Ứng dụng GIS hỗ trợ công tác sửa chữa mạng lưới cấp nước tại thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG GIS HỖ TRỢ CÔNG TÁC SỬA CHỮA MẠNG
LƢỚI CẤP NƢỚC TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Họ và tên sinh viên: BÙI THỊ THANH TÂM
Ngành: Hệ thống Thông tin Địa lý
Niên khóa: 2013 – 2017

Tháng 6/2017


TỨNG DỤNG GIS HỖ TRỢ CÔNG TÁC SỬA CHỮA MẠNG LƢỚI CẤP
NƢỚC TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Tác giả
BÙI THỊ THANH TÂM

Tiểu luận đƣợc đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kĩ sƣ ngành Hệ thống Thông tin Địa lý

Giáo viên hƣớng dẫn:
TS. KHƢU MINH CẢNH

Tháng 6 năm 2017


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cám ơn chân thành đến TS.Khƣu Minh Cảnh, anh Lê Võ

Hữu Trí đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình thực hiện
tiểu luận tốt nghiệp.
Tôi xin cảm ơn ban lãnh đạo Trung tâm Ứng dụng Hệ thống thông tin địa lý
TP.HCM (HCMGIS) trực thuộc Sở Khoa Học và Công nghệ TP.HCM đã tạo điều
kiện cho tôi đƣợc thực tập tại cơ quan, cung cấp cho tôi những kỹ năng, bài học
kinh nghiệm từ thực tế để tôi hoàn thành tiểu luận này.
Cảm ơn thầy PGS.TS.Nguyễn Kim Lợi, thầy Nguyễn Duy Liêm và toàn thể
quý thầy cô Trƣờng Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh đã giảng dạy giúp tôi có
những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tại trƣờng.
Tôi cũng cảm ơn những ngƣời bạn đồng hành cùng tôi trong quãng đời sinh
viên, những ngƣời đã luôn giúp đỡ tôi khi tôi gặp khó khăn, sẵn sàng chia sẻ cho
tôi những điều hay, lẽ phải và cũng là nguồn động lực để tôi phấn đấu vƣơn lên.
Cuối cùng, để có đƣợc thành quả nhƣ ngày hôm nay, con xin nói lời biết ơn
chân thành đối với cha mẹ, những ngƣời đã sinh thành nên con, chăm sóc, nuôi dạy
con thành ngƣời và tạo điều kiện cho con đƣợc học tập.

Bùi Thị Thanh Tâm
Khoa Môi trƣờng và Tài nguyên
Trƣờng Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Số điện thoại: 0974183745

i


TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu “Ứng dụng GIS hỗ trợ công tác sửa chữa trên mạng lƣới cấp
nƣớc tại thành phố Hồ Chí Minh.” đã đƣợc thực hiện trong khoảng thời gian từ
tháng 3/2017 đến tháng 6/2017. Mục tiêu của đề tài bao gồm:
- Xây dựng cơ sở dữ liệu mạng lƣới (giả định) hệ thống cấp nƣớc. Kết nối dữ liệu
vào GeoServer, biên tập dữ liệu.

- Cơ sở lý thuyết về lập lịch để giảm thiểu số ngƣời bị ảnh hƣởng do sửa chữa
đƣờng ống.
- Đề xuất các phƣơng án tối ƣu hóa theo không gian, lập lịch để phục vụ công tác
sửa chữa.
- Xây dựng Web bằng Python Flask phục vụ lập lịch tối ƣu về sửa chữa ống nƣớc
tại TPHCM
Phƣơng pháp tiếp cận của đề tài là sử dụng đã sử dụng phần mềm Microsoft Excel
xây dựng dữ liệu về thông tin của các vị trí hƣ của mạng lƣới cấp nƣớc tại Thành
phố Hồ Chí Minh (TPHCM); xây dựng dữ liệu không gian về các điểm vị trí hƣ
bằng GIS. Kết nối dữ liệu với GeoServer và biên tập dữ liệu. Xây dựng trang
WebGIS bằng Python, HTML, Framwork Flask, hệ quản trị CSDL
PostGres/PostGIS. Sử dụng thuật toán tối ƣu và bài toán lập lịch tối ƣu để đƣa ra
lịch sửa chữa tối ƣu về sửa chữa mạng lƣới cấp nƣớc tại TPHCM.
Kết quả đạt đƣợc của khóa luận là:
- Định hƣớng đƣợc bài toán tối ƣu, lập lịch tối ƣu
- Tìm đƣợc các dữ liệu, tài liệu liên quan đến hiện trạng và các tác động từ việc sửa
chữa hệ thống nƣớc trong thành phố. Nhận định đƣợc vấn đề tiết kiệm thời gian,
phục vụ tốt nhất cho ngƣời dân về vấn đề sửa chữa hệ thống nƣớc.
- Tìm hiểu và xây dựng đƣợc hệ thống Web và CSDL.
- Xây dựng đƣơc trang Web với các công cụ tìm kiếm và công cụ hỗ trợ xuất các
kịch bản lịch sửa chữa theo thuật toán tối ƣu với rang buộc về thời gian và số
lƣợng công nhân cũng nhƣ tác động của hệ thống trong thành phố.
ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................ i
TÓM TẮT.............................................................................................................................ii
MỤC LỤC .......................................................................................................................... iii
DANH MỤC VIẾT TẮT...................................................................................................... v

DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................................. vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................................vii
CHƢƠNG 1. MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài................................................................................................. 1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................................... 2
1.2.1. Mục tiêu chung ........................................................................................................... 2
1.2.2. Mục tiêu cụ thể ........................................................................................................... 2
1.3. Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu .................................................................................. 2
1.3.1. Phạm nghiên cứu ........................................................................................................ 2
1.3.2. Đối tƣợng nghiên cứu ................................................................................................. 2
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ...................................................................... 3
2.1. Thông tin về địa bàn nghiên cứu ................................................................................... 3
2.3. Đối tƣợng nghiên cứu .................................................................................................... 5
2.3.1. Định nghĩa về mạng lƣới cấp nƣớc . .......................................................................... 5
2.3.2. Các đối tƣợng của mạng lƣới cấp nƣớc. ..................................................................... 7
2.5. Tình hình nghiên cứu..................................................................................................... 8
2.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................................................. 8
2.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ............................................................................. 10
2.5. Khắc phục bằng công trình .......................................................................................... 14
2.6. Khắc phục bằng nghiên cứu: Nghiên cứu về bài toán lập lịch .................................... 16
CHƢƠNG 3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................ 20
3.1. Dữ liệu thu thập ........................................................................................................... 20
iii


3.2. Sơ đồ phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................... 20
3.3. Cơ sở dữ liệu................................................................................................................ 20
3.3.1. Mô tả các lớp dữ liệu ................................................................................................ 20
3.2.2. Xây dựng CSDL ....................................................................................................... 21
3.3.3. GeoServer ................................................................................................................. 22

3.3.4. Các khái niện về web bằng python Flask ................................................................. 22
3.3.4.1. Trang web .............................................................................................................. 22
3.3.4.2. Python .................................................................................................................... 23
3.3.4.3. Flask....................................................................................................................... 23
3.3.5. Nêu bài toán và phƣơng pháp giải. ........................................................................... 23
3.3.5.1. Những đáp ứng, giải quyết vấn đề: ....................................................................... 24
3.3.5.2. Mô tả hệ thống: ...................................................................................................... 24
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ .................................................................................................... 28
4.1. Kết quả ......................................................................................................................... 28
4.1.1. Xây dựng trang Web để kết nối dữ liệu.................................................................... 28
4.1.2. Xây dựng công cụ nhập điểm hƣ .............................................................................. 29
CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ LIẾN NGHỊ ...................................................................... 32
5.1. Kết luận........................................................................................................................ 32
5.2. Kiến nghị ..................................................................................................................... 32
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 33
PHỤ LỤC ........................................................................................................................... 35

iv


DANH MỤC VIẾT TẮT
GIS

Geographic Information System (Hệ thống thông tin địa lý)

TPHCM

Thành phố Hồ Chí Minh

GTVT:

Giao Thông Vận Tải

VAT:

Value Added Tax (Thuế giá trị gia tăng)

TNHH MTV:

Trách Nhiện Hữu Hạn Một Thành Viên

CP:

Cổ Phần

PVC:

Polyvinylclorua (nhựa nhiệt dẻo)

CAD:

Computer-aided design (thiết kế đƣợc sự hỗ trợ của máy tính)

WMS:

Warehouse Management System (Hệ thống quản lý công việc)

DMS:

Document Management System (Hệ thống quản lý tài liệu)

IMS:

Infrastructure Management System (Hệ thống quản lý cơ sở hạ

tầng)
MMS:

Materials Management Systems (Hệ thống quản lý vật liệu)

CIS:

Customer Information System (Hệ thống thông tin khách hàng)

SCADA:

Supervisory Control And Data Acquisition (Điều khiển giám sát

và thu thập dữ liệu)
ĐHQG:

Đại Học Quốc Gia

KH&CN:

Khoa học và công nghệ

DMA:

Phân chia khu vực

CSDL:

Cơ Sở Dữ Liệu

SAWACO:

Tổng công ty cấp nƣớc Sài Gòn.

v


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1. Thông tin về các lớp dữ liệu và số liệu .............................................................. 20
Bảng 3.2. Bảng Excel về thông tin lớp dữ liệu vị trí nước bị hư ........................................ 21
Bảng 3.3. Thông tin về vị trí đường ống bị hư ................................................................... 22
Bảng 4.1. kết quả lịch sửa .................................................................................................. 29

vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1.Bản đồ ranh giới hành chính TPHCM .................................................................. 4
Hình 2.2.Sơ đồ cấp nước hiện hữu tphcm (Lý Thanh Tài, 2016) ......................................... 5
Hình 2.3.Sơ đồ cấp nước cho thành phố Hồ Chí Minh ........................................................ 7
Hình 2.5.Mô hình tổng thể giải pháp GIS .......................................................................... 12
Hình 2.6.Phần mềm quản lý tài sản trong mạng lưới cấp nước trên nền GIS ................... 13
Hinh 2.7.Giao diện chương trình thủy lực ......................................................................... 14
Hình 2.8. Minh hoạ giao diện phần mềm Visual studio code 1.11.2 ................................ 19
Hình 3.1. Sơ đồ nghiên cứu ................................................................................................ 20

Hình 3.2. Sơ đồ công nghệ ................................................................................................. 27
Hình 4.1. Giao diện tổng quát trang web ........................................................................... 28
Hình 4.2. Kết quả khi thực hiện tính toán .......................................................................... 29
Hình 4.3. thực hiện các bước khởi tạo ban đầu ................................................................. 30
Hình 4.4. Dữ liệu ảnh hưởng và công nhân ....................................................................... 30
Hình 4.5. Code hàm thực thi .............................................................................................. 31

vii


CHƢƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Mạng lƣới cấp nƣớc ở nƣớc ta nói chung và ở Thành phố Hồ Chí Minh nói
riêng, đƣợc xây dựng và phát triển qua nhiều thời kỳ, nhiều hệ thống có tuổi thọ
trên 50 năm vẫn đang tồn tại song hành với những hệ thống mới đƣợc cải tạo. Vì
vậy, việc quản lý và sửa chữa rất khó khăn.
Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế - văn hóa - xã hội lớn nhất
Việt Nam với dân số hơn 8 triệu dân (năm 2016). Hiện nay, hệ thống cấp nƣớc
thành phố Hồ Chí Minh có tỷ lệ thất thoát nƣớc sạch là 28,31% (năm 2016 theo
SAWACO), các ống truyền tải và phân phối nƣớc sạch qua nhiều thời kỳ sử dụng
đã xuống cấp, gây rò rỉ, hàm lƣợng nƣớc thất thoát tăng cao và kéo dài gây lãng
phí tài nguyên nƣớc thô và gia tăng kinh phí xây dựng, sửa chữa, vận hành.Thực
trạng này ảnh hƣởng lớn đến vấn đề cung cấp nƣớc sạch cho Thành phố Hồ Chí
Minh. Để giảm tình trạng nƣớc thất thoát ngày càng tăng cần phải thƣờng xuyên
theo dõi, quan sát tình trạng vận hành của hệ thống cấp nƣớc và phát hiện những
chỗ bị hƣ hỏng hoặc rò rỉ của đƣờng ống và tìm cách khắc phục kịp thời có hiệu
quả.
Khi sửa nƣớc, việc khóa hệ thống nƣớc là điều cần thiết để không bị thất
thoát nƣớc. Do vậy việc sửa chữa sẽ ảnh hƣởng đến một số ngƣời dân sử dụng
nƣớc trong khu vực. Với một số điểm cần sửa nƣớc (ví dụ: 3 hoặc 4 vị trí trên bản

đồ) thì lịch sửa chữa nƣớc đƣợc thực hiện nhƣ thế nào để số ngƣời bị tác động là ít
nhất. Vì vậy, cần lập lịch cụ thể cho việc sửa chữa những sự cố trên mạng và tìm ra
giải pháp tối ƣu cho công tác sửa chữa một cách nhanh nhất về thời gian, số lƣợng
công nhân tham gia và số ngƣời bị ảnh hƣởng khi sửa chữa là ít nhất.
Công nghệ thông tin ngày càng phát triển mạnh mẽ và thâm nhập vào hầu
hết các ngành khoa học, các hoạt động thực tiễn và quản lý, đặc biệt là sự ra đời và
phát triển của GIS. Đây là một ngành công nghệ hiện đại đƣợc ứng dụng trong
nhiều ngành, nhiều lĩnh vực ở khắp nơi trên thế giới nhằm hiện đại hóa công tác
quản lý, xử lý, phân tích, quy hoạch và tăng cƣờng năng lực công tác cho ngƣời
1


quản lý cho phép chúng ta lƣu trữ, thể hiện và thực hiện hàng loạt các phép toán
phân tích phức tạp một cách nhanh chóng và chính xác. Chính vì thế, việc ứng
dụng GIS hỗ trợ công tác sửa chữa mạng lƣới cấp nƣớc là một phƣơng pháp phù
hợp và mang lại hiệu quả.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, đề tài nghiên cứu “Ứng dụng GIS hỗ trợ
công tác sửa chữa mạng lƣới cấp nƣớc tại Thành phố Hồ Chí Minh”
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
1.2.1. Mục tiêu chung
Tìm giải pháp tối ƣu hóa việc sửa chữa để ít ảnh hƣởng đến ngƣời tiêu thụ nhất.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể
- Xây dựng cơ sở dữ liệu mạng lƣới (giả định) hệ thống cấp nƣớc. Kết nối dữ liệu
vào GeoServer, biên tập dữ liệu.
- Đề xuất các phƣơng án tối ƣu hóa, lập lịch để phục vụ công tác sửa chữa.
- Xây dựng Web bằng Python Flask phục vụ lập lịch tối ƣu về sửa chữa ống nƣớc
tại TPHCM
1.3. Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu
1.3.1. Phạm nghiên cứu
Không gian: Phạm vi nghiên cứu của đề tài là giới hạn trong khu vực TPHCM

Thời gian: Thời gian thực hiện từ tháng 3/2017 đến tháng 6/2017
1.3.2. Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là công tác sửa chữa mạng lƣới cấp nƣớc tại
TPHCM.

2


CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
2.1. Thông tin về địa bàn nghiên cứu
Thông tin về TPHCM: Theo Ủy ban Nhân dân TPHCM (2011), thành phố Hồ
Chí Minh nằm trong tọa độ địa lý khoảng 100 10‟ – 100 38‟ vĩ độ Bắc và 106022‟ –
1060 54‟ kinh độ Đông.
-

Phía Bắc giáp với tỉnh Bình Dƣơng.

-

Phía Tây giáp tỉnh Tây Ninh,

- Phía Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Đồng Nai,
-

Phía Nam giáp tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu.

Với tổng diện tích là 2.095,06 km2 và dân số là 7.981.900 triệu ngƣời, tuy nhiên
nếu tính những ngƣời cƣ tú không đăng ký thì dân số thực tế của thành phố vƣợt
lên 10 triệu ngƣời (theo thống kê của Tông củaTổng cục thống kê năm 2014)

3


Hình 2.1.Bản đồ ranh giới hành chính TPHCM

4


Hệ thống cấp nƣớc TPHCM tiền thân là là hệ thống cấp nƣớc Sài Gòn đƣợc
xây dựng từ thời Pháp thuộc. Trải qua nhiều giai đoạn phát triển, đến nay đã trở
thành một hệ thống cấp nƣớc có quy mô lớn nhất Việt Nam có nhiệm vụ khai thác,
sản xuất và cung cấp nƣớc sạch cho hơn 10 triệu dân (tính cả dân số vãng lai) và
toàn bộ khu vực TPHCM với tổng công suất nƣớc sạch khoảng trên
1.800.000m3/ngày đêm vào năm 2016 (SAWACO, năm 2015), quy hoạch đến năm
2025 mạng lƣới cấp nƣớc phải cung cấp cho TPHCM 3.500.000m3/ngày đêm
(VIWASE 2012). Về mạng lƣới đƣờng ống cấp nƣớc của thành phố có khoảng
6.000 km với đƣờng kính D = 100 ÷24000mm (SAWACO, 2015), tổng số đấu
nối đồng hồ khách hàng khoảng 1,2 triệu, trải rộng trên địa bàn 23 quận huyện (trừ
địa bàn Củ Chi). Đƣợc biết, để đáp ứng nhu cầu về nƣớc sạch ngày càng tăng của
TPHCM SAWACO đã có định hƣớng phát triển đến năm 2025. Theo đó, đến năm
2025 SAWACO sẽ xây dựng đƣợc khoảng 7.000km đƣờng ống nƣớc.
- Sơ đồ cấp nƣớc tại Tp. Hồ Chí Minh

Hình 2.2.Sơ đồ cấp nước hiện hữu tphcm (Lý Thanh Tài, 2016)
2.3. Đối tƣợng nghiên cứu
2.3.1. Định nghĩa về mạng lƣới cấp nƣớc .
Mạng lƣới cấp nƣớc là một bộ phận của hệ thống cấp nƣớc, là tập hợp các loại
đƣờng ống với các cỡ kích thƣớc khác nhau, làm nhiệm vụ vận chuyển và phân
phối nƣớc đến các điểm dùng nƣớc. Mạng lƣới cấp nƣớc phải thỏa mãn các yêu
cầu sau:

5


- Mạng lƣới cấp nƣớc phải đảm bảo cung cấp đủ lƣu lƣợng nƣớc tới mọi đối tƣợng
dùng nƣớc dƣới áp lực yêu cầu và chất lƣợng tốt.
- Phải đảm bảo cung cấp nƣớc thƣờng xuyên, liên tục, chắc chắc tới mọi đối tƣợng
ngƣời dùng
Có 3 loại mạng lƣơi cấp nƣớc là mạng cụt, mạng vòng và mạng hỗn hợp.
Mạng lƣới cụt (mạng nhánh)
- Đƣờng ống bố trí thành nhánh cây, nƣớc cấp vào khu vực dùng nƣớc chỉ theo
một chiều duy nhất.
- Mạng lƣới cấp nƣớc dạng cụt có tổng chiều dài đƣờng ống nhỏ, nhƣng cấp nƣớc
không đảm bảo an toàn liên tục, nếu có sự cố cần sửa chữa và phải ngƣng cấp
nƣớc ở một đoạn ống nào đó phía đầu mạng lƣới, thì các đối tƣợng dùng nƣớc phía
sau sẽ bị mất nƣớc.
- Mạng lƣới cụt thƣờng sử dụng trong điều kiện đối tƣợng dùng nƣớc nhỏ, mức
đầu tƣ đơn giản hoặc các đô thị loại vừa tại các quốc gia đang phát triển, nơi mà
thu nhập đầu ngƣời thấp, trình độ dân trí chƣa cao cũng nhƣ khả năng và trình độ
quản lý còn hạn chế.
- Mạng lƣới vòng: Nƣớc cấp vào khu vực dùng nƣớc theo hai hoặc nhiều hƣớng
khác nhau. Giữa các hƣớng nƣớc chảy thƣờng đƣợc ngăn cách bằng một van chặn,
nếu van này đóng điểm cấp nƣớc cuối cùng của hƣớng chính là vị trí của van đó,
nếu van mở, biên giới cấp nƣớc của các hƣớng biến động tùy theo mức độ tiêu thụ
trên mạng lƣới. Mạng lƣới cấp nƣớc dạng vòng cấp nƣớc an toàn, khi có sự cố ở
đƣờng ống chính của một hƣớng nƣớc chảy, nƣớc có thể đƣợc cấp từ các hƣớng
khác đến phục vụ các đối tƣợng dùng nƣớc. Mạng lƣới cấp nƣớc dạng vòng thƣờng
đƣợc sủ dụng khi kết hợp chữa cháy với các nhu cầu dùng nƣớc khác. Loại hình
này phù hợp với các quốc gia có mức sống và trình độ dân trí cao, hoặc tại các khu
vực mà ý thức chấp hành pháp luật của ngƣời dùng nƣớc tốt, không có tình trạng
đấu nối trái phép, hoặc khi điều kiện cơ sở vật chất giành cho việc quản lý hệ

thống cấp nƣớc đƣợc ƣu tiên, trình độ quản lý của nhà cung cấp nƣớc đƣợc cải
thiện đủ cho việc quản lý mạng lƣới cấp nƣớc một cách khoa học và chặt chẽ.

6


- Mạng lƣới cấp nƣớc dạng hỗ hợp có thể dùng hai dạng trên kết hợp để cấp nƣớc
cho một khu vực. Đối với các vùng lớn hoặc tại những vị trí cần cấp nƣớc an toàn
hơn thì cấp nƣớc dạng vòng, còn những khu vực khác sử dụng mạng cụt cho kinh
tế và phù hợp với trình độ quản lý mạng lƣới cấp nƣớc.

Hình 2.3.Sơ đồ cấp nước cho thành phố Hồ Chí Minh
2.3.2. Các đối tƣợng của mạng lƣới cấp nƣớc.
Trạm bơm cấp hai dùng để bơm nƣớc từ bể chữa nƣớc sạch lên đài hoặc vào
mạng phân phối cung cấp cho các đối tƣợng sử dụng.
Đài nƣớc, bể chứa: Làm nhiệm vụ điều hòa và dự trữ nƣớc. Vào các giờ cao
điểm, khi tiêu thụ nƣớc mạnh thì áp suất nƣớc tại các điểm cuối mạng lƣới thƣờng
bị suy giảm, khi đó nƣớc dự trữ từ trên đài chảy xuống để hỗ trợ tăng áp cho mạng.
Vào giờ thấp điểm, nƣớc tiêu thụ ít hơn thì lƣợng nƣớc dƣ với áp suất lớn có thể
lên đài để dự trữ sẵn một cột áp.
Đƣờng ống chuyển tải: Dùng để vận chuyển nƣớc từ trạm bơm cấp hai đến
điểm đầu tiên của mạng lƣới phân phối nƣớc. Đƣờng ống chuyển tải có thể có
đƣờng kính rất lớn tới 1000m, 2000m tùy theo quy mô của hệ thống.
Đƣờng ống phân phối: Dùng để vận chuyển nƣớc từ đƣờng ống chuyển tải đến
đƣờng ống nhánh. Các đƣờng ống phân phối đi dọc theo đƣờng phố, ngõ, xóm và
có thể tiêu thụ theo dọc đƣờng đi. Trên đƣờng ốngs phân phối có lắp các đai khởi
7


thủy cho các ống nhỏ hơn. Đƣờng ống phân phối thƣờng có đƣờng kính từ 80mm,

100mm và lớn hơn.
Đƣờng ống dịch vụ (đƣờng ống nhánh): Đƣờng ống có đƣờng kính nhỏ hơn
80mm cấp nƣớc trực tiếp tới các hộ tiêu thụ. Cuối đƣờng ống dịch vụ là các đồng
hồ đo nƣớc, các van và phụ kiện đấu nối với đƣờng ống cấp nƣớc bên trong nhà.
Van: Là thiết bị vận hành bằng tay (có thể bằng điện, khí nén hoặc các dạng
trợ lực khác…) dùng để điều khiển dòng nƣớc trong hệ thống ống. Nó có miệng ra,
miệng vào (bằng ren, bằng mặt bích, bằng hàn hoặc các phƣơng pháp nối khác) sao
cho có thể lắp nó vào đƣờng ống.
Đồng hồ đo nƣớc: Là dụng cụ để đo lƣợng nƣớc khách hàng sử dụng.
Thiết bị đầu nối dùng để liên kết các đoạn ống trên mạng lƣới lại với nhau.
 Thủ tục sửa chữa ống nƣớc bị hƣ
Thông báo cho nhân viên trực điện thoại với các nội dung sau:
+ Địa chỉ cần sửa chữa.
+ Yêu cầu thay đổi, sửa chữa, thời gian thực hiện.
+ Ngƣời liên hệ, số điện thoại liên hệ.
Thời gian thực hiện.
+ Ngay sau khi nhận đƣợc thông tin công ty sẽ cử ngƣời đến địa chỉ yêu cầu.
+ Trƣờng hợp mặt bằng thi công phải xin phép đào đƣờng, vỉa hè. Công ty sẽ thực
hiện thi công ngay trong ngày những công việc thay đổi, sửaa chữa đơn giản.
+ Trƣờng hợp mặt bằng thi công phải xin phép đào đƣờng, vỉa hè. Ngay sau khi
nhận giấy phép thi công, Công ty sẽ gọi điện thông báo khách hàng về thời gian thi
công
Kinh phí thực hiện
+ Các chi phí công ty thanh toán: Công ty sẽ chịu toàn bộ kinh phí cho việc sữa
chữa đƣờng ống, phụ tùng và đồng hồ nƣớc hƣ hỏng không phải do lỗi của khách
hàng.
2.5. Tình hình nghiên cứu.
2.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

8

Các nghiên cứu ứng dụng GIS trong quản lý, vận hành mạng lƣới cấp nƣớc
xoay quanh vấn đề phân phối nƣớc dựa trên dữ liệu GIS để quản lý, vận hành
mạng lƣới cấp nƣớc, theo dõi chất lƣợng nƣớc liên tục,…
ArcGIS cho phép bạn linh hoạt đáng kể với sự phân khúc hợp lý và vật lý của
mạng lƣới đƣờng ống của bạn. Thay vì dựa vào cấu trúc liên kết hồ quang truyền
thống, ArcGIS cung cấp một bộ các tính năng mạng: các nút đơn giản, các cạnh
đơn giản, các nút nối phức tạp và các cạnh phức tạp. Hơn nữa, điều kiện của đƣờng
ống đƣợc xem xét đối với các đoạn hợp lý của đƣờng ống trong mạng nƣớc. Tình
trạng của đƣờng ống nƣớc thƣờng đƣợc tính bằng cách sử dụng kết hợp thông tin
rò rỉ và sửa chữa cùng với khoảng thời gian ƣớc tính của đƣờng ống theo các yếu
tố nhƣ ngày vật liệu và ngày lắp đặt. Tình trạng thể chất của đƣờng ống cống
thƣờng đƣợc đánh giá giữa các lỗ thông và nối với một chỉ mục video. Các điều
kiện của đƣờng ống cống thƣờng đƣợc xác định bởi nhân viên điều hành sử dụng
các video nội bộ của mạng lƣới cống và các điều kiện đƣờng ống đánh giá theo đặc
điểm thị giác.
1. Adrian.M.D, Foster.J, 2002. Protecting water supply quality – decision support
using geographical information systems (GIS). School of Geography, University of
Leeds, Leeds, LS2 9JT, UK
2. Guth.N and Klingel.P, 2012. Demand Allocation in Water Distribution Network
Modelling – A GIS-Based Approach Using Voronoi Diagrams with Constraint.
Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institute for Water and River Basin
Management, Germany.
3. Mohan.S and Vairavamoorthy.K, 2004. Development of GIS based
contamination risk assessment in water distribution systems. Loughborough
UniversityandatIITMadras.
4. Tremblay A. Thomas, Paull, J. Gene, Rodgers, W. Robert, Wermund, E. G.,
1994. GIS Database for Water Management on the Rio Grande Delta Plain, USGS.
5. Walski, T. M.; Chase, D. V.; Savic, D. A.; Grayman, W.; Beckwith, S. &

Koelle, 2003. Advanced Water Distribution Modeling and Management. Haestad
Press, ISBN 0-9714141-2-2, Waterbury, USA.
9


6. Mô hình hệ thống nƣớc của ESRI.
Mô hình Dữ. liệu ArcGIS Water đƣợc thiết kế cho các công trình cấp nƣớc, xử
lý nƣớc, nƣớc thải và nƣớc mƣa bằng cách cung cấp một khung nhìn định hƣớng
về mặt địa lý cho các hệ thống mạng lƣới nƣớc, ArcGIS Water hỗ trợ nhìn nhận về
các vấn đề kỹ thuật và kinh doanh của mạng lƣới ngoài thế giới thực. Đƣợc xây
dựng trên dựng trên công nghệ thành phần đối tƣợng, ArcGIS Water cung cấp một
nền tảng mới mạnh mẽ cho các giải pháp trên mạng lƣới nƣớc. Mục tiêu của hệ
thống này là cung cấp hiệu quả hoạt động và lợi ích kinh doanh vƣợt ra khỏi GIS
truyền thống và lập bản đồ ranh giới. Mục tiêu của ESRI là làm việc cùng với
khách hàng sử dụng nƣớc để xác định một bộ cở sở dữ liệu tiêu chuẩn công nghệ
mới để quản lý thông tin địa lý trong 100 năm tới.
Mô hình thiết kế trong nƣớc cấp
- Các tiện ích nƣớc và nƣớc thải hiện nay đang nhận ra những lợi ích của công
nghệ GIS (hệ thống thông tin địa lý) cho các mục đích về kỹ thuật, xây dựng và
vận hành. Các yêu cầu điển hình của tiện ích này phản ánh nhu cầu kinh doanh
nhƣ:
+ Thành lập bản đồ tiêu chuẩn và tùy chỉnh
+ Tích hợp bản vẽ thiết kế (CAD) vào môi trƣờng GIS
+ Tích hợp với các hệ thống doanh nghiệp khác, nhƣ hệ thống quản lý công việc
(WMS), hệ thống quản lý tài liệu (DMS), hệ thống quản lý cơ sở hạ tầng (IMS), hệ
thống quản lý tài liệu (MMS) và hệ thống thông tin khách hàng (CIS)
Quản lý các hoạt động nhƣ rò rỉ nƣớc, sửa chữa và kiểm tra hệ thống mạng lƣới
nƣớc.
2.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
Hiện nay ở Việt Nam, việc sử dụng GIS để quản tài sản mạng lƣới cấp nƣớc

đang đƣợc phổ biến rộng rãi. Việc ứng dụng GIS vào hệ thống quản lý vận hành
toàn bộ hệ thống cấp nƣớc đƣợc các doanh nghiệp đang đƣa vào thực hiện. Hệ
thống này theo dõi liên tục trên mạng lƣới để kịp thời ứng phó, xử lý, khắc phục
các sự cố trên hệ thống một cách nhanh chống, kịp thời để đảm bảo an toàn cấp
nƣớc.
10


Mô hình quản lý mạng lƣới cấp nƣớc của các công ty Việt nhƣ: Địa dƣ và Việt
An
1. Công ty cổ phần cấp thoát nƣớc Khánh Hòa chính thức đƣa vào vận hành dự án
quản lý cấp nƣớc theo công nghệ GIS mang lại nhiều lợi ích vƣợt trội trong việc
tra cứu thông tin khách hàng, địa chỉ hộ dùng nƣớc, mã khách hàng, lịch sử tiêu
thụ nƣớc một cách nhanh chóng…, mà không cần mất nhiều thời gian công sức tra
cứu nhƣ trƣớc. Không những vậy phần mềm quản lý cấp nƣớc theo công nghệ GIS
có nhiều ƣu điểm không chỉ thuận tiện cho việc tra cứu thông tin khách hàng, tính
toán áp lực, biết tình trạng cấp nƣớc thiếu hay đủ, chủ động lịch trình thiết kế cải
tạo, mở rộng mạng lƣới theo yêu cầu… cho ta cái nhìn tổng thể về toàn mạng lƣơi
cấp nƣớc , phục vụ việc sửa chữa hỏng hóc, thay lăp đƣờng ống, đồng hồ…, Nhờ
ứng dụng phần mềm GIS vào quản lý, đến nay Công ty đã thiết lập một hệ thống
cơ sở dữ liệu cấp nƣớc cho thành phố với hơn 73.000/92.000 đồng hồ, hơn 11.000
tuyến ống chính với tổng chiều dài 840.000m, 22.670 tuyến ống nhánh với tổng
chiều dài hơn 56.000m, 2.256 van, 5.538 thiết bị, 1.622 điểm đấu nối, 26 điểm
quản lý lƣu lƣợng và áp lực (Scada), 18 điểm lấy mẫu. Hiện Nhà máy nƣớc Xuân
Phong và Võ Cạnh trực thuộc Công ty đã đƣợc cập nhật toàn bộ thiết bị tài sản của
nhà máy; xây dựng bản đồ nền tích hợp với xấp xỉ 131.000 ô thửa trên địa bàn TP.
Nha Trang.(theo DIA DU CO., LTD GIS solutions and technology)
2. Trong cuối tháng 11/2013, Công ty CP Kỹ thuật Môi trƣờng Việt An (Viet An
Enviro) đã bàn giao và đƣa vào sử dụng cơ sở dữ liệu GIS, phần mềm quản lý tài
sản mạng lƣới cấp nƣớc (iArcASSET for Water) cho Công ty Cổ Phần Đầu Tƣ

Xây Dựng Và Kinh Doanh Nƣớc Sạch – VIWACO
- Mục đích của dự án:
+ Chuẩn hóa cơ sở dữ liệu mạng lƣới cấp nƣớc hiện có về cơ sở dữ liệu địa lý
(GIS) theo mô hình cơ sở dữ liệu Geodatabase – Esri để phục vụ công tác xây
dựng phần mềm quản lý tài sản mạng lƣới cấp nƣớc;

11


Hình 2.5.Mô hình tổng thể giải pháp GIS
+ Dự án đã tích hợp hệ thống Billing, SCADA hiện hữu của Công ty Cổ Phần Đầu
Tƣ Xây Dựng Và Kinh Doanh Nƣớc Sạch – VIWACO
+ Đào tạo chuyển giao công nghệ chuẩn hóa dữ liệu GIS và phần mềm quản lý tài
sản mạng lƣới cấp nƣớc iArcASSET for Water.
- Kết quả đạt đƣợc:
+ Chuẩn hóa toàn bộ cơ sở dữ liệu hiện có của mạng lƣới cấp nƣớc thuộc Công ty
Cổ Phần Đầu Tƣ Xây Dựng Và Kinh Doanh Nƣớc Sạch – VIWACO quản lý từ
các định dạng: *.dgn, *.dwg, ShapeFile, MapInfo, Esri GeoDatabase vào mô hình
cơ sở dữ liệu địa lý Esri Enterprise Geodatabase, trên nền dữ liệu địa chính tỷ lệ 1:
1.000, hệ tọa độ VN-2000;
+ Cơ sở dữ liệu GIS sau khi chuẩn hóa thống nhất phục vụ công tác quản lý tài sản
các đối tƣợng thuộc mạng lƣới bằng phần mềm Quản lý Tài sản trên nền công
nghệ Esri;
+ Ứng dụng phần mềm iArcASSET for Water khai thác cơ sở dữ liệu GIS đã
chuẩn hóa phục vụ công tác vận hành và quản lý mạng lƣới, đồng thời kết nối với
dữ liệu truyền về từ các thiết bị đo đếm từ xa (SCADA) để thực hiện các bài toán
phân tích thống kê và kiểm soát sự cố mạng lƣới cấp nƣớc.
Dự án đã thiết lập cơ sở dữ liệu địa lý theo mô hình Geodatabase thống nhất, sử
dụng đƣợc trên cả phần mền quản lý tài sản iArcASSET fof Water, phần mềm mô

12


hình hóa và Phân tích thủy lực Bentley WaterGEMS và tích hợp vơi cơ sở dữ liệu
khách hàng, và hóa đơn.

Hình 2.6.Phần mềm quản lý tài sản trong mạng lưới cấp nước trên nền GIS
Phần mền đã triển khai ứng dụng cho 26 cán bộ kỹ thuật trong công ty để quản lý
và vận hành mạng lƣới cấp nƣớc hiệu quả, nhanh chóng phát hiện các sự cố xảy ra
trên mạng lƣới, đồng thời cảnh báo cho tất cả các phòng ban của công ty.
3. Ứng dụng GIS quản lý cấp nƣớc khu vực nội ô thành phố Cần Thơ của Nguyễn
Hiếu Trung, Trịnh Công Đoàn, Khoa Môi Trƣờng và Tài Nguyên Thiên Nhiên –
Đại Học Cần Thơ , Công ty TNHH cấp thoát nƣớc Cần Thơ, hội thảo ứng dụng
GIS toàn quốc 2011.
Xây dựng một hệ thống thông tin địa lý phục vụ công tác quản lý cấp nƣớc. Cập
nhật hiện trạng hệ thống mạng lƣới cấp thoát nƣớc.
Hiển thị bản đồ mạng lƣới cấp thoát. Tạo bản đồ chách nhanh chóng, chính xác và
kịp thời.
Quản lý hồ sơ dữ liệu liên quan đến hệ thống cấp thoát nƣớc, cho phép cập nhật,
lƣu trữ và tiềm kiếm, truy xuất số liệu một cách dễ dàng. Giúp công tác, quả lý,
vận hành bảo dƣỡng, thiết kế một cách tiện lợi và nhanh chóng.
4. Nghiên cứu ứng dụng mô hình tổng thủy lực và GIS (Hyd – GIS) nhằm phục vụ
công tác tính toán, quy hoạch và quản lý mạng lƣới cấp nƣớc thành phố Hồ Chí
Minh. Cùng với trƣờng đại học Bách Khoa- Đại học Quốc Gia TPHCM và công ty
13


cấp nƣớc TPHCM, Phòng tin học – viễn thám- Phân viện Vật lý tại TPHCM cũng
đã tham gia (tháng 1/2002). Mục tiêu xây dựng phần mềm tích hợp Thủy lực mạng
đƣờng ống kín và GIS (Hyd – GIS), hoạt động trong môi trƣờng windows có dung

nạp phần mềm GIS và Visual Basic. Phần mềm Hyd – GIS có thể giúp cho nhà
quản lý phát hiện ra khu vực rò rỉ, thất thoát nƣớc, hoặc khu vực nƣớc yếu. Từ đó
đề xuất các giải pháp chống thất thoát nƣớc, phân phối hợp lý nguồn nƣớc nhằm
nâng cao hiệu quả quản lý và khai thác nguồn nƣớc

Hinh 2.7.Giao diện chương trình thủy lực
Tích hợp công nghệ thông tin địa lý và mô hình toán thủy lực – HydGIS để quản lý
mạng lƣới cấp nƣớc (Lê Văn Dực trƣờng Đại Học Bách Khoa, ĐHQG - HCM tạp
chí phát triển KH&CN, tâp 11, số 05-2008)
Dùng công nghệ GIS để quản lý bản đồ số mạng lƣới cấp nƣớc, các thông tin quản
lý và thông tin kỹ thuật của mạng đƣờng ống đƣợc lƣu trữ gắn với đối tƣợng không
gian tƣơng ứng trong bản đồ số. Mô hình GIS cần gắn kết với mô hình mô phỏng
tính toán thủy lực mạng ống kín.
2.5. Khắc phục bằng công trình
Công ty cổ phần cấp nƣớc Gia Định đang tập trung kéo giảm tỉ lệ thất thoát
nƣớc dƣới 35% thay vì 52% nhƣ hiện nay bằng mô hình phân tách vùng tách mạng
hệ thống cấp nƣớc. Dự án không chỉ nhằm mục tiêu giảm nƣớc thất thoát xuống
dƣới 35% vào năm 2016 mà sẽ xây dựng hệ thống quản lý mạng nƣớc bền vững.
14


Việc phân vùng tách mạng hệ thống cấp nƣớc không chỉ giúp dễ quản lý mạng cấp
nƣớc mà giúp nhân viên xử lý, phát hiện nhanh các vùng có nƣớc bị rò rỉ.
Công ty CP Cấp nƣớc Gia Định quyết liệt trong việc thay mới toàn bộ ống
dịch vụ khách hàng khi xảy ra bể lần 2; tăng cƣờng công tác giám sát khi có các
đơn vị thi công công trình hạ tầng trên địa bàn; xây dựng và mở rộng mô hình
Caretaker quản lý khu vực.
- Theo Tổng Công ty Cấp nƣớc Sài Gòn TNHH MTV (SAWACO), hiện
SAWACO đang triển khai và phối hợp các chuyên gia nƣớc ngoài thực hiện nhiều
dự án giảm thất thoát nƣớc tại TPHCM. Mục tiêu đến năm 2025, giảm còn 25%,

riêng mục tiêu mỗi năm giảm từ 1% - 3%. Dự án nhằm xây dựng, thay thế và cải
tạo các đƣờng ống mục cũ. (29/4/2012, báo Ngƣời Lao Động).
Theo Phòng Kỹ thuật Sawaco, việc nghiên cứu, điều chỉnh bộ ống ngánh mới
là một trong những giải pháp để khắc phục đƣợc các nhƣợc điểm hiện tại, giảm
thiểu lƣợng nƣớc thất thoát trên mạng. Do vậy, Phòng Kỹ thuật – Công nghệ sẽ
tiến hành công việc này qua các bƣớc: lập đề cƣơng, thông qua các đơn vị liên
quan; thu thập tài liệu, phân loại các trƣờng hợp xì bể; thiết lập bộ ống ngánh mới;
lấy ý kiến đóng góp của các đơn vị liên quan; hoàn thiện, trình Hội đồng Khoa học
công nghệ thông qua.
-

Lãnh đạo Công ty CP Cấp nƣớc Bến Thành chia sẻ: Đơn vị đặc biệt xem trọng

công tác tiếp nhận thông tin báo bể từ khách hàng. Ngay sau khi tiếp nhận thông
tin, chƣa đến 3 giờ đồng hồ việc chuẩn bị vật tƣ và tiến hành sửa bể hoàn tất. Đối
với bể nổi, đơn vị thi công cô lập hiện trƣờng, dựng hàng rào bảo vệ, biển báo
công trƣờng và tiến hành ngay công tác sửa bể. Còn với bể ngầm tiến hành ngay
cắt đƣờng, cô lập hiện trƣờng, dựng hàng rào bảo vệ, biển báo công trƣờng và thực
hiện ngay công tác sửa bể.
- Công ty TNHH MTV Cấp nƣớc Trung An sử dụng hệ thống Tawagis để cập
nhật thông tin về sự cố trên mạng lƣới cấp nƣớc, có phân loại, xác định nguyên
nhân, mô tả, vật liệu ống…; tăng cƣờng công tác dò rỉ trên đồng hồ vào ban ngày
và dò tìm trên mạng lƣới vào ban đêm; tổ chức lớp tập huấn tay nghề cho công
nhân của các nhà thầu thi công ống ngánh; ban hành quy định về công tác lắp đặt
15


đồng hồ nƣớc; nếu phát hiện tình trạng ống ngánh cũ mục hoặc không thể sử dụng
tiếp tiến hành thay toàn bộ ống nhánh.
- Giải pháp của Công ty CP Cấp nƣớc Nhà Bè là kiểm soát chặt chẽ vật tƣ trƣớc

khi đƣa vào sử dụng (xuất xứ, chứng nhận chất lƣợng, kiểm tra ngoại quan…); lựa
chọn vật tƣ phù hợp cho từng vùng địa chất; tổ chức bảo quản tốt vật tƣ lƣu kho
cũng nhƣ quá trình vận chuyển trƣớc khi đƣa vào sử dụng; tăng cƣờng giám sát
công trình phát triển mạng lƣới, cải tạo ống mục, công tác thi công ống ngánh, gắn
đồng hồ nƣớc, lƣu ý giai đoạn lắp ống, đệm cát, đầm nén.
- Công ty CP Cấp nƣớc Tân Hòa là sử dụng công nhân lành nghề thực hiện công
tác gắn ống ngánh; tăng cƣờng giám sát kỹ thuật thi công ống ngánh và ghi lại hình
ảnh để theo dõi; sử dụng ống lồng ngoài ở những vị trí bên dƣới đà kiềng và đoạn
bẻ cong ống ngánh gần đồng hồ; tăng cƣờng công tác giám sát tái lập ống ngánh
theo đúng cấp phối nhƣ thiết kế và ghi lại hình ảnh. Công ty CP Cấp nƣớc Chợ
Lớn chú trọng đến việc khoanh vùng, thiết lập các DMA thực hiện công tác theo
dõi chống thất thoát nƣớc. Với phƣơng pháp này, đầu tiên phải phân chia các khu
vực thành những tiểu vùng (DMA) dựa vào mô hình thủy lực, khách hàng và mạng
lƣới hành chính. Mỗi DMA đƣợc lắp đặt một đồng hồ tổng để kiểm tra lƣợng nƣớc
vào, từ đó sẽ xác định đƣợc lƣợng nƣớc thất thoát. Đến nay, trên địa bàn quận 6 đã
thiết lập đƣợc 17 DMA, quận 8 có 16 DMA, quận Bình Tân có 11 DMA (theo báo
Sài Gòn giải phóng online, ngành cấp nƣớc TPHCM chủ đông khắc phục rò rỉ trên
đƣờng ống khách hàng, ngày 28/8/2013)
2.6. Khắc phục bằng nghiên cứu: Nghiên cứu về bài toán lập lịch
Lập lịch có thể đƣợc định nghĩa là một bài toán tìm kiếm chuỗi tối ƣu để thực
hiện một tập các hoạt động chịu tác động của một tập các ràng buộc cần phải đƣợc
thỏa mãn. Ngƣời lập lịch thƣờng cố gắng thử đến mức tối đa sự sử dụng các cá thể,
máy móc và tối thiểu thời gian đòi hỏi để hoàn thành toàn bộ quá trình nhằm sắp
xếp lịch. Vì thế bài toán lập lịch là một vấn đề rất khó để giải quyết.
Hiện nay có nhiều khả năng để phát triển các kỹ thuật hiện tại để giải quyết bài
toán này. Những kỹ thuật đó bao gồm: các tiếp cận Trí tuệ nhân tạo nhƣ hệ thống
tri thức cơ sở (knowledge-based systems), bài toán thoả mãn ràng buộc, hệ chuyên
16