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 hi
Trang 1ĐẠI 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
Trang 2NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Trang 3
Tp.Thành phố HCM, ngày tháng năm NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Trang 4
Tp.Thành phố HCM, ngày thángnăm MỤC LỤC MỤC LỤC i
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ii
PHẦN I: TỔNG QUAN 1
1.1 Đặt vấn đề nghiên cứu 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2
Trang 51.3 Nội dung nghiên cứu 82
1.4 Tình hình nghiên cứu 83
1.4.1 Trên Thế giớiTrong nước 83
1.4.2 Trong nướcTrên Thế giới 84
1.5 Sản phẩm dự kiến 8
PHẦN II: HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC 8
2.1 Giới thiệu về hệ thống thoát nước 8
2.2 Quản lý tổng thể 8
2.3 Tài sản của hệ thống thoát nước 8
2.3.1 Tuyến cống 8
2.3.2 Hầm ga 89
2.3.3 Trạm bơm 89
2.3.4 Cửa xả 89
2.4 Quy trình quản lý 89
PHẦN III: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG THỰC HIỆN 810
3.1 Phương pháp nghiên cứu 10
3.2 Nội dung nghiên cứu 1011
PHẦN IV: Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1512
4.1 Ý nghĩa khoa học 1512
4.2 Ý nghĩa thực tiễn 1512
PHẦN V: KẾ HOẠCH THỰC HIỆN CỦA ĐỀ TÀI 1513
5.1 Kế hoạch thực hiện 1513
5.2 Mục Lục dự kiến 1614
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1917
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BTCT Bê tông cốt thép
CMT8 Cách mạng tháng tám
Trang 6CAD 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
QL1 Quốc lộ 1
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Hiện trạng cống hiện hữu
Trang 7& 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 lịng kênh hiện nay đang rất phổ biến tại các khu vực đơ thị của Việt
Namthành phố Biên Hịa Bên cạnh đĩ, 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 xuyên xảy ra
Thành phố Biên Hoà hiện nay có hệ thống thoát nước cũ, lạc hậu vàxuống cấp, tình trạng vệ sinh môi trường yếu kém đáng lo ngại Hệ thốngthoát nước chung, phần lớn được xây dựng từ trước năm 1975 Hệ thống cốngvà 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 kịp sự pháttriển của thành phố hiện tại cũng như tương lai Nước thải đô thị và côngnghiệp chưa được xử lý đã gây ô nhiễm môi trường ngày càng nặng đối vớisông Đồng Nai là nguồn cấp nước chủ yếu cho thành phố Biên Hoà và thànhphố Hồ Chí Minh, đặc biệt là KCN Biên Hoà I, khu chợ, khu nhà máy giấyTân Mai đã ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt, môi trường và cảnhquan du lịch
Để giải quyết tốt vấn đề đĩ trước tiên cần áp dụng cách quản lý hiệu quả nhất sao cho nhất quán từ khâu quy hoạch, quản lý các cơng trình trong hệ thống hiện cĩ đến việc quản lý duy tu, nạo vét, mở rộng và đầu tưthêm 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 đĩ để biết được một bức tranh tồn cảnh về hệ thống thốt nước nhằm khi cĩ xảy ra ngập úng hoặc ơ nhiễm thì nhà quản lý người
ta cĩ thể nhanh chĩng xác định được nguyên nhân từ đĩ đề ra phương án
giải quyết Hiện nay,cũng cĩ rất nhiều biện pháp thực hiện để cĩ 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 cĩ một giải pháp hiệu quả nhằm cĩ hệ thống đồng nhất thì cần giải quyết nguyên nhân cốt yếu đĩ là cơng tác quản lý hệ thống thơng tin Thực tế, Như đã biết cơng tác quản lý
Trang 8& 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 tríchxuất 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, GISgiúp 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 làmột 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 hômnay.Cùng với sự bùng nổ của Internet, WebGIS đã được hình thành và đã làmgiảm đáng kể chi phí của các ứng dụng GIS Người sử dụng GIS ngày nay đangđược 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
này đã tăng lên hơn 500, tạo ra kỹ nguyên mới trong phát triển ngành côngnghiệp ứng dụng GIS(ơJenkins, (2002).Gis applications In U.M Shamsi, GIS applications for Water, Wastewater and Stormwater Systems.CRC Pr I Llc, pp.
Trang 9& TS VÕ LÊ PHÚ
8 & 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 thựcthi 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 dạngcủa khu vực
Các ứng dụng GIS trong ngành công nghiệp cấp và thoát nước đã chothấy sự hiệu quả của ứng dụng GIS trong quản lý lưu vực sông, mạng lưới thủyvăn, nước mưa đô thị,…Hiệp hội Tài nguyên nước Mỹ (AWRA) đã tài trợ đặcbiệt cho hội nghị về ứng dụng GIS trong quản lý nguồn nước, trong đó Harlin vàLanfear (1993) và Hallam et al (1996) đã có báo cáo dành cho quản lý thoátnước mưa đô thị Hiệp hội Quốc tế về Khoa học thủy văn (IAHS) công bố cácchương trình hành động từ nhiều hội nghị, một trong số đó đã đặc biệt xử lý vớiviệc tích hợp và ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên nước (ví dụ, Kovar vàNachtnebel, 1996) Nhìn chung, Ứng dụng GIS cho ngành công nghiệp nước bắtđầu phát triển từ việc lập bản đồ, mô hình hóa, quản lý trang thiết bị và quản lýcông việc để phát triển các chương trình cải thiện vốn đầu tư, cũng như tổ chứccác 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 tráchnhiệm bảo trì và truy cập vào cơ sở dữ liệu địa lý khu vực cho một trong nhữngkhu 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 họmất chi phí khoảng 50 triệu USD (ơSan Diego Union-Tribune,(1998) Gis
applications In U.M Shamsi, GIS applications for Water, Wastewater and
kiệm cho thành phố và Quậntỉnh San Diego hàng triệu USD
Boston
Nhà chức trách về tài nguyên nước Massachusetts (MWRA) cung cấpdịch vụ nước và nước thải cho 2,5 triệu người ở 60 thành phố của khu vực
Trang 10& TS VÕ LÊ PHÚ
Greater Boston Khu vực dịch vụ MWRA kéo dài hơn 800 dặm vuông,có nhiềunhà máy xử lý liên kết với 780 dặm đường ống có kích thước lớn, và hàng chụctrạm bơm và đường hầm
MWRA bắt đầu một chương trình GIS trong từ năm 1989 và các dữ liệuGIS đã được sử dụng liên tục bởi các cộng đồng cá nhân để bảo vệ tài nguyênnước 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, thànhphố 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 USDtrong khoảng thời gian 15 năm, với việc hoàn vốn dự kiến trong vòng 8 nămthực 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 cùngcác 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,
1992, General Waterworks (King of Prussia, Pennsylvania) thuộc sở hữu vàquản lý 34 công ty cấp nước nhỏ và vừa Kinh nghiệm GIS của công ty chỉ rarằng mộtuwbgs dụng GIS tại một công ty nước cỡ trung bình có thể hoàn lại vốntrong 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 trongcác khu vực đô thị phát triển nhanh nhất của Hoa Kỳ, đã phát triển một hệ thốngthông tin đầu nguồn được gọi là WISE tích hợp quản lý dữ liệu GIS, và tiêuchuẩn 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 phươngpháp 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.
Trang 11& TS VÕ LÊ PHÚ
Ứng dụng GIS tại các nước khác
Các hệ thống ứng dụng GIS cho nước và nước thải đang phát triển trêntoàn thế giới Từ 1990, Viện Liên hợp quốc về đào tạo và nghiên cứu (UNITAR)bắt đầu cung cấp chương trình đào tạo GIS cho các chuyên gia từ các nước pháttriển với mục tiêu rộng lớn hơn là mỗi người tham gia thậm chí sẽ thiết lập mộtnền tảng cho công nghệ GIS trong đất nước của mình Được thành lập vào năm
1992, Trung tâm Môi trường và Phát triển cho khu vực Ả Rập và châu Âu(CEDARE) nhận ra rằng GIS là một công cụ quan trọng cho bộ sưu tập hiệuquả, quản lý và phân tích dữ liệu về môi trường ở Trung Đông
- Cục Môi trường của nước Qatar phát triển một hệ GIS trong giữa nhữngnăm của thập niên 1990 và tích hợp nó với nhiệm vụ quản lý môi trường của họ.Thúc đẩy bởi hình ảnh vệ tinh có độ phân giải cao từ Viễn thám Ấn Độ (IRS),
vệ tinh IRS-1C, công nghệ GIS / GPS
- Tổ chức Sistema de Agua Potabley Alcantarillado de León (SAPAL) ởLeón, Mexico, bắt đầu thực hiện GIS vào năm 1993 và xây dựng một kiểm kêđầy đủ hệ thống nước của họ, bao gồm cả phụ kiện, đường ống, và máy bơm, sửdụng ArcView của ESRI và ArcInfo gói phần mềm GIS
- Trung tâm Chuẩn bị và thực hiện các dự án quốc tế (The Center forPreparation and Implementation of International Projects), Moscow, thực hiệnchương trình GIS quản lý môi trường trong các thành phố Yaroslavl, Vologda,Kostroma, và Ivanovo của Nga
- Tổng công ty nước Nam Úc (The South Australian Water Corporation)(SA Water) đã phát triển hệ thống thông tin thiết bị số hóa (DFIS) để trích xuất
dữ liệu kỹ thuật số cho thiết kế ý tưởng của hơn 32 nghìn km của hệ thống cấpnước (dẫn nước) và nước thải
- Tổ chức DFIS của Tổng công ty nước phát triển một kế hoạch tổng thểnước cho tỉnh phía Tây Indonesian bao gồm việc thiết kế, xây dựng và vận hành
hệ thống xử lý nước thải, cấp nước, trữ nước, và các cơ sở kiểm soát lũ lụt
Tóm lại, GIS đang phát triển nhanh chóng như một công cụ quản lý thôngtin cho chính quyền địa phương bởi các tiện ích do năng suất mạnh mẽ và khảnăng giao tiếp Nhiều ứng dụng GIS vào các lĩnh vực kinh doanh và quản lý nhànước, phụ thuộc vào thông tin địa lý chính xác sẽ tiếp tục được hưởng lợi từ cácứng dụng GIS (ơRobertson,(2001) Gis applications In U.M Shamsi, GIS applications for Water, Wastewater and Stormwater Systems.CRC Pr I Llc, pp.
8 & 33ư Trong năm 1999, kinh doanh cốt lõi GIS trên toàn thế giới (phần cứng,phần mềm, dịch vụ) doanh thu tăng 10,6% lên khoảng 1.5 tỷ USD (ơDaratech,(2000).Gis applications In U.M Shamsi, GIS applications for Water,
Trang 12& TS VÕ LÊ PHÚ
2001, doanh thu này đã tăng lên 7.3 tỷ USD Từ năm 2005, các công nghệ liênquan đến GIS (ví dụ, không dây Internet, kết nối mạng, GPS và cảm biến từ xa)đang mở ra cánh cửa mới phát triển các ứng dụng không gian cho phép tăng độchính xác dữ liệu, và tiếp tục cải thiện trong phần cứng và phần mềm GIS.Những phát triển này sẽ giúp chúng ta phát triển các ứng dụng GIS rộng hơn
(ơRobertson,(2001).Gis applications In U.M Shamsi, GIS applications for Water, Wastewater and Stormwater Systems.CRC Pr I Llc, pp 8 & 33ư.
Dịch vụ dựa trên địa điểm (LBS), GIS di động và Internet, sẽ mang lại cácgiải pháp, khả năng tương tác dữ liệu theo yêu cầudựa trên Web, rất nhiều dữliệu trực tuyến có thể được xử lý trong lĩnh vực sử dụng các thiết bị không dây
(ơWaters,(2001).Gis applications In U.M Shamsi, GIS applications for Water, Wastewater and Stormwater Systems.CRC Pr I Llc, pp 8 & 33ư.
1.2.2 Trong nước
Tại Việt Nam công nghệ GIS được ứng dụng rộng rãi trong các ngành:nông nghiệp, giao thông, viễn thông, cấp thoát nước đem lại hiệu quả caotrong công tác quản lý và bảo vệ tài sản
Xu hướng hiện nay trong quản lý hệ thống thoát nước là sử dụng tối đakhả năng cho phép của GIS Sự phát triển của phần cứng làm cho máy tính cónhiều khả năng hơn, mạnh hơn và các ứng dụng GIS cũng trở nên thân thiện hơnvới người sử dụng bởi các khả năng hiển thị dữ liệu ba chiều, các công cụ phântích không gian và giao diện tuỳ biến
Nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp,nên GIS thích hợp với các nhiệm vụ quản lý hệ thống thoát nước Các mô hìnhphức tạp cũng có thể dễ dàng cập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS
GIS được sử dụng để cung cấp thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn chocác nhà hoạch định chính sách Các cơ quan chính phủ dùng GIS trong quản lýcác nguồn tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hoá,quan trắcvà đặc biệt là trong quản lý hệ thống thoát nước
GIS cũng được sử dụng để đánh giá các sự cố môi trường Các cơ quanchính phủ và địa phương phải đối phó nhanh chóng với thiên tai, ngập lụt, hạnhán Thông tin địa lý là những thông tin quan trọng để đưa ra những quyết địnhmột cách nhanh chóng Các phân tích GIS phụ thuộc vào chất lượng, giá trị vàtính tương thích của các dữ liệu địa lý dạng số
Việc chia sẻ dữ liệu sẽ kích thích sự phát triển các nhu cầu về sản phẩm
và dịch vụ GIS Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sự kết hợp của GIS với GPS
Trang 13- Công ty TNHH Nhà nước Môi trường và Công trình Đô thị Huế (2013).
Ứng dụng GIS trong quản lý cơ sở hạ tầng hệ thống thoát nước và phương tiện vận chuyển rác thải trên địa bàn thành phố Huế.Trong đó một số kết quả mang
- PGS.TS Trần Vĩnh Phước (2009) Xây dựng hệ thống thông tin địa lý(GIS) phục vụ công tác quản lý đô thị thành phố Kon Tum, tỉnh Kon Tum.Trong
đó một số kết quả mang lại như:
+ Xây dựng Hệ thống thông tin địa lý phục vụ công tác quản lý đô thịthành phố Kon Tum, tỉnh Kon Tum, gồm: Mô hình dữ liệu, cơ sở dữliệu geodatabase 6 chuyên đề (Chuyên đề Xây dựng, Chuyên đề Giaothông, Chuyên đề Mạng cấp điện, Chuyên đề Mạng cấp nước, Chuyên
đề Mạng thóat nước, Chuyên đề Mạng Viễn thông)
+ Khi sản phẩm của đề tài được đưa vào sử dụng, các dữ liệu được quản
lý trên giấy theo hình thức báo cáo, sơ đồ, bản vẽ… trước đây được đưavào máy tính Với khả năng xử lý của máy tính, các thông tin cung cấpcho lãnh đạo sẽ kịp thời, chính xác hơn rất nhiều so với cách quản lý và
xử lý thủ công trên giấy Do đó, tiết kiệm được kinh phí cho việc tìmkiếm, xử lý thông tin
+ Khi dữ liệu của các đơn vị được chia sẻ với nhau trên mạng, các đơn vị
sẽ không xây dựng dữ liệu trùng lặp; dữ liệu quản lý trong cơ sở dữ liệu
sẽ đồng nhất, nhất quán trong việc cung cấp thông tin hỗ trợ ra quyếtđịnh Do đó, sẽ tiết kiệm được rất nhiều kinh phí cho việc xây dựng dữliệu
- Nghiên cứu phần mềm tính toán mạng lưới thoát nước, tiêu thoát nướcmưa trên địa bàn TPHCM của TS Nguyễn Ngọc Ẩn
Trang 14& TS VÕ LÊ PHÚ
- PGS.TS Nguyễn Việt Anh (2003) Thoát nước đô thị bền vững và khả
năng áp dụng tại Việt Nam Trong đó một số kết quả mang lại như:
+ Giảm chi phí đầu tư xây dựng, vận hành và bảo dưỡng do tránh đượccác tuyến cống thoát nước dài, đường kính và độ sâu lớn, các trạm bơmnước thải;
+ Cho phép sử dụng các giải pháp công nghệ đơn giản, chi phí thấp, tậndụng triệt để các điều kiện tự nhiên để xử lý nước thải, do phân tánđược quỹ đất yêu cầu Các mô hình quản lý, cơ chế tài chính áp dụngcũng rất linh hoạt tùy theo điều kiện cụ thể;
+ Dễ quy hoạch và thực hiện quy hoạch Cho phép phân đợt xây dựng,đầu tư các hợp phần kỹ thuật từng bước theo khả năng tài chính Quy
mô đầu tư cũng sát với yêu cầu hơn, tránh lãng phí;
+ Cho phép tái sử dụng tại chỗ nước thải sau xử lý (rửa, tưới, bổ cập nướcngầm) và chất dinh dưỡng tách được (bón cây trồng) Trong một sốtrường hợp, có thể xử lý nước thải phân tán đạt mức độ xả ra môitrường, mạng lưới thoát nước mưa, nhờ vậy tiết kiệm đáng kể chi phíxây dựng và quản lý đường cống thoát nước
- Nguyễn Như Hà, Lương Tuấn Anh (2000), Nghiên cứu xây dựngchương trình tính toán phục vụ quy hoạch thiết kế hệ thống thoát nước mưa đôthị Hà Nội
1.3 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu tổng quát của đề tài:- Thiết lập hệ thống ứng dụng GIS hỗ trợcông tác quản lý hệ thống thoát nước cho thành phố Biên Hòa
Mục tiêu cụ thể của đề tài:
- Xây dựng cơ sở dữ liệu GISchuyên ngànhvề hệ thống thoát nước
đô thị của thành phố Biên Hòa
- Phát triển công cụ hỗ trợ cho công tác quản lý, duy tu và vận hành
hệ thống thoát nước
1.4 Nội dung nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu tổng quát và cụ thể nêu trên, các nội dung nghiêncứu sau đây sẽ được thực hiện:
- Tìm hiểu quy trình quản lýcác tài sảnvà vận hành hệ thống thoát nước đôthị
- Thu thập, phân tích và đánh giá dữ liệu về hệ thống thoát nước đô thịcủa thành phố Biên Hòa
- Đề xuất mô hình hệ thống GIS hỗ trợ công tác quản lý và vận hành
Trang 15Xu hướng hiện nay trong quản lý hệ thống thoát 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 nên thân thiện hơn với người sử dụng bởi các khả năng hiển thị
dữ liệu ba chiều, các công cụ phân tích không gian và giao diện tuỳ biến
Nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp, nên GIS thích hợp với các nhiệm vụ quản lý hệ thống thoát nước Các mô hình phức tạp cũng có thể dễ dàng cập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS
GIS được sử dụng để cung cấp thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn cho các nhà hoạch định chính sách Các cơ quan chính phủ dùng GIS trong quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hoá, quan trắcvà đặc biệt là trong quản lý hệ thống thoát nước
GIS cũng được sử dụng để đánh giá các sự cố môi trường Các cơ quan chính phủ và địa phương phải đối phó nhanh chóng với thiên tai, ngập lụt, hạn hán Thông tin địa lý là những thông tin quan trọng để đưa ra những quyết định một cách nhanh chóng Các phân tích GIS phụ thuộc vào chất lượng, giá trị và tính tương thích của các dữ liệu địa lý dạng số
Việc chia sẻ dữ liệu sẽ kích thích sự phát triển các nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ GIS Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sự kết hợp của GIS với GPS (hệ thống định vị toàn cầu) và công nghệ viễn thám, đã cung cấp các công cụ thu thập dữ liệu hiệu quả hơn
Bên cạnhđó cũng có nhiều công trình nghiên cứu khoa học về vấn đề thoát nướcđô thị như:
- Nghiên cứu phần mềm tính toán mạng lưới thoát nước, tiêu thoát nước mưa trên địa bàn TPHCM của TS Nguyễn Ngọc Ẩn.
- Nghiên cứu vấn đề thoát nướcđô thị bền vững của PGS.TS Nguyễn Việt Anh.
1.8- Nguyễn Như Hà, Lương Tuấn Anh (2000), Nghiên cứu xây dựng chương trình tính toán phục vụ quy hoạch thiết kế hệ thống thoát nước mưa đô thị Hà Nội.
1.8.1 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 hômnay.Cùng với sự bùng nổ của Internet, WebGIS đã được hình thành và đã làmgiảm đáng kể chi phí của các ứng dụng GIS Người sử dụng GIS ngày nay đangđược hưởng các sản phẩm nhanh hơn, rẻ hơn, và dễ dàng sử dụng hơn trước đây
Trang 16& TS VÕ LÊ PHÚ
Chỉ có vài chục nhà cung cấp phần mềm GIS trước năm 1988(Kindleberger, 1992), con số này đã tăng lên hơn 500, tạo ra kỹ nguyên mớitrong phát triển ngành công nghiệp ứng dụng GIS (Jenkins, 2002) Sức mạnhcủa phần mềm GIS đang tăng lên và xâm nhập gần như tất cả các lĩnh vực: từquy hoạch thành phố để giám định sở hữu thuế, cơ quan thực thi pháp luật, vàquản lý các công trình tiện ích,…Việc sử dụng đa phương tiện, hình ảnh và âmthanh, 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 chothấy sự hiệu quả của ứng dụng GIS trong quản lý lưu vực sông, mạng lưới thủyvăn, nước mưa đô thị,… Hiệp hội Tài nguyên nước Mỹ (AWRA) đã tài trợ đặcbiệt cho hội nghị về ứng dụng GIS trong quản lý nguồn nước, trong đó Harlin vàLanfear (1993) và Hallam et al (1996) đã có báo cáo dành cho quản lý thoátnước mưa đô thị Hiệp hội Quốc tế về Khoa học thủy văn (IAHS) công bố cácchương trình hành động từ nhiều hội nghị, một trong số đó đã đặc biệt xử lý vớiviệc tích hợp và ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên nước (ví dụ, Kovar vàNachtnebel, 1996) Nhìn chung, Ứng dụng GIS cho ngành công nghiệp nước bắtđầu phát triển từ việc lập bản đồ, mô hình hóa, quản lý trang thiết bị và quản lýcông việc để phát triển các chương trình cải thiện vốn đầu tư, cũng như tổ chứccác hoạt động khai thác và kế hoạch bảo trì (Morgan và Polcari, 1991)
Một số ví dụ thuyết phục chứng minh những lợi ích của các ứng dụng GIS
đã được mô tả trong các phầnáp 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 tráchnhiệm bảo trì và truy cập vào cơ sở dữ liệu địa lý khu vực cho một trong nhữngkhu vực pháp lý cấp tỉnh lớn nhất của quốc gia, bao gồm hơn 4200 dặm vuông.SanGIS dành khoảng 12 triệuđô la$ USD trong một khoảng thời gian 14 năm(1984-1998) để thu thập dữ liệu GIS Phương pháp khảo sát thông thường sẽlàm họ mất chi phí khoảng 50 triệu USDđô la$ (San Diego Union-Tribune,1998) Cách tiếp cận GIS / GPS đã tiết kiệm cho thành phố và Quận San Diegohàng triệu USDđô la
Boston
Nhà chức trách về tài nguyên nước Massachusetts (MWRA) cung cấpdịch vụ nước và nước thải cho 2,5 triệu người ở 60 thành phố của khu vựcGreater Boston Khu vực dịch vụ MWRA kéo dài hơn 800 dặm vuông,có nhiều
Trang 17Phải đối mặt với một mạng lưới 10 tỷ USD $của cơ sở hạ tầng lão hóa,bao gồm một hệ thống cấp nước với công suất 50 tỷ gallon nước mỗi năm, thànhphố Cincinnati, bang Ohio, đã tiến hành một nghiên cứu khả thi có chiều sâu.Nghiên cứu cho thấy một GIS sẽ tiết kiệm cho thành phố 11 triệu USD$ trongkhoảng thời gian 15 năm, với hoàn vốn dự kiến trong vòng 8 năm thực hiện(American City & Country, 1993)
Knoxville
Một dự án GIS 5,5 triệu USD đô la$ đã được bắt đầu vào năm 1986 bởicùng các thành phố Knoxville, Knox County, và the Knoxville Utility Board(Tennessee) dự kiến sẽ trả cho chính nó trong vòng 8 năm (Dorris, 1989) Trongnăm 1992, General Waterworks (King of Prussia, Pennsylvania) thuộc sở hữu vàquản lý 34 công ty cấp nước nhỏ và vừa Kinh nghiệm GIS của công ty chỉ rarằng một GIS tại một công ty nước cỡ trung bình có thể hoàn lại vốn trong ítnhất là 3 năm (Goubert và Newton, 1992)
Charlotte
Thành phố Charlotte và tỉnh Mecklenburg Bắc Carolina, đó là một trong các khuvực đô thị phát triển nhanh nhất của Hoa Kỳ, đã phát triển một hệ thống thôngtin đầu nguồn được gọi là WISE tích hợp quản lý dữ liệu GIS, và tiêu chuẩnthủy văn và thủy lực (H & H) chương trình như HEC-1, HEC-2, HEC-HMS vàHEC-RAS Sử dụng công nghệ này thông tin (IT) dựa trên phương pháp tíchhợp, các mô hình H & H hiện tại có thể được cập nhật ở một phần nhỏ (ít hơn100.,000 nghìn USDđô la$) chi phí phát triển một mô hình mới (hơn 1 triệuUSDđô l)a$) (Edelman et al., 2001)
Ứng dụng GIS tại các nước khác
Các hệ thống ứng dụng GIS cho nước và nước thải đang phát triển trêntoàn thế giới Từ 1990, Viện Liên hợp quốc về đào tạo và nghiên cứu (UNITAR)bắt đầu cung cấp chương trình đào tạo GIS cho các chuyên gia từ các nước pháttriển với mục tiêu rộng lớn hơn là mỗi người tham gia thậm chí sẽ thiết lập mộtnền tảng cho công nghệ GIS trong đất nước của mình Được thành lập vào năm
1992, Trung tâm Môi trường và Phát triển cho khu vực Ả Rập và châu Âu
Trang 18vệ tinh IRS-1C, công nghệ GIS / GPS.
- The Sistema de Agua Potabley Alcantarillado de León (SAPAL) ở León,Mexico, bắt đầu thực hiện GIS vào năm 1993 và xây dựng một kiểm kê đầy đủ
hệ thống nước của họ, bao gồm cả phụ kiện, đường ống, và máy bơm, sử dụngArcView của ESRI và ArcInfo gói phần mềm GIS
- Trung tâm Chuẩn bị và thực hiện các dự án quốc tế (The Center forPreparation and Implementation of International Projects), Moscow, thực hiệnchương trình GIS quản lý môi trường trong các thành phố Yaroslavl, Vologda,Kostroma, và Ivanovo của Nga
- Tổng công ty nước Nam Úc (The South Australian Water Corporation)(SA Wwater) đã phát triển hệ thống thông tin thiết bị số hóa (DFIS) để trích xuất
dữ liệu kỹ thuật số cho thiết kế ý tưởng của hơn 32.000 km của hệ thống cấpnước (dẫn nước) và nguồn nước thải
- SA Water’s DFIS đã được sử dụng để phát triển một kế hoạch tổng thểnước cho Indonesian province of West Java cho việc thiết kế, xây dựng và vậnhành hệ thống xử lý nước thải, cấp nước, trữ nước, và các cơ sở kiểm soát lũ lụt
Tóm lại,GIS đang phát triển nhanh chóng như một công cụ quản lý thôngtin cho chính quyền địa phương bởi các tiện ích do năng suất mạnh mẽ và khảnăng giao tiếp Nhiều ứng dụng GIS vào các lĩnh vực kinh doanh và quản lý nhànước, phụ thuộc vào thông tin địa lý chính xác sẽ tiếp tục được hưởng lợi từ cácứng dụng GIS (Robertson, 2001) Trong năm 1999, kinh doanh cốt lõi GIS trêntoàn thế giới (phần cứng, phần mềm, dịch vụ) doanh thu tăng 10,6% lên khoảng1.5 tỷ USD (Daratech, 2000) Trong năm 2001, doanh thu này đã tăng lên 7.3 tỷUSD Từ năm 2005, các công nghệ liên quan đến GIS (ví dụ, không dâyInternet, kết nối mạng, GPS và cảm biến từ xa) đang mở ra cánh cửa mới pháttriển các ứng dụng không gian cho phép tăng độ chính xác dữ liệu, và tiếp tụccải thiện trong phần cứng và phần mềm GIS Những phát triển này sẽ giúpchúng ta phát triển các ứng dụng GIS rộng hơn (Robertson, 2001)
1.8.2 Dịch vụ dựa trên địa điểm (LBS), GIS di động và Internet, sẽ
mang lại các giải pháp, khả năng tương tác dữ liệu theo yêucầudựa trên Web, rất nhiều dữ liệu trực tuyến có thể được xử
Trang 19Xu hướng hiện nay trong quản lý hệ thống thoát nước là sử dụng tối đakhả năng cho phép của GIS Sự phát triển của phần cứng làm cho máy tính cónhiều khả năng hơn, mạnh hơn và các ứng dụng GIS cũng trở nên thân thiện hơnvới người sử dụng bởi các khả năng hiển thị dữ liệu ba chiều, các công cụ phântích không gian và giao diện tuỳ biến
Nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp,nên GIS thích hợp với các nhiệm vụ quản lý hệ thống thoát nước Các mô hìnhphức tạp cũng có thể dễ dàng cập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS
GIS được sử dụng để cung cấp thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn chocác nhà hoạch định chính sách Các cơ quan chính phủ dùng GIS trong quản lýcác nguồn tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hoá,quan trắcvà đặc biệt là trong quản lý hệ thống thoát nước
GIS cũng được sử dụng để đánh giá các sự cố môi trường Các cơ quanchính phủ và địa phương phải đối phó nhanh chóng với thiên tai, ngập lụt, hạnhán Thông tin địa lý là những thông tin quan trọng để đưa ra những quyết địnhmột cách nhanh chóng Các phân tích GIS phụ thuộc vào chất lượng, giá trị vàtính tương thích của các dữ liệu địa lý dạng số
Việc chia sẻ dữ liệu sẽ kích thích sự phát triển các nhu cầu về sản phẩm
và dịch vụ GIS Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sự kết hợp của GIS với GPS(hệ thống định vị toàn cầu) và công nghệ viễn thám, đã cung cấp các công cụ thuthập dữ liệu hiệu quả hơn
Bên cạnhđó cũng có nhiều công trình nghiên cứu khoa học về vấn đề thoátnướcđô thị như:
- Nghiên cứu phần mềm tính toán mạng lưới thoát nước, tiêu thoát nướcmưa trên địa bàn TPHCM của TS Nguyễn Ngọc Ẩn
- Nghiên cứu vấn đề thoát nướcđô thị bền vững của PGS.TSNguyễn Việt Anh
- Nguyễn Như Hà, Lương Tuấn Anh (2000), Nghiên cứu xây dựngchương trình tính toán phục vụ quy hoạch thiết kế hệ thống thoát nước mưa đôthị Hà Nội