Tài liệu Nghiên cứu đề xuất các giải pháp mở rộng mạng lưới cấp nước huyện cù lao dung, kết hợp ứng dụng hệ thống thông tin địa lý gis quản lý mạng lưới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI TRẦN MINH BÌNH NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP MỞ RỘNG MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC HUYỆN CÙ LAO DUNG, KẾT HỢP ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS QUẢN LÝ MẠNG LƯỚI LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI TRẦN MINH BÌNH NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP MỞ RỘNG MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC HUYỆN CÙ LAO DUNG, KẾT HỢP ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS QUẢN LÝ MẠNG LƯỚI LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐOÀN THU HÀ TP HỒ CHÍ MINH - 2019 LỜI CAM ĐOAN Họ và tên: TRẦN MINH BÌNH Ngày sinh: 27/02/1984 Cơ quan công tác: Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng. Tác giả đề tài: “nghiên cứu đề xuất giải pháp mở rộng mạng lưới cấp nước huyện Cù Lao Dung, kết hợp ứng dụng hệ thống thông tin địa lý Gis quản lý mạng lưới ”. Học viên lớp cao học: 25CTN12-CS2 Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng Mã số: 17813047 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 Đoàn Thu Hà. Tất cả các nội dung tham khảo đều được trích dẫn nguồn đúng theo quy định. Tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung và lời cam đoan này. Học viên thực hiện luận văn Trần Minh Bình i LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sỹ với đề tài: nghiên cứu đề xuất giải pháp mở rộng mạng lưới cấp nước huyện Cù Lao Dung, kết hợp ứng dụng hệ thống thông tin địa lý Gis quản lý mạng lưới” được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Đoàn Thu Hà. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thầy Cô Bộ môn Cấp Thoát nước-Trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt là PGS.TS Đoàn Thu Hà. Cô đã tận tình hướng dẫn, bổ sung cho em những kiến thức quý báu về GIS và mô hình hình thủy lực chuyên ngành cấp nước từ lý thuyết đến thực tiễn đã giúp em hoàn thành đề tài luận văn. Bên cạnh đó, em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến phía lãnh đạo Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng đã tạo điều kiện cho em thu thập những dữ liệu quan trọng và số liệu cần thiết 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 chung của Đơn vị về thực hiện cấp nước sạch sinh hoạt cho người dân nông thôn tỉnh Sóc Trăng. Em xin chân thành cảm ơn. Sóc Trăng, ngày tháng năm 2019 Học viên thực hiện Trần Minh Bình ii MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU .............................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................... 5 1.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu .......................................................................5 1.1.1 Giới thiệu về vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của huyện Cù Lao Dung .................................................................................................................5 1.1.2 Hiện trạng quản lý, vận hành hệ thống tuyến ống truyền dẫn nước sạch huyện Cù Lao Dung.................................................................................................6 1.1.3 Những ưu điểm và hạn chế trong công tác quản lý, vận hành hệ thống tuyến ống truyền dẫn nước sạch huyện Cù Lao Dung tại Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng ............................................................. 9 1.1.4 Những vấn đề đặt ra cần nghiên cứu ........................................................... 10 1.1.5 Tính thực tiễn của đề tài ..............................................................................11 1.2 Tổng quan về việc ứng dụng GIS và mô hình thủy lực trong quản lý và vận hành mạng lưới tuyến ống truyền dẫn nước sạch ...................................................... 12 1.2.1 Các khái niệm liên quan ...............................................................................12 1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới về ứng dụng GIS và mô hình thủy lực trong quản lý và vận hành mạng lưới tuyến ống cấp nước .............13 1.3 Kinh nghiệm quản lý hệ thống cấp nước trong và ngoài nước ........................... 16 1.3.1 Kinh nghiệm quản lý hệ thống cấp nước ở Singapore .................................16 1.3.2 Kinh nghiệm quản lý hệ thống cấp nước ở Phần Lan ..................................19 1.3.3 Kinh nghiệm quản lý cấp nước ở Thừa Thiên Huế .....................................22 1.3.4 Kinh nghiệm quản lý cấp nước của Công ty cổ phần cấp nước Bà Rịa-Vũng Tàu. ........................................................................................................................ 27 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHOA HỌC ....................................................... 30 2.1 Cơ sở khoa học về hệ thống thông tin địa lý (GIS) ............................................30 2.1.1 Khái niệm hệ thống thông tin địa lý (GIS) ...................................................30 2.1.2 Chức năng của GIS. ..................................................................................... 30 2.1.3 Cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS ..........................................................................31 2.2 Lựa chọn phần mềm thủy lực .............................................................................31 2.2.1 Một số phần mềm mô phỏng thủy lực đang được ứng dụng ........................ 31 2.2.2 So sánh tính năng phần mềm thủy lực......................................................... 38 2.2.3 Lựa chọn phần mềm ..................................................................................... 42 2.3 Các thành phần vật lý của mạng lưới cần khai báo khi chạy mô hình ...............42 2.3.1 Mối nối (Juction) .......................................................................................... 42 2.3.2 Bể chứa (Reservoirs) ....................................................................................43 iii 2.3.3 Ống nước (Pipe) ........................................................................................... 43 2.3.4 Máy bơm (Pump).......................................................................................... 44 2.3.5 Van (Valves) .................................................................................................45 2.4 Các công thức tính toán trong mô hình .............................................................. 45 2.4.1 Xác định lưu lượng trên đường ống ............................................................. 45 2.4.2 Công thức tính năng lượng dòng chảy/cột áp. .............................................46 2.4.3 Tổn thất thủy lực .......................................................................................... 47 2.4.4 Công thức tính tốc độ phản ứng trong đường ống. ......................................50 CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP MỞ RỘNG MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC VÀ ỨNG DỤNG GIS, MÔ HÌNH THỦY LỰC TRONG QUẢN LÝ MẠNG LƯỚI ........52 3.1 Thu thập, xây dựng dữ liệu mạng lưới tuyến ống truyền dẫn và ứng dụng Gis trong quản lý ..............................................................................................................52 3.1.1 Thu thập, xây dựng dữ liệu mạng lưới tuyến ống truyền dẫn ...................... 52 3.1.2 Ứng dụng Gis trong quản lý mạng lưới cấp nước ........................................54 3.2 Khảo sát, thu thập dữ liệu để thực hiện mô phỏng thủy lực ............................... 57 3.2.1 Dữ liệu thu thập được trong quá trình khảo sát ............................................57 3.2.2. Cập nhật hệ thống mạng lưới cấp nước thể hiện vào bản đồ số ..................58 3.3 Mô phỏng trên phần mềm thủy lực hiện trạng hệ thống cấp nước huyện Cù Lao Dung .......................................................................................................................... 58 3.3.1 Khai báo các thông số đầu vào ....................................................................58 3.3.2 Kết quả mô phỏng trên Watergems. ............................................................. 60 3.3.3 Nhận xét........................................................................................................65 3.4 Đề xuất các giải pháp kỹ thuật để mở rộng mạng lưới cấp nước cho huyện Cù Lao Dung ...................................................................................................................65 3.4.1 Giải pháp kỹ thuật mạng lưới cấp nước ....................................................... 65 3.4.2 Kết quả mô phỏng kiểm nghiệm giải pháp mở rộng mạng lưới cấp nước huyện Cù Lao Dung trên Watergems. ...................................................................67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 75 Kết luận...................................................................................................................... 75 Kiến nghị ...................................................................................................................75 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 77 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức Trung tâm Nước sạch và VSMTNT Hình 1.2 Sơ hiện trạng cấp nước Chi nhánh nước sạch huyện Cù Lao Dung Hình 1.3 Quản lý tổng hợp tài nguyên nước Hình 2.1 Cấu trúc cơ sở dữ liệu Hình 3.1 Lớp dữ liệu tuyến ống cấp 1,2 Trạm cấp nước thị trấn Cù Lao Dung Hình 3.2 Lớp dữ liệu tuyến ống cấp 3 Trạm cấp nước thị trấn Cù Lao Dung Hình 3.3 Tuyến ống cấp 1,2 và 3 Trạm cấp nước An Thạnh 3 Hình 3.4 Mô hình quản lý và khai thác dữ liệu GIS trên mạng lưới cấp nước Hình 3.5 Sơ đồ mô phỏng hiện trạng tuyến ống Chi nhánh Cù Lao Dung Hình 3.6 Kết quả mô phỏng áp lực mô hình tại thời điểm 7h Hình 3.7 Kết quả mô phỏng áp lực mô hình tại thời điểm 12h Hình 3.8 Bảng Time Browser Hình 3.9 Kết quả biểu diễn áp lực dạng đồ thị và dạng số nút J116 Hình 3.10 Kết quả mô phỏng lưu lượng, vận tốc và tổn thất tại thời điểm 7h Hình 3.11 Kết quả mô phỏng lưu lượng, vận tốc và tổn thất tại thời điểm 12h Hình 3.12 Giải pháp mở rộng mạng lưới cấp nước Phương án 1 Hình 3.13 Giải pháp mở rộng mạng lưới cấp nước Phương án 2 Hình 3.14 Sơ đồ mô phỏng tuyến ống Phương án 1 Hình 3.15 Sơ đồ mô phỏng tuyến ống Phương án 2 Hình 3.16 Kết quả mô phỏng áp lực Phương án 1 lúc 12h Hình 3.17 Kết quả mô phỏng áp lực Phương án 2 lúc 12h Hình 3.18 Kết quả mô phỏng lưu lượng, vận tốc và tổn thất PA1 lúc 12h Hình 3.19 Kết quả mô phỏng lưu lượng, vận tốc và tổn thất PA1 lúc 12h v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các mô hình thủy lực trên thế giới Bảng 2.1 So sánh phần mềm EPANET và WaterCAD/WaterGEMS Bảng 2.2 Các công thức tính tổn thất cột nước trong ống chảy đầy Bảng 2.3 Các hệ số nhám cho ống Bảng 2.4 Bảng tra Hệ số tổn thất cục bộ Bảng 3.1 Hệ số sử dụng nước không điều hòa trên mạng lưới Bảng 3.2 Điểm tổng hợp theo từng tiêu chí có gắn với trọng số vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt CTCN Công trình cấp nước TCNTT Trạm cấp nước tập trung VSMTNT Vệ sinh môi trường nông thôn AutoCAD Computer Aided Design Thiết kế được hỗ trợ của máy tính Cơ sở dữ liệu CSDL GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu GIS Geographic Information Hệ thống thông tin địa lý System WaterGEMS Water Geographic Phần mềm thủy lực WaterGEMS Engineering Modeling Systems Giải pháp Client – Server cho WebGIS phép quản lý, phân tích, cập nhật, phân phối thông tin bản đồ và GIS trên Internet. vii PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của Đề tài Nước sạch sinh hoạt là nhu cầu thiết yếu của con người. Đặc biệt đối với vùng nông thôn tỉnh Sóc Trăng nói chung và huyện Cù Lao Dung nói riêng thì đảm bảo nhu cầu nước sạch phục vụ cho các mục đích sử dụng sinh hoạt, sản xuất của người dân là rất cần thiết và cấp bách. Bên cạnh đó, thực hiện Tiêu chí 17 môi trường, trong đó chỉ tiêu 17.1 nông thôn mới tỷ lệ dân nông thôn được cấp nước sạch đạt quy chuẩn quốc gia từ 65% là tiêu chí bắt buộc khi công nhận xã đạt chuẩn nông thôn mới. Vì vậy, Tỉnh ủy Sóc Trăng đã ban hành Nghị quyết số 04-NQ/TU ngày 2-8-2016 về xây dựng nông thôn mới tỉnh Sóc Trăng giai đoạn 2016 – 2020. Huyện Cù Lao Dung tỉnh Sóc Trăng có diện tích tự nhiên là 249,4 km2 với 16.144 hộ, dân số khoảng 64.500 người, tỷ lệ hộ nghèo đạt 14,66%. Mật độ dân số 258 người/km2 (mật độ dân số bình quân toàn tỉnh 395 người/ km2). Huyện Cù Lao Dung gồm có 8 đơn vị hành chính trực thuộc, gồm 1 thị trấn Cù Lao Dung và 7 xã: An Thạnh 1, An Thạnh 2, An Thạnh 3, An Thạnh Đông, An Thạnh Nam, An Thạnh Tây, Đại Ân 1. Trên địa huyện Cù Lao Dung hiện có 3 công trình cấp nước tập trung do Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng quản lý vận hành, phục vụ cấp nước sạch cho 2.676 hộ, trong đó: 02 trạm cấp nước tại Thị trấn Cù Lao Dung phục vụ cấp nước cho 1.784 hộ thuộc: thị trấn CLD, xã An Thạnh Tây, xã An Thạnh 1, xã An Thạnh 2. Đoạn ống ngang xã An Thạnh Tây dài 3.200 m, với 85 hộ đang sử dụng, đoạn ống chính ngang xã An Thạnh 1 dài 6.805 mét km với 880 hộ sử dụng. 01 trạm cấp nước ở xã An Thạnh 3 phục vụ cấp nước cho 726 hộ của xã An Thạnh 3 và 1 phần xã An Thạnh Nam. Trong quá trình phát triển hệ thống cấp nước nông thôn tỉnh Sóc Trăng, nhiều công trình cấp nước, đặc biệt là các công trình cấp nước tại huyện Cù Lao Dung đến nay hồ sơ thiết kế, bản vẽ tuyến ống bị thất lạc; các công trình di dời, nâng cấp mở rộng mạng đường ống do nhiều bộ phận lưu trữ khác nhau chưa được thống nhất quản lý. Do đó, 1 gặp nhiều khó khăn trong công tác quản lý mạng lưới đường ống khi tiếp tục đầu tư nâng cấp, mở rộng. Mặt khác, trước quá trình phát triển đô thị hóa của huyện Cù Lao Dung, nhu cầu sử dụng nước sạch sinh hoạt của người dân ngày càng tăng, do đó cần thiết mở rộng về quy mô mạng lưới cấp nước cho hệ thống cấp nước huyện Cù Lao Dung. Tuy nhiên việc mở rộng mạng lưới cấp nước sẽ đồng thời kéo theo sự phức tạp trong công tác quản lý. Vì vậy, trong thời gian tới Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng cần phải nâng cao công tác quản lý mạng lưới đường ống cấp nước theo hướng áp dụng công nghệ thông tin trong quản lý, quy hoạch phát triển mạng lưới cấp nước, đặc biệt là ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) là công cụ quản lý đang ngày càng phổ biến và sử dụng hiệu quả, không chỉ đối với Trung tâm Nước sạch và VSMTNT tỉnh Sóc Trăng mà cả các Đơn vị cấp nước nông thôn tỉnh khác. Qua thực trạng khó khăn trong quản lý mạng lưới đường ống cấp nước hiện nay, ứng dụng thông tin địa lý (GIS) . Bên cạnh đó, ứng dụng các mô hình thủy lực hiện có nhằm mục đích giúp các cán bộ quản lý, thiết kế, mô hình hóa, định hướng phát triển mạng lưới cấp nước nhằm phục vụ công tác quản lý vận hành hiệu quả, tiết kiệm chi phí đầu tư, quản lý. Sự kết hợp ứng dụng GIS và xây dựng mô hình thủy lực được xem là xu hướng mới trong công tác quản lý của các đơn vị ngành cấp nước hiện nay. Xuất phát từ những nhu cầu cấp bách trên, với đề tài “nghiên cứu đề xuất giải pháp mở rộng mạng lưới cấp nước huyện Cù Lao Dung, và ứng dụng hệ thống thông tin địa lý Gis quản lý mạng lưới đường ống” sẽ góp phần nâng cao tỷ lệ người dân nông thôn được sử dụng nước sạch, thực hiện hoàn thành chỉ tiêu 17.1 nông thôn mới, đồng thời nâng cao năng lực, hiệu quả trong quản công tác quản lý mạng lưới đường ống cấp nước đảm bảo nguồn nước sạch cung cho người dân. 2. Mục đích của Đề tài: Lựa chọn được giải pháp mở rộng mạng lưới cấp nước huyện Cù Lao Dung; Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý Gis để quản lý mạng lưới đường ống cấp nước huyện Cù Lao Dung; 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: điều kiện tự nhiên và đặc điểm kinh tế xã hội huyện Cù Lao Dung; mạng lưới truyền dẫn nước sạch đang hoạt động tại huyện Cù Lao Dung do Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng quản lý. Phạm vi nghiên cứu: phạm vi nghiên cứu của đề tài là ứng dụng GIS và phần mềm thủy lực để phục vụ quản lý, vận hành mạng cấp nước nước sạch trên địa bàn huyện Cù Lao Dung của Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng, mà cụ thể là thiết lập được một hệ thống có khả năng mô phỏng áp lực, lưu lượng nước. Từ kết quả mô phỏng phần mềm thủy lực đưa ra đề xuất giải pháp quản lý và mở rộng, phát triển mạng lưới cấp nước huyện Cù Lao Dung. 4. Nội dung nghiên cứu Tổng quan về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của huyện Cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng. Thu thập thông tin, phân tích đánh giá hiện trạng tình hình quản lý và vận hành mạng tuyến ống truyền dẫn nước sạch tại huyện Cù Lao Dung. Đánh giá khả năng cung cấp và nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt của người dân huyện Cù Lao Dung ở hiện tại và tương lai. Nghiên cứu, tìm hiểu ứng dụng mô hình thủy lực WaterGEMS, EPANET trong việc mô phỏng thủy lực, chuẩn hóa và xây dựng dữ liệu mạng tuyến ống truyền dẫn nước sạch thông qua ứng dụng GIS. Đề xuất giải pháp mở rộng mạng lưới cấp nước huyện Cù Lao Dung và đề xuất các giải pháp quản lý vận hành. 5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: Phương pháp thu thập và đánh giá thông tin; Phương pháp phân tích, tổng hợp; Phương pháp thống kê và xử lý số liệu; 3 Phương pháp ứng dụng GIS; Phương pháp sử dụng mô hình; Phương pháp nghiên cứu thực tiễn và so sánh Ngoài ra, sử dụng phương pháp thực nghiệm để kiểm chứng hiệu quả của mô hình và các phương pháp lý thuyết về quản lý. 6. Kết quả dự kiến đạt được: Đánh giá được hiện trạng và dự báo nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt của người dân huyện Cù Lao Dung; Chuẩn hóa và xây dựng dữ liệu về mạng tuyến ống truyền dẫn nước sạch huyện Cù Lao Dung trên nền dữ liệu GIS. Đề xuất được giải pháp mở rộng mạng lưới cấp nước huyện Cù Lao Dung và quản lý mạng lưới đường ống bằng hệ thống thông tin địa lý Gis; Xây dựng mô hình quản lý và vận hành trên phần mềm thủy lực trong kiểm soát áp lực, lưu lượng nước. Kết quả của đề tài nghiên cứu góp phần bổ sung tài liệu tham khảo khi thực hiện đầu tư xây dựng các công trình cấp nước huyện Cù Lao Dung trong thời gian tới. 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 1.1.1 Giới thiệu về vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của huyện Cù Lao Dung Cù Lao Dung là một huyện thuộc tỉnh Sóc Trăng. Huyện lỵ đặt tại thị trấn Cù Lao Dung. Huyện như một hòn cù lao lớn, nằm giữa 2 tỉnh Sóc Trăng và Trà Vinh, nhưng thực sự là bao gồm 3 hòn cù lao nhỏ gộp lại: Cù lao Tròn, Cù lao Dung và Cù lao Cồn Cộc. Trước năm 2002, địa bàn huyện Cù Lao Dung ngày nay nằm trong huyện Long Phú cùng thuộc tỉnh Sóc Trăng. Ngày 11 tháng 1 năm 2002, Chính phủ ban hành Nghị định số 04/2002/NĐ-CP về việc điều chỉnh địa giới hành chính huyện Long Phú để thành lập huyện Cù Lao Dung; thành lập xã, thị trấn thuộc huyện Cù Lao Dung. Sau khi điều chỉnh địa giới hành chính để thành lập các xã và thị trấn, huyện Cù Lao Dung có 8 đơn vị hành chính gồm các xã An Thạnh 1, An Thạnh 2, An Thạnh 3, Đại Ân 1, An Thạnh Tây, An Thạnh Đông, An Thạnh Nam và thị trấn Cù Lao Dung. Huyện Cù Lao Dung nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, có nhiệt độ cao đều trong năm và hai mùa mưa – khô rõ rệt. Mùa mưa được bắt đầu từ tháng 5 tới tháng 11, lượng mưa hàng năm 2.000mm , còn mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, nhiệt độ trung bình hằng năm 27,5°C. Cù Lao Dung có diện tích tự nhiên là 261,43 km2 với dân số 63.233 người. Phía Đông giáp tỉnh Trà Vinh; Tây giáp huyện Long Phú; Nam giáp Biển Đông; Bắc giáp tỉnh Trà Vinh. Do vị trí địa lý cách biệt đất liền, nên ảnh hưởng lớn đến việc giao thương trao đổi hàng hóa và nhu cầu đi lại của người dân; trong khi đó do ảnh hưởng triều cường, lụt bão làm cho đời sống và sản xuất của người dân còn gặp khó khăn. Thu nhập bình quân đầu người gần 30 triệu đồng/năm. Trên lĩnh vực văn hóa - xã hội huyện Cù Lao Dung có nhiều thành tựu mới, hệ thống trường lớp, cơ sở y tế, các thiết chế văn hóa được đầu tư nâng cấp và xây dựng; nhu cầu về học hành, chữa bệnh, đi lại, vui chơi giải trí của người dân được nâng lên; các chính sách an sinh xã hội luôn được thực hiện đầy đủ, kịp thời… An ninh chính trị, trật tự an toàn xã hội giữ vững ổn định. Hệ thống chính trị được kiện toàn và phát huy hiệu 5 quả hoạt động. về tiềm năng, Cù Lao Dung có mối quan hệ chặt chẽ trong phát triển kinh tế - xã hội với các huyện Long Phú, Kế Sách của tỉnh Sóc Trăng và một số huyện lân cận của tỉnh Trà Vinh. Đặc biệt, tuyến quốc lộ 60, quốc lộ Nam sông Hậu là những kết nối quan trọng giữa huyện với các khu công nghiệp lớn của tỉnh như: Trần Đề, Đại Ngãi, Cái Côn và kết nối với khu công nghiệp Hưng Phú của Thành phố Cần Thơ… Đây sẽ là động lực, mở ra hướng phát triển mới cho kinh tế của huyện trong tương lai, cả về cung cấp nguyên liệu cho chế biến xuất khẩu và thu hút du khách nghỉ dưỡng. Điều kiện đất đai, thổ nhưỡng của huyện màu mỡ rất thích hợp cho xây dựng nền nông nghiệp có chất lượng cao. Đặc biệt là với diện tích mặt nước lớn, môi trường sinh thái tốt rất phù hợp cho nuôi trồng nhiều loại thủy hải sản đặc sản (cả nước ngọt, lợ và mặn). Lợi thế này sẽ đáp ứng nhu cầu phục vụ nguyên liệu nông, lâm, thủy sản cho các khu công nghiệp trong và ngoài tỉnh. Ngoài ra, với hệ sinh thái tự nhiên đa đạng, không khí trong lành yên tĩnh kết hợp với các điểm di tích lịch sử - văn hóa như: Đền thờ Bác Hồ, Trường chính trị đầu tiên của tỉnh, các di tích chiến thắng… sẽ là ưu thế cho phát triển nhiều loại hình du lịch sinh thái, nghỉ dưỡng, về nguồn… Huyện có hệ thống giao thông đường sông, biển thuận lợi với 2 cửa sông lớn ra biển Đông là Trần Đề và Định An, đảm bảo cho yêu cầu vận tải lớn, chi phí rẻ và tính an toàn cao. 1.1.2 Hiện trạng quản lý, vận hành hệ thống tuyến ống truyền dẫn nước sạch huyện Cù Lao Dung a. Tổng quan về Trung tâm Nước sạch và VSMTNT tỉnh Sóc Trăng Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng là đơn vị sự nghiệp công lập trực thuộc Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Trung tâm được thành lập theo Quyết định số 239/QĐ-UBND ngày 19/11/2010 của Chủ tịch UBND tỉnh Sóc Trăng. Trung tâm là đơn vị sự nghiệp có thu, tự chủ và tự chịu trách nhiệm về tài chính, tự đảm bảo 100% chi phí hoạt động thường xuyên theo Nghị định số 43/2006/NĐ-CP ngày 25 tháng 4 năm 2006 của Chính phủ quy định quyền tự chủ, tự chịu trách nhiệm về thực hiện nhiệm vụ, tổ chức bộ máy, biên chế và tài chính đối với đơn vị sự nghiệp công lập; nay là Nghị định số 16/2015/NĐ-CP, ngày 14/02/2015 của Chính phủ quy định cơ chế tự chủ của đơn vị sự nghiệp công lập. 6 Chức năng, nhiệm vụ của Trung tâm được ban hành theo Quyết định số 504/QĐTCNN ngày 20/12/2010, điều chỉnh tại Quyết định số 390/QĐ-SNN ngày 30/5/2016 và 927/QĐ-SNN ngày 31/10/2016 của Giám đốc Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Sóc Trăng về việc Ban hành Quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn thuộc Sở Nông nghiệp và PTNT; Chức năng, nhiệm vụ chính của Trung tâm là: Tham gia xây dựng quy hoạch, kế hoạch, cơ chế chính sách lĩnh vực Nước sạch và VSMTNT; Thực hiện các Dự án lĩnh vực Nước sạch và VSMTNT được cấp thẩm quyền phê duyệt; Thực hiện các dịch vụ: phân tích chất lượng nước, khảo sát thiết kế, giám sát thi công, sữa chữa, cung cấp các sản phẩm vật tư thiết bị ngành nước và VSMTNT; Quản lý vận hành, khai thác các công trình cấp nước tập trung nông thôn trên địa bàn toàn tỉnh. Về tổ chức bộ máy Trung tâm gồm: Ban Giám đốc; 07 phòng chức năng: Tổ chức – Hành chính, Kế toán – Tài vụ, Kế hoạch – Truyền thông, Quản lý cấp nước, Kinh doanh và Hợp tác quốc tế, Kỹ thuật, Kiểm nghiệm chất lượng nước; 10 chi nhánh cấp nước huyện/thị xã. Tổng số cán bộ viên chức, người lao động của Trung tâm đến cuối năm 2017 là 178 người, trong đó trình độ chuyên môn: thạc sĩ 01 người, đại học 65 người, cao đẳng 07 người, trung cấp và trình độ khác 105 người. Về quản lý, vận hành, khai thác các công trình CNTT trên địa bàn tỉnh Sóc Trăng hiện nay đang được quản lý vận hành từ 2 đơn vị là Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn và Công ty TNHH MTV cấp nước Sóc Trăng. Trung tâm Nước quản lý 142 công trình cấp nước ở nông thôn, Công ty Cấp nước quản lý các công trình cấp nước ở các địa bàn phường, thị trấn tập trung đông dân cư. Trong số 142 công trình do Trung tâm đang quản lý có 80 CTCN có công suất thiết kế từ 480 – 960 m3/ngày đêm, còn lại 64 CTCN có công suất nhỏ 168 m3/ngày đêm. Tất cả các CTCN do Trung tâm quản lý đều khai thác nguồn nước dưới đất, chất lượng nước cấp đạt theo QCVN 02:2009 của Bộ Y tế. Tổng chiều dài tuyến ống cấp nước trên 1.648 km. Tỷ lệ người dân nông thôn sử dụng nước từ các CTCN là 51% tương đương khoảng 663.000 người. Có 82/tổng số 92 xã, thị trấn có công trình cấp nước sạch tập trung, đạt 89%. (Xem Phụ lục 1: Bảng các Công trình Cấp nước do Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn đang quản lý). 7 Giám đốc Các Phó giám đốc Phòng Tổ chức Hành chính P.Kế hoạch – Truyền thông Phòng kế toán - tài vụ Phòng Quản lý cấp nước Phòng kiểm nghiệm chất lượng nước Phòng Kỹ thuật Chi nhánh cấp nước các huyện Các trạm cấp nước Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức Trung tâm Nước sạch và VSMTNT b. Hiện trạng mạng lưới cấp nước của Trung tâm Nước sạch và VSMTNT và của Chi nhánh nước sạch huyện Cù Lao Dung Mạng lưới cấp nước sạch tại các CTCN do Trung tâm Nước sạch và VSMTNT tỉnh Sóc Trăng quản lý bao gồm các loại ống nhựa có đường kính từ 60mm, 76mm, 90mm, 114mm, 140mm, 168mm, 200mm, 220mm, 250mm. Tổng chiều dài đường ống 1.648 km trải rộng trên địa bàn 82 xã, phường, thị trấn thuộc tỉnh Sóc Trăng. Trên địa huyện Cù Lao Dung hiện có 3 công trình cấp nước tập trung do Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng quản lý vận hành, phục vụ cấp nước sạch cho 2.676 hộ, trong đó: + 02 trạm cấp nước tại Thị trấn Cù Lao Dung phục vụ cấp nước cho 1.784 hộ thuộc: thị trấn CLD, xã An Thạnh Tây, xã An Thạnh 1, xã An Thạnh 2. 8 Đoạn ống ngang xã An Thạnh Tây dài 3.200 m, với 85 hộ Trạm cấp nước Thị trấn Cù Lao Dung CS 20 m3/ngđ đang sử dụng, đoạn ống chính ngang xã An Thạnh 1 dài 6.805 mét km với 880 hộ sử dụng. Trạm cấp nước An Thạnh III CS 20 m3/ngđ + 01 trạm cấp nước ở xã An Thạnh 3 phục vụ cấp nước cho 726 hộ của xã An Thạnh 3 và 1 phần xã An Thạnh Trạm cấp nước Cù Lao Dung CS 40 m3/ngđ Nam. Hình 1.2 Sơ đồ hiện trạng cấp nước Chi nhánh nước sạch Cù Lao Dung 1.1.3 Những ưu điểm và hạn chế trong công tác quản lý, vận hành hệ thống tuyến ống truyền dẫn nước sạch huyện Cù Lao Dung tại Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng 1.1.3.1 Đối với việc quản lý dữ liệu mạng cấp nước a. Quản lý dữ liệu mạng cấp nước trên CAD Dữ liệu mạng cấp nước hầu hết được quản lý và lưu trữ bản vẽ trên AutoCAD nên khó khăn trong việc liên kết, chuyển dữ liệu. Độ chính xác về kích thước của đường ống rất cao tuy nhiên độ chính xác về vị trí đường ống chưa tốt. Nguyên nhân là do vị trí 9 ống được cập nhật so với các mốc như làn đường, nhà dân… nên khi có sự thay đổi mốc thì độ chính xác không còn nữa. Dữ liệu không gian đường ống chưa được cập nhật thường xuyên nên độ chính xác bị giảm theo thời gian. b. Dữ liệu mạng cấp nước quản lý trên file Excel Dữ liệu về thời gian khởi công và hoàn thành công trình, nguồn vốn đầu tư, chiều dài tuyến ống truyền dẫn được quản lý trên file excel. Một số khác vẫn còn thiếu cần phải tiến hành kiểm tra và bổ sung theo file Excel. c. Quản lý dữ liệu mạng cấp nước trên giấy Nguồn dữ liệu được sử dụng trong công tác quản lý và vận hành trạm cấp nước, mạng lưới cấp nước tại Trung tâm Nước sạch và VSMTNT tỉnh Sóc Trăng bằng tài liệu giấy rất phổ biến. Nguồn dữ liệu này đã cũ và xuất hiện nhiều hư hỏng. Thêm vào đó, việc lưu trữ dữ liệu ở dạng giấy là nguyên nhân khiến các dữ liệu dễ bị thất lạc, khó kiểm tra, việc trích xuất thông tin khi cần không kịp thời. 1.1.3.2 Mô phỏng bằng phần mềm thủy lực. Hiện nay Trung tâm Nước sạch và VSMTNT tỉnh Sóc Trăng sử dụng phần mềm thủy lực Epanet trong việc mô phỏng thủy lực trên mạng lưới đường ống, tuy nhiên mô hình chỉ được vẽ phác họa tương đối trên phần mềm, vị trí không gian không chính xác so với thực tế. Ngoài ra, việc mô phỏng thủy lực trên mạng lưới đường ống bằng phần mềm thủy lực Epanet vẫn chưa được sử dụng phổ biến tại Trung tâm. 1.1.4 Những vấn đề đặt ra cần nghiên cứu Trong quá trình phát triển hệ thống cấp nước nông thôn tỉnh Sóc Trăng, nhiều công trình cấp nước, đặc biệt là các công trình cấp nước tại huyện Cù Lao Dung đến nay hồ sơ thiết kế, bản vẽ tuyến ống bị thất lạc; các công trình di dời, nâng cấp mở rộng mạng đường ống do nhiều bộ phận lưu trữ khác nhau chưa được thống nhất quản lý. Do đó, gặp nhiều khó khăn trong công tác quản lý mạng lưới đường ống khi tiếp tục đầu tư nâng cấp, mở rộng. Mặt khác, trước quá trình phát triển đô thị hóa của huyện Cù Lao Dung, nhu cầu sử dụng nước sạch sinh hoạt của người dân ngày càng tăng, do đó cần thiết mở rộng về 10 quy mô mạng lưới cấp nước cho hệ thống cấp nước huyện Cù Lao Dung. Tuy nhiên việc mở rộng mạng lưới cấp nước sẽ đồng thời kéo theo sự phức tạp trong công tác quản lý. Trên cơ sở đánh giá hiện trạng, trong thời gian tới Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng cần phải nâng cao công tác quản lý mạng lưới đường ống cấp nước theo hướng áp dụng công nghệ thông tin trong quản lý, quy hoạch phát triển mạng lưới cấp nước, đặc biệt là ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) là công cụ quản lý đang ngày càng phổ biến và sử dụng hiệu quả, không chỉ đối với Trung tâm Nước sạch và VSMTNT tỉnh Sóc Trăng mà cả các Đơn vị cấp nước nông thôn tỉnh khác. Bên cạnh đó, ứng dụng các mô hình thủy lực hiện có nhằm mục đích giúp các cán bộ quản lý, thiết kế, mô hình hóa, định hướng phát triển mạng lưới cấp nước nhằm phục vụ công tác quản lý vận hành hiệu quả, tiết kiệm chi phí đầu tư, quản lý. Sự kết hợp ứng dụng GIS và xây dựng mô hình thủy lực được xem là xu hướng mới trong công tác quản lý của các đơn vị ngành cấp nước hiện nay. 1.1.5 Tính thực tiễn của đề tài Xuất phát từ những yêu cầu đặt ra cần nghiên cứu trong quản lý mạng cấp nước như đã nêu trên, đề tài “nghiên cứu đề xuất giải pháp mở rộng mạng lưới cấp nước huyện Cù Lao Dung, và ứng dụng hệ thống thông tin địa lý Gis quản lý mạng lưới đường ống” sẽ góp một phần không nhỏ trong việc đáp ứng, giải quyết yêu cầu đã đặt ra. Đó là góp phần nâng cao tỷ lệ người dân nông thôn được sử dụng nước sạch, thực hiện hoàn thành chỉ tiêu 17.1 nông thôn mới, nâng cao năng lực, hiệu quả trong quản công tác quản lý mạng lưới đường ống cấp nước đảm bảo nguồn nước sạch cung cho người dân. Trong nghiên cứu này, đề tài đề cập vấn đề cập nhật nhằm số hóa và xây dựng lại toàn bộ mạng cấp nước chính xác, sau đó với dữ liệu mạng lưới này, tiến hành thực hiện mô phỏng thủy lực trên phần mềm WaterGEMS và đưa ra so sánh và lựa chọn phần mềm tối ưu, hiệu quả nhất cho việc mô phỏng mạng cấp nước. Thực hiện tích hợp GIS với phần mềm thủy lực được lựa chọn, nhằm tạo ra một hệ thống thống nhất góp phần hạn chế việc quản lý rời rạc, chưa có hệ thống trong mạng lưới, giúp cho việc 11