Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật cơ sở hạ tầng: Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý hệ thống cấp nước cho chi nhánh cấp nước thị xã Vĩnh Châu - tỉnh Sóc Trăng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

THẠCH HOÀNG LINH

NGHIÊN CỨU ĐÈ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU

LUAN VAN THAC SI

Tp.HCM - 2019

BQ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BQ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRUONG ĐẠI HỌC THUY LỢI

THACH HOÀNG LINH

NGHIÊN CỨU DE XUAT CÁC GIẢI PHAP NÂNG CAO HIỆU QUA QUAN LÝ HỆ THONG CAP NƯỚC CHO CHI NHÁNH

CAP NƯỚC THỊ XÃ VĨNH CHAU-TINH SOC TRANG

Chuyén ngành: KY THUAT CƠ SỞ HẠ TANG

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC: PGS.TS DOAN THU HA

Tp.HCM - 2019

LỜI CAM ĐOAN

Ho và tên: THẠCH HOÀNG LINH.

Ngày sinh: 06/10/1984

Cơ quan công tác: Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn.tinh Sóc Trăng.

“Tác giá đề tài: “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả, quản

lý hệ thống cấp nước cho chỉ nhánh cấp nước thị xã Vĩnh Châu, tỉnh Sóc

Học viên lớp cao hoe: 25CTNI2-CS2

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ ting Mã số: 17813045

Tôi xin cam đoan công trình này là công trình nghiên cứu thực sự của cáin khoa học của PGS.TS Đoàn Thu Hà.

các nội dung tham khảo đều được trích dẫn nguồn đúng theo quy định

nhân học viên dưới sự hướng

xin chịu trách nhiệm về nội dung và lời cam đoan này.

Hoge viên thực hiện luận văn

‘Thach Hoàng Linh.

ul

LỜI CẢM ON

Luận văn thạc sỹ với dé tài “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả, quản lý hệ thống cấp nước cho chỉ nhánh cấp nước thị xã Vĩnh

Chau, tỉnh Sóc Trăng” 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 Thay Cô Bộ môn Cấp

“Thoát nước-Trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt là PGS.TS Đoàn Thu Hà Cô đãIS và mô hình

tận tình hướng dẫn, bổ sung cho em những kiến thức quý báu

hình thủy lực chuyên ngành cấp nước tir lý thuyết đến thực tiễn đã giúp em hoàn

thành để tài luận văn.

Bên cạnh đó, em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến phía lãnh đạoTrung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng đã tạo

kiện cho em thu thập những dit liệu quan trọng và số liệu cn thiết để em có

thể hoàn thành dé 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 khu)trong quá trình thực hiện

luận văn Chính vi 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 góppl

hoạt cho người dân nông thôn tỉnh Sóc Trang,

n hoàn thành nhiệm vụ chung của Đơn vị về thực hiện cấp nước sạch sinh

Em xin chân thành cảm ơn.

Sóc Trăng, ngày tháng _ năm 2019Hoe viên thực hiện

“Thạch Hoàng Linh.Vv

MỤC LỤC

PHAN MỞ DAU 1

CHƯƠNG 1, TONG QUAN 3

1.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 3 1.1.1 Giới hiệu về vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, kinh tx hội của huyện Vĩnh

Châu 3

1.1.2 Hiện trang quản lý, vận hành hệ thống tuyến ống truyền dẫn nước sạch

huyện Vĩnh Châu 3

1.1.3 Những tru điểm và hạn chế trong công tác quản lý, vận hành hệ thống tuyển.

ng truyỄn din nước sạch huyện Vĩnh Châu ti Trang tâm Nước sạch và VỆ sinhmôi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng 13

1.1.4 Những vẫn đề đặt ra cin nghiên cứu “

1.1.5 Tính thực tiễn của để tài 1s

1.2 Tổng quan về việc ứng dụng Epanet va mô hình thủy lực trong quản lý và van hành mạng lưới tuyến ống truyền dẫn nước sạch 16

12.1 Các khái niệm liên quan 16

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước vỀ mô hình thủy lực trong quan lý và vận

hành mạng lưới tuyến ống cắp nước 17'CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYET VÀ THỰC TIEN 202.1 Lựa chọn phần mềm thủy lực 20

2.1.1 Một số phần mém mô phỏng thủy lực dang được ứng dụng 20 2.1.2 So sánh tinh năng phần mềm thủy lực 2 3.13 Lựa chọn phần mềm 26

2.2 Cie thành phần vật lý và phi vt ý của mang lưới cằn khai báo khi chạy môHình 36

2.2.1 Mỗi nối ction) 262.2.2 Bê chứa (Reservoirs) 27

2.23 Ong nước (Pipe) m

2.2.4 Máy bom (Pump) 2822:5 Van (Valves) 292.3 Các công thức tinh toán trong mô hình 29

2.3.1 Xác định lưu lượng trên đường ông 2

2.3.2 Công thúc tính năng lượng dòng chảyicột áp 30v

2.4.3 Kinh nghiệm quản lý cắp nước ở Bình Dương 35

2.44 Kinh nghiệm quản lý cắp nước của Công ty cổ phần cấp nước Bà Rịa-Vũng

Tàu dị

'CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP MỞ RỘNG MẠNG LƯỚI CAP NƯỚC VÀ UNG.DỤNG EPANET MÔ HÌNH THỦY LỰC TRONG QUAN LÝ MẠNG LƯỚI 44

3.1 Khảo st, thu thập dữ liệu để thục hiện mô phông 44

3.1.1 Dữ liệu thu thập được trong quá trình khảo sát “4

3.12 Cập nhật hệ thống mạng lưới cấp nước thể hiện vào bản đồ số 4a

3.2 Mô phòng trên phần mềm thủy lực hiện trang hệ théng cắp nước huyện Vĩnh

Châu 45

3.2.1 Khai báo các thông số đầu vào 453.2.2 Kết quả mô phỏng trên Epanet 653.4.1 Giải pháp quản lý mang lưới cắp nước 813.4.2 Tích hop ứng dung hệ thống thông tin địa lý Gis quản lý mang haGis 85

3.4.3 Dé xuất giải pháp về nhân sự, cải cách cơ cầu tổ chức bộ máy quản lý hệ thống cấp nước của Chỉ nhánh cắp nước Vĩnh Châu 87 3.44 ĐỀ xuất giải pháp về cơ chế chính sich dio tạo năng lực đội ngữ cin bộ

quản lý 87

3.4.5 Đề xuất giải pháp về cơ chế chính sách nâng cao chất lượng dich vụ khách

hàng 90vị

3.4.6 Xã hội hóa, nang cao nhận thức và sự tham gia của cộng đồng trong công

tác quản lý hệ thống cấp nước ở Chỉ nhánh cấp nước huyện Vinh Châu

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đỗ huyện Vinh ClHình 1.2 Phân bố dan số các xã

Hình 1.3 Sơ đồ tổ chức Trung tâm Nước sạch và VSMTNT

Hình 1.4 Sơ đỗ hiện trạng cắp nước Chỉ nhánh nước sạch huyện Vĩnh Châu Hình 3.1 Sơ đồ vạch tuyển Vĩnh Hiệp

Hình 3.2 Kết quả epanet tại các nút

Hình 3.3 Kết quả epanet lưu lượng các đoạn ông

Hình 3.4 Sơ đỗ Vĩnh Cl

Hình 3.5 Sơ đỗ vạch tuyển Vĩnh ChâuHình 3.6 Sơ đồ thủy lực Vĩnh ChâuHình 37 Thủy lực giờ Max

Hình 5 Giải phấp mổ rộng nỗi mạng lưới cấp nước Vinh Châu với Vĩnh Hiệp

vil

DANH MỤC BANG

Bảng 1.1 Các mô

Bing 2.1 So sinh phần mém EPANET và WaterCAD/WaterGEMS

ình thủy lực trên thé giới

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 Bang tra hệ số ton thất cục bội

Bảng 3.1 Xác định lưu lượng dọc đường.

Bảng 3.2 Lưu lượng tại các Nút

Bảng 3.3 Kết quả thủy lực chạy Epanet đoạn ông mới giờ ding nước lớn nhất

Bảng 3⁄4 Kết quả thủy lực chạy Epanet tại ức it đoạn ống mới giờ đồng nước lớn nhất Bảng 35 Vận tốc quy định trong các đường ống

Bảng 36 Kết quả thay lục git dng nước lớn nhất khi có cháy tại các đoạn ông Bảng 3.7 Kết quả thủy lực iờ dùng nước lớn nhất kh có cháy tai các nút

Bảng 3.8 Thủy lục giờ Max ti các nút

Bảng 39 Thủy lực giờ Max ti các đoạn ống

Bảng 3.10 Thủy lực giờ Max có chấy tại nút

Bảng 3.11 Thủy lực giờ Max có chúy ti các đoạn Ống

DANH MỤC TỪ VIET TAT

“Từ viết tắt “Tiếng Anh “Tiếng Việt CTCN “Công trình cấp nước TCNTT Tram cấp nước tập trung

VSMTNT "Vệ sinh môi trường nông thôn‘AutoCAD [Computer Aided Design | Thiét KE durge ho try cua may tinhCSDL Cơ sỡ dữ liệu

GPS Global Positioning System _ | Hệ thống định vitoàn cầu

WaterGEMS | Water Geographic Phin mễm thủy lục WaterGEMS

Modeling Systems

PHAN MO DAU Mục đích của Đề tài:

~ Lựa chọn được giải pháp mở rộng mạng lưới cấp nước huyện Vĩnh Châu;

= Ứng dụng phần mém Epanet để quản lý mạng lưới đường éng cắp nước huyện Vĩnh

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối trợng nghiên cứu: điều kiên tự nhiên và đặc điểm kinh té xã hội huyện Vinh

Chiu; mạng lưới truyền dẫn nước sạch đang hoạt động tại huyện Vĩnh Châu do Trung

tâm Nước sạch và VỆ sinh môi trường nông thôn tinh Sóc Trăng quản lý

Pham vi nghiên cứu: phạm vi nghiên cứu của đề fi là Epanet ứng dụng phần mềm.

thủy lực để phục vụ quản lý, vận hành mạng cấp nước nước sạch trên địa bàn huyện

Vinh Châu của Trung tôm Nước sạch và VỆ sinh môi trường nông thôn tinh Sóc

Trăng, mà cụ thể là thiết lập được một hệ thống có khả năng mô phỏng áp lực, lưu

lượng nước Tử kết quả mô phòng phn mém thủy lực đưa ra để xuất giải pháp quản lý

và mở rộng, phát triển mạng lưới cắp nước huyện Vĩnh Châu.Nội dung ngt

= Tổng quan về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của huyện Vinh Châu, tinh Sóc

~ Thủ thập thông tin, phân tích đánh giá hign trạng tình hình quản lý và vận hành mạng

tuyến ống truyỄn dẫn nước sach tại huyện Vĩnh Châu.

~ Đánh giá khả năng cung cắp và nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt của người dân huyện

Vinh Châu ở hiện tai và tương lai

~ Nghiên cứu, tìm hiểu ứng dụng mô hình thủlực EPANET trong việc mô phỏng thủy

Tự, chuẩn hóa và xây dựng dữ liệu mạng tuyển ống truyễn dẫn nước sạch

~ ĐỀ xuất giải pháp mở rộng mạng lưới cắp nước huyện Vĩnh Châu và đề xuất các giải

pháp quản lý vận hành.

Cách tip cận và phương pháp nghiên cứu:

~ Phương pháp thu thập và đánh giá thông tin;

Phuong pháp phân tích, tổng hợp:

~ Phương pháp thing kê và xử lý s lệ

~ Phương pháp ứng dụng Epanet;

~ Phương pháp sử dung mô hình:~ Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

~ Ngoài ra sử đụng phương pháp thục nghiệm để kiểm chứng hiệu quả của mồ hình và

sắc phương pháp lý thuyết vỀ quản lý Kết quả dự kiến đạt được:

- Dinh gid được hiện trang và đự báo nhu cầu sử dựng nước sinh hoạt của người dânhuyện Vĩnh Châu;

ê xuất được giải pháp mở rộng mạng lưới cấp nước huyện Vinh Châu và quản lý mạng lưới đường ống:

~ Xây dựng mô hình quản lý và vận hành trên phần mém thủy lực trong kiểm soát áp.

lực, lưu lượng nước

~ Kết quả của đề tai nghiên cứu góp phn bổ sung ti liệu tham khảo khi thục hiện đầu

tu xây dụng các công tình cắp nước huyện Vinh Châu trong thời gian ti

'CHƯƠNG 1 TONG QUAN,

LL Tổng quan vé khu vực nghiên cứu,

LLL Giới thiệu về vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của huyện Vink

Châu112 104ml

Tình 1 Bán đồ hành chính Thị xã Vinh Châu, tinh Sóc Trăng

Pham vi thực hiện luận văn hệ thống cấp nước khu vực trung tâm thị xã ‘Vinh Châu, tinh Sóc Trăng; bao gồm phường 1, phường 2 và phường vĩnh Phước; thị xã Vĩnh Châu có bờ biển dài 43 km, nằm cách trung tâm thành phố Sóc Trăng 35 km về hướng Đông; cách trung tâm thành phố Bạc Liêu 28 km về:

hướng Tây, có địa giới hành chính như sau:

~ Phía Đông và Nam giáp: Biển đông;

~ Phía Tây giáp: Tỉnh Bạc Biêu;

~ Phía Bắc gi: luyện Mỹ Xuyên, huyện

3

1.1.3 Đặc điểm địa hình.

Vinh Clu là Vũng đất ven biển đông được hình thành qua quá

lắp, lắn biển tự nhiên Địa hình tương đối bằng phẳng, cao độ trung bình thấp,hướng đỗ dốc không rõ rét xen kề với các gidng cát cao là nơi tập trung dân cư.sinh sống.

1.1.4 Đặc diễm khí hậu.

Khu vực thị xã Vĩnh Châu nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, có hai mùa rỏ rệt

là mùa mưa và mùa nắng Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mia nắng từ tháng,

12 đến tháng 4 năm sau Mùa mưa ấm áp, gió thịnh hành theo hướng Đông -Bắc từ Biển thổi vào nên có nhiều mưa và mây.

a/ Gió: Khu vực thị xã Vĩnh Châu có hai hướng gió chính.* Gió Tây - Nam: từ tháng 5 đến tháng 11.

Gió Đông - Nam: từ tháng 1 đến tháng 4.

Riêng hai tháng 11 & 12 hướng gió chính không trùng với hướng gió thịnh

Tốc độ gió trung bình cấp 2 và cấp 3 Tốc độ gió trung bình cả năm lả 3,83m/s, cao nhất (tháng 8) 4,Sm/s, thấp nhất (tháng 1) 2,3mws.

* Nhìn chung khu vực hầu như không bị ảnh hưởng của gió bão.

b/ Mưa: Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 11 Lượng mưa nhiều nhất

tập trung vào các tháng 8, 9, 10 (chiếm 43,6% lượng mưa cả năm),

- Lượng mưa trung bình năm: 1.949 mm

- Lượng mưa tối da: 2711mm.

- Lượng mưa tối thiểu: 1.533 mm, ~ Số ngày mưa trung bình hàng năm: 162 ngày,

- Lượng mưa tối đa trong ngày: 177 mm.- Lượng mưa tối da trong tháng: 603 mm.

cf Nhiệt độ không khí: nhiệt độ cao tuyệt đối vào các tháng trước mùa mưa= Nhiệt độ bình quân trong năm: 21.51.

~ Nhiệt độ cực đại tuyệt đối 40°C ~ Nhiệt độ cực tiểu tuyệt đối 138C, “Tháng có nhiệt độ thấp nhất trong năm là tháng 1: 21°C.

Thang có nhiệt độ cao nhất trong năm là tháng 4; 28,8°C.

- Lượng bốc hoi bình quân năm: 1350.5mm.- Lượng bốc hơi bình quân ngày: 3,7mm.- Lượng bốc hơi lớn nhất ngày: _ 13,8mm.

f Giông, bão: Bão không gây ảnh hưởng lớn đối với đi |, di khi có giông lớn cộng với mưa làm nước sông dang lên cao gây ing lụt đột xuất ở

những khu vực địa hình thấp trũng.1.1.5 Đặc điểm Thúy văn.

Khu vực thị xã Vĩnh Châu có chế độ thủy văn chịu ảnh hưởng lớn cia thủy triều

sông Hậu, chế độ bán nhật triều, biên độ triều trung bình 2m.

~ Mực nước sông cao nhất: H: ~ Mực nước sông thấp nhất:

11.6 — Địa chất thiy vẫn,

“Theo tài liệu nghiên cứu của Liên đoàn địa chất 8, khu vực nghiên cứu có 3

tầng nước ngầm có thể khai thác được 12:

Tầng 1: 20 - 80 m.

* Tang 2: 80 - 120 m.

> Tầng 3: 200 - 400 m.

Hiện nay tầng 2 là ting cung cấp nước sinh hoạt cho nhân dân, đây là ting ban áp, nước có chất lượng tương đồi tốt, có khả năng khai thác công nghiệp 1.2 DIEU KIỆN KINH TE XÃ HỘI.

1.2.1 Điện tích và phân chia hành chính.

“Tổng diện tích tự nhiên của toàn thị xã là 473,13 kmtương đương 47.313,32

ha, gồm 04 phường và 06 xã: Phường 1, phường 2, phường Vĩnh Phước, phường

Khánh Hòa, xã Hòa Đông, xã Vĩnh Hiệp, xã Vĩnh Hải, xã Lạc Hòa, xã Vĩnh Tân

và xã Lai hòa.

Hiện tại các phường, xã đều có đường giao thông liên hoàn thuận tiện

trong sinh hoạt, giao thương hang hóa trong khu vực, là động lực thúc đây phát triển kinh tế xã hội của địa phương.

Trung tâm thị xã đặt tại Khóm 1, Phường 1 thị xã Vĩnh Châu là nơi tập,

trung đông dan cư sinh sống, gồm 03 dân tộc chính là Kinh, Khome, Hoa.

1.2.2 Dân số và mật độ dân số.

Dân số hiện trạng toàn thị xã 166.245 người (theo số liệu chỉ cục thống kê thị

xã) với tổng số hộ: 36.937 hộ Mật độ dân số là 351 người/km”, Cơ cấu thành thị và nông thôn: Thành thị chiếm tỷ lệ 44,08 %, Nông thôn tỷ lệ 55,92 % Số lao động trong độ tuổi làm việc chiếm 63,30% dân số.

Bảng L2 Phân bổ dan sổ trong mỗi phường, sã.

STT 'Tên xã, phường Số hộ Số dân Ghi chú.

7 Phường T 3223 18462 — Ving die dn

“Các xã, phường: Xã Hòa Đông, Vĩnh Hiệp, Vĩnh Hải, Lạc Hòa, Vĩnh Tân, LaiHoa và phường Khánh Hòa; mật độ dân số thưa, địa bin dân cư nông thôn ởcách xa, người dân sử dụng nguồn nước do các trạm cấp nước tập trung của

Trung tâm nước sạch nôi

thôn khai thác, quản lý và các giếng khoan hộ gia

Riêng các phường trung tâm thị xã như: Phường 1, Phường 2, Phường Vĩnh

Phước Hệ thẳng cắp nước hiện có cũng xây dựng đã lâu, trang thiết bị cũ kỹ, lạc hậu, ti lệ thất thoát cao Để đảm bảo đủ sản lượng nước phục vụ nhu cầu sinh

hoạt nước sạch cho người dân, giảm tỉ lệ thất thoát nước theo nghị định của

chính phủ.

Do đó hướng tới cần có phương án đầu tư xây dựng mới hệ thống cấp nước khu vực trung tâm thị x4, các vùng ven lân cận là cần thiết phù hợp qui hoạch chung

của địa phương.

=> Tổng dan số hiện trạng khu trung tâm thị xã (3 phường) là: 60.686

‘Theo công thức tính dan số: P,x(1+ø)'.Trong đó:~ P¿ Dân số năm dự báo 2030.

~ Po: Dân số năm điều tra 2015 ~ a: Hệ số tăng trưởng dân số 1,05%.

~t: Số năm dự báo 15 năm.

=> Thay số ta có: P, = 60686 x (1+I,05)'5 = 70979,55

* Dự báo dân số tăng trưởng đến năm 2030 là: 70.980 (người)

1.2.2 Tình hình phát triển kinh tế xã hội.

(Công tác y

Bệnh viện đa khoa luôn được quan tâm đầu tư, nâng cap sửa chữa hàng

năm, qui mô trên 250 gường bệnh, ngoài ra còn có 3 phòng khám đa khoa khuvực và 10 trạm y té xã/phường, o:trạm y tế đều có bác sĩ và được công nhận

đạt "10 chuẩn quốc gia về y tế"; cá ng đồng được thực+ các hoại động dịch vụ y t

hiện hiệu quả ti lệ phát triển dan số và trẻ em suy dinh dưỡng được giảm din

theo từng năm.

Hiện trang vùng dự án qui hoạch có:~01 Bệnh viện đa khoa khu vực,

~ 01 Trạm y tế,

- 07 Tổ y tế khóm.

Với quan điểm chăm sóc sức khoẻ ban đầu cho nhân dân, công tác y tế từng bước

được củng cổ và phát triển cả về số lượng lẫn chất lượng từ các khóm đến trạm y tế đều có các hoạt động thực hiện chương trình chăm sóc sức khoẻ ban đầu, phát

hiện dịch sớm, khám chữa bệnh ngày một nâng cao, vận đông nhân dân thực hiện

các biện pháp kế hoạch hoá gia đình, không dé dich bệnh lớn xảy ra trên địa bàn

thi xã

Công tác dân số kế hoạch hoá gia đình được quan tâm chi đạo bằng mọi biện

pháp và hình thức, tuyên truyền và lồng ghép, thực hiện các cuộc vận động giao ước thi đua, hạn chế mức thấp nhất số người sinh con thứ 3, tỷ lệ tăng dan số còn

Khoảng 1,1%,

+ Công tác giáo due.

"Được sự quan tâm chỉ đạo của Thị uỷ - UBND thị xã cùng sự.lực của đội ngũthầy giáo, cô giáo va sự cố gắng học tập của học sinh, trong những năm qua chấtlượng day và học tại các trường đã từng bước được nâng lên toàn khu vực có:

~ 01 Trường Trung học phổ thông, với 970 học sinh;~ 01 Trường Trung học cơ sở, với 1260 học sinh;~02 Trường Tiểu học 1, 2; với (852 +570) =

~ 01 Trung tâm dạy nghề và giáo dục thường xuyên, với 300 học sinh.

Thực ã hội hoá giáo duc đạt kết quả tối, hội đồng giáo dục, hội cha mẹ học sinh, quỹ khuyến học được duy trì hoạt động thường xuyên Công tác động vi

khen thưởng đội ngũ giáo viên và học sinh có thành tích cao trong giảng day và

học tập được tổ chức đều hang năm nhằm động viên, khuyến khích tinh than day và học của quí thầy cô và các em học sinh.

+ Điều kiện kinh tế khu vực dự án

Khu vực trung tâm thị xã có nền kinh tế đa dang, chủ yếu là sản xuất tiểu thủ công nghiệp, làng nghề, kinh doanh, dịch vụ và nuôi trồng, đánh bắt thủy sản,

trồng trọt chủ y là hành tim và cây ăn quả như Nhãn, xoài tỷ lệ hộ nghèo

trong khu vực giảm dan, thu nhập bình quân đầu người tăng cao hàng năm.

1.23 Hiện trạng quan lý, vận hành hệ thống tuyến ống truyền dẫn nước sạch

huyện Vĩnh Châu.

a Tổng quan về Trung tâm Nước sạch và VSMTNT tỉnh Sóc Trăng

‘Trung tâm Nude sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng là đơn vị sựnghiệp công lập trực thuộc Sở

ng nghiệp và Phát triển nông thôn Trung tâm được39/QD-UBND ngày 19/11/2010 của Chủ tịch UBNDtỉnh Sóc Trăng Trung tâm là đơn vị sự nghiệp có thu, tự chủ và tự chịu trách nhiệm vềthành lập theo Qu:

tài chính tự đảm bảo 100% chỉ 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 dom vi sự nghiệp công lập: nay là Nghỉ định sổ 16/2015/NĐ-CP, ngày 14/02/2015 của

“Chính phủ quy định co chế tự chủ của đơn vị sự nghiệp công lập

“Chức năng, nhiệm vụ của Trung tâm được ban hành theo Quyết định số 504/QDTC-NN ngày 20/12/2010, điều chỉnh tại Quyết định số 390/QD-S504/QDTC-NN ngày 30/5/2016 và

927/QD-SNN ngày 31/10/2016 của Giám đốc Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Sóc‘Tring vé việc Ban hành Quy định chức năng, nhiệm vụ quyển hạn và co cấu tổ chứccủa Trung tim Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn thuộc Sở Nông nghiệp vàPINT; Chúc 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 V§MTNT được cắp thẳm quy

vụ: phân tch chất lượng nước, khảo sắt thiết kế, giám sát thi

in phê duyệt; Thực hiện các dichng, sửa chữa, cung cắpvận hành, khai thác các

các sản phẩm vật tu thiết bị ngành nước và VSMTNT,; Quản

công trình cấp nước tập trung nông thôn trên địa bàn toàn tỉnh.

VỀ tổ chức bộ máy Trung tâm gồm: Ban Giám đốc; O7 phòng chức năng: Tổ chức — Hành chính Kế toán - Tài vụ, Kế hoạch - Truyển thông, Quản lý cấp nước, Kinh doanh và Hợp tác quốc tế, Kỹ thuật, Kiếm nghiệm chit lượng nước; 10 chỉ nhánh cấp

nước huyệnhhị 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

ngườcao đẳng 07 người, trung cắp và trình độ khác 105 người.

10

VỀ quản lý, vận hành, khai thác các công trình CNTT trên địa bàn tinh Sóc Trăng hiện

nay đang được quản lý vận hành từ 2 đơn vị là Trung tim 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 tình cấp nước ở nông thôn, Công ty Cấp nước quản lý các công tình cắp

nước ở các địa bản phường, thị trấn tập trung đông dân cư.

“Trong số 142 công trinh do Trung tâm dang quản lý có 80 CTCN có công suất thì từ 480 — 960 m3/ngay đêm, còn lại 64 CTCN có công suất nhỏ 168 m3/ngày đêm Tắt

cả các CTCN do Trung tâm quản lý đều khai thác nguồn nước đưới đất, chất lượng

nước cấp đạt theo QCVN 02:2009 của Bộ Y tế Tổng chiều dài tuyến ống cắp nước

trên 1.648 km Tỷ lệ người dân nông thôn sử dụng nước từ các CTCN là 51% lươngđương khoảng 663.000 người Có 82/éng số 92 xã, thị trấn có công tình cấp nước

sạch tập trung, đạt 89%

“Các Công mình CNTT tại Trung tâm Nước sạch và VSMTNT ở các huyện cụ thể

+ Huyện Châu Thành có công suất thiết kế 5.832 với số hộ được cung cắp nước sạch

là 10.556 hộ

+ Huyện KẾ Sách công suất 6.432 số hộ 6.831 hộ+ Huyện Ci Lao Dung công suất 2.880 số bộ 2.118 hộ

+ Huyện Long Phủ công suất 4.848 số hộ 6.673 ho.

« Huyện Ngã Nam công suất 4.368 ,số hộ 5.007 hộ.« Huyện Thạnh Trị có công suất 4.393 ,số hộ 2.842 hộ.

+ Huyện Trin Đề công suất 7.296 6 hộ sử dụng 10.370 hộ.

+ Huyện Mỹ Xuyên công suit 4.176 số hộ 6.728 hộ

+ Huyện Mỹ Tú công suất 8 064 số hộ 10.915 hộ,

« Huyện Vinh Châu công suất 8.058 số hộ 10.884 hộ,

+ Thành Phổ Söe Trăng công suit 1.344 số hộ 1.116 hộ,

in

Giám đốc

Các Phó giám đắc

Thông Tổ | [ PRếhagh | | Phòng kế | [ Phong || Phong kiém | [ Phòng | [ Chahánn

—Truyền toán - tai Quan lý nghigm chất Kỹ cấp nước.

Hanh cian | | _ thing me || cpmeớc || tạngmek || tinge | | <cmợện

Các trạm.

cấp nước Hình 1.3 Sơ đồ tổ chức Trung tâm Nước sạch và VSMTNT.

b Hiện trạng mạng lưới cắp nước của Trung tâm Nước sạch và VSMTNT và cũa

“Chỉ nhánh nước sạch huyện Vĩnh Châu

Mang lưới cắp nước sạch tại các CTCN do Trung tâm Nước sạch và VSMTNT tỉnh

Sốc Trăng quản lý bao gém các loại ống nhựa có đường kính từ 60mm, 76mm,

90mm, 114mm, 140mm, 168mm, 200mm, 220mm, 250mm Tổng chỉđài đường

ng 1.648 km trả rộng trên địa bàn S2 xã, phường, thị trấn thuộc tính Sóc Trăng

Trên địa huyện Vinh Châu hiện có 14 công tình cấp nước tập trung do Trung tâm

Nướcch và VỆ sinh môi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng quản lý vận

ich cho 10.884 hộ, trong đó:

L phục vụ

cắp nước

+ Trạm cắp nước tại Thị Xã Vĩnh Châu phục vụ cấp nước cho 1.302 hộ thuộc: thị xãVinh Châu, Phường Vĩnh Phước, Phường Khánh Hi „ Phường 2Châu,Xã Vĩnh

12

Higp và các xã trên địa bàn huyện Doan ống ngang của Phường Khánh Hỏa Vinh

"Hiệp và trung tâm huyện dài 120.669 m, với 2613 hộ dang sử dụng.

1.3.4 Những ưu diém và hạn chế trong công tác quản lý, vận hành hệ thống tuyén ng truyền dẫn nước sach huyện Vĩnh Châu ogi Trung tâm Nước sạch và VỆ

sinh môi trường nông thôn tỉnh Sóc Tring

1.2.5 Đối với việc quan lý đữ liệu mạng cắp nước ‘a, Quản lý đữ liệu mang cấp nước trên CAD.

"Dữ liệu mạng cấp nước hầu hết được quản lý và lưu trữ bản vẽ trên AutoCAD nên khó

khăn tong việc liên kết, chuyển dữ liệu Độ chính xác về kích thước của đường ống.

tắt cao tủy nhiên độ chính xác về vị trí đường ống chưa tố Nguyên nhân là do vị trí 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 Sng chưa được

cập nhật thường xuyên nên độ chính xác bi giảm theo thời gian.

'b, Dữ liệu mạng cấp nước quan lý trên file Excel

B

tiến hành kiểm tra và bổ sung theo file Excel

Quản lý dữ liệu mang cấp nước trên giấy

Nguồn dữ liệu được sử dụng trong công tác quan lý và vận hành trạm cắp nước, mạng.

lưới cắp nước tại Trung tim Nước sạch và VSMTNT tinh Sóc Trăng bằng tà iệu giấy

rất phổ biết

li tr dữ liệu ở dang giấy là nguyên nhân khiến các dữ liga dễ bị thất lạc, khó kiểm n Nguồn dữ liệu này đã cũ và xuất hiện nhiều hư hỏng Thêm vào đó, việc

tra, việc trích xuất thông tin khi cần không kịp thời.

Mô phông bing phần mém thầy lực.

Hiện nay Trung tâm Nước sạch và VSMTNT tỉnh Sóc Trăng sử dụng phần mềm thủy

lực Epanet trong việc mô phông thủy lục tên mạng lưới đường Sng, uy nhiên mô hình chỉ được về phác họa trơng đối rên phần mém, vỉ tí không gian không chính

xác so với thực tế Ngoài ra, việc mô phỏng thủy lực trên mạng lưới đường ong bằng.

phần mém thủy lực Epanet vẫn chưa được sử dụng phổ biển tại Trung tâm và Huyện

Vinh Châu nói chung

1.2.6 Những vẫn dé đặt ra cần nghiên cứu

“rong quá tình phát triển hệ thống cấp nước nông thôn tinh Sốc Tring, nhiễu công

trình cấp nước, đặc biệt là các công trình cắp nước ại huyện Vĩnh Châu đến nay hỗ sơ

n éng bị thất lạc các công tình di dồi nâng cắp mỡ 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 mang hi đường ống khi tiếp tục đầu tư

nâng cấp, mở rộng.

Mặt khác, trước quá tình phát triển đồ thị hóa của huyện Vĩnh Châu, nhu cầu sử dung nước sạch sinh hoạt của người din ngày cảng ting, do đó edn thiết mỡ rộng về quy môi mạng lồi cắp nuốc cho hệ thing cắp nước huyện Vĩnh Châu Tuy nhign việc mở rồng

mạng lưới cấp nước sẽ đồng thời kéo theo sự phúc tạp trong công tác quản lý.

4

“Trên cơ sở đánh giá hiện trạng, tong thời gian tới Trung tâm Nước sạch và Vệ sinhmôi trường nông thôn tỉnh Sóc Trăng cần phải nâng cao công tác quản lý mạng lướicđường ống cắp nuốc theo huớng áp dụng công nghệ thông tin trong quản lý, quy hoạch

phat tiến mạng hi ngày càng phổ biển và sử dụng hiệu quả, không chỉ đồipm

với Trung tâm Nước sạch và VSMTNT tỉnh Sóc Trăng mà cả cúc Đơn vị cấp nhóc

nông thôn tinh khác Bên cạnh đó, ứng dụng các mô hình thủy lực hiện có nhằm mục đ'

ích giúp các cán bộ quản lý, thiết kể, mô hình hóa, nh hướng phát triển mạng lưới

cấp nước nhằm phục vụ công tác quản lý vận hành hiệu quả, tiết kiệm chỉ phí đầu tư «qin lý Sự kết hợp ding dụng Epanet xây dựng mô hình thủy lực được xem là xu hư:

‘ing mới trong công tác quản lý của các don vị ngành cấp nuốc hiện nay.

1.2.7 Tính thực tiễn của đề tài

“Xuất phát từ những yêu cẩu đặt ra cần nghiên cứu trong quản lý mạng cấp nước như dđã nêu trên, đề tài “Nghiên cứu đề xuất cát

hệ thống cấp nước cho chỉ nhánh cắp nước thị xã Vĩnh Châu, tỉnh Sóc Trăng” sẽ

c giải pháp nâng cao hiệu quả, quản lý

góp một phần không nhỏ trong việc đáp ứng giải quyết yêu cầu đã đặt ra Đ là góp

phần nâng cao tỷ lệ người din nông thôn được sử dụng nước sạch, thực hiện hoànthành chỉ tiêu 17.1 nông thôn mới nâng cao năng lực, hiệu quả trong quản công tác

quản lý mạng hi đường ống cắp nwe dim bảo nguồn nue sach cung cho người dân.

“Trong nghiên cứu này, đề tài đề cập vin 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, tiễn 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 chon, nhằm tạo ra một hệ thông thống nhất gop

phần hạn chế việc quản lý ri rạ, chưa có hệ thống tong mạng lưới, giúp cho việc

«qin lý để đàng hơn, cũng như rút ngắn thai gian cập nhật dữ liệu mang lưới và tuycập thông tin mạng lưới thông qua các thiết bị thông minh một cách nhanh chóng.

Voi mục tiêu gắn liễn với thực quả của mô hình này sẽ được sử dụng để theo

dõi diễn biến thủy lực tại các trạm huyện Vĩnh Châu do Trung tâm Nước sạch và

Is

'VSMTNT tỉnh Sóc Tring quản lý Ngày nay, khoa hoc công nghệ ngày càng phát triểnviệc ứng dụng mô hình thủy lực vào công tác quản lý, giám sát, nghiên cứu mạng lưới

cấp nước ngày càng trở nên quan rong Bid này không những giúp tiết kiệm chỉ phí“quản lý mà còn giúp giảm bớt công sức lao động của con người.

1.3 Tổng quan về việc ứng dung mô hình thủy lực trong quản lý và vận hành

mạng lưới tuyến ống truyền dẫn nước sạch

1.3.1 Các khái niệm liên quan

* Khái niệm về mang truyền dẫn nước sạch: là hệ thống mang tuyển ống dẫn có chức năng truyền dẫn nước từ các Tram cấp nước vào mạng lưới Trên mạng truyền

dẫn sẽ có n cắp nước đến các hộ tiêu thụlựa nước vào mạng phan ph

* Khái niệm v8 mạng phân phối nước sạch: là hệ thống các đường ống phân phối liy nước từ các đường ống chính và ống nối dẫn nước Wi các khách hing sử dụng

* Khái niệm về mô hình thủy lye: Mô hình thủy lực là một mô hình toán học mô

phỏng lại quy luật, diễn biến, hoạt động của hệ thống thiy lực và phân tích các hoạt

động của hệ thống thủy lực Mô hình thủy lực mang lưới cắp nước là một công cụ để

mô phỏng sự vận động của các dại lượng xây ra trong đồng chảy có áp đổi với các tuyến ống trên mạng Từ các dữ liệu của dường ống (cấu tạo và hoạt động), phn mềm tinh toán được vận tốc, lưu lượng và áp lực, wv Việc giải bài toán có thể thực.

hiện cho một thời điểm hoặc trên một khoảng thời gian được chia thành các đoạn.

* Khái niệm về phần mềm thủy lực EPANET và WaterGEMS: EPANT và 'WalerGEMS là hai mô hình thủy lực được sử đụng phổ biến trong vi mô phỏng

mạng lưới cấp nước vì những tính năng nhất định của nó.

132 - Mô hình EPANET

EPANET là một phần mm được phát trién bởi kho cung cấp nước và nguồn nước

thuộc tổ chức Bảo vệ môi trường của Mỹ (US EPA), Là chương trình tính toán mang

lưới cắp nước, só khả năng mô phỏng thủy lực và chất lượng nước cỏ xét đến yêu tổ

thời gian EPANET mô phỏng bao gồm các đoạn ống, các nút, các máy bơm, các van,

16

sắc bé chứa, đãi nước và tính toán được lưu lượng trên mỗi đoạn ống, áp suất tại các

trên mạng trong

nút, chiều cao nước ở từng bể chứa, đài nước, nồng độ của các chí suốt thời gian mô phông nhiễu thôi đoạn

133 Mô hình WaterGEMS

WaterGEMS là phần mém của hang Bentley cho phép ứng dụng mô hình hóa thay lực,

m6 phỏng chit lượng nước trong hệ thống phân phối nước với khả năng tương tác tiên tin, xây dựng mô hình Không gian địa lý và tich hợp các công cụ quản lý: 'WaltefGEMS cung cấp một mai trường làm việc dB ding cho phép người đăng có thể hân tích, thiết kế, tối ưu hóa hệ thống cắp nước

13.4 Tình hình nghiên cứu trong mước và trên thé giới vé ứng dung mô hình thaylực trong quản lý và vận hành mạng lưới tuyén Ống cắp mước

Sit dụng phin mềm mô hình mô phòng thay lực giúp công tá cập nhật và tra cứu các

thông tin về đồng chảy và áp suất nước một cách nhanh chóng Nhờ đó, các nhà quản

lý có thể xác định được nguyên nhân xảy ra tinh trang áp lực yếu cũng như chấtlượng nước kém tại một số vị trí không gian xác định Các ứng dụng cụ thé của môhình thủy lực như sau

(Cong tác vận hành mang lưới:

~ Nghiên cứu hiệu chỉnh: Tình trang tuyến ống, van và bơm, xác định các thiết bị

chưa được cập nhật

~ Nghiên cấu tính chit: Thành lập các bin đồ thể hiện ảnh hưởng của cặn Clo,

nghiên cứu các vùng bị ảnh hưởng bởi bé chứa, nghiên cứu các vùng nước giao nhau.~ Nghiên cứu chuân đoán: Phân tích hoạt động mạng lưới, nghiên cứu di chuyển áp.

lực, nghiên cứu thay đổi mực nước của bể chứa, nghiên cứu vẻ áp lực yếu, nghiên cứu.

vé vận tốc dòng chảy.

Cong tác hoạch định và quản lý:

- Nghiên cứu bản vẽ tổng quất để dự đoán các nhu cầu trong tương lai: sản lượng.

mới, đường ông mới và thay thé đường ống cũ.

~ Nghiên cứu các trường hợp: thực hiện chia vùng, trường hợp có cháy và mô phỏng

7

~ Đánh giá chỉ phí vận hành của trạm bơm, chỉ phí châm Clo.

~ Hoạch định kế hoạch súc rửa đường ông13.5 Các mô hình thủy lực trên thé gic

Bảng 1.2 Các mô hình thủlực trên thể giớiTTChức năng.'Tên mô hình thủy lực

‘MO phỏng chất lượng.nước/thoát nước đô thị

BEMUS (Belgrade Model of Urban Sewers)SWMM (Storm Water Manegement Model).

DORA/DOUBLE ORDER APPOXIMATIONMETHOD PRE ~ COMPETITIVE URBANDRAINAGE FLOW MODELS

3) Mo tink héa nguda | ISIS

nước ip nhận MIKE 11

WASP63 | Monk phn veh x) STOAT

Tý nước thi WEST ~ WORDWIDE ENGINE FORSIMULATION

4 | Mô hình tương tic Ý MICROFEM (V3.5)

nước dưới dit GMSC- GROUND WATER MODELING

SYSTEM-5 [MãhnhihủyMwemô | EPANET (EPA)

phỏng mạng lưới cấpWaterCAD (Bentley); WaterGIH20Map (MWH soft)

SynerGEB (Advantica)

IS (Bentley)

18

1.3.6 Tình hình nghiên cứu trong nước

Trong nước đã có những nghiên ban đầu về sự kết hợp của GIS và phần mềm thủy lực nhưng chỉ tiến hành mô phỏng dữ liệu trong các khoảng thời gian

St hợp hệ thống giám sát theo thời gian thực Một số nghiên

trong lịch sử chưa.

cứu đã được thực hiện như:

~ Nghiên cứu 1: Công trình nghiên cứu về ứng dụng công nghệ thông tin địa lý

GIS (Geography Information System) giám sát chất lượng nước, giảm thất thoát

nước trên đường ống tại TP.HCM, Ths Lưu Đình Hiệp

cứu DH Bách Khoa, Tạp chí Hội nghị Khoa học và công nghệ lần 12, 2011

Bước đầu, ứng dụng phin mềm WaterGEMS kết nối với hệ thống SCADA dé

ing nhóm nghiên

chạy mô hình và giám sát chất lượng nước tại phòng Kỹ thuật - công nghệ

SAWACO, Công ty Cỏ phần cấp nước Chợ lớn.

~ Nghiên cứu 2: *Thiết kế mạng lưới cấp nước với chức năng Darwin Design của phần mềm GIS-BENTLEY WATERGEMS”, Nguyễn Văn Phú, Đoàn Minh

‘Thanh, Nguyễn Đình Uyên - Công ty TNHH Kỹ thuật môi trường Việt An (2012) Nghiên cứu mới dừng lại ở việc thiết kế mạng lưới trên lý thuyết.

~ Nghiên cứu 3: Nghiên cứu, phát triển và cung cắp các giải pháp ứng dụng công nghệ di động, công nghệ bản đỗ số (GIS), công nghệ điện toán đám mây cho các

cơ quan chính phủ, doanh nghiệp của Cong ty Cổ phần Công nghệ Thông tin

Địa eK (Citywork, Govone, Mobiwork, Cloud gis)

~ Nghiên cứu 4: Ứng dung GIS và mô hình thuy lực trong việc kiểm soát và giảm thất thoát nước trên đường ống nghiên cứu thí điểm tại Công ty Cổ phan

Cp nước Chợ Lớn Bằng việc tích hợp hệ thống thông tin địa lý (GIS) và mô

hình thuỷ lực hỗ trợ công tác kiểm soát và giảm thất thoát nước trên đường, ống tại CTCP cấp nước Chợ Lớn.

~ Nghiên cứu 5: Nghiên cứu ứng dụng mô hình quản lý mạng lưới cấp nước

thông minh tại Tp Hé Chí Minh Nại

một cái nhìn tổng quan về mô hình tích hợp các hệ thống GIS, WaterGEMS,

cứu bước đầu đã trình bày và đưa ra

SCADA trong quản lý mạng cấp nước,

19

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYET THUC TIEN

2.1 Lựa chọn phần mềm thủy lực

2.1.1 Một số phần mềm mô phỏng thủy lực đang được ứng dung

Miện nay một số phần mềm dung cho tính toán thủy lực cho mạng lưới cấp nước đang

được sử dung như: Epanet, WaterCAD, WaterGEMS, H2OMAP Water, Trong đó

phần mềm Epanet là một trong những phần mềm mô phỏng thủy lực cho mạng lưới cấp nước được sử dụng phé biến.

WaterCAD là pha Bentley WaterCAD là một chương tình được ding để mô phỏng thủy lục và chất lượng nước trong hệ thông

mm của hạng phần mềm nỗ

mạng lồi cắp nước WaterCAD còn giúp người thiết kế có nhiều lựa chọn phương án

trong quá tinh phân tích, thiết kế, tối ưu hóa mạng lưới cấp nước Ngoài khả năng

chiy độc lập, nó còn cô khả năng chảy rực tiế trên giao diện của Microstation hoặcAutocad.

H2OMAP Water là phần mém tính toán thủy lực cổ khả năng kết hợp các công cụ

phân tích không gia và chúc năng lập bản dỗ chính xác mô hình quản lý mang lưới,

cơ sở hạ tng Nó thực hiện nhanh chéng, đáng tin cậy mô hình chất lượng nước, quản

lý năng lượng (ấp dụng cho bơm biển tn), mô phỏng theo thôi ian thực và giám sắt

trang thái mạng cấp nước từ dữ liệu thu thập từ hệ thông SCADA, phân tích lưu lượng

nước dé cứu hỏa và phân tích xả cin, HZOMAP Water cho phếp người sử dụng để mô

hình các chương tình phản ứng rất phúc tạp giữa phân tích hóa học trong hộ thống đường Ống phân phối nước, kết hợp cả nước truyễn trong, ông và thành ống

Phin mém WaterGEMS được phát triển bởi hing Bentley, là phần mm ứng dụng mô hình hóa thủy lực, mô phỏng chất lượng nước trong hệ thông phân phổi nước với khả năng trong tác iêntến, xây dựng mô hình không gian địa lý vi tích hợp các công cụ

{quan lý WaterGEMS cung cấp một môi trường làm việc d8 dàng cho phép người dùng

6 thể phân tích, tiết kế, tối ưu hỏa hệ thống cấp nước WaterGEMS có thể vận hành trên các phần mềm như: MiroStation, AutoCAD, chế độ độc lập Stand Alone và đặc

biệt là ArcGIS,

“Xem xét chỉ tiết hai mô hình thủy lực EPANET và WaterGEMS như sau:

2.12 Phin mầm EPANET

EPANET là một phần mềm dược phát triển bởi kho cung cấp nước và nguồn nước thuộc tổ chức Bảo vệ môi trường của Mỹ (US EPA) nhằm mục tiêu thực hiện các mô phỏng tính chit thủy lực và chất lượng nước đổi với mạng lưới đường ống dùng áp Xuất phát từ một mô tả mạng lưới đường ống (bao gồm ¢: ói cácc đoạn Ống, điểm,

ác điều kiện ban đầu, c:

ống, bơm, van, dai nước và bể chứa),lượng nước về nhucầu nước và các qui luật về sự vận hành của hệ thống xử lý nước cắp và hệ thống cấpnước (van, bơm, đài nước), Chương trình EPANET sẽ dự báo:

- Lưu lượng tong mỗi ông

~ Ap suất tại mỗi nút,

~ Chất lượng nước trong toàn mang lưới cho mô phỏng theo một khoảng thời gian

2.1.3 Mô hình WaterGEMS

WaterGEMS là phin mém ứng dung mô hình hóa thủy lực, mô phỏng chất lượng nước trong hệ thống phần phối nước với khả năng tương tắc tiên tin xây dựng mô hình

không gian địa lý và tích hợp các công cụ quản lý WaterGEMS cung cấp một môitrường làm việc đễ đàng cho phép người dùng có thể phân tích, thiết kế,

thông cấp nước.

C6 thể nói phần mém Bentley WaterGEMS của hãng Bentley là phin mém xuất sắc nhất hiện nay vỀ m6 hình thủy lực tính toán cho mạng lưới cắp nước Người dùng có thể sử dụng WaterGEMS để giải quyết những vẫn đề sau:

~ Phân ích thủy lực the thời gian của hệ thống phân phối nước với các đối tượng như.bơm, bể chứa, đường dng, ông nổi, van,

- Thực hiện dự báo mô phỏng thời gian kéo dài để phân tích khả năng phản ứng của hệ

thống thủy lực với những nhủ cầu cung và ep nước khác nhau.

~ Phân tích lưu lượng chữa cháy trong điều kiện khắc nghiệt của hệ thống.

- Ứng dụng chức năng quản lý kịch bản, so sánh các tình huỗng khác nhau trong hệthống thủy lực,

~ Hiệu chỉnh mô hình tự động với công cụ Darwin Calibrator thông qua thuật toán di

- Đặc

và ArcGIS cho phép ứng dụng hệ thống thông tin địa lý giải quyết các vấn đề thủy lực ứng dụng của các phần

chạy U mm khác như MicroStation, AutoCAD

mạng lưới đường ông.

Phần mém WaterGEMS mới nhất hiện nay là Vi với các tinh năng nổi bật sau

~_ Khả năng tương tác: WaterGEMS tương tác với các tập tin trên cùng một dự án, cóthể làm việ liên tục trên ArcGIS, AutoCAD, MicroStation hoặc Stand-Alone Ngoài

ra, các dữ liệu từ tắt cả bốn nền tảng được lưu trữ trong một kho dữ liệu duy nhất.

+ Tích hợp Microstation, AutoCAD, ArcGIS, Google Earth

+ Hỗ trợ cho ProjectWise Vi: Quản lý các tp tin bằng cách sit dụng WaterGEMS

+ Tích hợp đầy di với tit cả các phiên ban hiện hành của MicroStation Trong đó,

‘MicroStation được sử dụng như một cách chia sẻ một nhiệm vụ chung để cung cắp các

cự án tốt hơn, Với một bộ phần mém tích hợp dễ sit dụng và khả năng linh hoạt,

MicroStation giúp cải thiện thiết kể, m6 hình, trực quan, tài

++ Két quả WaterGEMS và dữ liệu đầu vio có thé dễ ding được xuất sang Google

Earth một cách miễn phí Khả năng tạo tập tin Google Barth (KML, KMZ) cho việc

hiện thị kết quả.

~ Ngôn ngữ lập trình: Microsoft NET và cầu trúc thư viện ArcObjects.

= Dung lượng file lưu tri 2 GB, kết nổi CSDL SQL Server, Oracle, ESRI

Geoditabase thy bin theo dung lượng lưu trờ CSDL

214 So sánh tính năng phẫn mém thủy lực

“Tạp chí Khoa học và công nghệ 49, (5C) (2011), 138-144 năm 2011, đưa ra so sánh

chỉ tiết về hai mô hình thủy lực WaterGEMS và EPANET với dé tài "Ứng dung GIS

và mô hình thuỷ lực giám sit chất lượng nước trén đường ống tại TP.HCM”

như sau;

Bảng 2.1 So sinh phần mém EPANET và WaterCAD/WaterGEMS

Tiêu chí EPANET WaterCADAWaterGEMSKult | US Environment Proteation Beniley (Haesad)

Muciêu | Li chung win may tinh hve — [WaterCADcóghodiinmahmEiện việc mô phòng hồi gian kéo | (ởchế độ Stand - Alone va

<i (extended period simulation) | AutoCAD) dễ ding và nhanh

đối với chế độ thay lự và chất | chống thie kế một mang hes phúc

lượng nước tong các mạng lưới | tạp: đường Ống bỗ chứa, bơm.

tong ông có ấp

Khả năng | Không đặt ra giới hạn đố với kich | Thực hiện phn teh wang thai a

lập cờ của mạng lưới được phân tich, | đỉnh của hệ thông phân phối nước

mo binh _ Tính toán tổn thất cột áp do ma sat | VE máy bơm, bể chia và van điều thủy MỨC — sử dụng công thúc Hazen - Kiem

Williams, Darey - Weisbach,Chezy - Manning,

“Có thé tính toán những thất thoát

sột áp cục bộ đối với các đm uốn, dng nỗi

Cho phép lập mô hình cho máy bơi

có tốc d thay đổi và không

đồi Cho phép tính toán năng lượng

Thực hiện mỡ rộng mô phỏng theothời gian để phân tích phản ứng của

hg thống đường ống trong điều kiện

và nhụsắp nước khác nhau

Thực hiển mô phòng chất lượng

nước đỂ xác định nguỗn nước và

nước hoặc theo đối sự tăng trườnghay phân rã của một thành phần hóa.học trên toàn mạng.

à chỉ phí bơm,

C6 thể lập mô hình nhiều loại van

Khác nhau bao gồm: van đồng(shutoff), van kiểm tra (check), van.

iu hòa áp lực và van kiểm soát lư

tu lượng (flow control), Cho phép.

sắc đhỉ chứa nước có bất ky hình

dang nào

Xem xét nhiều loại nhutại nứcvới kiểu thay đổi thời gian khácnhau

Lập mô hình sự phân phối lưu tu

ơng phụ thuộc vào ấp lực từ máy

Cho phép hành hệ thống vận hành đ

+ áp bình phun.

tực trong điều kiện kiểm dai nước

theo mực nước hay thiết bị bẩm giữ

đơn giản lẫn những kiểm soát dựa trên quy tắc phức tạp.

“Thực hiện phân tích Tay lượng chữachấy tên hệ thống để mô phỏng

trong đu kiện khắc nghiệt

“Công cụ quân lý nhiễu theo kịch binhộ kíchcho phếp so s hợp nhí

bản với lựa chọn thay thé đa dạng

một cách nhanh chóng và linh hoạcCho phép âu chỉnh mô hình bằng

ty hoặc sự hỗ ty của công cụ

Darwin Calibrator, trọng đó sử dungcác tính năng vuợt trội của thuật toán

di truyền

coukết với GIS sử dung

shapefile và cơ sở dữ liệu kết nỗi.

Cột áp hủy Ige by thất hoá bốinuốc chảy trong ống do ma sit với

tính toán thủy lực trên đường ống.

Hazen — Williams, Darcy ~'Weibach Swamme and JainManning’s Colebrook ~ WhiteChezy's

Vin hành trên nên ting Window,có thể liền kết với dữ liệ

Cố thE xuất các dang sau

File bản đồ (map; *emf: * dxf

Dữ liệu dang Shapefile

“Chuyển đối dữ liệu Polyline to Pipe

Kypipe 3 Geomatry (dat)

Dữ liệu dang Spot Elevation: Space

Dang tính năng dữ liệu GIS Dạng<i liệu nền Submodel Dạng mạngEPANET cho phép mô tả các kết

(qua thông qua hình ảnh, bản đồ,

WalerCAD cho phép trình Bay kết

qu dud nhiều hình hức:

đồ thị “Chú thích đối tượng (Element

"Xem kết quả trên bản đồ (Map | Annotation) cho phép hiễn thi các

network) hay tạo câu hôi (Query | thôngtin: chiều dài ông, độ cao

Map), nút, vận tốc

Xem kết quả trên biểu đồ Cho phép hiển thị mau sắc các thành

“Xem kết quả dưới dang bang phần dưới dạng Color Coding các

“Xem các báo cáo như báo cáo thông số tính toán,

tình trạng, năng lượng, phản ứng | Các báo cáo như.

Và báo cáo đy đã Báo cáo chỉ it, kết quả đối tợng Báo cáo dang bản, dang tóm tit

Báo cáo kịch bản

K qui dạng đ thị, đồng đồng

mức, bảng thuộc tính.

3.18 Lựa chọn phần mềm

Từ kết quả so sinh cho ta thấy phần mm WatesCAD/WaterGEMS vượt tri so với

phần mềm EPANET về tinh năng phần mém cũng như các tiêu chí về liên kết với dữ

liệu WaterCAD là phiên bin trước của WaterGEMS nên các tính năng đã có của

WaterCAD đều được kế thừa ở WaterGEMS.

Tir cơ sỡ so sánh, nhận định vé lý thuyết néu trên và do sự hạn chế về trình độ quản lý,

8 tài lựa chọn phần mềm Epanet để thực hiện mô phỏng sẽ được nêu ở chương 3.

2.2 Các thành phần vậtlý của mạng lưới cin kh: áo khi chạy mô hình

3.2.1 Méi nối (Juction)

Méi nối lìlà những điểm trong mang lưới, noi các đường ống được nổi với nhau và nơi

nước di ra hoặc di vào mạng lưới Các số liệu đầu vào cơ bản của mỗi nỗi

~ Cao trình mối nối (chuẩn là mực nước biển trung bình).

~ Lưu lượng nước tại nút (sản lượng nước đo được tại đồng hỗ tổng).

- Chit gm nước ban đầ ti hỗ chứa

CCác kết quả đầu ra được tinh toán cho các mỗi nỗi trong thi gian mô phỏng ~ Cột nước (năng lượng trên một đơn vị trong lượng chất lỏng).

~ Ấp lực ti nứt ~ Chất lượng nước Các mỗi ing có thé:

“Có lưu lượng yêu cầu thay đổi theo thời gian;

C6 các mẫu hình khác nhau của lưu lượng yêu cầu gắn cho chúng;

~ Có các lưu lượng âm biểu thị nước đi vào mạng lưới;

~ Chita các vòi phun (hoặc bình phun) cho lưu lượng chảy ra phụ thuộc vào áp lực.

2.2.2 Bễchúa (Reservoirs)

Bể chứa là những nút biểu thi cho nguồn nước bên ngoài không xác định tới mang

lưới Chúng được sử dụng dé m6 hình hoá cho những vật thé nh hồ, sông, cấc ting

ngầm nước ngầm và các mdi liên hệ với các hệ thống khác, Các bé chứa cũng đóng

ai td như những điểm nguồn chất lượng nước

“Các thuộc tính đầu vào ban đầu của bể chứa là cột nước của nó (bằng với độ cao mặt nước nếu bể chứa không có áp) và chất lượng ban đầu của nó cho việc phân tích chất

lượng nước Vì bể chứa là một điểm biên tới một mạng lưới, nên cột nước và chất

lượng nước có thé không bị ảnh hưởng bởi những gì‘ay ra bên trong mạng lưới Do

đồ nó không có các thuộc tính đầu ra theo tính toán Tuy nhiên cột nước của nổ

thay đổi theo thời gian bằng cách dn định cho nó một mẫu hình thời gian

2.2.3 Ông nue (Pipe)

Ong là đường nối có thé van chuyển nước từ một diém này tới một điểm khác trong

mạng Hướng của đồng chảy là từ nơi có cột nước cao sang nơi có cột nước thắp

“Các thông số thuỷ lực đầu vào chủ xế

~ Chiều.

~ Đường kính Ống.

nhám (để tinh tổn thất thay lực trong ống) “Các thông số đầu vào chất lượng nước cho ống gồm: ~ Chất lượng nước trung bình

2.2.4 Máy bơm (Pump)

May bơm là đường nổi truyền năng lượng cho chit lỏng, qua đó nâng cột áp thuỷ lực

lên Các thôn)lầu vào cơ bản của máy bơm là: nút đầu và nút cuối, đường đặc tính(tổ hợp của các lưu lượng và các cột nước mà máy bơm có thể cung cấp) Thay cho

đường đặc tính, máy bơm có thé được miêu tả như một thiết bị năng lượng không đổi, một thiết bị cũng cấp một năng lượng (mit lực hoặc kilowat) cho dòng chảy cho t

các kết hợp giữa lưu lượng và cột nước Các thông số đầu ra cơ bản là lưu lượng va cộ

nước thu được.

"Đường cong đặc tính bơm:

Đường cong máy bơm biểu diễn quan hệ giữa lưu lượng và cột nước mà máy bơm to

ra Trục hoành biểu diễn lưu lượng, cồn trục tung biểu diễn cột nước (H-Q).

EPANET vẽ đường cong máy bơm theo số liệu nhập vào Tuỳ theo ti hình cung28

sắp số liệu mà có các trường hợp xây dưng đường cong khác nhau Nếu chỉ nhập 1

điểm A(Q0, HD), EPANEsẽ mặc định vẽ đường cong H~Q, lấy điểm nhập làm điểm

thiết kế của mấy bơm, và tự kếo ài đường cong ra hai phía EPANET tự bổ sungtheo 2 điểm nữa: B(0; 1339/H1 ) và C(2Q4; 0) rồi tự vẽ đường cong di qua 3 điểm A,

B, C này Nếu nhập 3 điểm, EPANET có đủ cơ sở để vẽ đường cong theo lý thuyết theo hàm số dạng: H = a-b.Qe, trong đó a,b c là các hing số Nếu nhập nhiều điểm

(số điểm lớn hơn hoặc bằng 4 thì đường H~Q được vẽ có dạng gay khúc nối liền các

điểm Khi số vòng quay của mấy bom thay đổi từ nf thành n thi các mỗi quan hệ

(được biết trong lý thuyết đồng dạng của máy bơm) là: &

Nếu cho số vòng quay cia máy bơm thay đổi th ta có nhiều đường quan hệ H-Q Đường ban đầu ứng với số vòng quay mặc định n1; các đường sau được suy ra theo.

các công thức đồng dạng trên.22.5 Van (Valves)

Van là những đường nối mà có thể khổng chế áp suất hay lưu lượng tại một điểm

nhất định trong mạng lưới Các thông số đầu vào chính của van là~ Nút đầu và nút cuối

~ Đường kính

~ Thiết lập

~ Trang thái

2.3 Các công thúc tính toán trong mô hình

23.1 Xúc định lưu lượng trên đường ống.

Lưu lượng trong các đoạn ống bằng tổng lưu lượng đầu ra của nó Đối với mạng cấp nước huyện Vĩnh Châu thì lư lượng đầu ra là sản lượng đo tạ các vỉ tr đồng hỗ tổng.

đối với các tuyến nhánh chưa lắp đồng h tổng, lưu lượng đoạn ống được nội suy dựa trên sản lượng doanh thu của các hộ dân thuộc đoạn ống đó.

Quy ước: Tại đầu ra, lưu lượng mang dau (+) khi chúng được lấy đi, lưu lượng mang

dấu âm (-) khi nước được cung cắp bổ sung vào (từ máy bom, dai nước )

3.3.2 Công thức tính năng lượng dòng chảy/cột áp.

'Năng lượng chất long có ba dang Độ lớn năng lượng phụ thuộc vào chuyển động của chất lỏng (động năng), vị trí (vị năng) và áp suất (áp năng) Trong hệ thống thủy lực,

nước có cả 3 dang năng lượng trên tùy (huộc vào trạng thái mô phỏng của nó Tổngnăng lượng tính trên một đơn vị trọng lượng chất lỏng gọi là cột áp Bon vị của nănglượng là Joules (1) còn đơn vị của cột áp là mết (m)