nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp cải tạo, nâng cấp mở rộng hệ thống cấp nước thị xã cửa lò, tỉnh nghệ an

Lê Văn Chín, được sự ủng hộ động viên của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, cùng với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Tài nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

Sau quá trình thực hiện, dưới sự hướng dẫn tận tình của TS Lê Văn Chín, được

sự ủng hộ động viên của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, cùng với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Tài nguyên nước

đúng thời hạn và nhiệm vụ với đề tài: “Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải

pháp cải tạo, nâng cấp mở rộng hệ thống cấp nước thị xã Cửa Lò, tỉnh Nghệ An”

Trong quá trình làm luận văn, tác giả đã có cơ hội học hỏi và tích lũy thêm được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu phục vụ cho công việc của mình

Tuy nhiên do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế, số liệu và công tác xử lý số liệu với khối lượng lớn nên những thiếu sót của Luận văn là không thể tránh khỏi Do

đó, tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo cũng như những ý kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp

Qua đây tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS Lê Văn Chín, người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cung cấp những tài liệu, những thông tin cần thiết cho tác giả hoàn thành Luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, các thầy giáo, cô giáo Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, các thầy cô giáo các bộ môn đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn trong suốt quá trình học tập

Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các cơ quan, đơn vị đã nhiệt tình giúp đỡ tác

giả trong quá trình điều tra thu thập tài liệu cho Luận văn này

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp

đã động viên, giúp đỡ và khích lệ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành Luận văn

Xin chân thành cảm ơn./

Hà Nội, ngày tháng 03 năm 2013

Tác giả Đặng Thị Hậu

Tên tác giả: Đặng Thị Hậu

Học viên cao học CH19CTN

Người hướng dẫn: TS Lê Văn Chín

Tên đề tài Luận văn: “Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp cải tạo ,

nâng cấp mở rộng hệ thống cấp nước thị xã Cửa Lò, tỉnh Nghệ An”

Tác giả xin cam đoan đề tài Luận văn được làm dựa trên các số liệu, tư liệu được thu thập từ nguồn thực tế, được công bố trên báo cáo của các cơ quan nhà nước…để tính toán ra các kết quả, từ đó cân bằng, đánh giá và đưa ra một số đề xuất giải pháp Tác giả không sao chép bất kỳ một Luận văn hoặc một đề tài nghiên cứu nào trước đó

Tác giả

Đặng Thị Hậu

CH ƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỂ ĐỀ

XU ẤT CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP MỞ RỘNG HỆ THỐNG CẤP

2.336T 36TTÍNH TOÁN NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC HIỆN TẠI VÀ DỰ BÁO NHU

CẦU SỬ DỤNG NƯỚC TRONG TƯƠNG LẠI CỦA KHU VỰC36T 39

CH ƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ36T 93

36T

PH Ụ LỤC36T 95

UNICEF Quỹ Nhi đồng Liên hiệp quốc

MTQG Mục tiêu quốc gia

NSHNT Nước sinh hoạt nông thôn

WHO Tổ chức Y tế thế giới

KT – XH Kinh tế - xã hội

HDPE và PVC Loại nhựa tổng hợp

PHẦN MỞ ĐẦU

I Tính c ấp thiết của Đề tài

Hiện nay, cung cấp nước sạch cho sinh hoạt đang là vấn đề cần được giải quyết

và rất quan tâm trên thế giới Các nhà khoa học trên thế giới đã cảnh báo thế kỷ 21 loài người sẽ phải đối mặt với nhiều mối đe dọa thiên nhiên , đặc biệt là phải đối mặt với hiểm họa thiếu nước và ô nhiễm nguồn nước

Nước sạch và vệ sinh môi trường đô thị là một vấn đề có ý nghĩa quan trọng của Đảng, Nhà nước, Chính phủ đặc biệt quan tâm Trong những năm qua, vị trí, vai trò, ý nghĩa và các mục tiêu của công tác này đã liên tục được đề cập đến trong nhiều loại hình văn bản quy phạm pháp luật của Đảng, Nhà nước và Chính phủ, cụ thể là Chiến lược phát triển cấp nước, thoát nước đô thị Việt nam được thể hiện qua các văn bản (i) Định hướng phát triển cấp nước đô thị Việt nam đến 2025 và tầm nhìn đến 2050 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại quyết định số 1929/QĐ-TTg ngày 20 tháng 11 năm

2009, và (ii) Định hướng phát triển thoát nước đô thị Việt nam đến 2025 và tầm nhìn đến 2050 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại quyết định số 1930/QĐ-TTg ngày

20 tháng 11 năm 2009

Trước năm 1990 thị xã Cửa Lò chưa có hệ thống cấp nước tập trung, các khu dân

cư, khu nghỉ mát cũng như các xí nghiệp công nghiệp, tất cả đều dùng nước giếng khơi (mạch nông) và giếng UNICEF với chiều sâu 15 ÷ 18m

Năm 1995 lập dự án đầu tư và thiết kế hệ thống cấp nước Cửa Lò công suất 5.000m3/ngày Đến năm 1999 hệ thống được xây dựng xong và đi vào hoạt động với công suất 3.000m3/ngày, lấy nước giếng khoan

Hiện nay mạng lưới đường ống thị xã Cửa Lò là mạng lưới cụt, có đường kính từ

φ100 đến φ250, L=25331m Khi nhà máy vận hành 100% công suất chỉ đủ đáp ứng nhu cầu nước vào mùa đông, và thiếu nước trầm trọng vào mùa hè do lượng khách du lịch tăng đột biến Mạng lưới đường ống mới đáp ứng được 30% các hộ tiêu thụ

Các dịch vụ cấp nước của Cửa Lò hiện nay chưa thể đáp ứng nhu cầu nước sạch hiện tại và tương lai của thị xã Hệ thống cấp nước hiện có với tổng công suất thiết kế 5.000m3/ngđ được hoạt động với công suất thực tế là 3.000m3/ngđ tuy vậy vẫn không

đủ nhu cầu dùng nước hiện tại của thị xã Năm 2008, độ bao phủ của khu vực phục vụ

là 73%, nhưng tỷ lệ phục vụ chung của thị xã chỉ khoảng 59%

Dân số đô thị của Cửa Lò sẽ tăng trong 10 năm tới, chủ yếu là do sự tăng trưởng trong những ngành công nghiệp, thương mại và dịch vụ Theo tính toán, Cửa Lò sẽ phải đối mặt với khoảng cách ngày càng lớn giữa công suất cấp nước và nhu cầu dùng nước; mức chênh lệch giữa cung và cầu được dự đoán sẽ là vài chục nghìn m3/ngày cho đến năm 2020, gấp nhiều lần công suất của nhà máy xử lý nước hiện có

Vì vậy “Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp cải tạo , nâng cấp mở

rộng hệ thống cấp nước thị xã Cửa Lò, tỉnh Nghệ An" là hết sức cần thiết Với kết

quả của đề tài, chúng ta sẽ có biện pháp, kế hoạch cụ thể cho việc cải tạo, nâng cấp hệ thống cấp nước TX Cửa Lò

II Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu thực trạng khả năng cấp nước của hệ thống cấp nước TX Cửa Lò

- Nghiên cứu và dự báo nhu cầu nước của TX Cửa Lò trong tương lai

- Đề xuất các giải pháp cải tạo nâng cấp hệ thống cấp nước TX Cửa lò

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cấp nước thị xã Cửa lò

Phạm vi nghiên cứu: Thị xã Cửa Lò và các xã phụ cận

IV Cách ti ếp cận và phương pháp nghiên cứu

- Tiếp cận thực tế: đi khảo sát thực địa, tìm hiểu các hồ sơ, tình hình hoạt động của các công trình cấp nước sinh hoạt trong tỉnh

- Tiếp cận đáp ứng nhu cầu: tính toán, đánh giá nhu cầu nước sinh hoạt

4.2 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng các phương pháp sau:

- Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu;

- Phương pháp phân tích, xử lý, đánh giá số liệu;

- Phương pháp kế thừa;

- Phương pháp thống kê và phân tích hệ thống

- Phương pháp mô hình thủy lực

- Phương pháp chuyên gia;

C HƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ CẤP NƯỚC TRONG NƯỚC VÀ

TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 KHÁI QUÁT VÊ TÌNH HÌNH C ẤP NƯỚC Ở NƯỚC TA

1.1.1 L ịch sử phát triển

Nước là một bộ phận quan trọng trong đời sống của con người Từ lâu trong sinh tồn và phát triển tất cả mọi người dân đều phải sử dụng các phương thức cấp nước khác nhau phục vụ cho nhu cầu ăn uống và sinh hoạt hằng ngày Hiện nay rải rác trên khắp mọi miền đất nước vẫn còn tồn tại một số công trình và những dấu tích từ hàng trăm, hàng nghìn năm trước

Ngay sau ngày hoà bình lặp lại ở miền Bắc (1945), Đảng và Chính phủ đã quan tâm đến vấn đề sức khoẻ và môi trường sống của nhân dân nói chung và ở nông thôn nói riêng Từ năm 1960 ngành Y tế đã tuyên truyền vận động mạnh mẽ nhân dân xây dựng 3 công trình Giếng nước – Nhà tắm – Hố xí Phong trào này nhanh chóng được triển khai trong phạm vi toàn quốc vào sau ngày đất nước hoàn toàn thống nhất (1975)

và đạt được nhiều kết quả to lớn

Hưởng ứng “Thập kỷ Quốc tế cấp nước và vệ sinh môi trường của Liên Hợp Quốc 1981 ÷ 1990”, Chương trình cung cấp nước sinh hoạt nông thôn được bắt đầu triển khai ở Việt Nam với sự giúp đỡ mạnh mẽ của Quỹ nhi đồng Liên Hợp Quốc (UNICEF), Chương trình được thực thi ban đầu ở 3 tỉnh vùng đông bằng sông Cửu Long và mở rộng nhanh chóng trên phạm vi toàn quốc vào năm 1993 Mặc dù Chương trình đã được thực hiện 15 năm trên diện rộng nhưng kết quả đạt được còn khiêm tốn

vì những hạn chế nguồn vốn (trung bình 75 tỷ hàng năm không tính phần đóng góp của người sử dụng)

Trong thời gian gần đây, lĩnh vực cung cấp nước và vệ sinh môi trường nông thôn được Chính phủ Việt nam và nhiều tổ chức Quốc tế , Quốc gia và phi Chính phủ quan tâm

Các tổ chức Quốc tế và các Quốc gia đã và đang dành sự quan tâm quý báu cho lĩnh vực Nhiều dự án đang được chuẩn bị và triển khai như dự án nghiên cứu chiến lược cấp nước và VSMT nông thôn (Đan Mạch), dự án xây dựng hạ tầng cơ sở nông thôn (Ngân hàng Châu á), cấp nước nông thôn 5 tỉnh phía Bắc (Nhật)

Lĩnh vực cấp nước nông thôn Việt Nam chỉ phát triển một cách tự phát và không được quan tâm đúng mức trong thời gian trước 1990 Từ những năm (1980 ÷

1990), ở miền Trung có phong trào khuyến khích xây dựng giếng nước, nhà tắm và hố

xí cho từng hộ Kết quả là đã làm gia tăng một số lượng lớn các công trình này Vào những năm 1980 và đầu những năm 1990, Chương trình nước sạch và VSMT nông thôn là Chương trình chủ yếu của nhà nước được UNICEF hỗ trợ mạnh mẽ, có tác dụng thúc đẩy lĩnh vực cấp nước sạch nông thôn Do vậy trong một mức độ nào đó đã phát triển khả năng cấp nước sạch nông thôn ở các tỉnh trong phạm vi toàn quốc

Hiện nay nước sạch và VSMT nông thôn đang được Chính phủ quan tâm và ưu tiên nhiều, năm 1994 Thủ tướng Chính phủ ra chỉ thị 200 TTg đề ra mục tiêu lớn của Nhà nước là đến năm 2000, 80% dân số được sử dụng nước sạch Trong một quyết định mới đây, ngày 14/01/1998 Chính phủ đã đưa Chương trình Quốc gia về VSMT nông thôn là một trong 7 Chương trình Quốc gia và gần đây nhất, ngày 03/12/1998 Chính phủ ra quyết định số 237/1998/QD – TTg phê duyệt Chương trình mục tiêu Quốc gia nước sạch và VSMT nông thôn Như vậy Nhà nước đã có chú trọng vào tính bền vững lâu dài hơn và tỷ lệ phục vụ trước mắt, và có sự thay đổi chung từ cách thức cung cấp nước truyền thống sang một cách thức có hệ thống mà có tiếp cận được với các công nghệ hiện đại, phù hợp với phát triển của xã hội

1.1.2 C ấp nước sinh hoạt nông thôn

Cấp nước sinh hoạt nông thôn là cả một quá trình lâu đời, bắt đầu từ khi con người sinh sống trên trái đất và kéo dài cho đến nay Ở Việt Nam đại đa số các công trình cấp nước nông thôn do người dân tự làm hoặc tự đầu tư xây dựng theo những hình thức khác nhau tuỳ thuộc vào phong tục tập quán khả năng kinh tế và điều kiện tự nhiên Những công trình cấp nước có viện trợ của nước ngoài và đầu tư hỗ trợ của Nhà nước chiếm tỷ lệ nhỏ Mặt khác chưa có hệ thống theo dõi – giám sát trên quy mô và toàn diện vì vậy việc đánh giá chính xác tỷ lệ người dân được hưởng nước sạch là điều khó khăn Tuy nhiên những năm gần đây một số tổ chức Quốc tế và cơ quan Việt Nam

đã có những cuộc điều tra, khảo sát về hiện tượng sử dụng nước sạch ở vùng nông thôn và cho biết tỷ lệ bao trùm toàn quốc và trong từng vùng kinh tế - địa lý cụ thể

Bảng 1: Tỷ lệ người dân nông thôn sử dụng nước sạch theo các vùng

Vùng

Tỷ lệ % UNICEF Bộ

xây dựng

Dự án nghiên cứu chiến lược

Khảo sát mức sông người dân Việt Nam

Tỷ lệ các loại hình kỹ thuật cấp nước

Trong những năm qua đã có một số đánh giá tỷ lệ cấp nước theo các loại hình

kỹ thuật khác nhau nhưng phần lớn trên quy mô nhỏ và chỉ tập trung ở một phạm vi nhất định vì vậy khó đại diện cho toàn quốc, thậm trí trong một vùng

Tuy nhiên năm 1992 Tổng cục thống kê đã tiến hành khảo sát về mức sống của người dân Việt Nam, Trong đó bao gồm chỉ tiêu liên quan đến sử dụng nước sạch và

vệ sinh Năm 1997 dự án nghiên cứu chiến lược cấp nước và VSMT nông thôn do Chính phủ Đan Mạch viện trợ cũng tiến hành điều tra trên 9 tỉnh thuộc các vùng khác nhau

Các kết quả điều tra được tóm tắt theo vùng được trình bày dưới đây, bảng 2

Bảng 2: Tỷ lệ loại hình nước kỹ thuật theo vùng (%)

Tổng cục thống

kê

Dự án chiến lược

Tổng cục thống kê

Dự án chiến lược

Tổng cục thống

kê

Dự án chiến lược

Tổng cục thống

kê

Dự án chiến lược

Tổng cục thống kê

Dự án chiến lược Núi và Trung du Bắc bộ 6 5 18 22 72 70 2 3 0,6 Đồng bằng sông Hồng 26 20 12 47 55 25 4 6 1 1,3 Bắc Trung bộ 7 7 7 25 86 60 1 7 1,0 Nam Trung bộ 9 14 21 83 64 1 5 2 1,4 Tây Nguyên 5 19 20 79 72 2 1 0,9 Đông Nam bộ 1 9 5 17 74 60 7 8 12 5,7 Đồng bằng sông Cửu Long 21 9 58 56 9 14 11 18 3,5 TOÀN QUỐC 13 10 23 35 57 45 4 8 2 2

1.2 T ỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.2.1 L ịch sử phát triển và hình thành

Cửa Lò cũng là nơi cư trú của các làng chài và nơi tắm biển, nghỉ ngơi, dạo chơi của cộng đồng dân cư quần tụ còn thưa thớt cho đến cuối thế kỷ XIX Tuy nhiên cho đến lúc đó, Cửa Lò vẫn chưa phải là nơi nghỉ mát, tắm biển thực sự quan trọng của các dân cư đất Việt nói chung Bởi lẽ đó chưa phải là nhu cầu bức thiết của cộng đồng cư dân sinh sống trên địa bàn và dọc mảnh đất Miền trung này Đến cuối thế kỷ thứ XIX, cuộc khai thác thuộc địa lần thứ nhất của thực dân Pháp ở Việt Nam đã tác động mạnh mẽ đến Nghệ An Vinh trở thành một trung tâm công nghiệp, nơi tập trung đông đảo công nhân và cả bộ máy hành chính với đội ngũ viên chức người Pháp, người Việt Sự thay đổi xã hội đó và cả với những vị thế về cảnh quan thiên nhiên là lý do chủ yếu để người Pháp chọn Cửa Lò làm nơi xây dựng nhà nghỉ vào đầu thế kỷ XX Cùng với việc công nghiệp hóa Thành phố Vinh – Bến Thủy, người Pháp cho xây dựng hệ thống giao thông hoàn chỉnh: Đường Vinh đi Cửa Hội, Cửa Lò và các điểm nghỉ dưỡng với cách bố trí đảm bảo an toàn và ý nghĩa danh thắng Bên cạnh các khu du lịch lần lượt

ra đời trong thời gian đó: SaPa (1903), Mẫu Đơn (1906), Tam Đảo (1904), Ba Vì (1906), Sầm Sơn (1907), Bạch Mã (1906), Bà Nà (1904)…Ngày 05/06/1907 đã lấy làm ngày ra đời của du lịch Cửa Lò Điều này khẳng định các giá trị vốn có và lâu đời của du lịch Cửa Lò để có các giải pháp khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng Cửa

Lò thành đô thị du lịch thật sự theo đúng tiêu chuẩn

Ngày 4/4/1986, Hội đồng Bộ trưởng ra quyết định số 37-HĐBT thành lập thị trấn Cửa Lò Đây là thị trấn cảng và du lịch được hình thành trên cơ sở diện tích, dân số của 2 xã Nghi Tân và Nghi Thuỷ cùng 1 phần đất của xã Nghi Thu và Nghi Hợp, huyện Nghi Lộc Đây là thị trấn thứ 2 của huyện Nghi Lộc thời ấy sau thị trấn Quán Hành Như vậy, Cửa Lò đã thật sự trở thành một trung tâm thương mại, du lịch của cả huyện Nghi Lộc- Tỉnh Nghệ An trong suốt gần 10 năm

Sau 8 năm xây dựng và phát triển đến ngày 29/8/1994, Chính phủ ra Nghị định

số 113-CP thành lập thị xã Cửa Lò trên cơ sở thị trấn Cửa Lò và các xã Nghi Thu, Nghi Hương, Nghi Hoà, Nghi Hải và 1 phần của xã Nghi Quang huyện Nghi Lộc Trải qua trên 20 năm, một thời gian quá ngắn cho sự hình thành và phát triển của một đô thị

từ một vùng đất làng quê, trở thành đô thị du lịch sầm uất như ngày nay, đây là thành quả của sự đồng lòng quyết tâm của Đảng bộ, Chính quyền nhân dân thị xã, để hôm

nay Cửa Lò trở thành một trong những đô thị biển đẹp của cả nước, hấp dẫn khách du lịch đến thăm quan, nghỉ mát hàng năm

Trải qua hơn 100 năm với những thăng trầm của lịch sử, chỉ chừng 20 năm qua Cửa Lò mới thực sự được đánh thức và đang dần khẳng định vị thế của mình trên lộ trình phát triển của đất nước nói chung và của tỉnh Nghệ An nói riêng Với cơ sở vật chất hạ tầng hiện có 212 nhà nghỉ, khách sạn, gần 6000 phòng nghỉ đủ phục vụ cho trên 1.3 vạn khách nghỉ qua đêm Nhờ thế năm 2007, Cửa Lò đã đón trên 1.3 triệu lượt khách trong đó có 811 ngàn khách lưu trú Tỷ trọng kinh tế du lịch chiếm 64.3%

1.2.2 Điều kiện tự nhiên

và tuyến đường sắt Bắc Nam chạy qua tỉnh dài 94km, có cảng biển Cửa Lò, sân bay Vinh

Tỉnh Nghệ An có ranh giới như sau:

Phía Bắc giáp tỉnh Thanh Hóa

Phía Nam giáp tỉnh Hà Tĩnh

Phía Tây giáp với nước bạn Lào

Phía Đông giáp biển Đông

Hình 1 : Vị trí tỉnh Nghệ An trên bản đồ Việt Nam

Thị xã Cửa Lò nằm ở tọa độ từ 18045 – 18050 vĩ độ Bắc, từ 105042 - 105045 kinh độ Đông, cách thành phố Vinh 16km về phía Đông Bắc, thủ đô Hà Nội hơn 300km về phía Bắc và cách TP Hồ Chí Minh 1400km về phía Nam

Phía Bắc và Tây giáp huyện Nghi Lộc

Phía Nam giáp sông Lam và huyện Nghi Xuân - Hà Tĩnh

Phía Đông giáp biển Đông

Thị xã Cửa Lò cũng được nối với Lào và Bắc Thái Lan bằng đường Quốc lộ 8A, cách Viên Chăn thủ đô của Lào 468km, Thị xã Cửa Lò nằm gọn trong vòng cung của

2 con sông: sông Cấm ở phía Bắc và sông Lam ở phía Nam

Hình 2 : Vị trí thị xã Cửa Lò trên bản đồ tỉnh Nghệ An

Khu vực nghiên cứu bao gồm thị xã Cửa Lò và các xã phụ cận thuộc huyện Nghi Lộc sẽ quy hoạch về thị xã Cửa Lò trong tương lai bao gồm các địa danh như sau Các phường, xã thuộc thị xã Cửa Lò (07 phường) gồm:

Phường Nghi Thuỷ

Phường Nghi Tân,

Phường Nghi Hoà,

Phường Nghi Hải,

Phường Thu Thuý,

Phường Nghi Thu,

Phường Nghi Hương

Các xã lân cận thuộc huyện Nghi Lộc (4 xã) gồm:

Xã Nghi Khánh,

Xã Nghi Hợp,

Xã Nghi Xuân,

Xã Nghi Thạch,

Hình 3 : Mặt bằng tổng thể khu vực nghiên cứu

b Đặc điểm địa hình

Nằm ở Đông Bắc dãy Trường Sơn, Nghệ An có địa hình đa dạng, phức tạp, bị chia cắt mạnh bởi các dãy đồi núi và hệ thống sông, suối Về tổng thể, địa hình nghiêng theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, với ba vùng sinh thái rõ rệt: miền núi, trung

du, đồng bằng ven biển Trong đó, miền núi chiếm tới 83% diện tích lãnh thổ Địa hình

có độ dốc lớn, đất có độ dốc lớn hơn 8ochiếm gần 80% diện tích tự nhiên toàn tỉnh, đặc biệt có trên 38% diện tích đất có độ dốc lớn hơn 25o Nơi cao nhất là đỉnh Pulaileng (2.711m) ở huyện Kỳ Sơn, thấp nhất là vùng đồng bằng các huyện Quỳnh Lưu, Diễn Châu, Yên Thành, có nơi chỉ cao 0,2 m so với mặt nước biển (xã Quỳnh Thanh, Quỳnh Lưu) Đặc điểm địa hình trên là một trở ngại lớn cho việc phát triển mạng lưới giao thông đường bộ, đặc biệt là các tuyến giao thông vùng trung du và miền núi, gây khó khăn cho phát triển lâm nghiệp và bảo vệ đất đai khỏi bị xói mòn, gây lũ lụt cho nhiều vùng trong tỉnh Tuy nhiên, hệ thống sông ngòi có độ dốc lớn, với

117 thác lớn, nhỏ là tiềm năng lớn có thể khai thác để phát triển thuỷ điện và điều hoà nguồn nước phục vụ sản xuất và dân sinh

Địa hình thị xã Cửa Lò tương đối bằng phẳng Trong thị xã có nhiều ngọn núi nhỏ, nhiều đảo và bán đảo tạo nên những cảnh quan kỳ thú Cửa Lò được bao bọc bởi hai con sông là sông Cấm ở phía bắc và Sông Lam ở phía Nam Nếu như ở phía Bắc là các ngọn núi nhô ra sát biển, tạo nên cảnh đẹp hùng vĩ thì ở phía Nam lại có rừng bần,

có Sông Lam tạo nên cảnh hiền hòa, sâu lặng

Toàn khu vực nghiên cứu có địa hình tương đối bằng phẳng, xen kẽ các lạch sông bắt nguồn từ biển Chủ yếu đất tự nhiên là sản xuất nông nghiệp, ngư nghiệp hoặc khu dân cư

Tổng diện tích tự nhiên của của thị xã là 2.812 ha

là 1.500 - 1.700 giờ Tổng tích ôn là 3.5000C - 4.0000C

Chế độ mưa: Nghệ An là tỉnh có lượng mưa trung bình so với các tỉnh khác ở miền Bắc Lượng mưa bình quân hàng năm dao động từ 1.200-2.000 mm/năm với 123

- 152 ngày mưa, phân bổ cao dần từ Bắc vào Nam và từ Tây sang Đông và chia làm hai mùa rõ rệt:

Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa chỉ chiếm 15 - 20% lượng mưa cả năm, tháng khô hạn nhất là tháng 1, 2; lượng mưa chỉ đạt 7 - 60 mm/tháng Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa tập trung chiếm 80 - 85% lượng mưa cả năm, tháng mưa nhiều nhất là tháng 8, 9 có lượng mưa từ 220 - 540mm/tháng,

số ngày mưa 15 - 19 ngày/tháng, mùa này thường kèm theo gió bão

Độ ẩm không khí: Trị số độ ẩm tương đối trung bình năm dao động từ 80 - 90%,

độ ẩm không khí cũng có sự chênh lệch giữa các vùng và theo mùa Chênh lệch giữa

độ ẩm trung bình tháng ẩm nhất và tháng khô nhất tới 18 - 19%; vùng có độ ẩm cao nhất là thượng nguồn sông Hiếu, vùng có độ ẩm thấp nhất là vùng núi phía Nam (huyện Kỳ Sơn, Tương Dương) Lượng bốc hơi từ 700 - 940 mm/năm

Chế độ gió: Nghệ An chịu ảnh hưởng của hai loại gió chủ yếu: gió mùa Đông Bắc và gió phơn Tây Nam

Gió mùa Đông Bắc thường xuất hiện vào mùa Đông từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau, bình quân mỗi năm có khoảng 30 đợt gió mùa Đông Bắc, mang theo không khí lạnh, khô làm cho nhiệt độ giảm xuống 5 - 10oC so với nhiệt độ trung bình năm

Gió phơn Tây Nam là một loại hình thời tiết đặc trưng cho mùa hạ của vùng Bắc Trung Bộ Loại gió này thường xuất hiện ở Nghệ An vào tháng 5 đến tháng 8 hàng năm, số ngày khô nóng trung bình hằng năm là 20 - 70 ngày Gió Tây Nam gây ra khí hậu khô, nóng và hạn hán, ảnh hưởng không tốt đến sản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân dân trên phạm vi toàn tỉnh

Các hiện tượng thời tiết khác:

Là tỉnh có diện tích rộng, có đủ các dạng địa hình: miền núi, trung du, đồng bằng

và ven biển nên khí hậu tỉnh Nghệ An đa dạng, đồng thời có sự phân hoá theo không gian và biến động theo thời gian Bên cạnh những yếu tố chủ yếu như nhiệt độ, lượng mưa, gió, độ ẩm không khí thì Nghệ An còn là một tỉnh chịu ảnh hưởng của bão và áp thấp nhiệt đới Trung bình mỗi năm có 2 - 3 cơn bão, thường tập trung vào tháng 8 và

10 và có khi gây ra lũ lụt

Sương muối chỉ có khả năng xảy ra ở các vùng núi cao và một vài vùng trung du

có điều kiện địa hình và thổ nhưỡng thuận lợi cho sự thâm nhập của không khí lạnh và

sự mất nhiệt do bức xạ mạnh mẽ của mặt đất như khu vực Phủ Quỳ

Nhìn chung, Nghệ An nằm trong vùng khí hậu có nhiều đặc thù, phân dị rõ rệt trên toàn lãnh thổ và theo các mùa, tạo điều kiện cho nhiều loại cây trồng phát triển Khí hậu có phần khắc nghiệt, đặc biệt là bão và gió Tây Nam gây trở ngại không nhỏ cho sự phát triển chung, nhất là sản xuất nông nghiệp

Thị xã Cửa Lò có khí hậu nhiệt đới gió mùa và chịu chung những đặc điểm khí hậu của Miền Trung Đồng thời là dịa bàn ven biển nên trực tiếp chịu tác động của bão, áp thấp nhiệt đới và khí hậu thời tiết hải dương nói chung

Chế độ nhiệt độ: Có 2 mùa rõ rệt, mùa đông từ tháng 5 đến tháng 9, nhiệt độ trung bình 23-24 độ C, tháng nóng nhất là tháng 7 lên tới 39-40 độ C Mùa lạnh từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau, nhiệt độ trung bình 19-20 độ C; Thấp nhất có thể xuống tới 6 độ C Số giờ nắng trung bình năm là 1.637 giờ

Chế độ mưa: Lượng mưa trung bình hàng năm 1.900 mm, lớn nhất khoảng 2.600

mm, nhỏ nhất đạt 1.100 mm Lượng mưa phân bố không đều trong năm tập trung từ nửa cuối tháng 8 -10, nhiều khi dẫn đến lũ lụt Lượng mưa thấp nhất từ tháng 1 đến tháng 4, chiếm khoảng 10 % lượng mưa cả năm

Chế độ gió: Có 2 hướng gió chính Gió mùa Đông Bắc từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Gió mùa Đông Nam từ tháng 4 đến tháng 10(Tháng 6-7 có gió Lào khô nóng)

Độ ẩm không khí: Bình quân 85-86 %, cao nhất vào tháng 1 tháng 2 trên 90 % và nhỏ nhất vào tháng 7 khoảng 74-75 %

Lượng bốc hơi: Bình quân năm 943 mm Lượng bốc hơi bình quân của các tháng nóng là 140 mm ( Tháng 5 đến tháng 8) Lượng bốc hơi trung bình của những tháng mưa là 59 mm(Tháng 9,10,11)

Những đặc trưng về mặt khí hậu của Cửa Lò: Biên độ nhiệt độ giữa các mùa trong năm lớn Chế độ mữa tập trung vào mùa bão, mùa mưa nóng có gió Lào khô nóng, thuận lợi cho du lịch tắm biển

Địa chất công trình có sự phân bố địa tầng như sau: Lớp mặt: Cát pha; Lớp thứ 2: Đất bùn; Lớp thứ 3: Sét dẻo

Lớp mặt cát pha có chiều dày lớn và nói chung là nền đất chịu tải trọng tốt, không gây trở ngại trong việc xây dựng công trình

Về thuỷ văn: Theo số liệu điều tra, cao độ mực nước thuỷ triều cao nhất quan sát được là 3,95m, thấp nhất là 0,01m, biên độ thuỷ triều khoảng từ 0,2÷3,3m

Mực nước lũ điều tra được năm 1910 là 4,0m và năm 1954 là 4,5m

Do nằm sát biển và ở hai đầu Thị xã Cửa Lò có hai con sông lớn là sông Lam và sông Cửa Lò có tác dụng tiêu thuỷ nhanh chóng nên đất đai và dân cư trong toàn thị xã không bị lũ lụt mà chỉ bị ngập úng cục bộ

1.2.3 Điều kiện kinh tế-xã hội

Với lợi thế là trung tâm du lịch nghỉ mát, là đầu mối giao thông quan trọng của Tỉnh và vùng Bắc Trung Bộ, Cửa Lò đang dần trở thành là một trong những trung tâm phát triển mạnh mẽ ngành đào tạo nguồn nhân lực và vận tải biển của Tỉnh Nghệ An

Và đặc biệt, cùng với thành phố Vinh, “liên hợp đô thị” Cửa Lò - Vinh đang trở thành trung tâm kinh tế, văn hoá của khu vực Bắc Trung Bộ, một trong những cửa ngõ ra Thái bình Dương quan trọng của các nước tiểu vùng Mê Công mở rộng (GMS) theo Hành lang Đông - Tây từ Miến Điện - Thái Lan - Lào ra bờ biển Việt Nam.Phát huy lợi thế của một thị xã du lich biển, Cửa Lò đã dần dần trở thành nơi mời gọi của nhiều

dự án lớn trên nhiều lĩnh vực Như lĩnh vực du lịch dịch vụ có các dự án vui chơi, giải trí: Khu du lịch 4 mùa của Tổng công ty du lịch Hà Nội đang triển khai tại phường Nghi Hoà; Dự án tổ hợp sân golf 18 lỗ, khách sạn, biệt thự cao cấp có tổng diện tích 132,7ha với vốn đầu tư lên đến 1.527 tỷ đồng đang xây dựng ở Nghi Hương, sẽ được đưa vào khai thác và sử dụng giai đoạn 1 trước ngày 30/4/2009; Dự án siêu thị - khách sạn BMC Cửa Lò có tổng vốn đầu tư 800 tỷ đồng đã được khởi công ngày 30/4/2008 thực sự là những cơ sở dịch vụ cao cấp có giá trị góp phần thu hút khách du lịch đến với Cửa Lò Dự án này dự kiến khoảng tháng 10/2010 thì sẽ hoàn thành Đây là dự án lớn với hai toà nhà là 23 tầng và 21 tầng trên tháp cao có bố trí khu cà phê giải khát có sàn quay Tại đây, du khách có thể vừa ngồi thưởng thức đồ uống, vừa có thể ngắm

phong cảnh thị xã biển Cửa Lò từ trên cao

Sau hơn 15 năm thành lập và xây dựng, TX Cửa Lò đã có những bước phát triển mới.Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm đạt từ 18 đến 20 %.Trong đó các năm từ 2005-2007 đạt trên 19 % Năm 2007 đạt ở mức 19,6 % (tương đương mục tiêu Đại hội III đề ra từ 19-19,5% và có xu thế tăng dần) Một điều đáng mừng là thu ngân sách

trên địa bàn thị xã liên tục tăng Năm 1995, tổng thu ngân sách trên địa bàn toàn thị xã mới chỉ đạt 9,4 tỷ đồng thì đến năm 2007 đã đạt 118,5 tỷ đồng Giá trị gia tăng bình quân đầu người năm 2005 đạt 10,7 triệu đồng, năm 2007 đạt 17,4 triệu đồng, tương đương với mức GDP bình quân của thành phố Vinh, cao gấp 1,7 lần khu vực ven biển

và gấp 2,2 lần so với mức bình quân chung của toàn tỉnh (bình quân cả tỉnh năm 2007

là 7,5 triệu đồng)

Tỷ lệ hộ nghèo của thị xã đến năm 2007 chỉ còn lại 8,1% Tỷ lệ tăng dân số hàng năm giai đoạn 2003-2007 là 2,6 %, trong đó tỷ lệ tăng dân số tự nhiên là 0,89%< (1%) đảm bảo Tiêu chuẩn kế hoạch hoá phát triển dân số của thị xã Tổng số lao động trong

độ tuổi khu vực nội thị là: 19.319 người, trong đó lao động phi nông nghiệp là 16.105 người; Tỷ lệ lao động phi nông nghiệp khu vực nội thành đạt: 83,36 %, trong đó khu vực dịch vụ luôn đóng vai trò chủ đạo trong nền kinh tế của thị xã Cơ cấu kinh tế chuyển dịch tích cực theo hướng giảm tỷ trọng các ngành nông-lâm-ngư nghiệp, tăng

tỷ trọng các ngành phi nông nghiệp Năm 2007 cơ cấu khu vực dịch vụ là 56,9 %, công nghiệp-xây dựng 33,8 %, khu vực nông-lâm-ngư nghiệp chỉ còn lại 9,3 %

 Dân s ố:

Theo điều tra dân số ngày 01/04/2009 dân số cả tỉnh Nghệ An có 3.113.055 người, giảm so với thời kỳ điều tra đân số năm 2004 vì một bộ phận dân cư di cư vào các địa phương khác sinh sống mà chủ yếu là các tỉnh phía Nam Trên toàn tỉnh Nghệ

An có nhiều dân tộc cùng sinh sống như 36Tngười Thái36T, 36Tngười Mường36T bên cạnh dân tộc chính là người Kinh

Tính đến năm 2011 dân số thị xã Cửa Lò và 7 xã lân cận thuộc huyện Nghi Lộc khoảng 109.171 người

Đã mở rộng, cải tạo, nâng cấp, xây dựng mới một số nhà máy xí nghiệp công nghiệp: Cảng biển Cửa Lò, Cảng cá Cửa Hội Nhà máy sữa công suất 10 triệu lít/năm

 Khu du l ịch, nghỉ mát

Từ năm 1999 đến nay hàng loạt khách sạn, nhà hàng lớn nhỏ ra đời để đáp ứng nhu cầu khách du lịch trong và ngoài nước Hiện nay Cửa lò đã có 201 cơ sở khách sạn nhà nghỉ với 4.782 phòng và 9.669 giường khả năng đáp nhận 1,2 vạn khách/ngày

C HƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỂ

ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP MỞ RỘNG HỆ

THỐNG CẤP NƯỚC THỊ XÃ CỬA LÒ

2.1 GI ỚI THIỆU CÁC MÔ HÌNH MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN THỦY LỰC

M ẠNG LƯỚI HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

2.1.1 Tính toán th ủy lực mạng lưới nước cấp

Mạng lưới đường ống cấp nước là một hệ thống bao gồm các đường ống chính, nhánh và ống phân phối nối với nhau làm nhiệm vụ vận chuyển và phân phối nước từ

hệ thống cấp nước đến nơi tiêu thụ.Theo hình dạng và phương pháp vận chuyển nước người ta chia làm 2 loại:

- Sơ đồ mạng lưới phân nhánh

- Sơ đồ mạng lưới vòng

a M ạng lưới phân nhánh

Gồm các đoạn ống liên kết với nhau tại những nút tạo ra mạng lưới giống nhành cây Hình dạng mạng lưới phụ thuộc vào địa hình khu vực và sự phân bố dân cư của khu vực Đặc điểm của mạng lưới phân nhánh là nước cung cấp đến một điểm nào đó bằng một hướng nhất định Nên tổng chiều dài mạng lưới nhỏ so với mạng lưới khác

và mức độ an toàn cấp nước thấp, dùng cho mạng lưới nhỏ và có yêu cầu không cao cả

về lưu lượng và thời gian

Hình 5: Sơ đồ mạng lưới vòng

a Cơ sở chung

Hệ thống cấp nước phải đảm bảo cung cấp nước tới mọi đối tượng dùng nước với

áp lực cần thiết do trạm bơm cấp II và đài nước tạo ra để thắng được:

+ Tổng tổn thất áp lực trong hệ thống

+ Độ chênh lệch hình học giữa nơi đặt đài, với các vị trí dùng nước

+ Tạo ra áp lực cần thiết tại các điểm dùng

Áp lực cần thiết của đối tượng dùng nước

Áp lực cần thiết của công trình được tính theo công thức:

nh

Hhh: chiều cao hình học của mạng lưới cấp nước ngoài phố đến miệng vòi cao nhất trong nhà

Σhms: tổng tổn thất áp lực của hệ thống cấp nước bên trong công trình gồm tổn thất theo chiều dài và tổng tổn thất cục bộ

htd: áp lực tự do cần thiết tại miệng vòi của thiết bị vệ sinh ở vị trí bất lợi nhất

H = 12 + (n - 2).4 (m)

n : số tầng của ngôi nhà

a Tính toán th ủy lực mạng lưới phân nhánh

Trình tự tính toán thủy lực mạng lưới hở theo các bước như sau:

Xác định lưu lượng tính toán của toàn mạng lưới theo các trường hợp tính toán Qttmax; Qtmin; Qcc trong giờ dùng nước lớn nhất, xác định từ biểu đồ dùng nước

Quy hoạch mạng lưới: chia mạng lưới thành các đoạn tính toán, ghi chiều dài, ghi các lưu lượng tập trung và đánh số các điểm nút lên sơ đồ, đoạn ống tính toán là đoạn ống nằm giữa các nút có đường kính không đổi

Xác định lưu lượng dọc đường đơn vị, lưu lượng dọc đường của các đoạn ống Quy lưu lượng dọc đường về các nút

Xác định lưu lượng tính toán của các đoạn ống và ghi lên sơ đồ

Chọn tuyến tính toán chính là tuyến dài nhất và điểm cuối ở vị trí cao nhất và có cột nước yêu cầu cao nhất (vị trí bất lợi nhất)

Tính toán thủy lực tuyến chính

Chọn đường kính ống theo vận tốc kinh tế (Vkt) hoặc theo lưu lượng kinh tế (qkt)

Tính toán tổn thất thủy lực trên các đoạn ống và tính tổng tổn thất trên tuyến chính

Từ cột nước yêu cầu ở điểm cuối trên tuyến chính Xác định cột nước yêu cầu tại điểm đầu tuyến chính (đầu hệ thống)

Vẽ cắt dọc đường mực nước dọc tuyến chính, trên đó ghi cốt địa hình, đường mực nước từ đó xác định được cột nước bơm (Hb) chiều cao đài nước (Hđ) và áp lực tại các nút trên tuyến chính

Tính toán thủy lực tuyến phụ (nhánh)

Xác định tổn thất thủy lực cho phép ∆H (chênh lệch áp lực giữa điểm đầu và điểm cuối trong tuyến phụ, xác định độ dốc thủy lực)

tuyênphu TB

l

H i

Σ

∆

=

Σl: tổng chiều dài các đoạn ống trên tuyến phụ

Từ lưu lượng tính toán (Qtt), và độ dốc thủy lực trung bình (jTB) chọn đường kính D của các đoạn ống

Tính toán kiểm tra tổn thất thủy lực trên tuyến phụ Σhms tuyến phụ so sánh nếu tổng tổn thất áp lực (Σhms) trên tuyến phụ lớn hơn tổn thất cho phép [∆H] thì ta phải tăng đường kính (D) của một số đoạn

Nếu ΣhR ms Rtuyến phụ nhỏ hơn [∆H] thì ta phải giảm đường kính D đi

b Tính toán th ủy lực mạng lưới vòng

Đặt vấn đề

Mạng lưới vàng có nhiều ưu điểm nhưng tính toán phức tạp vì nước đến 1 điểm

từ hai phía

q1, q2 tỉ lệ thuận với đường kính ống và tỉ lệ nghịch với chiều dài ống

Mỗi một đoạn ống có 2 ẩn là lưu lượng (Q) và đường kính (D)

Một mạng lưới có p đoạn ống, có 2p ẩn để giải bài toán này ta phải có 2p phương trình

Hai phương trình cơ bản:

+) Phương trình cân bằng lưu lượng Tại một nút của đoạn ống lưu lượng vào phải bằng lưu lượng ra: QR vào R = QR ra

Nếu quy ước vào (+) ra (-) thì

Một nút có một phương trình cân bằng lưu lượng nước

Xét một mạng lưới n vòng, m nút, thì có m-1 phương trình cân bằng lưu lượng và

n phương trình cân bằng áp lực

Vậy có tất cả n + m - 1 phương trình

Nếu P là số đoạn ống trong mạng lưới, thì P = n + m - 1

P đoạn ống có P phương trình nhưng có 2P ẩn số nên số ẩn nhiều hơn số phương trình do vậy để giải được hệ trên ta phải giải bằng phương pháp thử dần

Nguyên lý: Hoặc là giả định đường kính D của tất cả các đoạn ống để số ẩn bằng

số phương trình và lưu lượng được xác định tương ứng với D sau đó điều chỉnh dần lưu lượng để đảm bảo ΣhR vòng R = 0

Trong thực tế rất khó xác định Q để ΣhR vòng R = 0 mà người ta yêu cầu ΣhR vòng R ≤

±0,5m đối với vòng nhỏ và ΣhR vòng R ≤ ±1,5m đối với vòng lớn

Trình t ự tính toán thủy lực mạng lưới vòng

- Xác định lưu lượng tính toán của toàn mạng lưới theo các trường hợp cần tính

- Các tuyến song song thì có lưu lượng tương đương

- Xác định đường kính ống theo vận tốc thực tế và lưu lượng kinh tế

- Tính tổn thất áp lực trên mỗi đoạn ống và kiểm tra theo phương trình cân bằng áp lực cho mỗi vòng

- Nếu tính Σhvòng không thoả mãn điều kiện cho phép nhỏ hơn 0,5m đối với vòng nhỏ và nhỏ hơn 1,5m đối với vòng lớn thì lúc này điều chỉnh lưu lượng trên từng vòng và trên cả mạng lưới sao cho thoả mãn điều kiện cho phép

2.1.2 Chương trình tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước

a Khái ni ệm

LOOP là chương trình tính toán thủy lực mạng lưới cấp nước, có khả năng mô phỏng thủy lực của mạng lưới, LOOP tính được lưu lượng trên mỗi đoạn ống và áp suất tại các nút, LOOP được chạy trong NC

LOOP dùng để tính toán thủy lực mạng lưới vòng, xác định ra lưu lượng của từng đoạn ống và áp suất tại các nút phục vụ cho công tác thiết kế và quản lý mạng lưới cấp nước

c Ưu nhược điểm

Chương trình LOOP có ưu điểm là đơn giản rễ sử dụng, tính toán cho kết quả tương đối chính xác Nhưng có nhược điểm là chỉ mới xác định được lưu lượng của các đoạn ống và áp suất của các nút trong một trường hợp nhất định, chưa đề cập đến thời gian cũng như yếu tố chất lượng nước trong mạng lưới, phần mềm chỉ ứng dụng cho mạng lưới có giới hạn tố đa là 500 đoạn ống và 400 nút, giao diện không trực quan khó hiểu

a Khái ni ệm

EPANET là chương trình tính toán mạng lưới cấp nước, có khả năng mô phỏng thủy lực và chất lượng nước có xét đến yếu tố thời gian Mạng lưới cấp nước được EPANET mô phỏng bao gồm các đoạn ống, các nút, các máy bơm, các van, các bể chứa và đài nước EPANET tính được lưu lượng trên mỗi đoạn ống, áp suất tại các nút, chiều cao nước ở từng bể chứa, đài nước, nồng độ của các chất trên mạng trong suốt thời gian mô phỏng nhiều thời đoạn

Chạy trên nền Windows, EPANET tạo được một môi trường hoà hợp cho việc vào dữ liệu của mạng, chạy mô hình mô phỏng quá trình thủy lực và chất lượng nước, quan sát kết quả theo nhiều cách khác nhau

EPANET được phát triển bởi Bộ phận Cấp nước và nguồn nước thuộc Viện Nghiên cứu quản lý các rủi ro quốc gia của Cơ quan Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ

b Ứng dụng của EPANET

Ngoài việc mô hình hoá thủy lực, EPANET cho phép mô hình hoá chất lượng nước với các khả năng sau:

Mô hình hoá sự chuyển động của chất không phản ứng trong mạng

Mô hình hoá chuyển động và sự biến đổi của các chất có phản ứng trong mạng như sự gia tăng (ví dụ như sản phẩm khử trùng) hoặc sự suy giảm (như dư lượng Clo) theo thời gian

Mô hình hoá thời gian lưu nước trong khắp mạng

Theo dõi được phần trăm lưu lượng nước từ một nút cho trước đến các nút khác theo thời gian

Mô hình hoá phản ứng cả trong dòng chảy lẫn trên thành ống

Sử dụng động học bậc 'n' để mô hình hoá phản ứng trong dòng chảy

Sử dụng động học bậc '0' hoặc bậc nhất để mô hình hoá phản ứng tại thành ống

Kể đến việc cản trở sự vận chuyển nước khi mô hình hoá phản ứng tại thành ống Cho phép các phản ứng gia tăng hoặc suy giảm đến một nồng độ giới hạn

Sử dụng các hệ số mức phản ứng chung, tuy nhiên cũng có thể thay đổi riêng cho từng đoạn ống

Cho phép hệ số phản ứng của thành ống liên hệ được với độ nhám của ống Cho phép nồng độ hoặc khối lượng vật chất biến đổi theo thời gian đưa vào một

vị trí bất kỳ trong mạng

Mô hình hoá các bể chứa như là bể phản ứng với các kiểu trộn khác nhau

Với các đặc điểm như vậy, EPANET có thể xem xét được các vấn đề về chất lượng nước như:

Sự pha trộn nước từ các nguồn khác nhau;

Thời gian lưu nước trong hệ thống;

Sự suy giảm dư lượng Clo;

Sự gia tăng các sản phẩm khử trùng;

Theo dõi sự lan truyền các chất ô nhiễm

c Ưu nhược điểm

EPANET có rất nhiều ưu điểm là mô phỏng đầy đủ các tính toán thủy lực một cách trực quan và có cả yếu tố thời gian và chất lượng nước

Chương trình tính cho độ chính xác cao, kết quả dễ sử dụng và có thể linh kết với các phần mềm khác

Có thể tính toán được nhiều thông số và mô phỏng tất cả các chi tiết của mạng lưới

Khi dùng chương trình này ta có thể tính toán các thông số của mạng lưới trong bất cứ giờ nào trong ngày mà không cần nhập lại số liệu

Tính ưu việt nhất của EPANET là dùng để tính toán mở rộng mạng lưới cấp nước hoặc mạng lưới có nhiều nguồn nước cấp đồng thời vào mạng lưới

Chương trình này cũng dùng cho tính toán, sửa chữa, nâng cấp và quản lý vận hành mạng lưới cũng rất tốt

Giao diện với chương trình EPANET trực quan dễ hiểu

EPANET có nhược điểm là đòi hỏi người chạy chương trình phải có trình độ và đòi hỏi nhiều số liệu

 Với hệ thống cấp nước thị xã Cửa Lò lựa chọn phần mềm EPANET là mô hình tính toán thủy lực là hoàn toàn hợp lý, phần mềm EPANET có thể kiểm tra đánh giá khả năng làm việc của hệ thống cấp nước hiện trạng, đồng thời dùng để tính toán cho việc mở rộng hệ thống

EPANET mô hình hoá hệ thống phân phối như là một tập hợp các đường nối được nối với các nút Các đường nối miêu tả các ống, máy bơm, và van điều khiển Các nút miêu tả các mối nối, đài nước và bể chứa Hình dưới đây minh hoạ các đối tượng này được nối với nhau như thế nào để tạo thành một mạng lưới

Các mối nối (Junctions)

Mối nối là những điểm trong mạng lưới nơi các đường nối được nối lại với nhau và nơi nước đi vào hoặc đi ra khỏi mạng lưới Các số liệu đầu vào cơ bản của mối nối là:

- Độ cao trên một mức chuẩn nào đó (thường mức chuẩn là mực nước biển trung bình);

- Lưu lượng yêu cầu (lưu lượng nước lấy ra khỏi mạng);

- Chất lượng nước ban đầu

Các kết quả đầu ra được tính toán cho các mối nối trong mọi khoảng thời gian

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

- Có 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;

- Chứa các vòi phun (hoặc bình phun) cho lưu lượng chảy ra phụ thuộc vào áp lực

Bể chứa (Reservoirs)

Bể chứa là những nút biểu thị cho nguồn nước bên ngoài không xác định tới mạng lưới Chúng được sử dụng để mô hình hoá cho những vật thể như: hồ, sông, các tầng ngậm nước ngầm và các mối liên hệ với các hệ thống khác Các bể chứa cũng đóng vai trò 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 thể không bị ảnh hưởng bởi những gì xảy ra bên trong mạng lưới Do đó nó không có các thuộc tính đầu ra theo tính toán Tuy nhiên cột nước của nó có thể thay đổi theo thời gian bằng cách ấn định cho nó một mẫu hình thời gian (xem các mẫu