ứng dụng gis trong quản lý hệ thống thoát nước đô thị tại (thành phố biên hòa)

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN TRUNG & TS. VÕ LÊ PHÚ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.THÀNH PHố HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ TẠI (THÀNH PHỐ BIÊN HÒA) GVHD: PGS.TS Lê VănTrung &TS. Võ Lê Phú HVTH : Nguyễn Hữu Tài MSHV: 12260676 TP.TP Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2013 HVTH: NGUYỄN HỮU TÀI MSHV: 12260676 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN TRUNG & TS. VÕ LÊ PHÚ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN HVTH: NGUYỄN HỮU TÀI MSHV: 12260676 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN TRUNG & TS. VÕ LÊ PHÚ Tp.Thành phố HCM, ngày tháng năm NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN HVTH: NGUYỄN HỮU TÀI MSHV: 12260676 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN TRUNG & TS. VÕ LÊ PHÚ Tp.Thành phố HCM, ngày thángnăm MỤC LỤC HVTH: NGUYỄN HỮU TÀI MSHV: 12260676 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN TRUNG & TS. VÕ LÊ PHÚ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BTCT Bê tông cốt thép CMT8 Cách mạng tháng tám CNTT Công nghệ thông tin 3D 3 Dimensions (3 chiều/hướng) CAD Computer-Aided Drafting/Computer-Aided Design (máy tính hỗ trợ kỹ thuật soạn thảophần mềm trợ giúp vẽ và thiết kế bằng máy tính) GIS Geographical Information System (Hệ thống thông tin địa lý) GPS Global Positioning System (Hệ thốngđịnh vị toàn cầu) KCN Khu công nghiệp NMXLNT Nhà máy xử lý nước thải PC Personal Computer (máy tính cá nhân) QL1 Quốc lộ 1 HVTH: NGUYỄN HỮU TÀI MSHV: 12260676 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN TRUNG & TS. VÕ LÊ PHÚ DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Hiện trạng cống hiện hữu HVTH: NGUYỄN HỮU TÀI MSHV: 12260676 7 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN TRUNG & TS. VÕ LÊ PHÚ PHẦN I: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đềnghiên cứu Việc xả nước mưa và nước thải (bao gồm cả chất thải rắn) khơng qua xử lý trực tiếp vào kênh rạch, việc việc lấn chiếm hành lang của hệ thống thốt nước như xây nhà đè lên đường ống thốt nước, hầm ga, cửa xả, lấn chiếm lòng kênh hiện nay đang rất phổ biến tại các khu vực đơ thị của Việt Namthành phố Biên Hòa. Bên cạnh đó, việc duy tu, nạo vét chưa được thực hiện tốt do các cấp quản lý khơng đồng bộ nên việc hiện tượngơ nhiễm nguồn nước ngày càng xảy ra nghiêm trọng. Việc cải tạo và đầu tư thêm mới hệ thống thốt nước đơ thị chưa đồng bộ với hệ thống cũ nên hiện tượng ngập úng trong thành phố vẫn thường xun xảy ra. Thành phố Biên Hoà hiện nay có hệ thống thoát nước cũ, lạc hậu và xuống cấp, tình trạng vệ sinh môi trường yếu kém đáng lo ngại. Hệ thống thoát nước chung, phần lớn được xây dựng từ trước năm 1975. Hệ thống cống và mương nắp đan, hiệu quả sử dụng chỉ còn 40%. Khả năng thoát nước (nước thải sinh hoạt và nước mưa) không đảm bảo, không theo kòp sự phát triển của thành phố hiện tại cũng như tương lai. Nước thải đô thò và công nghiệp chưa được xử lý đã gây ô nhiễm môi trường ngày càng nặng đối với sông Đồng Nai là nguồn cấp nước chủ yếu cho thành phố Biên Hoà và thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là KCN Biên Hoà I, khu chợ, khu nhà máy giấy Tân Mai đã ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt, môi trường và cảnh quan du lòch. Để giải quyết tốt vấn đề đó trước tiên cần áp dụng cách quản lý hiệu quả nhất sao cho nhất qn từ khâu quy hoạch, quản lý các cơng trình trong hệ thống hiện có đến việc quản lý duy tu, nạo vét, mở rộng và đầu tư thêm mới. Muốn vậy nhà quản lý phải nắm bắt hết các thơng tin của từng tài sản trong hệ thống, từ các thơng số kỹ thuật đến tình hình hoạt động vận hành của các tài sản đó để biết được một bức tranh tồn cảnh về hệ thống thốt nước nhằm khi có xảy ra ngập úng hoặc ơ nhiễm thì nhà quản lý người ta có thể nhanh chóng xác định được ngun nhân từ đó đề ra phương án giải quyết. Hiện nay,cũng có rất nhiều biện pháp thực hiện để có thể giúp giải quyết vấn đề ngập úng và ơ nhiễm đối với các khu đơ thị hiện hữu như: Xây dựng các tuyến cống mới hoạt động song song với các tuyến cống cũ, đẩy mạnh cơng tác duy tu, nạo vét Tuy nhiên muốn có một giải pháp hiệu quả nhằm có hệ thống đồng nhất thì cần giải quyết ngun nhân cốt yếu đó là cơng tác quản lý hệ thống thơng tin. Thực tế, Như đã biết cơng tác quản lý HVTH: NGUYỄN HỮU TÀI MSHV: 12260676 8 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN TRUNG & TS. VÕ LÊ PHÚ thông tin hiện nay còn nhiều hạn chế, giữa các cơ quan quản lý chưa có một nguồn thông tin chung, việc quản lý hệ thống thông tin chủ yếu dựa vào số lượng, chiều dài nên thông tin quản lý chỉ dùng cho việc báo cáo là chính. Cụ thể như việc lưu thông tin về hệ thống chủ yếu lưu trên những hồ sơ kỹ thuật dạng giấy, những bản vẽ dạng file và giấy. Việc lưu trữ như thế này làm cho các dữ liệu dễ bị phân tán, khó thẩm tra được dữ liệu, việc trích xuất lấy thông tin ra chậm, cơ quan sử dụng giới hạn. Điều này gây khó khăn cho việc tra cứu, sử dụng, cập nhật, sửa chữa, chia sẻ thông tin giữa các cơ quan quản lý với nhau. Từ đó thông tin cũ của tài sản dễ bị mất mát, phân tán, thông tin mới thì không dễ được cập nhật. Không những vậy dữ liệu này đã được xây dựng từ lâu nên việc quản lý thông tin sơ sài, lỏng lẻo, không giúp ích nhiều trong công tác duy tu, phát triển hệ thống. Để giải quyết vấn đề này hiệu quả, một trong những cách tốt nhất là ứng dụng dùng Gishệ thống thông tin địa lý (GIS) để quản lý thông tin của hệ thống. Ở GisGIS giúp ta sẽ vừa biết được thông tin về vị trí của đối tượng, đồng thời cũng biết thêm thông tin về thuộc tính đối tượng. Ngoài ra, GIS giúp Ở Gis quản lý chặt chẽ dữ liệu thông tin hơn và, hiển thị các dữ liệu thông tin dưới dạng các bản đồ báo cáo dễ hiểu. Đặc biệt, GIS còn giúp người sử dụng và quản lý chủ động cCải tiến, tự động hóa các quy trình phân tích ra quyết định, bảo mật, cung cấp, dự trữ thông tin tốt hơn, truy cập dữ liệu dễ dàng và hiệu quả hơn, cải thiện chất lượng dịch vụ đối với khách hàng. Khả năng kết hợp dữ liệu từ rất nhiều nguồn khác nhau, khả năng tổng hợp thông tin cho ra các hoạch định, kế hoạch, chính sách tốt hơn cũng là một trong những ưu điểm của GIS. 1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1.2.1 Trên Thế giới Công nghệ GIS đã được hình thành trong những năm đầu của thập niên 1960 và liên tục phát triển, đem lại nhiều ứng dụng hiệu quả cho đến ngày hôm nay.Cùng với sự bùng nổ của Internet, WebGIS đã được hình thành và đã làm giảm đáng kể chi phí của các ứng dụng GIS. Người sử dụng GIS ngày nay đang được hưởng các sản phẩm nhanh hơn, rẻ hơn, và dễ dàng sử dụng hơn trước đây. Chỉ có vài chục nhà cung cấp phần mềm GIS trước năm 1988 ơ(Kindleberger,(1992).Gis applications. InU.M. Shamsi,GIS applications for Water, Wastewater and Stormwater Systems.CRC Pr I Llc, pp. 8 & 33ưcon số này đã tăng lên hơn 500, tạo ra kỹ nguyên mới trong phát triển ngành công nghiệp ứng dụng GIS(ơJenkins, (2002).Gis applications. In U.M. Shamsi, GIS applications for Water, Wastewater and Stormwater Systems.CRC Pr I Llc, pp. 8 HVTH: NGUYỄN HỮU TÀI MSHV: 12260676 9 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN TRUNG & TS. VÕ LÊ PHÚ & 33ư. Sức mạnh của phần mềm GIS đang tăng lên và xâm nhập gần như tất cả các lĩnh vực: từ quy hoạch thành phố để giám định sở hữu thuế, cơ quan thực thi pháp luật, và quản lý các công trình tiện ích,…Việc sử dụng đa phương tiện, hình ảnh và âm thanh, cũng như liên kết chặt chẽ hơn với thế giới 3D của CAD sẽ góp phần tạo ra các ứng dụng GIS trong một "thực tế ảo" với dữ liệu đa dạng của khu vực. Các ứng dụng GIS trong ngành công nghiệp cấp và thoát nước đã cho thấy sự hiệu quả của ứng dụng GIS trong quản lý lưu vực sông, mạng lưới thủy văn, nước mưa đô thị,…Hiệp hội Tài nguyên nước Mỹ (AWRA) đã tài trợ đặc biệt cho hội nghị về ứng dụng GIS trong quản lý nguồn nước, trong đó Harlin và Lanfear (1993) và Hallam et al. (1996) đã có báo cáo dành cho quản lý thoát nước mưa đô thị. Hiệp hội Quốc tế về Khoa học thủy văn (IAHS) công bố các chương trình hành động từ nhiều hội nghị, một trong số đó đã đặc biệt xử lý với việc tích hợp và ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên nước (ví dụ, Kovar và Nachtnebel, 1996). Nhìn chung, Ứng dụng GIS cho ngành công nghiệp nước bắt đầu phát triển từ việc lập bản đồ, mô hình hóa, quản lý trang thiết bị và quản lý công việc để phát triển các chương trình cải thiện vốn đầu tư, cũng như tổ chức các hoạt động khai thác và kế hoạch bảo trì (ơMorgan và Polcari,(1991).Gis applications. In U.M. Shamsi, GIS applications for Water, Wastewater and Stormwater Systems.CRC Pr I Llc, pp. 8 & 33ư. Một số ví dụ thuyết phục chứng minh những lợi ích của các ứng dụng GIS đã được áp dụng và triển khai tại các thành phố dưới đây: San Diego Thành Phố của San Diego được xem là đi đầu trong việc thực hiện GIS. SanGIS là một cơ quan chung của thành phố và tỉnh San Diego, chịu trách nhiệm bảo trì và truy cập vào cơ sở dữ liệu địa lý khu vực cho một trong những khu vực pháp lý cấp tỉnh lớn nhất của quốc gia, bao gồm hơn 4200 dặm vuông. SanGIS dành khoảng 12 triệu USD trong một khoảng thời gian 14 năm (1984- 1998) để thu thập dữ liệu GIS. Phương pháp khảo sát thông thường sẽ làm họ mất chi phí khoảng 50 triệu USD (ơSan Diego Union-Tribune,(1998). Gis applications. In U.M. Shamsi, GIS applications for Water, Wastewater and Stormwater Systems.CRC Pr I Llc, pp. 8 & 33ư. Cách tiếp cận GIS / GPS đã tiết kiệm cho thành phố và Quậntỉnh San Diego hàng triệu USD. Boston Nhà chức trách về tài nguyên nước Massachusetts (MWRA) cung cấp dịch vụ nước và nước thải cho 2,5 triệu người ở 60 thành phố của khu vực HVTH: NGUYỄN HỮU TÀI MSHV: 12260676 10 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN TRUNG & TS. VÕ LÊ PHÚ Greater Boston. Khu vực dịch vụ MWRA kéo dài hơn 800 dặm vuông,có nhiều nhà máy xử lý liên kết với 780 dặm đường ống có kích thước lớn, và hàng chục trạm bơm và đường hầm. MWRA bắt đầu một chương trình GIS trong từ năm 1989 và các dữ liệu GIS đã được sử dụng liên tục bởi các cộng đồng cá nhân để bảo vệ tài nguyên nước của họ. Cincinnati Phải đối mặt với một mạng lưới 10 tỷ USD của cơ sở hạ tầng bị lão hóa, bao gồm một hệ thống cấp nước với công suất 50 tỷ gallon nước mỗi năm, thành phố Cincinnati, bang Ohio, đã tiến hành một nghiên cứu khả thi có chiều sâu. Nghiên cứu cho thấy mộtứng dụng GIS sẽ tiết kiệm cho thành phố 11 triệu USD trong khoảng thời gian 15 năm, với việc hoàn vốn dự kiến trong vòng 8 năm thực hiện (ơAmerican City & Country,(1993).Gis applications. In U.M. Shamsi, GIS applications for Water, Wastewater and Stormwater Systems.CRC Pr I Llc, pp. 8 & 33ư. Knoxville Một dự án GIS 5,5 triệu USD đã được bắt đầu vàotừ năm 1986 bởi cùng các thành phố Knoxville, Knox County, và the Knoxville Utility Board (Tennessee) dự kiến sẽ trả cho chính nóhoàn vốn trong vòng 8 năm (ơDorris, (1989).Gis applications. In U.M. Shamsi, GIS applications for Water, Wastewater and Stormwater Systems.CRC Pr I Llc, pp. 8 & 33ư. Trong năm 1992, General Waterworks (King of Prussia, Pennsylvania) thuộc sở hữu và quản lý 34 công ty cấp nước nhỏ và vừa. Kinh nghiệm GIS của công ty chỉ ra rằng mộtuwbgs dụng GIS tại một công ty nước cỡ trung bình có thể hoàn lại vốn trong ít nhất là 3 năm (ơGoubert và Newton,(1992).Gis applications. In U.M. Shamsi, GIS applications for Water, Wastewater and Stormwater Systems.CRC Pr I Llc, pp. 8 & 33ư. Charlotte Thành phố Charlotte và tỉnh Mecklenburg Bắc Carolina, đó là một trong các khu vực đô thị phát triển nhanh nhất của Hoa Kỳ, đã phát triển một hệ thống thông tin đầu nguồn được gọi là WISE tích hợp quản lý dữ liệu GIS, và tiêu chuẩn thủy văn và thủy lực (H & H) chương trình như HEC-1, HEC-2, HEC- HMS và HEC-RAS. Sử dụng công nghệ này thông tin (IT)này dựa trên phương pháp tích hợp, các mô hình H & H hiện tại có thể được cập nhật ở một phần nhỏ (ít hơn 100 nghìn USD)chi phí phát triển một mô hình mới (hơn 1 triệu USD) (ơEdelman et al.,(2001). Gis applications. In U.M. Shamsi, GIS applications for Water, Wastewater and Stormwater Systems.CRC Pr I Llc, pp. 8 & 33ư. HVTH: NGUYỄN HỮU TÀI MSHV: 12260676 [...]... phần của hệ thống quản lýhạ tầng thốt nước đơ thị - Hệ cơ sở dữ liệu GIS hệ thống thốt nước cho TP .Biên Hòa - Bộ cơng cụ với các chức năng hỗ trợ quản lý hệ thống thốt nước PHẦN II: HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ HỆ THỐNG THỐT NƯỚC 2.1 Giới thiệu về hệ thống thốt nước Hệ thống thốt nước bao gồm mạng lưới cống, kênh, mương thu gom và chuyển tải, hồ điều hòa và các cơng trinh đầu mối như trạm bơm, nhà máy xử lý, cửa... thiết kế hệ thống thốt nước mưa đơ thị Hà Nội 1.3 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu tổng qt của đề tài:- Thiết lập hệ thống ứng dụng GIS hỗ trợ cơng tác quản lý hệ thống thốt nước cho thành phố Biên Hòa Mục tiêu cụ thể của đề tài: - Xây dựng cơ sở dữ liệu GISchun ngànhvề hệ thống thốt nước đơ thị của thành phố Biên Hòa - Phát triển cơng cụ hỗ trợ cho cơng tác quản lý, duy tu và vận hành hệ thống thốt nước 1.4... đ ứng dụng Gis trong thốt nước đơ thị như: - Cơng ty TNHH Nhà nước Mơi trường và Cơng trình Đơ thị Huế (2013) Ứng dụng GIS trong quản lý cơ sở hạ tầng hệ thống thốt nước và phương tiện vận chuyển rác thải trên địa bàn thành phố Huế .Trong đó một số kết quả mang lại như: + Cơ sở dữ liệu GIS về hạ tầng hệ thống thốt nước và tuyến vận chuyển rác thải đơ thị trên địa bàn thành phố Huế + Phần mềm quản lý. .. tiêu tổng qt của đề tài:Thiết lập hệ thống ứng dụng GIS hỗ trợ cơng tác quản lý hệ thống thốt nước cho thành phố Biên Hòa 2.1 - Mục tiêu cụ thể của đề tài: +Xây dựng cơ sở dữ liệu GISvề hệ thống thốt nước đơ thị của thành phố Biên Hòa +Phát triển cơng cụ hỗ trợ cho cơng tác quản lý, duy tu và vận hành hệ thống thốt nước - Phạm vi thực hiện đề tài là khu đơ thị thành phố Biên Hòa 2.2 Nội dung nghiên cứu... trợ cho cơng tác quản lý, duy tu và vận hành hệ thống thốt nước đơ thị trên nền phần mềm ArcGIS - Đề xuất giải pháp quản lý và vận hành dựa trên ứng dụng GIS cho thành phố Biên Hòa 1.5 Tình hình nghiên cứu 1.6 Trong nước 1.7 Tại Việt Nam cơng nghệ GIS được ứng dụng rộng rãi trong các ngành: nơng nghiệp, giao thơng, viễn thơng, cấp thốt nước đem lại hiệu quả cao trong cơng tác quản lý và bảo vệ tài... của CAD sẽ góp phần tạo ra các ứng dụng GIS trong một "thực tế ảo" với dữ liệu đa dạng của khu vực Các ứng dụng GIS trong ngành cơng nghiệp cấp và thốt nước đã cho thấy sự hiệu quả của ứng dụng GIS trong quản lý lưu vực sơng, mạng lưới thủy văn, nước mưa đơ thị, … Hiệp hội Tài ngun nước Mỹ (AWRA) đã tài trợ đặc biệt cho hội nghị về ứng dụng GIS trong quản lý nguồn nước, trong đó Harlin và Lanfear (1993)... 33ư 1.2.2 Trong nước Tại Việt Nam cơng nghệ GIS được ứng dụng rộng rãi trong các ngành: nơng nghiệp, giao thơng, viễn thơng, cấp thốt nước đem lại hiệu quả cao trong cơng tác quản lý và bảo vệ tài sản Xu hướng hiện nay trong quản lý hệ thống thốt nước là sử dụng tối đa khả năng cho phép của GIS Sự phát triển của phần cứng làm cho máy tính có nhiều khả năng hơn, mạnh hơn và các ứng dụng GIS cũng trở... TS VÕ LÊ PHÚ lý trong lĩnh vực sử dụng các thiết bị khơng dây (Waters, 2001) .Trong nước Tại Việt Nam cơng nghệ GIS được ứng dụng rộng rãi trong các ngành: nơng nghiệp, giao thơng, viễn thơng, cấp thốt nước đem lại hiệu quả cao trong cơng tác quản lý và bảo vệ tài sản Xu hướng hiện nay trong quản lý hệ thống thốt nước là sử dụng tối đa khả năng cho phép của GIS Sự phát triển của phần cứng làm cho máy... thành phần của hệ thống thốt nước đơ thị, cơng tác quản lý và vận hành hệ thống thốt nước tại thành phố Biên Hòa HVTH: NGUYỄN HỮU TÀI MSHV: 12260676 22 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS LÊ VĂN TRUNG & TS VÕ LÊ PHÚ - Khảo sát và thu thập thơng tin, dữ liệu về hiện trạng hạ tầng thốt nước đơ thị của thành phố Biên Hòa - Cơ sở lý thuyết của ứng dụng GIS trong quản lý hạ tầng mơi trường đơ thị - Xây dựng... gian và thống kê địa lý được sử dụng để thiết lập bản đồ ứng với các kịch bản khác nhau khi ứng dụng GIS hỗ trợ cơng tác quản lý hệ thống thốt nước cho Thành phố Biên Hòa - Thực hiện phương pháp phân tích - thiết kế hệ thống khi sử dụng các phần mềm GIS, chuẩn dữ liệu để lập trình, cài đặt vận hành thử nghiệm và đưa vào ứng dụng - Giực hiện phương pháp phân tích - thiết kế hệ thống khi sử dụng PhGiực . thành phần của hệ thống quản lýhạ tầng thoát nước đô thị. - Hệ cơ sở dữ liệu GIS hệ thống thoát nước cho TP .Biên Hòa. - Bộ công cụ với các chức năng hỗ trợ quản lý hệ thống thoát nước. PHẦN II:. trình quản lýcác tài sảnvà vận hành hệ thống thoát nước đô thị. - Thu thập, phân tích và đánh giá dữ liệu về hệ thống thoát nước đô thị của thành phố Biên Hòa. - Đề xuất mô hình hệ thống GIS. kế hệ thống thoát nước mưa đô thị Hà Nội. 1.3 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu tổng quát của đề tài:- Thiết lập hệ thống ứng dụng GIS hỗ trợ công tác quản lý hệ thống thoát nước cho thành phố Biên