Với giải pháp này đã mang lại hiệu quả về nhiều mặt: giảm tỷ lệ rò rỉ, thất thoát; giảm chi phí năng lượng điện tiêu thụ cho trạm bơm cấp nước; quản lý thuận tiện…Những hiệu quả này [r]
(1)59
S¬ 36 - 2019 Hiệu phân vùng mạng lưới cấp nước
trong hệ thống cấp nước đô thị
Efficiency of zoning water supply network in urban water supply system
Nguyễn Văn Nam Tóm tắt
Mạng lưới cấp nước phân vùng được triển khai áp dụng nhiều hệ thống cấp nước đô thị mà công ty cấp nước đang quản lý, vận hành Với giải pháp đã mang lại hiệu nhiều mặt: giảm tỷ lệ rị rỉ, thất thốt; giảm chi phí lượng điện tiêu thụ cho trạm bơm cấp nước; quản lý thuận tiện…Những hiệu thể thơng qua việc tính tốn, so sánh giữa hai sơ đồ mạng lưới cấp nước điển hình, và dựa số sở đề xuất phân vùng mạng lưới cấp nước
Từ khóa: Phân vùng; mạng lưới cấp nước; áp lực dư; vận tốc kinh tế
Abstract
The zoning water supply network has been implemented in many urban water supply systems at the water supply companies It has brought about efficiency in many aspects: reducing the leakage rate; reducing the electricity consumption cost for water supply pumps; convenient management These effects have been expressed through the calculation and comparison between two typical water supply networks, and based on some fundamentations of the zoning water supply network.
Key words: zone separation, water supply network, pressure, economic velocity.
Nguyễn Văn Nam
Bộ môn Cấp nước
Khoa Kỹ thuật hạ tầng môi trường Đô thị Email: Namnv79@gmail.com
Ngày nhận bài: 14/06/2018 Ngày sửa bài: 30/07/2018 Ngày duyệt đăng: 22/10/2019
1 Tổng quan hiệu phân vùng mạng lưới cấp nước số đô thị Trong thời gian qua, hệ thống cấp nước đô thị Việt Nam quan tâm, ưu tiên đầu tư xây dựng, cải tạo, nâng cấp mở rộng; nhờ tình hình cấp nước cải thiện cách đáng kể Quản lý Nhà nước lĩnh vực cấp nước có đổi vượt bậc chế, sách Các cơng ty cấp nước ngày quan tâm trọng đến phát triển hệ thống cấp nước đạt hiệu cao Một số công ty cấp nước đầu tiếp cận theo hướng phân vùng tách mạng nhằm nâng cao hiệu làm việc hệ thống cấp nước (giảm thất thốt, phân phối điều hịa áp lực, quản lý thuận tiện ) như: Công ty TNHH MTV kinh doanh nước Hải Phịng, cơng ty TNHH MTV kinh doanh nước Hải Dương, cơng ty Cấp nước Sài Gịn, cơng ty TNHH MTV Cấp nước mơi trường Bình Dương, cơng ty CP Cấp nước số Vĩnh Phúc nhiều công ty cấp nước khác
Mặt khác, việc phân vùng tách mạng áp dụng nhiều cách khác tùy thuộc vào nhu cầu nguồn lực sở Phân vùng tách mạng theo dõi đồng hồ khu vực với việc vận hành van liên quan giúp giảm thất thoát hiệu Ở hệ thống mà mạng lưới khơng dạng vịng q phức tạp, việc phân vùng tách mạng theo dõi đồng hồ khu vực biện pháp đơn giản tiết kiệm Việc đặt ống độ sâu thấp Việt Nam lợi ích khác cho việc lựa chọn giải pháp phân vùng tách mạng
Việc phân vùng mạng lưới cấp nước số đô thị bước đầu đạt thành công, đem lại hiểu cao sản xuất, kinh doanh cho công ty sở cho công ty khác học tập, chia sẻ; chẳng hạn:
- Công ty TNHH MTV kinh doanh nước Hải Phòng, từ năm 1993 công ty đầu tư cải tạo đồng mạng lưới cấp nước cho phường chia nhỏ mạng lưới phường thành khối nhỏ Đến năm 1997, cơng ty xây dựng mơ hình cải tạo mạng lưới cấp nước theo địa bàn phường Mạng lưới cấp nước phường chia nhỏ thành khối, khối có đồng hồ tổng kiểm sốt nước cấp vào cho khoảng 150-500 đấu nối Mạng lưới cấp nước quy hoạch đầu tư theo cấp: truyền tải, phân phối, dịch vụ Nhờ vậy, tỷ lệ nước khơng tốn cơng ty giảm rõ rệt từ gần 40% (trước năm 1997) xuống 14% (năm 2014) Áp lực nước đồng toàn mạng lưới trì đủ áp lực để cấp nước trực tiếp cho cơng trình xây dựng cao 3-5 tầng [1, 5]
- Công ty Cấp nước Sài Gòn, quản lý, vận hành, khai thác hệ thống cấp nước Thành phố Hồ Chí Minh, tiền thân hệ thống cấp nước Sài Gòn, xây dựng từ năm 1880; có nhiệm vụ cung cấp nước cho 10 triệu dân, với tổng công suất 1.800.000 m3/ngđ (năm 2015) Với mạng lưới cấp nước rộng, đa nguồn, có phân vùng Gần để tiếp tục nâng cao hiệu làm việc hệ thống mạng lưới cấp nước tác giả Bùi Xuân Khoa cộng [4] đề xuất số giải pháp phân vùng tách mạng, sử dụng tuyến ống truyền tải riêng biệt đến khu vực cấp nước Trên thực tế, với hệ thống cấp nước phức tạp, với việc áp dụng giải pháp phân vùng tách mạng kết hợp với giải pháp quản lý, kỹ thuật khác phần giảm tỷ lệ thất thoát, thất thu cho hệ thống cấp nước thành phố Hồ Chí Minh, trì mức 32,8%
(2)60 T„P CHŠ KHOA HC KIƯN TRC - XY DẳNG
KHOA HC & CôNG NGHê
Thi gian cp nc 24/24h vi ỏp lực thành phố khoảng 1,4-1,6 Bar, nông thôn từ 1,0-1,2 Bar [1,5,7]
- Công ty TNHH MTV Cấp nước mơi trường Bình Dương [1,2]: Hiện Bình Dương có 200 vùng quản lý nước thất lớn nhỏ tùy theo yêu cầu thực trạng mạng lưới Tỷ lệ thất thoát năm 2012 8,4%
- Công ty cổ phần cấp nước Bà Rịa- Vũng Tàu [1,2,4]: Với công suất cấp nước lên tới 180.000 m3/ngày, cung cấp nước cho TP Bà Rịa, TP Vũng Tàu, 04 thị trấn huyện 09 xã với 136.000 khách hàng Duy trì áp lực đầu nguồn khu vực tiêu thụ nước khoảng từ 2,5-3 bar Điểm đầu nguồn áp lực cao tiến hành lắp van điều áp để điều hòa áp lực mạng lưới (khu vực Bà Rịa sau lắp van điều áp, thất giảm từ 18-19% cịn 11-12%), lắp bơm tăng áp cục cho khu vực bất lợi Phân vùng tách mạng thành nhiều mạng lớn (DMZ từ 5000-8000 khách hàng) vùng nhỏ (DMA từ 500-1500 khách hàng) để theo dõi kiểm tra Dùng mơ hình quản lý Crataker cho DMZ.Tỷ lệ thất thoát năm 2012 10,15%
Trước q trình thị hóa diễn mạnh mẽ thị, với địi hỏi cao dịch vụ cấp nước biến động khó lường biến đổi khí hậu tồn cầu nguồn nước ngày trở thành tài nguyên quý giá, sản phẩm nước phải trân trọng, mà Chính phủ đề định hướng giảm thất nước thị Việt Nam đến năm 2020 tất phải đạt 15% Đồng thời phải nâng cao dịch vụ cấp nước, đảm bảo kế hoạch cấp nước an toàn (đầy đủ, liên tục lưu lượng, áp lực chất lượng nước theo quy định), giảm giá thành, chi phí sản xuất, quản lý, vận hành hệ thống cấp nước Trong đó, việc phân vùng tách mạng hệ thống mạng lưới cấp nước số giải pháp đem lại hiệu xu tất yếu
2 Một số sở phân vùng mạng lưới cấp nước - Phân vùng tách mạng theo địa hình khu vực
Phân vùng tách mạng theo sơ đồ địa hình khu vực thường áp dụng trường hợp khu vực có chênh lệch lớn cao trình địa hình, có khu vực thị phân tán, kéo dài, cách xa Khi khu vực có cao trình tương đương khu thị tập trung
được phân chia thành khu vực riêng biệt [6] Sơ đồ phù hợp với đô thị miền núi vùng cao, vùng trung du, vùng có khu thị phân tán kéo dài
- Phân vùng tách mạng theo địa giới hành
Phân vùng tách mạng theo sơ đồ địa giới hành thường áp dụng vùng có địa giới hành (Quận, xã, phường ) liên tiếp Sơ đồ phù hợp với đô thị lớn ngành cấp nước có máy quản lý phân cấp theo địa phương
- Phân vùng tách mạng theo giai đoạn quy hoạch
Sơ đồ phân vùng tách mạng theo giai đoạn quy hoạch thường áp dụng với đô thị lớn, đô thị phát triển theo giai đoạn quy hoạch rõ ràng
- Phân vùng tách mạng theo tính chất sử dụng đất đô thị: Do đặc thù số thị có khu vực (vùng) có tính chất sử dụng đất khác đất cơng nghiệp, đất du lịch, đất với tính chất nhu cầu dùng nước khác xem xét thiết kế vùng cấp nước tương ứng
- Phân vùng tách mạng theo số lượng khách hàng phục vụ: Sơ đồ áp dụng hiệu nhiều thị, tính chất sử dụng đất, mật độ xây dựng, chiều cao xây dựng, địa hình khu vực không rõ ràng, đan xen
3 Hiệu mạng lưới cấp nước phân vùng
3.1 Đề xuất sơ đồ mạng lưới
Để phân tích đánh giá hiệu sơ đồ mạng lưới cấp nước phân vùng thơng số thủy lực qua thấy số hiệu mạng lưới cấp nước phân vùng; tác giả đề xuất sơ đồ mạng lưới cấp nước: sơ đồ (hình 2a) - sơ đồ mạng lưới cấp nước không phân vùng (1 cấp) sơ đồ (hình 2b) - sơ đồ mạng lưới cấp nước phân vùng (2 cấp) Trong sơ đồ 2, mạng lưới cấp nước phân thành vùng, mạng cấp I truyền dẫn cấp nước tới mạng cấp II điểm Cả sơ đồ phục vụ cho đối tượng cấp nước áp lực điểm cấp nước vào mạng lưới (bể chứa áp lực) giống Các điều kiện đường ống (độ nhám, giá trị tổn thất cục ), bể chứa áp lực giả thiết cho sơ đồ
3.2 Đánh giá hiệu kỹ thuật
1- Kết tính toán thủy lực MLCN:
Sử dụng phần mềm Epanet 2.0 tính tốn, mơ thủy lực cho sơ đồ mạng lưới cấp nước, với giả thiết nước cấp vào mạng từ bể chứa áp lực, với nguồn không đổi; lưu lượng lấy nút từ 2-6l/s; lưu lượng cấp vào mạng 90 l/s; mực nước bể 30m Kết tính toán thủy lực điều chỉnh với vận tốc đoạn ống nằm giới hạn vận tốc kinh tế (giá trị thể đoạn ống hình 3a, 3b) Kết giá trị áp lực dư nút sơ đồ xác định thể hình 3a, 3b
2- Các hiệu kỹ thuật:
(3)61
S¬ 36 - 2019 - Phân vùng tách mạng mạng lưới cấp nước, vùng
đều quản lý đồng hồ đo lưu lượng Việc cấp nước cho khu vực ổn định, dễ dàng điều tiết áp lực cấp vào vùng, nút (hình4, 5)
- Tỷ lệ thất nước giảm Quản lý kiểm soát lưu lượng nước cấp vào cho vùng, khu vực
- Thuận lợi quản lý đường ống thiết bị vùng, kiểm tra sửa chữa theo kế hoạch Dễ dàng phát rị rỉ, cơng trình, thiết bị khơng đáp ứng điều kiện khai thác bình thường theo vùng
- Nghiên cứu chế độ làm việc vùng mạng lưới, dự kiến điểm phát triển
3.3 Đánh giá hiệu kinh tế
1- Hiệu kinh tế xây dựng mạng lưới cấp nước:
Với phương án phân vùng tách mạng cho mạng lưới cấp nước đô thị ta phải xây dựng thêm tuyến ống song
song làm tuyến ống truyền dẫn (ống cấp I), đấu nối từ nguồn cấp (trạm bơm cấp 2, trạm bơm tăng áp) để cấp nước cho điểm lấy nước vào mạng lưới phân phối cho vùng Bố trí đồng hồ tổng điểm đấu nối vào vùng cấp nước để kiểm sốt lưu lượng vùng, bố trí van giảm áp để giảm áp cho vùng đầu mạng lưới cần thiết Do chi phí phát sinh cho vật liệu ống mới, đồng hồ, van Tuy nhiên, có tuyến ống truyền dẫn cấp nước đến vùng, nên đường kính ống phân phối vùng giảm (chủ yếu D100->200mm), nên tổng giá thành đường ống mạng phân vùng khơng lớn Thậm chí nâng cấp, mở rộng nhiều vùng tận dụng đường ống có đường kính nhỏ có mà khơng cần thiết phải thay đường ống có đường kính lớn Với sơ đồ hình 2a, chênh lệch đường kính đường ống phân phối từ D100mm, đến D500mm; đó, với sơ đồ mạng lưới phân vùng (hình 2b), chênh lệch đường kính ống phân phối D100->200mm
2- Hiệu giảm lượng điện tiêu thụ trạm bơm nước (TB cấp II, TB tăng áp)
Từ kết tính tốn thủy lực sơ đồ mạng lưới cấp nước đề xuất, cho thấy với áp lực dư đầu mạng áp lực dư điểm bất lợi sơ đồ mạng lưới cấp nước khơng phân vùng (hình 2a) ln thấp 1-3m (3-10%) so với sơ đồ mạng lưới cấp nước phân vùng thể hình Điều đồng nghĩa với việc sử dụng máy bơm cấp nước cho mạng lưới cấp nước với yêu cầu áp lực dư điểm bất lợi khơng đổi áp lực cần thiết máy bơm cấp vào mạng lưới cấp nước không phân lớn áp lực cần thiết cấp vào mạng lưới phân vùng Như vậy, chi phí điện cho máy bơm sơ đồ cấp nước phân vùng giảm so với sơ đồ khơng phân vùng tương ứng
Hình 2a Sơ đồ MLCN khơng phân vùng Hình 2b Sơ đồ MLCN phân vùng
Hình 3a Kết tính tốn thủy lực MLCN khơng
phân vùng Hình 3b Kết tính tốn thủy lực MLCN phân vùng
(4)62 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TRC - XY DẳNG
KHOA HC & CôNG NGHê
3- Hiệu giảm rị rỉ, thất nước mạng lưới
Việc rị rì, thất thoát nước mạng lưới cấp nước, phần nguyên nhân cố đường ống (chủ quan, khách quan), mức độ rị rỉ nước tỷ lệ tương ứng với áp lực dư mạng Với sơ đồ mạng lưới cấp nước phân vùng, áp lực dư nút tương đối đồng (hình 5), nên tỷ lệ thất thoát chắn giảm nhiều Trên thực tế, tỉ lệ thất cơng ty cấp nước giảm đáng kể áp dụng sơ đồ mạng lưới cấp nước phân vùng trình bày phần
3.3 Đánh giá chung
Với giải pháp phân vùng tách mạng, nhận thấy giảm cột áp trạm bơm cấp nước kết hợp với việc lắp van giảm áp đầu vùng khiến lượng nước rò rỉ giảm lượng đáng kể Nguyên nhân với tuyến ống đầu mạng, áp lực nước lớn, rị rỉ, thất nhiều, ta dùng van giảm áp giảm áp lực vùng đầu mạng lượng nước rò rỉ giảm dẫn đến lưu lượng bơm giảm Khi cột áp lưu lượng giảm dẫn đến công suất bơm giảm giảm lượng điện tiêu
thụ, tiết kiệm lượng chi phí điện nhà máy trả
Sau khái tốn sơ chi phí cải tạo mạng lưới ta thấy rằng, sau năm ta thu hồi vốn ban đầu, lượng điện tiêu thụ tỷ lệ thất thốt, rị rỉ mạng lưới tiếp tục giảm Như việc phân vùng tách mạng đem lại hiệu cao vấn đề tiết kiệm lượng giảm lượng nước thất thoát
Việc tính tốn thủy lực, kiểm tra kinh tế nhằm khẳng định giải pháp phân vùng tách mạng giải pháp khả thi thực nhằm tạo sở cho việc triển khai mơ hình vào thực tế mạng lưới cấp nước đô thị Ý nghĩa việc cải tạo khai thác tối đa nguồn lực có, tiết kiệm chi phí mà đem lại hiệu tốt cho doanh nghiệp cấp nước, chi phí thu từ việc tiết kiệm lượng, giảm lượng nước thất thoát nguồn đầu tư hiệu ổn định để nâng cấp, mở rộng, cải tạo mạng lưới trang thiết bị máy móc, đầu tư thiết bị công nghệ cao cho công tác vận hành quản lý mạng lưới cấp nước
4 Kết luận
Việc đề xuất mạng lưới cấp nước có phân vùng tách mạng nhằm đem lại hiệu cao công tác quản lý tiết kiệm lượng tiêu thụ dựa nguồn lực địa phương
Giải pháp phân vùng tách mạng phù hợp với điều kiện thị cịn giúp điều hịa, ổn định áp lực mạng lưới, giảm lượng nước rò rỉ, thất thoát, đem lại hiệu kinh tế cao
Giải pháp phân vùng tách mạng góp phần làm tăng hiệu đầu tư xây dựng đường ống cấp nước, đặc biệt cho đô thị nâng cấp, mở rộng thị có nhiều giai đoạn quy hoạch phát triển không gian đem lại hiệu cao để theo hướng phát triển bền vững./
Hình Áp lực dư nút tính tốn mạng lưới phân vùng
T¿i lièu tham khÀo
1 Cục Hạ tầng kỹ thuật - Bộ Xây dựng (2015), Kinh nghiệm chống thất thoát nước Việt Nam.
2 Cục Hạ tầng kỹ thuật- Bộ Xây dựng (2015), Thực cấp nước an tồn thị Việt Nam.
3 Cục Hạ tầng kỹ thuật- Bộ Xây dựng (2015), Ứng dụng công nghệ thơng tin cơng tác chống thất thốt, thất thu nước sạch. 4 Bùi Xuân Khoa, Lý Tài Thành (2016), “Nghiên cứu giải pháp
phân phối nước nhằm cải thiện dịch vụ cấp nước Thành phố Hồ Chí Minh”, tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi Môi trường, số 55.
5 Hội cấp thoát nước Việt Nam, “Dữ liệu cơng ty cấp thốt nước Việt Nam 2015”, tập 1- Cấp nước đô thị.
6 Trịnh Xn Lai (2009), “Tính tốn mạng lưới phân phối nước phân tích nước va”, NXB Xây dựng, Hà Nội.
7 Đại học Thủy Lợi, báo cáo tham luận, “Ứng dụng tiến của khoa học QTHT cấp nước công ty Cổ phần KDNS Hải Dương”, Hội thảo “Giải pháp thiết kế, vận hành hệ thống cấp thoát nước”, (2018).