống đường ống cũng như phòng chống rò rỉ thất thoát là các vấn đề được ràng buộc lẫn nhau, vì vậy cách tiếp cận từ tổng thể đến chi tiết sẽ được xem xét sử dụng trong luận văn. Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Điều tra, thống kê và tổng hợp tài liệu nghiên cứu đã có ở trong và ngoài nước có liên quan đến đề tài. Phương pháp mô hình mô phỏng: Sử dụng công cụ phần watergems mô phỏng dòng chảy trong hệ thống đường ống. Căn cứ vào kết quả mô phỏng trên mô hình toán tính toán thủy lực mạng lưới (chiều dài, đường kính, nhu cầu tiêu thụ tại nút, cao độ nút, áp lực tại nút, chất lượng nước), từ đó đề xuất các pháp trên hệ thống nhằm kiểm soát lưu lượng và áp lực của DMA Q6-1001 thuộc khu vực phường 10 quận 6. Đề tài sẽ ứng dụng công cụ mô hình toán tính toán thủy lực mạng lưới (chiều dài, đường kính, nhu cầu tiêu thụ tại nút, cao độ nút, áp lực tại nút, chất lượng nước), từ đó đề xuất các pháp trên hệ thống nhằm kiểm soát lưu lượng và áp lực của DMA Q61001 thuộc khu vực phường 10 quận 6 Phương pháp chuyên gia: Tham khảo các tài liệu trong và ngoài nước, ý kiến của các nhà khoa học có trình độ chuyên môn cao và nhiều kinh nghiệm thực tế trong quá trình nghiên cứu. HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên 3 5. Nội dung nghiên cứu Điều tra, thống kê và tổng hợp về hiện trạng mạng lưới cấp nước và các giải pháp kỹ thuật phòng chống rò rỉ thất thoát nước. Phân tích, đánh giá nguyên nhân thất thoát nước và các giải pháp thực hiện về công tác giảm thất thoát nước. Xây dựng các lớp dữ liệu chuyên đề và tích hợp mô hình thủy lực và GIS. Ứng dụng phần mềm watergems để chạy chương trình mô phỏng chế độ thủy lực để phân tích nguy cơ rò rỉ và đề xuất các giải pháp quản lý hợp lý hệ thống cấp nước trong khu vực DMA. 6. Kết quả dự kiến đạt được Tổng quan chung về các giải pháp kỹ thuật phòng chống rò rỉ, giải pháp và thất thoát nước, giải pháp quản lý cho các hệ thống cấp nước Đánh giá hiện trạng hệ thống cấp nước hiện trạng hệ thống cấp nước cho khu vực Tp. Hồ Chí Minh và khu vực nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết và áp dụng chương trình mô hình thủy lực WaterGems vào tính toán tối ưu hóa hệ thống cấp nước và phát hiện rò rỉ của DMA Q6-1001 thuộc khu vực phường 10 quận 6 ứng với các trường hợp vận hành bất lợi. Đánh giá hiện trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp vận hành hệ thống cấp nước một cách hiệu quả. HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về các giải pháp kỹ thuật phòng chống rò rỉ, giải pháp thất thoát nước, giải pháp quản lý cho các hệ thống cấp nước 1.1.1 Tổng quan chung về thất thoát nước  Định nghĩa Bảng cân bằng nước là một hình thức tính thất thoát nước thể hiện qua các thành phần của lượng nước được cung cấp vào mạng lưới. Đây là một phương pháp tính nhằm xác định các thành phần nước thất thoát nào cần được tập trung để giảm thiểu và được sử dụng tại nhiều quốc gia trên thế giới, Bảng 1.1 cùng các tài liệu tham khảo được liệt kê ở mục [2] tài liệu tham khảo. Bảng 1. 1: Bảng cân bằng nước của Hiệp hội Nước Quốc tế Thất thoát nước là lượng nước tổn thất trong quá trình vận chuyển và phân phối nước sạch được xác định bởi sự chênh lệch giữa lượng nước sạch vào mạng lưới cấp nước với lượng nước tiêu thụ thực tế ghi nhận được. Bao gồm hai thành phần chính là: (i) thất thoát (cơ học, do rò rỉ trên mạng lưới cấp nước từ các điểm bể nổi và bể ngầm) và (ii) thất thu (ảnh hưởng từ các đối tượng tiêu thụ nước sạch, các ảnh hưởng do điều kiện kỹ thuật và đo lường dẫn đến sai số của thiết bị đo). HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên 5 Nước thất thoát thất thu là lượng nước sạch sau khi được xử lý tại các nhà máy đưa vào mạng lưới cấp nước nhưng không thu được tiền.  Các thành phần của nước thất thoát thất thu Nước tiêu thụ hợp pháp nhưng không thu được tiền là lượng nước tiêu thụ hợp pháp nhưng không thu được tiền. Lượng nước này chỉ có thể giảm được khi thay đổi chính sách. Tuy không thu được tiền nhưng cần ghi nhận lượng nước này để tính toán các thành phần trong bảng cân bằng nước. Lượng nước này bao gồm:  Nước chữa cháy  Nước súc xả đường ống trong công tác bảo trì mạng lưới.  Nước dùng trong công tác lắp đặt đồng hồ miễn phí cho khách hàng  Các điểm uống nước công cộng miễn phí…  Thất thoát vô hình (hay Thất thoát thương mại) là lượng nước mất đi do:  Sai số đồng hồ khách hàng (đồng hồ thiếu chính xác, cỡ đồng hồ không phù hợp với mức tiêu thụ của khách hàng …)  Sai sót trong quá trình đọc số đồng hồ nước  Sai sót trong quá trình xử lý số liệu (lỗi nhập liệu sai, khách hàng dùng nước nhưng chưa có danh bộ …)  Do khách hàng gian lận, dùng nước bất hợp pháp (khách hàng tác động vào đồng hồ để ghi nhận lượng nước dùng thấp hơn thực tế, đấu nối nước bất hợp pháp không qua đồng hồ …) Thất thoát hữu hình (hay Thất thoát cơ học/vật lý) là lượng nước mất đi trên hệ thống mạng lưới đường ống, phần nước này thường tồn tại dưới dạng bể ống hoặc rò rỉ:  Trên ống chuyền tải và ống phân phối.  Trên các mối nối, phụ tùng chuyên ngành cùng các thiết bị mạng lưới gắn trên mạng lưới đường ống cấp nước. HVTH: Huỳnh Thanh Nguyên 6