ứng dụng gis mô phỏng vận hành van trên mạng lưới cấp nước

TÓM TẮT
Mạng lƣới cấp nƣớc ở thành phố Hồ Chí Minh vừa có tuổi thọ lâu đời vừa có
quy mô lớn nên việc quản lý, vận hành và phát triển đòi hỏi kết hợp nhiều yếu tố:
nhân lực, nguồn vốn và đặc biệt hơn là công nghệ. Khi có một sự cố xảy ra hoặc các
trƣờng hợp thay thế, đấu nối, phối hợp với các công trình khác thì một điều kiện bắt
buộc là phải đóng hoặc mở van. Việc xác định chính xác van nào nên đóng là điều
quan trọng vì trên thực tế có nhiều van có thể khóa dòng chảy của vị trí bể nhƣng
nếu đóng van ở quá xa sẽ làm gia tăng khu vực cúp nƣớc trên diện rộng. Song song
đó, sau khi đóng van phải biết đƣợc rằng bao nhiêu khách hàng bị mất nƣớc để có
kế hoạch thông báo, vật liệu để chuẩn bị để thay thế sửa chữa, nguồn nhân lực cho
công tác khắc phục, ... Những việc làm này phải đƣợc giải quyết nhanh chóng để
hạn chế tối đa lƣợng thất thoát nƣớc và thiệt hại cho khách hàng. Chính vì vậy đề tài
đặt ra nhiệm vụ là sử dụng công nghệ GIS mô phỏng các bài toán vận hành van trên
mạng lƣới cấp nƣớc để đảm bảo cấp nƣớc an toàn cho ngƣời dân, hiển thị đƣợc
danh sách van cần đóng, danh sách khách hàng bị ảnh hƣởng, góp phần vào công
cuộc hiện đại hóa công tác quản lý.
Do dữ liệu mạng lƣới cấp nƣớc là bảo mật nên đề tài đã xây dựng dữ liệu giả
định nhƣng vẫn đảm bảo đầy đủ và chính xác những đối tƣợng trong mạng lƣới cấp
nƣớc thông qua việc: tìm kiếm thông tin, thu thập tài liệu, xây dựng quy trình làm
việc, xây dựng cấu trúc cơ sở dữ liệu, đồng thời cũng áp dụng một số biện pháp kỹ
thuật giúp giảm thiểu thời gian, nâng cao chất lƣợng dữ liệu trong quá trình xây
dựng. Sau khi xây dựng cơ sở dữ liệu tiến hành thiết lập Geometric Network, đƣa
bộ công cụ Water Utility Network Editing and Analysis vào ArcGIS. Từ đây, các
bài toán cấp nƣớc đƣợc đƣa ra để mô phỏng.
Kết quả đề tài này là một cơ sở dữ liệu mạng lƣới cấp nƣớc Phƣờng 15 Quận
10, một Geometric Network cho mạng lƣới cấp nƣớc. Kết quả trên đƣợc vận dụng
cùng công cụ Water Utility Network Editing and Analysis mô phỏng các bài toán
trong cấp nƣớc bao gồm: bài toán giải quyết sự cố xảy ra trên đƣờng ống, sự cố xảy
ra trên van, thêm đƣờng ống mới, quản lý đoạn ống đã đƣợc chặn và giải quyết báo
lỗi khi vận hành.
Kết quả đề tài là sự kết hợp giữa lý thuyết và công nghệ tiên tiến đây là một

sản phẩm cụ thể mang tính ứng dụng trong thực tế.


MỤC LỤC
CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1.1.

Đặt vấn đề, lý do chọn đề tài .................................................................................... 1

1.2.

Tổng quan về lịch sử nghiên cứu ............................................................................. 1

1.3.

Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................. 2

1.4.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 3

1.5.

Nội dung nghiên cứu ................................................................................................. 3

1.6.

Bố cục của báo cáo .................................................................................................... 5

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU .................................................................... 6

2.1.

Đặc điểm khu vực nghiên cứu.................................................................................. 6
2.1.1. Vị trí địa lý........................................................................................................... 6
2.1.2. Hiện trạng cấp nước ở khu vực ......................................................................... 7

2.2.

Cơ sở lý thuyết........................................................................................................... 7
2.2.1. Phần mềm ứng dụng .......................................................................................... 7
2.2.1.1. Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) ............ 7
a.

Định nghĩa .................................................................................................... 7

b.

Các thành phần của GIS .............................................................................. 8

2.2.1.2. Geometric Network .................................................................................... 10
2.2.1.3. Water Utility Network Editing and Analysis .............................................. 14
2.2.2. Mạng lưới cấp nước ......................................................................................... 15
2.2.2.1. Định nghĩa mạng lưới cấp nước ................................................................ 15
2.2.2.2. Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước .............................................. 17
2.2.2.3. Định nghĩa các đối tượng trong mạng lưới cấp nước................................ 17
CHƢƠNG 3: DỮ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN ....................................... 20
3.1.

Dữ Liệu .................................................................................................................... 20
3.1.1. Xây dựng cấu trúc cơ sở dữ liệu ...................................................................... 20

3.1.2. Tạo cơ sở dữ liệu địa lý (Geodatabase) ............................................................ 22
3.1.2.1. Dữ liệu nền ................................................................................................. 22
3.1.2.2. Dữ liệu chuyên đề mạng lưới cấp nước ..................................................... 23
3.1.3. Sửa lỗi hoàn chỉnh dữ liệu. .............................................................................. 31

3.2.

Thiết lập Geometric Network ................................................................................ 31
-I-


3.3.

Đƣa công cụ Water Utility Network Editing and Analysis vào ArcGIS............ 33

3.4.

Bài toán vận hành Van trên mạng lƣới cấp nƣớc ................................................ 33
3.4.1. Sự cố xảy ra trên đường ống hoặc mối nối (Bài toán 1) ................................ 34
3.4.2. Sự cố xảy ra trên Van (Bài toán 2) .................................................................. 34
3.4.3. Thêm đường ống phân phối vào mạng lưới cấp nước (Bài toán 3) ............... 35
3.4.4. Giải quyết trường hợp báo lỗi khi vận hành van ............................................ 35
3.4.5. Quản lý đoạn ống đã được chặn ...................................................................... 35

CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................................... 36
4.1.

Cơ sở dữ liệu mạng lƣới cấp nƣớc và Geometric Network ................................. 36
4.1.1. Cơ sở dữ liệu mạng lưới cấp nước................................................................... 36
4.1.2. Geometric Network ........................................................................................... 38

4.2.

Mô phỏng vận hành van trên mạng lƣới cấp nƣớc .............................................. 38
4.2.1. Sự cố xảy ra trên đường ống hoặc mối nối (Bài toán 1) ................................ 38
4.2.2. Sự cố xảy ra trên van (Bài toán 2) ................................................................... 42
4.2.3. Thêm đường ống phân phối vào mạng lưới cấp nước (Bài toán 3) ............... 49
4.2.4. Giải quyết trường hợp báo lỗi khi vận hành Van ........................................... 51
4.2.5. Quản lý đoạn ống đã được chặn ...................................................................... 52

4.3.

Nhận xét kết quả phân tích và hiệu quả việc sử dụng ......................................... 55

CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ....................................................................... 56
5.1.

Kết luận .................................................................................................................... 56
5.1.1. Kết quả .............................................................................................................. 56
5.1.2. Hạn chế ............................................................................................................. 56

5.2.

Ý kiến đề xuất.......................................................................................................... 57
5.2.1. Hướng phát triển mở rộng ............................................................................... 57
5.2.2. Khả năng áp dụng ............................................................................................ 57

- II -

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................. 4
Hình 2.1. Vị trí địa lý Phƣờng 15 Quận 10 TP. HCM .......................................................... 6
Hình 2.2. Các thành phần của GIS......................................................................................... 8
Hình 2.3. Mối quan hệ trong Geometric Network ............................................................... 10
Hình 2.4. Giao diện bộ công cụ Water Utility Network Editing and Analysis ................... 15
Hình 2.5. Sơ đồ mạng lƣới cấp nƣớc cụt ............................................................................. 15
Hình 2.6. Sơ đồ mạng lƣới cấp nƣớc dạng vòng ................................................................. 16
Hình 2.7. Sơ đồ mạng lƣới cấp nƣớc dạng hỗn hợp ............................................................ 17
Hình 3.1. Bản đồ khu vực Phƣờng 15 Quận 10 TP.Hồ Chí Minh ...................................... 23
Hình 3.2. Bản đồ DMA khu vực Phƣờng 15 Quận 10 TP.Hồ Chí Minh............................. 24
Hình 3.3. Bản đồ đồng hồ tổng khu vực Phƣờng 15 Quận 10 TP.Hồ Chí Minh ................. 25
Hình 3.4. Bản đồ mạng lƣới đƣờng ống khu vực Phƣờng 15 Quận 10 TP.Hồ Chí Minh ... 26
Hình 3.5. Bản đồ điểm mối nối khu vực Phƣờng 15 Quận 10 TP.Hồ Chí Minh................. 27
Hình 3.6. Bản đồ đồng khách hàng khu vực Phƣờng 15 Quận 10 TP.Hồ Chí Minh........... 28
Hình 3.7. Bản đồ hệ thống van khu vực Phƣờng 15 Quận 10 TP.Hồ Chí Minh ................. 29
Hình 3.8. Bản đồ trụ cứu hỏa và van trụ cứu hỏa khu vực .................................................. 30
Hình 3.9. Giao diện công cụ tạo Geometric Network ......................................................... 31
Hình 3.10. Quy định vai trò các đối tƣợng tham gia và mạng lƣới ..................................... 32
Hình 3.11. Geometric Network “MangCapNuoc – Net” ..................................................... 32
Hình 4.1. Cơ sở dữ liệu địa lý (Geodatabase) ..................................................................... 36
Hình 4.2. Bản đồ mạng lƣới cấp nƣớc khu vực Phƣờng 15 Quận 10 .................................. 37
Hình 4.3. Các nút Orphan trong Geometric Network .......................................................... 38
Hình 4.4. Xác định vị trí ống vỡ trên bản đồ - bài toán 1 .................................................... 39
Hình 4.5. Kết quả trả về trong Layer - bài toán 1 ................................................................ 39
Hình 4.6. Thông tin các đối tƣợng bị cô lập - bài toán 1 ..................................................... 40
Hình 4.7. Các đối tƣợng bị cô lập – bài toán 1 .................................................................... 40
Hình 4.8. Danh sách van cần đóng và khách hàng bị mất nƣớc - bài toán 1 ....................... 41
Hình 4.9. Xác định vị trí ống vỡ trên bản đồ - bài toán 2 .................................................... 42
Hình 4.10. Các đối tƣợng bị cô lập lần 1 – bài toán 2 ......................................................... 43

Hình 4.11. Danh sách van cần đóng và khách hàng bị mất nƣớc dò tìm lần 1- bài toán 2 .. 44
Hình 4.12. Thay đổi trạng thái vận hành của van – bài toán 2 ............................................ 45
- III -


Hình 4.13. Các đối tƣợng bị cô lập lần 2 – bài toán 2 ......................................................... 45
Hình 4.14.Danh sách van cần đóng và khách hàng bị mất nƣớc dò tìm lần 2 - bài toán 2 .. 46
Hình 4.15. Thiết lập lại trạng thái đóng - mở cho van bài toán 2 ....................................... 47
Hình 4.16. Các đối tƣợng bị cô lập lần 3 – bài toán 2 ......................................................... 47
Hình 4.17. Danh sách van cần đóng và khách hàng bị mất nƣớc dò tìm lần 3 - bài toán 2 . 48
Hình 4.18. Đƣờng ống phân phối và van đƣợc thêm vào mạng lƣới - bài toán 3................ 50
Hình 4.19. Kiểm tra tính kết nối của đối tƣợng đã tạo - bài toán 3 .................................... 51
Hình 4.20. Lỗi cảnh báo khi không tìm thấy nguồn đầu vào cho mạng lƣới....................... 51
Hình 4 21. Trƣờng hợp 1 của thanh chắn (Barrier) ............................................................. 53
Hình 4.22. Trƣờng hợp 2 của thanh chắn (Barrier) ............................................................. 53
Hình 4.23. Trƣờng hợp 3 của thanh chắn (Barrier) ............................................................. 54
Hình 4.24. Trƣờng hợp 4 của thanh chắn (Barrier) ............................................................. 54

- IV -


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Các loại cạnh và nút trong Geometric Network .................................................. 11
Bảng 3.1. Các Feature Class trong cơ sở dữ liệu ................................................................ 20
Bảng 3.2. Các lớp có Subtype .............................................................................................. 21
Bảng 3.3. Danh sách Domain trong cơ sở dữ liệu ............................................................... 21
Bảng 3.4. Nhóm các công cụ hỗ trợ mô phỏng vận hành van ............................................. 33
Bảng 4.1. Bảng phân tích kết quả vận hành........................................................................ 55

-V-

CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU

CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề, lý do chọn đề tài
Hệ thống cấp nƣớc thành phố Hồ Chí Minh đƣợc xây dựng từ thời Pháp thuộc
những năm 1880 (Tổng Công Ty Cấp Nƣớc Sài Gòn [SAWACO], 2013). Trải qua
nhiều giai đoạn phát triển, đến nay hệ thống này đã trở thành một trong những hệ
thống cấp nƣớc có quy mô lớn ở Việt Nam có nhiệm vụ khai thác, sản xuất và cung
cấp nƣớc sạch ngƣời dân. Vậy làm sao để quản lý, vận hành mạng lƣới cấp nƣớc
vừa tiết kiệm chi phí, thời gian, vừa mang lại cho ngƣời tiêu dùng một dịch vụ tốt
nhất, vừa theo hƣớng hiện đại nhất?
Việc đóng mở van đƣợc thực hiện thƣờng xuyên trên mạng lƣới. Khi có một
sự cố nhƣ bể đƣờng ống hoặc khi cần đấu nối, thay thế, sửa chữa hoặc thêm mới
vào các công trình thì cần đóng van để hạn chế tối đa lƣợng nƣớc thất thoát nhƣng
việc xác định chính xác van để đóng cần kinh nghiệm và trí nhớ của ngƣời đóng
van. Song song đó, còn phải rà soát, lập danh sách khách hàng bị mất nƣớc để thông
báo cho khách hàng, lập danh sách van cần đóng, xác định thuộc tính đƣờng ống vỡ
để có kế hoạch chuẩn bị trang thiết bị, nhân lực, ... việc này gây mất nhiều thời gian,
không có sự đồng nhất. Có trƣờng hợp van có thể khóa dòng chảy của vị trí bể
nhƣng nếu đóng van ở quá xa sẽ làm gia tăng khu vực cúp nƣớc trên diện rộng, nhƣ
vậy là không tốt cho việc kinh doanh của một công ty cấp nƣớc.
Sử dụng các phƣơng pháp thủ công, truyền thống để quản lý lƣợng lớn thông
tin này đang ngày càng trở nên bất cập, bộc lộ nhiều điểm yếu, làm cho hiệu suất
của toàn hệ thống cấp nƣớc bị suy giảm.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographical Information System) là một
trong những công nghệ đƣợc ứng dụng trong nhiều ngành và nhiều nơi trên thế giới.
Dựa vào thế mạnh quản lý dữ liệu không gian, phân tích GIS có thể giúp ta xác định
van cần đóng hay mở, xuất ra danh sách khách hàng bị ảnh hƣởng, danh sách van

cần đóng, danh sách đƣờng ống bị cắt nƣớc một cách nhanh chóng.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, đề tài nghiên cứu: “Ứng dụng GIS mô
phỏng vận hành van trên mạng lƣới cấp nƣớc thử nghiệm tại Phƣờng 15 Quận
10 Thành Phố Hồ Chí Minh” đƣợc thực hiện.
1.2. Tổng quan về lịch sử nghiên cứu
Ở Việt Nam, việc ứng dụng GIS vào việc quản lý và vận hành mạng lƣới cấp
nƣớc vẫn chƣa phổ biến. Có các phần mềm đƣợc viết dựa trên công nghệ GIS của
Esri nhƣ: WAGIS (Water GIS), phần mềm quản lý tài sản iArcAcSSET for Water,
phần mềm mô hình thủy lực WaterGEMS.

SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

-1-

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU

Có thể tìm thấy một số đề tài mô tả ứng dụng GIS để xây dựng tài sản trong
mạng lƣới cấp nƣớc nhƣ:
 Hoàng Đăng Nguyễn (2013). Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ
quản lý tài sản và vận hành mạng lƣới cấp nƣớc tại Phƣờng 1 Thành Phố Đà
Lạt Tỉnh Lâm Đồng. ( Đồ án tốt nghiệp), Đại Học Nông Lâm.
 Nguyễn Hiếu Trung, Trịnh Công Đoàn (2011). Ứng dụng GIS quản lý cấp
nƣớc khu vực nội ô Thành Phố Cần Thơ. Kỷ yếu Hội Thảo Ứng Dụng GIS
Toàn Quốc 2011, Đại Học Sƣ Phạm – Đại Học Đà Nẵng, trang 267-274.
Các đề tài trên đã cung cấp những kiến thức về: quy trình xây dựng mạng
lƣới cấp nƣớc, thành phần các đối tƣợng trong mạng lƣới cấp nƣớc, cách thức phân

vùng tách mạng giảm thất thoát nƣớc… Những kiến thức này đƣợc tiếp thu sử dụng
trong quá trình xây dựng cơ sở dữ liệu cho mạng lƣới cấp nƣớc trên địa bàn nghiên
cứu của đồ án (Phƣờng 15 Quận 10).
Đã có nhiều quốc gia đi đầu phát triển GIS vào trong ngành cấp nƣớc, có các
quốc gia hợp tác với Việt Nam nhƣ: Phần Lan, Pháp, Canada, Đan Mạch,...Tuy
nhiên, các dự án này chỉ đƣợc nhắc đến sơ lƣợc ở các bài báo:
 “Quản lý cấp nƣớc bằng công nghệ GIS: Lợi ích vƣợt trội” đƣợc sự tài trợ
của chính phủ Pháp năm 2013 ( /> “Ứng dụng công nghệ thông tin trong công tác chống thất thoát thất thu nƣớc
sạch” hợp tác giữa Việt Nam và Phần Lan ( />Do không đƣợc tiếp cận trực tiếp các nội dung kỹ thuật của dự án nên không
thể trình bày chi tiết đƣợc về các dự án này.
Riêng trong việc quản lý, đề tài còn áp dụng Geometric Network đi cùng với
bộ công cụ WateUtility Network Editing and Analysis nhằm sử dụng có hiệu quả cơ
sở dữ liệu đã tạo, mô phỏng trƣớc đƣợc các bài toán vận hành van để đảm bảo cấp
nƣớc an toàn cho ngƣời dân, hiển thị đƣợc danh sách van cần đóng, danh sách
khách hàng bị ảnh hƣởng khi đóng van khắc phục sự cố hiện đại hóa công tác quản
lý, đây là điểm khác của đề tài.
1.3. Mục tiêu nghiên cứu
Ra đời dựa trên những giải pháp cho ngành cấp nƣớc, đề tài muốn hƣớng tới
việc đƣa ứng dụng GIS cùng những công nghệ tiên tiến vào trong ngành cấp nƣớc
thông qua việc xây dựng một cơ sở dữ liệu chuẩn và áp dụng Geometric Network

SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

-2-

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU

để giải quyết bài toán vận hành Van trên mạng lƣới cấp nƣớc. Để đạt đƣợc mục tiêu
tổng quát nêu trên, đề tài cần thực hiện các mục tiêu cụ thể sau:
 Xác định các yêu cầu và quy trình để xây dựng cơ sở dữ liệu mạng lƣới cấp
nƣớc và thiết lập Geometric Network trên cơ sở dữ liệu đã xây dựng.
 Kết hợp bộ công cụ Water Utility Network Editing and Analysis mô phỏng
vận hành van, giải quyết các bài toán để xác định vị trí van cần đóng/mở khi
có sự cố xảy ra, đảm bảo hiệu quả trong dịch vụ cấp nƣớc.
1.4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Hệ thống mạng lƣới cấp nƣớc Phƣờng 15 quận 10 TP. Hồ Chí Minh.
1.5. Nội dung nghiên cứu

SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

-3-

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU

Phƣờng 15 Quận 10

Mạng lƣới cấp nƣớc

Xây dựng cấu trúc cơ sở dữ liệu

Thiết lập cơ sở dữ liệu địa lý
Geodatabase

Cơ sở dữ liệu

Geometric Network

Cơ sở dữ liệu chuẩn

Bộ công cụ
Water Utility Network
Editing
and Analysis

Bài toán vận hành van

Cắt nƣớc

Danh sách khách hàng
mất nƣớc

Van cần đóng

Hình 1.1. Sơ đồ phương pháp nghiên cứu

SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

-4-

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú

CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.6. Bố cục của báo cáo
Báo cáo gồm 5 chương với nội dung cụ thể như sau:
Chương 1: Mở đầu
Đặt vấn đề, lý do chọn đề tài; mục tiêu và các đặc điểm chính của đề tài.
Chương 2: Tổng quan nghiên cứu
Trình bày tổng quan khu vực nghiên cứu và các lý thuyết, công cụ có liên
quan để thực hiện đề tài nhƣ mạng lƣới cấp nƣớc, Geometric Network, công
cụ Water Utility Network Editing and Analysis.
Chương 3: Dữ liệu và phương pháp thực hiện
Mô tả các bƣớc xây dựng cơ sở dữ liệu, xây dựng Geometric Network, đƣa
bộ công cụ Water Utility Network Editing and Analysis vào ArcGIS, bài
toán mô phỏng vận hành van trên mạng lƣới cấp nƣớc.
Chương 4: Kết quả nghiên cứu
Trình bày kết quả và các nhận định.
Chương 5: Kết luận và đề xuất

SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

-5-

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

2.1.

Đặc điểm khu vực nghiên cứu

2.1.1. Vị trí địa lý
Quận 10 là một quận nội thành trực thuộc Thành phố Hồ Chí Minh. Có địa
hình tƣơng đối bằng phẳng, cao trên 2 mét so với mực nƣớc biển. Trên địa bàn
Quận 10 ngoài hồ Kỳ Hòa và một số hồ nhỏ khác thì hầu nhƣ không có nơi nào
chứa nƣớc mặt.
TP.HỒ CHÍ MINH

QUẬN 10

PHƢỜNG 15

Hình 2.1. Vị trí địa lý Phường 15 Quận 10 TP. HCM

SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

-6-

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

2.1.2. Hiện trạng cấp nước ở khu vực
Dựa vào bảng năng lực các hệ thống xử lý nƣớc theo Quy hoạch Tổng thể
đến 2025 trong “Đề Án Thực Hiện Giảm Thất Thoát Nƣớc Trên Hệ Thống Cấp

Nƣớc Thành Phố Hồ Chí Minh giai đoạn 2015 - 2020” của Tổng Công Ty Cấp
Nƣớc Sài Gòn năm 2015 thì công suất thiết kế của nhà máy nƣớc Thủ Đức là
750.000 (m3/ngày) và Tân Hiệp là 300.000 (m3/ngày).
Đặc thù của hệ thống cấp nƣớc của TP.Hồ Chí Minh là có lịch sử phát triển
lâu dài, có quy mô lớn và đang đƣợc đầu tƣ phát triển nhanh chóng. Theo chính
sách xã hội hóa cấp nƣớc của Thành Phố, hiện nay có sự tham gia của nhiều tổ
chức, doanh nghiệp đầu tƣ vào hoạt động sản xuất và cung cấp nƣớc sạch tạo nên
một hệ thống có cơ cấu thành phần đa dạng. Đã có nhiều dự án đầu tƣ nâng cấp,
phát triển hệ thống cấp nƣớc và đạt đƣợc nhiều kết quả. Tuy nhiên, hệ thống cấp
nƣớc cũng còn nhiều tồn tại, bất cập về hạ tầng kỹ thuật và quản lý vận hành (Tổng
Công Ty cấp nƣớc Sài Gòn [SAWACO], 2015).
Tùy theo đặc điểm từng khu vực sẽ có những nguyên nhân khác nhau dẫn
đến xì mối nối, bể đƣờng ống. Tại các quận nội thành nguyên nhân chủ yếu làm xì
bể đƣờng ống dịch vụ khách hàng là do mật độ dân cƣ dày đặc, trong khi hệ thống
mạng lƣới cấp nƣớc đã cũ, khai thác sử dụng qua nhiều thời kỳ; hệ thống ống ngánh
chủ yếu là ống PE và ống gang nên rất dễ gãy khi có chấn động hoặc tác động từ
bên ngoài. Bên cạnh đó, vật tƣ sửa bể trƣớc đây không đồng bộ dẫn đến hiện tƣợng
xì mối nối (Đinh Gia Anh, 2013). Việc quản lý các sự cố này hiện còn đang chƣa
hiệu quả, làm giảm chất lƣợng phục vụ cho ngƣời dân.
Tình hình cấp nƣớc đô thị còn rất nhiều khó khăn, bất cập cho nên việc áp
dụng những công nghệ tiên tiến hỗ trợ đƣa ra quyết định, hỗ trợ vào nghiên cứu
giảm thất thoát nƣớc, hỗ trợ vào quản lý vận hành mạng lƣới, ... cần đƣợc đặt ra
nhằm ổn định công tác quản lý vận hành, từ đó mang lại một dịch vụ tốt nhất cho
ngƣời dân.
2.2.

Cơ sở lý thuyết

2.2.1. Phần mềm ứng dụng
2.2.1.1.

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS)

a. Định nghĩa
GIS đƣợc áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau: hành chính, quy
hoạch, lâm nghiệp, nông nghiệp, y tế, quốc phòng, những phát triển của GIS liên
quan đến lĩnh vực khoa học máy tính, khoa học Trái Đất, ...

SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

-7-

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Chính sự đa dạng trong các lĩnh vực nên theo Trần Trọng Đức (2013), GIS
có thể đƣợc nhóm vào các nhóm nhận thức sau:
 Nhận thức liên quan đến bản đồ: GIS là một hệ thống xử lý và hiển thị bản
đồ. Nguồn gốc của GIS là liên quan đến bản đồ và sau đó phát triển lan rộng
ra nhiều lĩnh vực khác.
 Nhận thức liên quan đến cơ sở dữ liệu: nhấn mạnh tầm quan trọng của việc
lƣu trữ, tổ chức và truy vấn dữ liệu địa lý trong một cơ sở dữ liệu. Theo quan
điểm này, GIS là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian.
 Nhận thức liên quan đến khả năng phân tích không gian: nhấn mạnh khả
năng thực hiện các bài toán và mô hình hóa trong GIS.
 Nhận thức liên quan đến hỗ trợ quá trình lập quyết định: nhấn mạnh khả
năng hỗ trợ thông tin cho những ngƣời lập quyết định trên cơ sở khai thác

khả năng truy vấn, thống kê, tổng hợp thông tin liên quan đến vị trí trong
GIS.
Nhằm có một cái nhìn nhất quán về GIS, định nghĩa sau đây đƣợc áp dụng:
“GIS là một hệ thống thông tin áp dụng cho dữ liệu địa lý, và đƣợc xem nhƣ
một hệ thống gồm phần cứng, phần mềm với các chức năng đƣợc thiết kế để
thu thập, lƣu trữ, truy cập và biến đổi, phân tích và thể hiện dữ liệu tham
chiếu đến vị trí trên mặt trái đất, nhằm hỗ trợ giải quyết các bài toán quy
hoạch và quản lý phức tạp” (Trần Trọng Đức, 2013, trang 9).
b. Các thành phần của GIS
GIS có năm thành phần cơ bản sau: phần cứng, phần mềm, dữ liệu, chuyên
viên, chính sách và quản lý (Trần Thị Băng Tâm, 2006).

Hình 2.2. Các thành phần của GIS
SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

-8-

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Phần cứng
 Thiết bị: máy vi tính (computer), máy in (printer), bàn số hoá (digitizer), thiết
bị quét ảnh (scanners), định vị vệ tinh GPS,…
 Các phƣơng tiện lƣu trữ số liệu: USB, CDROM, bộ nhớ ngoài,...
Phần mềm
 Phần mềm là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của
máy tính thực hiện một nhiệm vụ xác định.

 Phần mềm đƣợc sử dụng trong kỹ thuật GIS phải bao gồm các tính năng cơ
bản sau:
Nhập và biên tập dữ liệu.
Lƣu trữ và quản lý dữ liệu.
Truy vấn và hiển thị dữ liệu.
Phân tích dữ liệu.
Tƣơng tác với ngƣời dùng.
Dữ liệu:
Là một thành phần quan trọng của GIS bao gồm dữ liệu không gian, dữ liệu
thuộc tính.
Dữ liệu không gian mô tả vị trí của các đối tƣợng không gian, có thể là liên
tục (nhiệt độ, độ cao..) hoặc rời rạc (cột điện, giếng nƣớc, con đƣờng, tuyến cấp
nƣớc ...). GIS thể hiện các đối tƣợng không gian trên mặt đất : đƣờng, thửa đất,
sông, ... nhƣ các phần tử bản đồ trên mặt phẳng.
Có hai dạng dữ liệu được sử dụng trong GIS:
 Dữ liệu Vector đƣợc trình bày dƣới dạng điểm, đƣờng, vùng.
 Dữ liệu Raster đƣợc trình bày dƣới dạng lƣới ô vuông thể hiện sự biến đổi
một đặc tính nào đó của đối tƣợng theo không gian. Nguồn của dữ liệu là ảnh
vệ tinh, bản đồ đƣợc quét (scanned map) ...
Dữ liệu thuộc tính mô tả đặc tính của đối tƣợng không gian. Thuộc tính của
một căn nhà ( đối tƣợng vùng) có thể là diện tích, số nhà, tên chủ sở hữu...Thuộc
tính của một cây cột điện (đối tƣợng điểm) có thể là chiều cao, ngày tháng lắp đặt,
loại cột điện.
Chuyên viên:
Là ngƣời sử dụng GIS để thực hiện công việc chuyên môn, chịu trách nhiệm
duy trì cơ sở dữ liệu. Họ có thể là chuyên gia ứng dụng, lập trình viên, kỹ sƣ, ...

SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

-9-

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Chính sách và quản lý:
Muốn GIS hoạt động có hiệu quả hệ thống GIS phải đƣợc đặt trong một
khung tổ chức phù hợp và có những quy tắc cần thiết để quản lý, thu thập, lƣu trữ
và phân tích số liệu, đồng thời có khả năng phát triển đƣợc hệ thống GIS theo nhu
cầu.
Một dự án GIS thành công khi nó đƣợc quản lý tốt đồng thời ngƣời sử dụng
cũng phải có kỹ năng tốt.
2.2.1.2. Geometric Network
Geometric Network trong ArcGIS
Theo Esri (2016), Geometric Network bao gồm các Edge (cạnh) và Junctions
(nút), cùng với các quy luật kết nối (Connectivity Rules) dùng để diễn tả và mô hình
hóa trạng thái của những hạ tầng mạng lƣới phổ biến trong thế giới thực.
Các Feature Class trong Geodatabase đƣợc dùng làm nguồn dữ liệu để tạo
Geometric Network. Ngƣời dùng sẽ xác định vai trò của các đối tƣợng trong
Geometric Network và quy luật cho dòng chảy trong Geometric Network.
Trong hình 2.2 thể hiện một mô hình Geometric Network mô tả dòng chảy
của nƣớc qua các ống phân phối và các ống ngánh đƣợc kết nối nhau bởi các điểm
nối (Junctions).

Hình 2.3. Mối quan hệ trong Geometric Network

Một mạng Geometric Network đƣợc xây dựng tại một Feature Dataset trong
Geodatabase. Các Feature Class trong Feature Dataset đƣợc sử dụng làm nguồn dữ

liệu cho các nút và cạnh trong mạng lƣới. Sự kết nối trong mạng lƣới đƣợc tạo ra từ
những vị trí trùng nhau của các đối tƣợng trong các Feature Class. Mỗi mạng
SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

- 10 -

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Geometric Network đều có một mạng logic – một tập hợp các bảng trong
Geodatabase có lƣu trữ các mối quan hệ kết nối và các thông tin khác về các đối
tƣợng trong Geometric Network dƣới dạng các thành phần đơn lẻ, phục vụ cho việc
dò tìm và vận hành dòng chảy.
Geometric network bao gồm hai loại đối tƣợng: cạnh và nút. Cạnh và nút
trong một mạng lƣới đƣợc kết nối với nhau theo quy luật cạnh phải kết nối với cạnh
khác tại nút; dòng chảy từ cạnh này sang cạnh khác đều thông qua nút. Theo Esri
(2016), có hai dạng cạnh và hai dạng nút trong Geometric Network đƣợc thể hiện ở
bảng 2.1.
Bảng 2.1. Các loại cạnh và nút trong Geometric Network

Simple Edges
(cạnh đơn)

Complex
Edges (cạnh
phức)

User-defined
Junctions
(nút do ngƣời
dùng xác
định)

 Gồm các cạnh đƣợc kết nối tới hai điểm nút, mỗi nút nằm ở vị
trí đầu mút của cạnh. Ví dụ ống ngánh trong mạng nƣớc là
Simple Edge. Ống ngánh nối với mạng lƣới phân phối thông
qua một nút và đầu còn lại nối với một nút điểm dịch vụ (nhƣ
vòi nƣớc hoặc bơm).
 Simple Edge không có điểm kết nối ở giữa. Nếu có một nút
nào đó đƣợc bắt dính vào đoạn giữa của một Simple Edge, tạo
kết nối thì khi đó Simple Edge sẽ đƣợc chia thành hai đối
tƣợng.
 Một Simple Edge tƣơng ứng với một thành phần Simple Edge
trong mạng logic.
 Complex edges bao giờ cũng có hai đầu gồm hai nút (junction)
tuy nhiên vẫn có thể xuất hiện các nút khác trên cạnh. Ví dụ
đƣờng ống phân phối của mạng lƣới nƣớc là một cạnh phức,
kết nối với các ống ngánh khác thông qua các nút trên cạnh.
Đƣờng ống chính không bị ngắt tại các nút vị trí điểm nối với
các ống ngánh.
 Cạnh phức có thể có điểm kết nối trên cạnh. Nếu một nút mới
đƣợc bắt dính tại bất kỳ điểm nào trên cạnh phức, cạnh này vẫn
tồn tại là một đối tƣợng. Bắt dính một cạnh phức khiến nó bị
tách ra thành hai đối tƣợng riêng biệt trên mạng logic – ví dụ
nếu trƣớc khi xuất hiện nút, cạnh phức tƣơng ứng với một
thành phần cạnh trên mạng logic nay nó tƣơng ứng với hai
thành phần cạnh trên mạng logic.

 Một cạnh phức tƣơng ứng với một hoặc nhiều thành phần cạnh
trên mạng logic.
 Các nút này đƣợc tạo ra dựa trên dữ liệu ngƣời dùng (Feature
Class dạng điểm nhƣ lớp mối nối) khi Geometric Network mới
đƣợc tạo thành. Các nút tƣơng ứng với các thành phần nút đơn
trong mạng logic.

SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

- 11 -

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Orphan
Junctions
(các nút
Orphan)

 Khi một Feature Class cạnh đầu tiên đƣợc đƣa vào mạng
Geometric Network, một Feature Class bao gồm các nút đƣợc
tạo thành gọi là các nút Orphan. Tên của nút Orphan này tƣơng
ứng với Geometric Network cộng thêm hậu tố _Junctions. Ví
dụ một Geometric Network có tên fdMangLuoiCapNuoc_Net
các nút Orphan tƣơng ứng trong Feature Class
fdMangLuoiCapNuoc_Net_Junctions. Nút Orphan trong
Geometric Network đƣợc sử dụng để duy trì tính thống nhất

của mạng lƣới.
 Trong quá trình tạo Geometric Network, một nút Orphan đƣợc
thêm vào điểm cuối của cạnh, vị trí chƣa có nút nào trên dữ
liệu gốc. Các đối tƣợng nút Orphan có thể đƣợc loại bỏ khỏi
Geometric Network bằng cách tổng hợp nó với nút ở các lớp
khác.

Theo Esri (2016) thì: mạng logic, nguồn và đích đến, tắt và bật đối tƣợng đƣợc hiểu
nhƣ sau:
Mạng logic
Khi một mạng Geometric Network đƣợc tạo, ArcGIS sẽ tạo một mạng logic
tƣơng ứng, dùng để mô tả và tạo mô hình với các quan hệ kết nối giữa các đối
tƣợng. Một yếu tố cạnh hoặc nút trong mạng Geometric Network tƣơng ứng với
một hoặc nhiều cạnh hoặc nút trong mạng logic. Các kết nối giữa cạnh và nút đều
đƣợc duy trì trong mạng logic.
Mạng logic đƣợc quản lý dƣới dạng bảng, đƣợc tạo và duy trì bởi ArcGIS.
Những bảng này ghi nhận sự kết nối giữa các đối tƣợng trong Geometric Network.
Mạng logic cho phép ArcGIS nhanh chóng phát hiện và mô hình hóa các quan hệ
kết nối giữa cạnh và nút của Geometric Network trong quá trình biên tập và phân
tích, giúp việc dò tìm trên mạng nhanh chóng và tạo các kết nối tức thời trong quá
trình biên tập.
Khi cạnh và nút đƣợc biên tập hoặc cập nhật trong Geometric Network,
mạng logic tƣơng ứng cũng sẽ đƣợc tự động cập nhật và duy trì.
Nguồn và đích đến
Trong mạng lƣới cấp nƣớc, dòng chảy có thể không đƣợc xác định rõ ràng
nhƣ trong mạng lƣới điện nhƣng nhìn chung dòng chảy nƣớc xuất phát từ trạm bơm,
bể chứa đến khách hàng.
Các nút trong Geometric Network có thể đóng vai trò là nguồn hoặc đích
đến. Khi ngƣời dùng tạo một Feature Class gồm các nút trong một mạng lƣới, họ có
thể quy định các đối tƣợng đại diện cho nguồn hoặc bể chứa hoặc không đóng vai

trò gì trong mạng lƣới. Khi ngƣời dùng đã xác định vai trò của nút, một trƣờng tên
SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

- 12 -

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

là AncillaryRole (vai trò bổ sung) sẽ đƣợc thêm vào Feature Class để ghi lại vai trò
của nút đó. Khi ngƣời dùng tính toán dòng chảy cho Geometric Network trong
ArcMap, hƣớng dòng chảy sẽ đƣợc xác định dựa trên nguồn và đích đến trong mạng
đó. Ví dụ: ngƣời dùng có thể có một bể chứa hoặc đồng hồ tổng trong mạng lƣới
cấp nƣớc không thể sử dụng do bảo trì hoặc không sử dụng vì vậy vai trò của bể
chứa đó đƣợc tạm thời chuyển từ “nguồn-Source” sang “không gì cả - None”. Dòng
chảy vì vậy cũng đƣợc tính toán lại bởi hệ thống và bất kỳ các phép dò tìm nào
trong mạng lƣới đều bị ảnh hƣởng bởi sự thay đổi hƣớng dòng chảy.
Tắt và bật đối tượng
Bất kỳ cạnh hoặc nút nào trong Geometric Network có thể đƣợc tắt hoặc bật
trong mạng logic. Một đối tƣợng bị tắt trong mạng logic sẽ đóng vai trò nhƣ là rào
chắn. Khi thực hiện dò tìm trên mạng lƣới, phép toán dò tìm sẽ dừng lại ở các vị trí
rào chắn.
Trạng thái tắt hoặc bật của đối tƣợng trong mạng đƣợc ghi nhận lại trong
trƣờng thuộc tính Enabled. Trƣờng này có thể có hai giá trị: True hoặc False. Khi
xây dựng Geometric Network từ Feature Class đơn giản, trƣờng này sẽ đƣợc tự
động thêm vào Feature Class. Khi ngƣời dùng sử dụng ArcCatalog để tạo một
Feature Class trong mạng, Enabled là trƣờng bắt buộc phải có trong Feature Class
đó.

Trƣờng AncillaryRole, trƣờng Enabled là những trạng thái của một đối tƣợng
trong mạng logic.
Các quy luật kết nối trong Geometric Network
Theo Esri (2016), connectivity rule hạn chế các loại đối tƣợng trong mạng lƣới có
thể kết nối với nhau và số lƣợng các đối tƣợng của một loại cụ thể có thể kết nối với
các loại đối tƣợng khác. Bằng việc thiết lập các quy tắc kết nối cùng với các quy
luật khác nhƣ Domain thuộc tính, ngƣời dùng có thể duy trì tính thống nhất trong dữ
liệu mạng lƣới của cơ sở dữ liệu. Bất kỳ lúc nào, ngƣời dùng cũng có thể chạy xác
thực cho các đối tƣợng trong cơ sở dữ liệu và xuất báo cáo cho thấy đối tƣợng nào
trong mạng không hợp lệ - tức là vi phạm các quy luật kết nối và các quy luật khác
đã đƣợc thiết lập. Cũng theo Esri (2016), có hai loại kết nối cạnh – nút và cạnh –
cạnh và các nút mặc định (Default junction).
Kết nối cạnh – nút và cạnh – cạnh.
Quy luật cạnh – nút thiết lập kết nối có thể có giữa một cạnh thuộc loại A và
một nút thuộc loại B.

SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

- 13 -

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Quy luật cạnh – cạnh thiết lập kết nối có thể có giữa một cạnh thuộc loại A
và một cạnh thuộc loại B thông qua tổ hợp các nút. Quy luật cạnh – cạnh luôn luôn
bao gồm tổ hợp các nút.
Ngƣời dùng có thể thiết lập và điều chỉnh các quy luật kết nối cho một mạng

lƣới trong ArcCatalog bằng cách thay đổi các thuộc tính của Geometric Network.
Ngƣời dùng có thể thiết lập quy luật kết nối giữa hai Feature Class, giữa một
Feature Class và Subtype của một Feature Class khác, hoặc giữa hai Subtype của
hai Feature Class. Mạng lƣới và các quy luật kết nối mô tả việc thiết lập quy tắc
cạnh - nút và cạnh - cạnh.
Mạng lƣới và các quy luật kết nối mô tả việc thiết lập quy tắc cạnh - nút và
cạnh - cạnh. Để đơn giản, mỗi quy tắc nên đƣợc thực hiện riêng rẻ nhƣng tại một
thời điểm thì bất kỳ quy tắc (có thể nhiều hơn một quy tắc) cũng có thể đƣợc thiết
lập hoặc điều chỉnh trong mạng lƣới.
Các nút mặc định (Default junction)
Quy luật cạnh - cạnh và cạnh - nút có thể có các nút mặc định đi kèm với nó.
Trong khi đối với quy luật cạnh - nút, nút mặc định có thể tùy chọn, có hoặc không;
nhƣng đối với quy luật cạnh - cạnh, nút mặc định là bắt buộc. Nút mặc định sẽ đƣợc
tự động thêm vào ArcMap khi tạo kết nối và các đối tƣợng mới trong mạng lƣới.
Nếu chƣa có quy tắc rõ ràng để tạo nút mặc định khi tạo các quy luật kết nối, có thể
thiết lập các nút mặc định làm các nút orphan.
Khi một cặp cạnh kết nối thông qua quy luật cạnh - cạnh đƣợc định nghĩa
trong cơ sở dữ liệu, ngƣời dùng thêm một cạnh thứ ba kết nối với một cạnh đã có
sẵn, nút mặc định sẽ đƣợc tự động thêm vào. Đối với quy luật cạnh - nút, ArcMap
sẽ tự động thêm vào nút mặc định vào một đầu không có kết nối của cạnh mới thêm
vào.
2.2.1.3.

Water Utility Network Editing and Analysis

Là chuỗi công cụ cải thiện cơ sở dữ liệu, phân tích mạng lƣới của kỹ thuật
viên bản đồ do Esri lập trình ra cho ngành cấp nƣớc.
Bộ công cụ Water Utility Network Editing and Analysis do ESRI phát hành
vào tháng 11 năm 2012 chỉnh sửa lần gần nhất là tháng 6 năm 2017, bộ công cụ
đƣợc cung cấp miễn phí cho ngƣời dùng Esri với các chức năng nhƣ:

 Tạo thuộc tính tự động
 Kiểm tra và báo cáo.
 Công cụ chỉnh sửa mạng Geometric
 Công cụ xây dựng dữ liệu, ...
SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

- 14 -

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Bộ công cụ gồm: hai bộ công cụ nhỏ Water Utility Network Reporting và Water
Utility Network Editing; File Geodatabase mẫu về mạng lƣới cấp thoát nƣớc...

Hình 2.4. Giao diện bộ công cụ Water Utility Network Editing and Analysis

Chức năng của cụ thể của từng công cụ đƣợc tìm hiểu và giải thích ở phụ lục 3.
2.2.2. Mạng lưới cấp nước
2.2.2.1.

Định nghĩa mạng lưới cấp nước

Theo Hoàng Đình Thu (2005), mạng lƣới cấp nƣớc là một trong những bộ
phận quan trọng của hệ thống cấp nƣớc, làm nhiệm vụ vận chuyển và phân phối
nƣớc đến các nơi tiêu dùng.
Có ba loại mạng lưới:
Mạng lƣới cụt có tổng chiều dài đƣờng ống nhỏ nhƣng không đảm bảo an toàn cấp

nƣớc. Khi một đoạn ống nào đó ở đầu đoạn ống bị sự cố, hƣ hỏng thì toàn bộ khu
vực phía sau sẽ không có nƣớc dùng.

Hình 2.5. Sơ đồ mạng lưới cấp nước cụt

Ngƣợc lại trong mạng lƣới vòng nƣớc đƣợc cấp vào khu vực dùng nƣớc theo
hai hoặc nhiều hƣớng khác nhau. Giữa các hƣớng nƣớc chảy thƣờng đƣợc ngăn
SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

- 15 -

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

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 sẽ 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.

Hình 2.6. Sơ đồ mạng lưới cấp nước dạng vòng

Mạng lƣới hỗn hợp đƣợc dùng phổ biến do kết hợp đƣợc ƣu điểm của hai
loại trên. Mạng lƣới vòng dùng cho cấp truyền dẫn và những đối tƣợng tiêu thụ
nƣớc quan trọng (bệnh viện, khu công nghiệp, ...). Mạng lƣới cụt phân phối cho
những điểm ít quan trọng (đối tƣợng tiêu thụ không yêu cầu cấp nƣớc liên tục, khu
phố nhỏ, thị trấn nhỏ, ...).

SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

- 16 -

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Hình 2.7. Sơ đồ mạng lưới cấp nước dạng hỗn hợp

2.2.2.2.

Nguyên tắc vạch tuyến mạng lưới cấp nước

Trong tiêu chuẩn xây dựng có rất nhiều nguyên tắc đặt ra khi thiết kế mạng
lƣới cấp nƣớc, theo Hoàng Đình Thu (2005) việc vạch tuyến mạng lƣới cấp nƣớc
phải tuân theo những nguyên tắc cơ bản sau:
 Mạng lƣới cấp nƣớc phải bao trùm tới tất cả các điểm dùng nƣớc trong phạm
vi khu vực thiết kế.
 Các đƣờng ống chính phải đƣợc bố trí quanh co gãy khúc , sao cho chiều dài
ống là ngắn nhất và nƣớc chảy thuận chiều nhất.
 Các đƣờng ống chính phải đƣợc nối với thành thành vòng tròn khép kín bằng
các ống nối có dạng kéo dài theo hƣớng vận chuyển nƣớc.
 Đƣờng ống chính nên đặt ở các tuyến đƣờng có cốt địa hình cao để thêm khả
năng đảm bảo áp lực cần thiết trong các ống phân phối; đồng thời giảm áp
lực trong bản thân đƣờng ống chính, tạo điều kiện cho mạng lƣới hoạt động
hiệu quả hơn.

 Các đƣờng ống phải ít cắt ngang các chƣớng ngại vật.
 Khi thiết kế mạng lƣới cấp nƣớc cần phù hợp với phát triển cơ sở hạ tầng
chung của đô thị, đặc biệt cần nghiên cứu quy hoạch phát triển mạng lƣới
đƣờng đô thị để vạch tuyến mạng lƣới cấp nƣớc cho phù hợp theo từng giai
đoạn.
 Cần có sự kết hợp chặt chẽ giữa hai giai đoạn là cấp nƣớc thiết kế và định
hƣớng phát triển cấp nƣớc trong tƣơng lai; đảm bảo dễ dàng thiết kế mở rộng
mạng lƣới theo sự phát triển của đô thị hoặc tăng tiêu chuẩn dùng nƣớc hoặc
tăng dân số.
2.2.2.3.

Định nghĩa các đối tượng trong mạng lưới cấp nước

Đường ống truyền tải: dùng để vận chuyển nƣớc từ trạm bơm đến mạng
phân phối nƣớc. Đƣờng ống có kích thƣớc lớn đƣờng kính lên đến 500mm,
1000mm hoặc 2000mm tùy theo mô hình hệ thống.
Đường ống phân phối: dùng để vận chuyển nƣớc từ đƣờng ống truyền tải
đến đƣờng ống nhánh. Các đƣờng ống phân phối đi dọc theo đƣờng phố. Đƣờng
ống phân phối thƣờng có đƣờng kính từ 80mm, 100mm và lớn hơn.
Đường ống ngánh: Đƣờng ống có đƣờng kính nhỏ hơn 80mm cấp nƣớc trực
tiếp tới các hộ tiêu thụ.

SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

- 17 -

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Van: trên mạng lƣới cấp nƣớc để đảm bảo cho công tác quản lý và khả năng
làm việc an toàn ngƣời ta thƣờng phải bố trí các loại van điều khiển ,van hệ thống,
van trụ cứu hỏa, ...
 Van trong công nghiệp có rất nhiều loại, với những ƣu điểm khác nhau để
phù hợp với từng loại mục đích, từng loại công trình.
 Van điều khiển dùng để đóng và mở nƣớc trong đƣờng ống trên mạng lƣới
cấp nƣớc. Bao gồm hai loại: van bƣớm, van cổng.
Van cổng: ngăn không cho dòng chảy đi qua hoặc điều tiết lƣu lƣợng của
dòng chảy. Khi van cổng hoạt động, cánh van kéo lên hoặc hạ xuống nhƣ
dạng cánh cổng. Dòng nƣớc sẽ đƣợc phép qua van hay dừng lại ở ngay vị trí
mà chúng ta lắp đặt van. Khi van mở, dòng chảy không bị thay đổi khi đi
qua, cánh van không nằm trong dòng chảy của nƣớc. Thƣờng đƣợc lắp đặt ở
ngay đầu hoặc cuối đƣờng ống của các hệ thống, vận hành bằng tay quay vô
lăng.
Van bƣớm: van bƣớm cũng đƣợc sử dụng với mục đích ngăn dòng lƣu chất
đi qua hoặc điều tiết lƣu lƣợng của dòng chảy lớn hay bé tùy vào góc độ mà
ngƣời dùng mở van. Khi van mở, cánh van vẫn nằm trong dòng chảy và nó
làm dòng chảy thay đổi khi qua van, thƣờng đƣợc vận hành bằng tay quay vô
lăng hoặc gạt tay.
 Van hệ thống: đƣợc dùng để điều chỉnh các yếu tố vật lý bên trong đƣờng
ống. Bao gồm:
Van xả khí thƣờng đƣợc đặt ở những vị trí cao của mạng lƣới. Có chức năng
xả hết không khí tập trung trên đƣờng ống để nƣớc chảy đầy ống và không
gây tổn thất ở những vị trí đọng khí trên đƣờng ống. Van xả cặn đƣợc đặt ở
những vị trí thấp của mạng lƣới có chức năng xả hết cặn trong đƣờng ống khi
thau rửa. Đƣợc nối với ống xả vào mạng lƣới thoát nƣớc hoặc sông hồ gần
đó (Hoàng Đình Thu, 2005).
Van giảm áp: giảm áp lực nƣớc trong ống.

 Ngoài ra thì còn các loại khác nhƣ: Van một chiều, van hai chiều, ...
Đồng hồ nước: là dụng cụ để đo lƣợng nƣớc đã cung cấp. Đồng hồ tổng dùng
để đo lƣợng nƣớc đã cấp cho mạng lƣới. Đồng hồ khách hàng: đo lƣợng nƣớc mà
khách hàng đã sử dụng, để thu phí hợp lý.
Mối nối: thiết bị đấu nối dùng để liên kết các đoạn ống trên mạng lại với
nhau gồm các loại nhƣ: tê, mặt bít, ống nối, ...
Trụ cứu hỏa: là thiết bị chuyên dùng đƣợc lắp đặt vào hệ thống đƣờng ống
cấp nƣớc dùng để lấy nƣớc phục vụ chữa cháy (TCVN 6379 : 1998).

SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

- 18 -

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

DMA: là giải pháp “phân vùng tách mạng” sẽ giúp các công nhân dễ dàng tìm
ra vị trí bị rò rỉ nƣớc bởi theo phƣơng pháp này hệ thống dẫn nƣớc sẽ đƣợc chia
thành các nhóm nhỏ. Trên cơ sở đó, sẽ lắp đồng hồ đầu tuyến của từng nhóm để theo
dõi lƣợng nƣớc thất thoát trên từng tuyến ống bằng cách so sánh đồng hồ tổng với
tổng lƣợng nƣớc khách hàng sử dụng trên tuyến. Việc phân vùng tách mạng thƣờng
dựa trên các yếu tố nhƣ sau: mạng lƣới hiện hữu của khu vực, tỉ lệ thất thoát nƣớc,
phân bố dân cƣ, mạng giao thông, hoặc có thể dựa vào quy mô ống ngánh, chiều dài
mạng lƣới, ...
Vùng cúp nước: Là vùng sẽ mất nƣớc khi quá trình đóng van diễn ra

SVTH: Trƣơng Thị Thu Giang

- 19 -

GVHD: TS. Lê Minh Vĩnh
Nguyễn Văn Phú