Ứng dụng gis và watergems xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý tài sản và vận hành mạng lưới cấp nước tại khu đô thị long hưng thành phố biên hòa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI CHÂU VĂN BÌNH ỨNG DỤNG GIS VÀ WATERGEMS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ QUẢN LÝ TÀI SẢN VÀ VẬN HÀNH MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC TẠI KHU ĐÔ THỊ LONG HƯNG, THÀNH PHỐ BIÊN HÒA, TỈNH ĐỒNG NAI LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HCM, NĂM 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI CHÂU VĂN BÌNH ỨNG DỤNG GIS VÀ WATERGEMS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ QUẢN LÝ TÀI SẢN VÀ VẬN HÀNH MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC TẠI KHU ĐÔ THỊ LONG HƯNG, THÀNH PHỐ BIÊN HÒA, TỈNH ĐỒNG NAI Chuyên ngành: Kỹ thuật Cấp thoát nước Mã số: 8580213 NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS TRIỆU ÁNH NGỌC TP.HCM, NĂM 2021 GÁY BÌA LUẬN VĂN HỌ VÀ TÊN: CHÂU VĂN BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HCM, NĂM 2021 LỜI CAM ĐOAN Họ tên: Châu Văn Bình MSHV: 191801039 Lớp: 27CTN11-CS2 Chuyên ngành: Kỹ thuật Cấp Thốt Nước Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân học viên Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, đúc kết từ sau năm làm thi công thực tế Hạ tầng cấp nước thành phố Nội dung trình bày luận văn kinh nghiệm, trải nghiệm thực tế tơi tích lũy trình bày luận văn để tăng thêm tính thực tế với châm ngơn Học đôi với hành Tôi không chép từ nguồn hình thức nào.Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn i LỜI CÁM ƠN Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến q Thầy Bộ mơn Cấp Thốt Nước, Trường Đại học Thủy Lợi – Cơ sở 2, Thành phố Hồ Chí Minh đặc biệt PGS.TS Triệu Ánh Ngọc Thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cho kiến thức quý báu để hồn thành tốt khóa luận Bên cạnh đó, tơi xin chân thành gửi lời cám ơn chân thành đến phía Cơng ty TNHH Đầu tư Xây dựng Cấp nước Mơi trường WASEEN tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt q trình tham gia nghiên cứu, học tập trường Đại học Thủy Lợi – Cơ sở Khoảng thời gian năm làm việc Công ty, trực chiến nhiều cơng trình hạ tầng cấp nước giúp tơi có góc nhìn thực tế nghề Với kiến thức cịn hạn chế, đề tài nghiên cứu khó tránh khỏi thiếu sót Tơi kính mong nhận ý kiến đóng góp từ Q thầy để hành trang cho tơi hồn thiện, bổ sung chuyên môn nghiệp vụ công việc tương lai Lần nữa, tơi xin chân thành cảm ơn tất cả! ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ix CHƯƠNG 1.1 Tổng quan khu đô thị Long Hưng 1.1.1 1.2 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU Điều kiện tự nhiên .4 Hiện trạng kinh tế - xã hội 1.2.1 Về kinh tế 1.2.2 Về văn hóa – xã hội .8 1.2.3 Lĩnh vực quốc phòng – an ninh 1.2.4 Hiện trạng cấp điện .9 1.2.5 Hiện trạng thông tin liên lạc 10 1.2.6 Hiện trạng giao thông 11 1.2.7 Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 11 1.3 Quy hoạch đặc trưng đô thị .13 1.4 Hiện trạng cấp nước 14 1.5 Tình hình nghiên cứu quản lý vận hành mạng lưới cấp nước .14 1.5.1 Trên giới 14 1.5.2 Trong nước 15 CHƯƠNG 2.1 Cơ sở lý thuyết đề xuất giải pháp 16 2.1.1 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 Tổng quan đề tài nghiên cứu .16 Phần mềm ứng dụng 16 2.2.1 Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System – GIS) 16 2.2.2 Lịch sử phát triển .17 2.2.3 Các thành phần hệ thống GIS 21 2.2.4 Topology 22 2.2.5 Geometric Network 23 2.2.6 Các thành phần cấu thành CSDL 23 2.2.7 Phần mềm ArcGIS Diagrammer .23 iii 2.2.8 2.3 Phần mềm WaterGEMS 24 Mạng lưới cấp nước 26 2.3.1 Định nghĩa đối tượng điển hình mạng lưới cấp nước .26 2.3.2 Các yếu tố thủy lực mạng lưới cấp nước 33 2.4 Phương tiện nghiên cứu 37 2.5 Lược đồ phương pháp nghiên cứu 38 2.6 Tạo sở liệu 39 2.6.1 Thu thập xử lý liệu .39 2.6.2 Dữ liệu đường ống 39 2.6.3 Dữ liệu điểm đấu nối 40 2.6.4 Dữ liệu bơm .42 2.6.5 Dữ liệu van 42 2.6.6 Dữ liệu đồng hồ 43 2.6.7 Thiết lập sở liệu .44 2.7 Quản lý tài sản vận hành mạng lưới cấp nước 44 2.8 Tính tốn áp lực nước mạng lưới 47 2.8.1 Mục đích 47 2.8.2 Tính tốn thuỷ lực: 47 2.8.3 Chương trình tính tốn 47 2.8.4 Quy trình tính tốn 47 2.9 Tính tốn lưu lượng cấp nước cho khu vực .48 2.9.1 Lưu lượng nước sinh hoạt 48 2.9.2 Lưu lượng nước cấp cho cơng trình cơng cộng 49 2.10 Chế độ tiêu thụ nước .52 2.10.1 Chế độ tiêu thụ nước sinh hoạt 52 2.10.2 Chế độ tiêu thụ nước cơng trình cơng cộng 53 2.10.3 Chế độ tiêu thụ nước tưới cây, rửa đường .53 2.10.4 Chế độ nước rò rỉ dự phòng 53 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .54 3.1 Về cấu trúc sở liệu GIS 54 3.2 Về trúc sở liệu van cấp nước GIS .55 iv 3.3 Về cấu trúc sở liệu đồng hồ khách hàng GIS .56 3.4 Về cấu trúc sở liệu GIS 57 3.5 Về cấu trúc sở liệu WaterGEMS 57 3.6 Cơ sở liệu mạng lưới cấp nước 58 3.7 Quản lý tài sản vận hành mạng lưới cấp nước 58 3.7.1 Hỗ trợ quản lý tài sản 58 3.7.2 Quản lý vận hành mạng lưới cấp nước .59 3.8 Áp lực nước mạng lưới 60 3.9 Trình bày kết .62 3.9.1 Mạng lưới cấp nước khu đô thị Long Hưng – Đồng Nai 62 3.9.2 Xuất liệu đường kính ống 63 3.9.3 Xuất liệu vận tốc .63 3.9.4 Xuất liệu áp lực .64 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 4.1 Kết luận 65 4.2 Hạn chế đề tài 65 4.3 Kiến nghị 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO .67 PHỤ LỤC 68 MÔ PHỎNG MẠNG LƯỚI BẰNG PHẦN MỀM WATERGEMS .68 1.1 Các bước thực 68 1.1.1 Nhập liệu vào WaterGEMS 68 1.1.2 Vạch tuyến trực tiếp phần mềm WaterGEMS 68 1.1.3 Nhập hệ số Pattern sinh hoạt 69 1.2 Tính Darwin Designer .70 1.2.1 1.3 Thiết lập thông số ban đầu 70 Phân tích kết 72 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Vị trí khu thị Long Hưng .5 Hình 1.2 Hiện trạng cấp điện Hình 1.3 Hiện trạng thông tin liên lạc 10 Hình 1.4 Hiện trạng giao thông .11 Hình 1.5 Quy hoạch đặc trưng khu đô thị Long Hưng 13 Hình 2.1 Các thành phần hệ thống GIS .21 Hình 2.2 Ống nhựa HDPE tập kết cơng trường .26 Hình 2.3 Mối hàn ống HDPE công trường .27 Hình 2.4 Vị trí van cổng điển hình đấu nối cơng trường 30 Hình 2.5 Vị trí van xả khí qua cầu điển hình 31 Hình 2.6 Trụ cứu hỏa điển hình đấu nối công trường 32 Hình 2.7 Tê gang điển hình đấu nối cơng trường 32 Hình 2.8 Đai lấy nước điển hình đấu nối cơng trường .33 Hình 2.9 Chi tiết đấu nối nguồn minh họa thực tế .41 Hình 2.10 Dữ liệu thông số bơm với cột áp lưu lượng 42 Hình 2.11 Hầm đồng hồ tổng 43 Hình 2.12 Datalogger cài đặt hầm đồng hồ tổng 43 Hình 2.13 Dữ liệu nút mạng lưới cấp nước 45 Hình 2.14 Dữ liệu đường ống mạng lưới cấp nước .46 Hình 2.15 Dữ liệu mạng lưới cấp nước 46 Hình 3.1 Cơ sở liệu Layer tài sản mạng lưới cấp nước 54 Hình 3.2 Cơ sở liệu tài sản van cấp nước 55 Hình 3.3 Cơ sở liệu tài sản đồng hồ khách hàng 56 Hình 3.4 Cơ sở liệu thơng tin tài sản mạng lưới cấp nước 57 Hình 3.5 Cơ sở liệu WaterGEMS 57 Hình 3.6 Ảnh minh họa cho thông số đồng hồ tổng 60 Hình 3.7 Mơ áp lực mơ hình WaterGEMS .61 Hình 3.8: Mạng lưới đường ống cấp nước khu thị Long Hưng .62 Hình 3.9: Dữ liệu đường kính ống .63 Hình 3.10 Dữ liệu vận tốc .63 Hình 3.11 Dữ liệu áp lực 64 Hình PL1- Nhập cao độ cho nút 68 Hình PL1- Vạch tuyến mạng lưới cấp nước .68 Hình PL1- Kiểm tra vạch tuyến hoàn thiện 69 Hình PL1- Nhập hệ số Pattern 69 Hình PL1- Thiết lập giá trị áp lực tối thiểu 70 Hình PL1- Thiết lập liệu vận tốc 70 Hình PL1- Dữ liệu hệ số nhám, vật liệu ống, đường kính chi phí 71 vi Hình PL1- Thiết lập liệu chọn phân tích tối thiểu chi phí .71 Hình PL1- Phân tích tối ưu chi phí .71 Hình PL1- 10 Các phương án thiết kế tự động 72 vii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN GIẢI TRÌNH SỬA LUẬN VĂN Họ tên học viên: Châu Văn Bình Mã số học viên: 191801039 Lớp: 27CTN11-CS2 Chuyên ngành: Kỹ thuật Cấp Thoát nước Tên đề tài luận văn: Ứng dụng GIS WaterGEMS xây dựng sở liệu phục vụ quản lý tài sản vận hành mạng lưới cấp nước khu đô thị Long Hưng, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai Những nội dung chỉnh sửa luận văn theo yêu cầu Hội đồng: TT Nội dung chỉnh sửa I PHẢN BIỆN - Mục 1.2: Bổ sung thông tin khu đô thị Long Hưng (quy mô dân số, tiêu chuẩn cấp nước, tiến độ/hiện trạng hệ thống cấp nước KĐT Long Hưng, hạng mục cơng trình dự án …); - Mục 2.9.2: Với quy mô bệnh viện 428 giường cần áp dụng quy chuẩn thiết kế bệnh viện Quyết định Số: 48/2005/QĐBYT ngày 28/12/2015 (hướng dẫn áp dụng Tiêu chuẩn 4470-1995 Bệnh viện đa khoa- Yêu cầu thiết kế), theo tiêu chuẩn cấp nước tính 1.000 lít/giường Tính tốn lại lưu lượng cho bệnh viện - Rà soát áp dụng tiêu chuẩn mới: VD QCXDVN 01-2008 thành QCXDVN 012021; QCVN 01-2009 thành QCVN 011:2018;…; - Mục 2.6: Cụ thể sở liệu hệ thống cấp nước KĐT Long Hưng: thông số H, Q máy bơm, số lượng trạm bơm (nếu có); số họng cứu hỏa bố trí (chỉ để lại liệu đồng hồ khách hàng); thời gian lắp đặt …; Vị trí chỉnh sửa Mục 1.2 (Mục 1.2.7) Trang 11, 12 chỉnh sửa theo yêu cầu bổ sung; Mục 2.9.2 trang 49 cập nhật quy chuẩn thiết kế bệnh viện Quyết định Số: 48/2005/QĐ-BYT ngày 28/12/2015 (hướng dẫn áp dụng Tiêu chuẩn 4470-1995 Bệnh viện đa khoa- Yêu cầu thiết kế, theo tiêu chuẩn cấp nước tính 1.000 lít/giường: Đã cập nhật chỉnh sửa theo yêu cầu; - Đã rà soát cập nhật theo TCVN; QCVN hành chỉnh sửa theo yêu cầu; Tại mục 3.3 trang 56 cập nhật thêm liệu đồng hồ khách hàng mạng lưới cấp nước; Tại mục 3.4 trang 57 cập nhật thêm liệu năm lắp đặt theo yêu cầu bổ sung; TT II Nội dung chỉnh sửa Theo TCXDVN 33:2006: Đường kính ống ngồi cơng trình có đường kính ống tối thiểu 100mm Tuy nhiên, cấp nước cho - Bảng 3: Cần xem xét lại kết phần nội khu, vận tốc kinh tế không đạt theo vận tốc kinh tế có nhận xét lý giải tiêu chuẩn điều chấp nhận Vấn đề này, cho việc nhiều đoạn ống cấp nước không buổi bảo vệ phía thầy PB2 đạt vận tốc kinh tế trao đổi, nêu ý kiến thêm câu hỏi PB1 trước toàn thể Hội đồng; PHẢN BIỆN Ở chương 2, chưa gắn trích dẫn tài Các tài liệu tham khảo, tác giả trích dẫn liệu tham khảo cơng trình nghiên cứu Phần Tài liệu tham khảo trang 66 Bổ sung: - Bổ sung mục 1.2.4-1.2.5-1.2.6 - Quy mô dân số, đối tượng sử dụng 1.2.7 nước, hạ tầng kỹ thuật khác - Mục 1.1.1.2 trang có nêu cao độ - Cao độ vùng cần nghiên cứu Tại mục 3.3 trang 56 cập nhật thêm liệu đồng hồ khách hàng mạng lưới Bổ sung thêm lớp layer chuyển từ cấp nước; WaterGEMS sang GIS Tại mục 3.4 trang 57 cập nhật thêm liệu năm lắp đặt theo yêu cầu bổ sung; Phần tính cơng suất số liệu sở khơng đủ III HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN Bổ sung số liệu trạng tự nhiên, hệ thống hạ tầng kỹ thuật Bổ sung toàn sở liệu HTCL Long Hưng (thiết bị mạng lưới) Làm rõ hiệu quản lý tài sản sử dụng ArcGIS WaterGEMS Vị trí chỉnh sửa Đã bổ sung số liệu Chỉ tiêu kỹ thuật mục 1.2.7 trang 11, 12 Đã bổ sung mục 1.2.7 theo yêu cầu Tại mục 3.3 trang 56 cập nhật thêm liệu đồng hồ khách hàng mạng lưới cấp nước; Tại mục 3.4 trang 57 cập nhật thêm liệu năm lắp đặt theo yêu cầu bổ sung; Viết ngắn gọn Tổng quan, chỉnh sửa format đánh số trang bảng biểu Đã viết ngắn lại trình bày theo mẫu Trình bày luận văn Trường Kết luận sau Phân tích thuật tốn? Tổng chi phí đầu tư thấp so với trường hợp khác đáp ứng yêu cầu kỹ thuật thủy lực lẫn kinh tế đầu tư xây dựng dự án Tóm lại: Đáp ứng Kinh tế + Yêu cầu kỹ thuật thủy lực mạng lưới cấp nước Đề nghị Hội đồng xác nhận học viên chỉnh sửa luận văn theo ý kiến Hội đồng: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… TP.HCM, ngày … tháng .năm 20 NGƯỜI HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN (Ký ghi rõ họ tên) PGS.TS TRIỆU ÁNH NGỌC CHÂU VĂN BÌNH CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN ………………………………………………… 01235678971 771  550 !"#$%&5'(0)&5'8*(+,-0"0.,/ +137"1 017234567895:;4?8>@5A KLMD/N7O8/PQ5/RS57/2T7U8@U5VM57ICCE;:WUM=>T9WA XYT/@MZ5/[\/V]/^85:J/T7_57/^`U/ KbO5/