MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Thành phố Hồ Chí Minh trung tâm kinh tế - văn hóa - xã hội lớn Việt Nam với dân số xấp xỉ triệu người (thường trú) Hiện hệ thống cấp nước Tp.HCM có tỷ lệ thất thoát nước cao (năm 2013 34%) Các tuyến ống truyền tải phân phối nước qua thời gian dài sử dụng xuống cấp gây rò rỉ ngầm, làm lượng nước thất thoát tăng cao kéo dài nhiều năm, gây lãng phí tài nguyên nước thô, lượng, hóa chất, hiệu kinh tế sản xuất nước sạch, gia tăng chi phí xây dựng - vận hành nhà máy xử lý nước mạng lưới cấp nước tương lai Thực trạng gây ảnh hưởng lớn đến vấn đề cung cấp nước cho Tp.HCM Do đó, đề tài luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu xác nhận nguyên nhân đề xuất giải pháp giảm thiểu thất thoát nước cho hệ thống cấp nước đô thị thành phố Hồ Chí Minh” cần thiết để góp phần giải tình trạng thất thoát nước nay, hướng đến khai thác hiệu bền vững hệ thống cấp nước Tp.HCM Mục tiêu nghiên cứu (1) Xác nhận nguyên nhân gây thất thoát nước học mạng lưới cấp nước Thành phố; (2) Xác định nguyên nhân gây thất thu nước sạch; (3) Đề xuất giải pháp khả thi giảm thiểu thất thoát nước học thất thu mạng lưới cấp nước Tp.HCM Đối tƣợng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: (1)Thất thoát nước học thất thu nước; (2) Mạng lưới cấp nước vùng cấp nước Bến Thành – gồm tuyến phân phối dịch vụ; (3) Hai cụm cấp nước thuộc khu vực Nhà Bè Bình Dương; (4) Các đối tượng sử dụng nước cho mục đích sinh hoạt, hành - văn phòng thương mại - dịch vụ Tp.HCM; (5) Phương pháp điều tiết áp lực chủ động Phạm vi nghiên cứu (1) Nghiên cứu thất thoát học mạng lưới phân phối nước Tp.HCM; (2) Nghiên cứu thất thu đối tượng tiêu thụ nước Tp.HCM; (3) Nghiên cứu điều tiết áp lực chủ động 02 cụm cô lập cấp nước (DMA) điển hình vùng cấp nước Nhà Bè vùng cấp nước Thủ Đức-Bình Dương Phƣơng pháp nghiên cứu (1) Phương pháp thu thập thông tin tài liệu; (2) Phương pháp thống kê; (3) Phương pháp khảo sát điều tra thực tế; (4) Phương pháp kế thừa; (5) Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm; (6) Phương pháp so sánh Tính luận án Xây dựng phương pháp xác định tỷ lệ thất thoát thất thu theo số liệu trạng theo kết nghiên cứu; từ cho phép xác định chiến lược phù hợp để giảm thiểu thất thoát nước Đề xuất giải pháp giảm thiểu thất thoát thất thu nước Đề xuất mô hình quản lý chống thất thoát thất thu, đảm bảo quy hoạch cấp nước, giảm thiểu nguy khoan sử dụng nguồn nước đất Tp.HCM Tính khoa học luận án Xác lập thứ tự ưu tiên việc thực giảm thiểu thất thoát nước phù hợp đặc trưng áp lực mạng lưới cấp nước Tp.HCM Xác định nhóm đối tượng gây thất thu cao, từ giúp đơn vị cấp nước có kế hoạch thực giảm thiểu thất thu có lựa chọn, đối tượng Xác định việc điều tiết áp lực chủ động theo điểm bất lợi cụm cấp nước cô lập đem lại hiệu việc giảm lượng nước thất thoát rò rỉ phù hợp điều kiện Tp.HCM Xác định vị trí rò rỉ thường gặp, tái xuất Ý nghĩa thực tiễn luận án (1) Kinh tế: Giảm tỉ lệ thất thoát nước đồng nghĩa với tiết kiệm khoản chi phí lớn; (2) Môi trường: góp phần bảo vệ nguồn nước môi trường, tiết kiệm lượng; (3) Xã hội: Đảm bảo người dân dùng nước sạch, nâng cao chất lượng sống người dân; (4) Kết nghiên cứu ứng dụng cho thành phố khác có điều kiện tương tự thành phố Hồ Chí Minh, ví dụ Hà Nội, Hải Phòng, CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Định nghĩa Bảng 1.1: Bảng cân nước Hiệp hội Nước Quốc tế1 Thất thoát nước lượng nước tổn thất trình vận chuyển phân phối nước xác định chênh lệch lượng nước vào mạng lưới cấp nước với lượng nước tiêu thụ thực tế ghi nhận Bao gồm hai thành phần là: (i) thất thoát (cơ học, rò rỉ mạng lưới cấp nước từ điểm bể bể ngầm) (ii) thất thu (ảnh hưởng từ đối tượng tiêu thụ nước sạch, ảnh hưởng điều kiện kỹ thuật đo lường dẫn đến sai số thiết bị đo) 1.2 Ý nghĩa việc giảm thất thoát nƣớc (1) Khai thác bền vững tài nguyên nước: lượng nước thu hồi từ việc giảm thất thoát nước giúp cắt giảm lượng nước thô khai thác để sản xuất nước sạch; (2) Kinh tế - Tiết kiệm lượng; (3) Bảo vệ môi trường: giảm lượng điện năng, hóa chất sử dụng sản xuất nước góp phần giảm ô nhiễm môi trường (4) Bảo vệ hạ tầng 1.3 Thực trạng cấc nghiên cứu thất thoát nƣớc nƣớc Hơn 1/3 lượng nước khai thác lại bị thất thoát, rò rỉ mạng lưới cung cấp nước đô thị trước đến đối tượng sử Theo bảng cân nước Hiệp hội Nước Quốc tế (International Water Association – IWA) dụng nước Tỷ lệ thất thoát nước nước phát triển cao gấp 2,33 lần so với nước phát triển Ở số nước phát triển Đan Mạch, Đức, Nhật tỷ lệ thất thu gần không, tỷ lệ thất thoát kỹ thuật  Tổng quan nghiên cứu, dự án quốc tế giảm thất thoát nƣớc Dự án Cape Town (South Africa): Sử dụng van giảm áp để giảm thiểu rò rỉ Kết quả: Giảm chi phí sản xuất nước 8,3 triệu USD/ năm Dự án Manila water (Philippines): Sử dụng hệ thống biến tần điều khiển bơm nhằm kiểm soát lưu lượng áp lực Kết quả: Giảm chi phí sản xuất nước 11.588 USD năm Dự án Phnom Penh (Cambodia): Cải cách máy cấp nước, khuyến khích nhân viên, lắp đặt đồng hồ nước cho tất khách hàng, giảm thiểu thất thu nước cách thành lập đoàn kiểm tra ngăn chặn gian lận khách hàng Kêt quả: Tỷ lệ thất thoát nước giảm từ 72% (1993) xuống 6% (2006)  Một số kinh nghiệm, giải pháp chống thất thoát, thất thu nƣớc giới Xây dựng bảng cân lượng nước đưa vào mạng; Phân vùng, tách mạng hợp lý để quản lý; Vận hành trạm bơm phù hợp với chế độ dùng nước mạng lưới; Điều chỉnh kiểm soát áp lực, lưu lượng nước; Thay đường ống cũ xuống cấp; Không ngừng nâng cấp thiết bị dò tìm điểm rò rỉ; Ứng dụng công nghệ thông tin vào quản lý mạng lưới; Thường xuyên đào tạo nhân viên quản lý để nâng cao ý thức kỹ tay nghề 1.4 Tình hình thất thoát nƣớc Việt Nam Tính đến cuối năm 2012, Việt Nam có 765 đô thị, 68 công ty cấp nước chính, tổng công suất thiết kế 6,60 ÷ 6,65 triệu m3/ngđ; Tỷ lệ thất thoát, thất thu nước bình quân khoảng 28÷29% Tổng lượng nước thất thoát, thất thu 1.869.708 m3/ngđ (2011) 1.5 Thất thoát nƣớc Thành phố Hồ Chí Minh Mạng lưới cấp nước Tp.HCM tình trạng xuống cấp với tỷ lệ thất thoát nước cao: 38,42% (2011), 36,54% (2012) 34% (2013) Tp.HCM cung cấp khoảng 1,7 triệu m3 nước vào mạng lưới cấp nước Với tỷ lệ thất thoát 34% (năm 2013), lượng thất thoát 578.000m3/ngày Tp.HCM thực nhiều biện pháp để cải thiện bước hạ dần tỉ lệ thất thoát nước Các dự án chống thất thoát nước tiến hành từ năm 2003 chưa đạt kết khả quan 1.6 Các nguyên nhân gây thất thoát nƣớc Tp HCM Thất thoát học: Do nguyên nhân kỹ thuật: không tuân thủ cấu tạo phân cấp mạng lưới, thực nối tắt vào mạng cấp mạng cấp làm cho áp lực mạng lưới phân phối nước tương đương với mạng lưới truyền tải phân phối gây thừa áp lực mạng lưới phân phối Tp.HCM làm bể ống tái xuất điểm bể; Tác động từ xây dựng sở hạ tầng đô thị; Do mối nối (vật liệu, phương pháp nối), rò rỉ van khóa, thiết bị; Do không xử lý kịp thời cố vỡ ống, Thất thu: Do tác động từ đối tượng sử dụng nước (đấu nối trước đồng hồ, v ô hiệu hóa đồng hồ, tác động nhân viên công ty nước để ghi số lượng sử dụng nước thấp thực tế ); Do đồng hồ nước (chất lượng đồng hồ kém, sai số đồng hồ, lắp đặt đồng hồ sai quy cách ); Do công tác quản lý thay ghi số đồng hồ; Các nguyên nhân khác: Biểu giá nước, công tác khảo sát – thiết kế, công tác thi công (cả thi công tuyến cấp nước thi công hạ tầng đô thị), công tác quản lý (quản lý mạng lưới, trạm bơm ) Bảng 1.2: Các dự án nghiên cứu thất thoát nước Tp Hồ Chí Minh Dự án Dự án FASEP No 649 – Việt Nam “Xác định thành phần tính chất thất thoát nước vùng An Điền – An Phú, Thành phố Hồ Chí Minh Xác định tiến hành giải pháp để giảm thiểu” FLUIDIS (France) tiến hành vùng thực nghiệm An Điền – An Phú Nhận xét - Đánh giá Việc phân tích-tìm kiếm nguyên nhân tốn nhiều thời gian chi phí… Việc tìm kiếm điểm rò rỉ thủ công, chưa có kết giảm thất thoát nước thật Dự án (Thảo Điền) Dự án Nghiên cứu quản lý thất thoát nước cho công ty Cấp Nước ia Định (NRW Management in the ia Định) quận Phú Nhuận ia Định MIYA (Israel) MAYNILAD (Philippines) phối hợp thực cuối năm 2010 Dự án giảm TTN Tp.HCM–do WORLD BANK tài trợ thực khu vực trung tâm Tp.HCM Dự án vùng thí điểm giảm nước không doanh thu USP Hà Lan hợp tác USP Hà Lan SAWACO nghiên cứu thí điểm giảm thất thoát nước Tp.HCM giai đoạn tháng 5/2008 đến tháng 5/2009 Nhận xét - Đánh giá Phương pháp điều áp có hiệu với vùng có áp lực thấp, nên tiến hành biện pháp dò tìm rò rỉ khắc phục điểm bể, đồng thời thực cải tạo tuyến ống cũ mục, nhiên chi phí đầu tư cao khả thu hồi chi phí không khả thi Trọng tâm thiết lập DMA để kiểm soát nước thất thoát kết hợp với cải tạo mạng lưới, dò tìm khắc phục rò rỉ, thay đồng hồ đo… dự án mang lại hiệu rõ rệt Nghiên cứu trọng đến quản lý, sử dụng nhiều nhân Tuy nhiên hiệu giảm thiểu thất thoát nước không cao mang tính thủ công 1.7 Dự báo diễn biến thất thoát nƣớc TP HCM định hƣớng giải pháp giảm thất thoát nƣớc Trong bối cảnh mạng lưới cấp nước ngày xuống cấp, công tác chống thất thoát nước nhiều hạn chế kỹ thuật tài chính, việc xây dựng nhà máy nước làm gia tăng áp lực mạng lưới, gây nguy biến lượng nước cấp thành lượng nước thất thoát Cần nhanh chóng nghiên cứu, tìm giải pháp để gấp rút giảm thiểu thất thoát nước Cùng với phát triển công nghệ, phương pháp điều tiết áp lực có nhiều thay đổi đáng kể, từ phương pháp điều tiết áp lực cố định thành phương pháp điều tiết áp lực theo nhiều tham số khác (lưu lượng sử dụng, áp lực điểm bất lợi, thời gian phục vụ ) làm giảm đáng kể tỷ lệ thất thoát nước so với phương pháp điều tiết áp lực cũ Đây phương pháp cần nghiên cứu để áp dụng Tp HCM nhằm giải tỷ lệ thất thoát nước cao mà phù hợp với khả đầu tư thành phố 1.8 Các phƣơng pháp chống thất thoát nƣớc Phƣơng pháp Cụm cấp nƣớc có kiểm soát (District Metering AreaDMA): Mạng cấp nước cô lập kín với ng vào (có thể có nhiều ng vào phải kiểm soát lưu lượng vào mạng), sử dụng đồng hồ tổng để đo đếm lưu lượng nước vào mạng DMA giúp quản lý kiểm soát thất thoát nước Phương pháp tổng hợp (Methodologie General): Xây dựng vùng chống thất thoát cỡ lớn, xác định lại khả gây thất thoát nước, từ thực giải pháp nhằm chống thất thoát nước Phương pháp không kiểm soát đo đếm mà theo xu hướng giữ nguyên trạng mạng lưới giảm thiểu tối đa tác động thay đổi cấu trúc mạng lưới Phương pháp CareTaker: Trọng tâm thiết lập nhóm công nhân quản lý khu vực có trang bị thiết bị dò tìm, sửa chữa rò rỉ, trọng huấn luyện kỹ dò tìm, sửa chữa rò rỉ… Phương pháp điều tiết áp lực cố định (bị động): Phương pháp thường sử dụng đầu vào mạng cấp II, III sau dùng cho DMA nhằm mục đích giảm áp lực Phương pháp điều tiết áp lực chủ động (phương pháp đề nghị nghiên cứu): Phương pháp điều tiết áp lực đầu vào mạng lưới theo áp lực mong muốn, nhiên áp lực sau van điều tiết không cố định mà điều chỉnh tùy theo lưu lượng sử dụng áp lực yêu cầu điểm cuối nguồn (điểm bất lợi) CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái niệm thất thoát, thất thu nƣớc Thuật ngữ thất thoát nước Việt Nam bao gồm hai thành phần thất thoát (thất thoát học) thất thu, đó: (i) Thất thoát học hay đươc gọi thất thoát thất thoát hữu hình lượng nước bị hao hụt chảy xuyên qua tất loại rò rỉ; (ii) Thất thu mát xác định xảy nước phân phối thành công đến khách hàng, mà nguyên nhân khác nhau, đo đọc xác, kéo theo mức độ sai số khối lượng tiêu thụ khách hàng 2.2 Cơ sở lý thuyết thất thoát học Mối tương quan áp lực lưu lượng: Lưu lượng nước có liên quan mật thiết với áp lực nước, áp lực nước mạng lưới ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ lệ rò rỉ mạng (thất thoát hữu hình), áp lực cao tỷ lệ rò rỉ lớn 2.3 Cơ sở lý thuyết thất thu Phƣơng pháp đo lƣờng (thiết bị đo lƣờng) Theo quy định tổ chức đo lường quốc tế (Organisation International de Métrologie Légale - OIML) đồng hồ đo nước phân loại theo lưu lượng danh nghĩa Qn bảng 2.1: Bảng 2.1: Bảng phân cấp đồng hồ nước theo giá trị lưu lượng Các sai số tối đa chấp nhận từ trình kiểm tra ban đầu đồng hồ nước lạnh có giá trị là: (i) Trong khoảng ±5% thể tích đo cho tất lưu lượng nằm khoảng Qmin Qt; (ii) Trong khoảng ±2% thể tích đo tất lưu lượng nằm khoảng Qt Qmax Cho thấy thiết bị đo nguyên nhân sai sót đo đếm, thất thu nước 2.4 Một số công thức tính số thất thoát nƣớc Theo tỷ lệ %: Tỷ lệ thất thoát nước (%TT) xác định theo công thức: Chỉ số thất thoát theo số nhánh đấu nối IPB (lít/ngày): Chỉ số thất thoát theo chiều dài đường ống ILP (m3/ngày/km): Chỉ số rò rỉ hạ tầng ILI: ILI = Trong đó: CARL lượng nước thất thoát hữu hình hàng năm thời (current annual volume of real losses) UARL thất thoát hữu hình tất yếu (unavoidable annual real losses) tính bằng: UARL (lít/ngày) = (18 x Lm + 0,8 x Nc + 25 x Lp) x P Công thức tính lượng nước dùng tối thiểu – tối đa ngày (theo TCVN 33:2006) xác định theo công thức: ∑ Qngàytb (m3/ngày) = 2.5 Kỹ thuật giảm thất thoát nƣớc Kỹ thuật giảm thất thoát học Việc dò tìm rò rỉ xử lý thất thoát học dựa phương pháp sau: (1) Phương pháp học, đào dọc theo đường ống để tìm bể xử lý; (2) Phương pháp hóa học xác định điểm bể lan truyền màu mặt đất giảm nồng độ hóa chất ống; (3) Phương pháp sử dụng sóng siêu âm; (4) Phương pháp lan truyền âm nước có áp thoát qua vị trí bể gây nên tiếng ồn đặc trưng; (5) Phương pháp điều tiết áp lực lưu lượng Hiện nay, kỹ thuật phát rò rỉ để giảm thất thoát nước học chủ yếu dựa phương pháp lan truyền âm Để giảm thất thoát nước, việc xử lý điểm rò rỉ phát hiện, giải pháp dùng van giảm áp để cố định áp lực vào vùng cấp nước sử dụng Kỹ thuật giảm thất thu Về lý thuyết, thất thu chủ yếu do: (1) Các điều kiện khách quan việc lắp đặt thiết bị đo không làm ảnh hưởng đến sai số thiết bị; (2) Điều kiện chủ quan tác động đối tượng tiêu thụ, lưu lượng tiêu thụ thấp lưu lượng khởi động Các kỹ thuật để giảm thiểu thất thu chủ yếu tập trung vào: (1) Triệt tiêu ảnh hưởng tác động đến thiết bị đo đếm cách thay đồng hồ hết thời hạn kiểm định, gắn van hạn chế lưu lượng nhỏ giọt trước đồng hồ hữu; (2) Tìm kiếm gian lận khách hàng đấu nối phía trước đồng hồ, dùng nam châm để quay chậm, dừng đồng hồ CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP – MÔ HÌNH VÀ NỘI DUNG THỰC HIỆN 3.1 Nghiên cứu thất thoát học Cơ sở lựa chọn phƣơng pháp nghiên cứu Cơ sở lựa chọn: Tp.HCM có vùng cấp nước quản lý, khai thác công ty cổ phần cấp nước Thực thu thập số liệu thất thoát học công ty cấp nước cho phép xây dựng liệu toàn diện cho toàn Thành phố đặc trưng rò rỉ tần suất, vị trí, số lượng…để phân tích, đánh giá Phƣơng pháp thực nghiệm: Phương pháp nghiên cứu tóm tắt sau đồ đây: Xây dựng mẫu bảng khảo sát, gồm thành phần: - Các nguyên nhân gây bể đường ống phân phối - Mức độ ưu tiên áp dụng biện pháp chống thất thoát nước Thu thập thông tin, khảo sát số liệu công ty Cấp nước địa bàn Tp HCM Thống kê đặc trưng vị trí rò rỉ MLCN, đưa dự đoán ban đầu Thực nghiệm dò tìm rò rỉ địa bàn CN để xác nhận lại số liệu đánh giá hiệu phương pháp dò tìm rò rỉ Xác định đặc điểm thất thoát nước địa bàn Tp HCM 10 Thu thập phân tích số liệu Bảng 3.1: Vị trí bể Ống Đai khởi thuỷ Van cóc Ống nhánh Van góc Khác Tổng Các vị trí bể mạng phân phối thuộc khu vực quản lý công ty cấp nước địa bàn Tp HCM Bến Gia Phú Hòa Tân Chợ Nhà Thành Định Tân Hòa Lớn Bè 49 1.191 49 187 55 67 214 19 34 449 48 136 225 36 35 588 7.114 725 1.328 1.574 716 456 182 414 535 117 865 840 23 854 10.065 933 1.870 3.586 994 Bảng 3.2: Kết bảng th m Các biện pháp chống thất thoát nƣớc Xây dựng mô hình DMA Care taker Dò tìm rò rỉ Thay đồng hồ Phương pháp tổng hợp Quản lý áp lực iện pháp chống thất thoát nước Bến Gia Trung Chợ Thủ Thành Định An Lớn Đức 9,00 9,94 8,00 9,50 8,00 7,71 8,67 8,13 9,50 8,13 8,43 8,67 8,25 8,90 8,25 7,00 6,67 6,25 6,60 6,25 9,00 9,11 8,57 9,30 8,57 5,57 2,50 5,00 9,22 5,00 Kết bảng thăm dò biện pháp chống thất thoát cho thấy: (1) Các cá nhân trực tiếp chống thất thoát có chung ý kiến phương pháp chống thất thoát; (2) Các công ty cấp nước bắt đầu trọng đến vấn đề quản lý áp lực mạng lưới để chống thất thoát nước Thực nghiệm dò tìm rò rỉ - khảo sát công trình ngầm Thực nghiệm phương pháp dò tìm chống thất thoát nước địa bàn công ty cấp nước để đánh giá hiệu việc dò tìm rò rỉ giảm thất thoát nước, đánh giá hiệu thiết bị dò tìm rò rỉ Thiết bị nghiên cứu: Thiết bị tiền định vị Ortomat; Thiết bị tương quan âm Log3000; Thiết bị khuyếch đại âm Log1A, Aquascope 3; Thiết bị bút dò bể nhanh Leakpen; Thiết bị dò tìm công trình ngầm USRADAR Phương pháp thực hiện: (1) Tương quan âm tiền định vị ống cái; (2) Phương pháp xác định bể dựa vào đồng hồ khách hàng; (4) Phương pháp nghe bể 11 Thủ Đức 253 169 36 2.205 39 36 2.738 3.2 Nghiên cứu thất thu Tổng quan khu vực nghiên cứu đối tƣợng nghiên cứu Khu vực nghiên cứu: Nghiên cứu chọn vùng cấp nước Công ty cấp nước Bến Thành quản lý làm khu vực nghiên cứu, cụ thể khu vực quận quận 3, Tp HCM Đối tượng nghiên cứu: (1) Đối tượng tiêu thụ nước cho mục đích sinh hoạt sử dụng đồng hồ khách hàng DN15, (2) Đối tượng tiêu thụ nước cỡ lớn cho mục đích hành chính-văn phòng (HCVP), thương mại-dịch vụ (TMDV), sản xuất sử dụng đồng hồ Woltman cấp B DN50-100mm Cơ sở lựa chọn phƣơng pháp nghiên cứu Cơ sở lựa chọn: Công ty cấp nước Bến Thành thuộc vùng cấp nước số Tp.HCM, quản lý địa bàn quận quận 3; Đây khu vực tập trung đa dạng đối tượng sử dụng nước; Vì khu vực trung tâm nên quan tâm đầu tư có khả ứng dụng nhiều loại công nghệ thiết bị đo lường đại; Mục tiêu nghiên cứu: Đánh giá ảnh hưởng đối tượng tiêu thụ thiết bị đo đến lượng nước thất thu Xác định phần trăm thất thu từ đối tượng Nghiên cứu so sánh lượng thất thu nhóm đối tượng nghiên cứu Thiết bị nghiên cứu: Đồng hồ cấp C thể tích DN15mm cho đối tượng dùng nước sinh hoạt cỡ nhỏ; Đồng hồ điện từ Đồng hồ Turbine cấp C DN50, 80, 100mm cho đối tượng HCVP TMDV; Phƣơng pháp thực nghiệm: + Mô hình tiêu thụ sinh hoạt: Thay đồng hồ DN15mm cấp B hữu khách hàng tiêu thụ nước sinh hoạt sang đồng hồ thể tích DN15mm cấp C khu vực nghiên cứu + Mô hình tiêu thụ HCVP TMDV: Thay đồng hồ cấp B hữu đối tượng tiêu thụ nước cỡ lớn cho mục đích HCVP TMDV sang đồng hồ điện từ đồng hồ turbine cấp C  Sau thay tiến hành nghiên cứu lượng nước tiêu thụ hộ gia đình thay đồng hồ để đánh giá ảnh hưởng đối tượng tiêu thụ đến lượng nước thất thu 12 3.3 Nghiên cứu điều tiết áp lực chủ động Cơ sở lựa chọn phƣơng pháp nghiên cứu Các phƣơng pháp điều tiết áp lực thông thƣờng: Điều áp thủ công cho mạng lưới phân phối hệ thống van điều áp đóng mở thủ công; Xây dựng bể chứa, đài nước điều hòa trạm bơm tăng áp để điều tiết áp lực cho vùng cấp nước lớn,… khả thi mặt kỹ thuật không khả thi thực tế; Cố định giá trị áp lực đầu vào mạng thông qua van điều áp để giảm áp lực dư vào ban đêm, nhiên chênh lệch áp lực ngày đêm DMA tương đối lớn gây nên tình trạng dư áp lực vào ban đêm thiếu áp lực vào ban ngày Hình 3.1: Biểu đồ áp lực DMA sử dụng van giảm áp truyền thống P3: Áp lực điểm bất lợi DMA Phương pháp điều tiết áp lực chủ động Điều tiết áp lực chủ động theo áp lực điểm bất lợi (áp lực P3) để giảm lượng nước thất thoát áp lực dư mạng lưới vào thấp điểm tăng cường áp lực lưu lượng vào cao điểm theo thực tế tiêu thụ Thiết bị nghiên cứu: Hình 3.2: Sơ đồ kết nối đồng hồ lưu lượng, van điều áp, thiết bị điều tiết áp lực 13 Hình 3.3: Biểu đồ áp lực DMA điều tiết áp lực chủ động Phương thức xây dựng mô hình thực nghiệm điều tiết áp lực chủ động tóm tắt sơ đồ sau: Khảo sát trạng, cô lập mạng lưới cấp nước, xác định vị trí điểm bất lợi DMA Lắt đặt hệ thống hố đồng hồ, van giảm áp, sensor cảm ứng áp lực điều khiển i2O đầu vào mạng lưới; Lắp đặt sensor cảm biến áp lực vị trí điểm bất lợi Tiến hành theo d i mạng lưới để xác định thay đổi thông số, áp lực tối thiểu cần thiết để đảm bảo cấp nước an toàn Thay đổi chế độ hoạt động cho hệ thống thủ công, lần thay đổi nhỏ để theo dõi độ hiệu hoạt động Khi có chế độ tối ưu nhất, đưa hệ thống vào vận hành tự động đánh giá hiệu Vùng thực nghiệm điều áp – Cấp nƣớc Nhà Bè (DMA 1041) 14 Tổng quan vùng thực nghiệm: Là khu vực dọc theo hẻm 398/12 Trần Xuân Soạn, khu có áp lực chân cầu Rạch Ông 1,9bar Tỉ lệ thất thoát DMA 1041 34% Đây mạng lưới cô lập có đầu vào cấp nước Tiến trình thực hiện: Xây dựng hầm đồng hồ tổng ISOMAG DN150mm hệ thống van điều tiết áp lực-lưu lượng trực tiếp Dorot DN150mm Bộ điều khiển lắp hầm đồng hồ để thu thập liệu áp lực, lưu lượng qua đồng hồ tổng Lắp đặt thiết bị đo áp lực điểm bất lợi DMA để thu thập liệu áp lực P3 Hình 3.4: Biểu đồ theo dõi áp lực- lưu lượng tuần (từ ngày 20/09 đến 26/09/2013) trước thực điều tiết áp lực Sau thời gian điều chỉnh áp lực theo chế độ lập trình thủ công, hệ thống chuyển sang chế độ vận hành tự động: Áp lực P2 cao 1,3 bar vào thấp điểm; nhỏ 0,55bar vào cao điểm; Áp lực P3 cao 0,7 bar vào thấp điểm; nhỏ 0,4bar vào cao điểm, giá trị tối thiểu cần đạt điểm bất lợi để đảm bảo cấp nước an toàn Vùng thực nghiệm điều áp – Cấp nƣớc Thủ Đức – Bình Dƣơng Tổng quan vùng thực nghiệm: Vùng thực nghiệm DMA 19A vùng cấp nước Thủ Đức - Bình Dương có mạng lưới đường ống mới, nhiều nhà máy, xí nghiệp DMA cô lập hoàn chỉnh với đầu vào qua đồng hồ điện từ DN300 van giảm áp PRV DN300 (áp lực sau van PRV cố định 3bar) 15 Tiến trình thực hiện: Từ liệu áp lực - lưu lượng DMA 19A vòng tuần (từ 14 20/04/2014) Hình 3.5: Biểu đồ theo dõi áp lực - lưu lượng DMA19A trước điều tiết áp lực (từ ngày 8/4 đến ngày 20/4/2014) Thực điều áp theo áp lực điểm bất lợi, đến ngày 13/05/2014 áp lực điểm bất lợi từ 00-05h 1,3bar p lực điểm bất lợi giảm từ 2,8bar (23/04/2014) xuống 1,3bar (13/05/2014) vào thời điểm 00h đến 05h hàng ngày Lưu lượng thấp qua đồng hồ tổng 11 lít/s CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Kết nghiên cứu thất thoát học Kết khảo sát chung Hình 4.1: Vị trí rò rỉ mạng phân phối Tp HCM 16 Nhận xét: Vị trí xảy bể nhiều ống nhánh van góc, van cóc đai khởi thủy Nguyên nhân ống nhánh van cóc thường đặt cạn so với ống nên dễ bị tác động yếu tố bên (phương tiện giao thông, xây dựng công trình mặt đất,…); dễ bị rung lắc tác động vào đồng hồ nước (thay thế, sửa chữa đồng hồ) Bảng 4.1: Khu vực CN Chợ Lớn CN Bến Thành CN ia Định CN Thủ Đức CN Nhà Bè CN Trung An Số liệu thống kê số lượng điểm bể n tháng đầu n m 2013 Năm 2011 Năm 2012 6.760 (245) 6.744 (198) 2.066 1.502 5.493 (538) 2.246* 2.642* 1.875 (143) 1.744 (111) 1.750 (32) 2.226 (40) m 2011, 2012 6 tháng đầu năm 2013 3.586 (187) 854 (49) 4.572 (653) 2.738 (253) 994 (55) 1.605 (30) * CN Thủ Đức số liệu tháng đầu năm Giá trị ngoặc số điểm bể ống cái; Thực nghiệm dò tìm rò rỉ - khảo sát công trình ngầm Khu vực Thảo Điền: Số liệu từ công tác dò tìm điểm rò rỉ: (1) Tương quan âm tiền định vị: 34 van có tín hiệu rò rỉ; (2) Phương pháp xác định bể đồng hồ khách hàng: Kiểm tra 7.951 đồng hồ nước; phát 60 đồng hồ nước có tín hiệu rò rỉ; (3) Phương pháp nghe bể: xác định 273 điểm bể Khu vực Bến Thành: Xác định xác vị trí 10 điểm bể, tỷ lệ xác >83%, rò rỉ ngầm chủ yếu vị trí đai khởi thủy; Phát đường ống nhánh thất lạc Cầu Hoàng Hoa Thám, ống băng đường đường Bùi Thị Xuân Khu vực ia Định: Xác định xác điểm bể vị trí ống nhánh; Khu vực Nhà B : Xác định xác điểm bể (2 điểm bể đai khởi thuỷ điểm ống nhánh) đường Nguyễn Thần Hiến Xây dựng hàm hồi quy mối liên hệ lƣợng nƣớc rò rỉ trạng cấu tạo mạng lƣới 17 Dựa vào kết khảo sát rò rỉ trạng khu vực tiến hành khảo sát, tác giả lập hàm hồi quy mối liên hệ lượng nước rò rỉ trạng cấu tạo mạng lưới: c = f (số đấu nối; chiều dài theo đường kính ống) Kết phân tích cho thấy: + Lưu lượng rò rỉ chịu ảnh hưởng lớn từ số lượng đấu nối; + Ảnh hưởng rò rỉ ống nhánh lượng thất thoát cao Kết tương tự kết rút từ thực nghiệm dò tìm rò rỉ  Kết nghiên cứu thất thu Kết khảo sát chung Các trường hợp thất thu: (1) Lượng nước phục vụ cho mục đích bảo trì mạng lưới phân phối phòng cháy chữa cháy; (2) ian lận đồng hồ cách tác động lên độ xác đồng hồ, đấu nối bất hợp pháp; (3) Đồng hồ lắp sai vị trí, không quy cách; (4) Đồng hồ đo đếm không xác hư hỏng Nguyên nhân thất thu: Do gian lận khách hàng đồng hồ nước Đối tƣợng sử dụng nƣớc sinh hoạt Kết thống kê cho thấy: thay đồng hồ cấp B đồng hồ cấp C dạng thể tích sản lượng nước tiêu thụ trung bình hàng tháng tăng lên 4,68m3/tháng (tương ứng mức tăng 13% sản lượng nước tiêu thụ) Đối tƣợng sử dụng nƣớc cho hành – văn phòng Thực theo d i lượng nước tiêu thụ đối tượng thực nghiệm tiến hành so sánh với lượng nước tiêu thụ kỳ năm trước Kết theo d i lượng nước tiêu thụ cho thấy: Bảng 4.2: Tổng hợp sản lượng tiêu thụ đối tượng HCVP Đối tượng HCVP Sản lượng tăng (%) 6,2 9,8 Sản lượng giảm 9,0 7,5 5,3 Đối tƣợng sử dụng nƣớc cho thƣơng mại – dịch vụ Các đối tượng nghiên cứu cho sản lượng tiêu thụ ghi nhận sụt giảm so với kỳ năm trước (03-08/2012 03-08/2013) Cụ thể: 18 Bảng 4.3: Tổng hợp sản lượng tiêu thụ đối tượng TMDV Đối tượng TMDV1 TMDV2 TMDV3 Sản lượng giảm 5,2% 7,0% 42% Các đối tượng tiêu thụ nước cho mục đích thương mại – dịch vụ bị phụ thuộc vào số lượng khách hàng mà đối tượng phục vụ, việc thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng đối tượng đến lượng thất thu khó khăn Với đối tượng này, cần dùng thiết bị đo có độ xác cao bị ảnh hưởng tác động bên để hạn chế thất thu 4.2 Kết nghiên cứu điều tiết áp lực Vùng thực nghiệm Cấp nƣớc Nhà Bè–Trần Xuân Soạn (DMA 1041) Việc giảm áp lực thấp điểm từ 1,72 bar (trước điều áp) xuống 0,6bar (trong trình điều áp tự động) làm giảm lưu lượng tối thiểu qua đồng hồ tổng từ 11,0 lít/s xuống 4,4lít/s (đồng nghĩa với việc giảm 6,6lít/s thất thoát nước rò rỉ khoảng ÷ 6h hàng ngày) Trong tháng 10/2013, thay phải cung cấp qua đồng hồ tổng lượng 40730 m3 nhờ điều tiết áp lực mà lượng nước cấp vào 37880 m3, giảm 2850 m3 nước Tỉ lệ thất thoát nước giảm từ 34% 29,5% Vùng thực nghiệm Cấp nƣớc Bình Dƣơng (DMA 19A) Trong tháng triển khai điều áp DMA 19A, từ ngày 23/04/2014 đến 21/05/2014, với việc giảm áp lực điểm bất lợi từ 2,8bar xuống dần đến 1,3bar thấp điểm 00 05h, lưu lượng thấp qua đồng hồ tổng giảm từ 22,5 lít/s xuống 11 lít/s, lượng nước qua đồng hồ tổng giảm trung bình 250m3/ngđ, lưu lượng rò rỉ cắt giảm So sánh hiệu mặt kinh tế Chi phí đầu tư ban đầu: Trên sở MLCN DMA thiết lập, có 1-2 ng vào, điển hình có 1000 đấu nối 939.376.000 VNĐ Sau trình vận hành, hệ thống điều tiết áp lực chủ động I2O giúp giảm lượng nước thất thoát DMA 19A Thủ Đức-Bình Dương là 250 m3/ngày, với giá nước bán sỉ nước qua đồng hồ tổng 19 4363.84 đồng/m3 số tiền thu năm 398.123.750 (đồng/năm)  Như sau thời gian triển khai 28 tháng thu hồi vốn Cách xác định định lƣợng thất thoát học thất thu Công thức: Qmin = Qrr + Qtt + Qđb Qmin: Lưu lượng đo qua đồng hồ tổng vào thấp điểm Qrr: Lưu lượng rò rỉ Qtt: Lưu lượng tiêu thụ (lưu lượng dùng nước thấp nhất) Qđb: Lưu lượng đặc biệt cho đối tượng nhà máy, bệnh viện Nghiên cứu cho trường hợp DMA 1041: Qmin = Qrr + Qtt = Qrr + 1.3l/s hay Qrr = Qmin – 1,3l/s Với việc quan trắc lưu lượng áp lực DMA, ta có biểu đồ tương quan lưu lượng rò rỉ áp lực điểm bất lợi (thông qua số liệu Qmin ngày): 12 q=1.75P^2.4+3.5 Lưu lượng (l/s) 10 R² = 0,9711 0 0,5 1,5 Áp lực (bar) Hình 4.2: Biểu đồ tương quan lưu lượng rò rỉ áp lực điểm bất lợi 20 Như vậy, với biểu đồ trên, ta xác định lưu lượng rò rỉ mạng lưới ứng với áp lực điểm bất lợi xác định Từ số liệu quan trắc mạng lưới ngày (hoặc tuần ), xây dựng hàm tổng quát sau: q= 1,75P2,4 + 3,5 Trong đó: q - lượng nước rò rỉ (l/s) P - áp lực P3 trung bình ngày (bar) Từ đánh giá lượng thất thoát rò rỉ mạng lưới Phân tích biện luận Thất thoát học Vị trí bể ống chủ yếu xuất vị trí ống nhánh đai khởi thủy Qua thực nghiệm dò tìm rò rỉ khu vực nhận thấy thiết bị đại bổ trợ tốt cho trình dò tìm rò rỉ, nhiên biện pháp cần nhiều nhân vật lực thực hiện, công nhân có trình độ kỹ tương đối cao Thất thu Thất thu từ điểm tiêu thụ nước cỡ nhỏ cao (đến 13% sản lượng tiêu thụ) Nguyên nhân chủ yếu điều kiện thi công lắp đặt ảnh hưởng đến sai số xác đồng hồ nước tác động tiêu cực đối tượng sử dụng nước Nhóm đối tượng khách hàng sinh hoạt chiếm đến 60% tỷ lệ dùng nước Tp HCM (3), đối tượng cần kiểm soát để giảm thiểu thất thu.Nghiên cứu xác nhận có xảy thất thu đối tượng khách hàng tiêu thụ nước cỡ lớn Quan trắc sản lượng tiêu thụ khách hàng công nghệ đo đọc từ xa PRS cho thấy hiệu quản lý đo đọc, giúp phát bất thường chế độ dùng nước, từ phát đối tượng có khả thất thu Điều tiết áp lực chủ động So với việc giảm áp thông thường cách cố định giá trị số áp lực đầu mạng (áp lực P2), việc điều tiết áp lực liên tục vào mạng lưới vào giá trị áp lực điểm bất lợi (áp lực P3) đem lại kết giảm lượng nước rò rỉ cách nhanh chủ động Mô hình điều tiết áp lực Số liệu Công ty Cổ phần cấp nước Tp HCM kỳ đầu năm 2015 21 chứng minh hiệu giảm thất thoát nước vùng thực nghiệm chứng tỏ phù hợp với điều kiện phân bố áp lực Tp.HCM Giúp giảm thiểu chi phí nhân công, tăng tính chủ động công tác chống thất thoát rò rỉ 4.3 Đề xuất giải pháp Giải pháp giảm thiểu thất thoát học Giải pháp điều tiết áp lực cho DMA Việc điều tiết áp lực chủ động đầu vào theo điểm bất lợi cần triển khai diện rộng, cần khảo sát để cài đặt ngưỡng áp lực bất lợi phù hợp cho vùng cô lập cấp nước (DMA), theo đặc trưng tiêu thụ thời gian sử dụng nước đối tượng dùng nước…Điều cần thiết tình trạng mạng lưới cấp nước xuống cấp trầm trọng, việc chống thất thoát phương pháp dò tìm rò rỉ không giải triệt đề vấn đề phát sinh điểm rò rỉ sau sửa bể Quy trình dò tìm rò rỉ Các điểm rò rỉ, thất thoát nước thường xảy vị trí ống nhánh dịch vụ khách hàng từ đai khởi thủy đến đồng hồ nước khách hàng Vì trình dò tìm rò rỉ thiết bị khuếch đại âm thanh, việc dò tìm cần thực dò tìm từ vị trí gần đồng hồ dọc theo ống nhánh ống phân phối Giải pháp giảm thiểu thất thu Đối tƣợng tiêu thụ sinh hoạt: Thống kê cập nhật định kỳ số nhân sử dụng nước hộ gia đình để phát bất thường lượng nước sử dụng; Cần lựa chọn thiết bị đo có khả chống lại tác động tiêu cực đối tượng sử dụng nước điều kiện vận hành phù hợp để giảm thiểu sai số đo lường Đối tƣợng tiêu thụ HCVP: Cần tiến hành thay nhanh chóng tất thiết bị đo chưa phù hợp hoạt động để giảm thiểu sai số đồng hồ giảm thiểu khả sử dụng nước ngưỡng lưu lượng thấp 22 Đối tƣợng tiêu thụ TMDV: Có nhu cầu sử dụng lượng nước lớn, việc theo dõi kiểm soát lượng nước thất thu đối tượng dạng khó Do để giảm lượng thất thu đối tượng này, cần khảo sát-đánh giá chi tiết để xác định mức tiêu thụ phù hợp với đối tượng, kết hợp với việc sử dụng thiết bị đo có sai số nhỏ, độ xác cao, có khả quang trắc liên tục để theo dõi, kịp thời phát hành vi gian lận, bất thường Chính sách cấu giá nƣớc: Thực cấu giá nước theo xu hướng giảm để khuyến khích tiêu thụ nước sạch, hạn chế sử dụng nước đất Xác định tỷ lệ thất thoát học thất thu Mục tiêu: Xây dựng đường biểu diễn tương quan thất thoát học áp lực điểm bất lợi DMA giúp xác định tỷ lệ lượng nước thất thoát học thất thu DMA, từ xác định phương thức tiến hành giảm thiểu thất thoát hay thất thu hay hai trường hợp Xây dựng đường biểu diễn: Xây dựng DMA, tiến hành phân tích liệu lưu lượng qua đồng hồ tổng DMA, xác định giá trị lưu lượng tối thiểu dùng nước thấp điểm Ứng dụng định lượng: Xác định tỷ lệ thất thoát thất thu tổng lượng nước thất thoát DMA để xác định nguyên nhân gây thất thoát trước thực giải pháp chống thất thoát nước Chỉ tiến hành giảm thiểu thất thoát học DMA có lượng nước rò rỉ cao, ngược lại tiến hành công tác giảm thiểu thất thu DMA có lượng nước thất thu cao KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Việc nghiên cứu thất thoát thất thu mạng lưới cấp nước Tp.HCM đem lại kết có ý nghĩa khoa học thực tiễn, góp phần giảm thiểu lượng nước thất thoát hệ thống cấp nước hiệu mặt kinh tế 23 Xác định nguyên nhân gây thất thu đối tượng sử dụng nước Tp.HCM sinh hoạt, HCVP, TMDV, đối tượng tiêu thụ nước cho mục đích sinh hoạt có tỷ lệ thất thu cao Rò rỉ vị trí đấu nối đai khởi thủy - ống nhánh cấp nước phụ kiện liên quan chiếm đa số Cần thực dò tìm rò rỉ từ vị trí gần đồng hồ nước dọc theo ống nhánh đến đai khởi thủy Mô hình điều tiết áp lực chủ động có hiệu cho mạng lưới cấp nước Tp HCM, khu vực áp lực thấp lẫn khu vực áp lực trung bình Qua mô hình quan trắc thất thoát thất thu cho vùng cô lập cấp nước điển hình, xác định tỷ lệ thất thoát thất thu DMA, từ xác định thứ tự ưu tiên việc tiến hành giải pháp giảm thiểu thất thoát hay giảm thiểu thất thu Điều có ý nghĩa quan trọng cho Tp.HCM mà cho tỉnh, thành khác công tác đầu tư chống thất thoát nước KIẾN NGHỊ Từ trình nghiên cứu thực luận án, NCS nhận thấy có nhiều vấn đề cần nghiên cứu để giúp giảm thất thoát nước sau: - Nghiên cứu ảnh hưởng điều tiết áp lực đến lượng nước tiêu thụ đối tượng dùng nước, từ xác định mức áp lực phù hợp thực điều tiết mà không làm sụt giảm lượng tiêu thụ khách hàng - Nghiên cứu mối liên hệ việc điều tiết áp lực DMA ảnh hưởng đến DMA lân cận - Nghiên cứu tác động cấu giá nước cho đối tượng tiêu thụ việc tiết kiệm nước sạch, khuyến khích tiêu thụ nước sạch, giảm thiểu khai thác nước đất đô thị - Nghiên cứu xây dụng cẩm nang phương pháp giảm thiểu thất thoát học thất thu mạng lưới phân phối nước để giúp công ty cấp nước giảm thiểu thất thoát học, thất thu, nâng cao lực quản lý vận hành hệ thống cấp nước 24 ... lệ thất thoát thất thu theo số liệu trạng theo kết nghiên cứu; từ cho phép xác định chiến lược phù hợp để giảm thiểu thất thoát nước Đề xuất giải pháp giảm thiểu thất thoát thất thu nước Đề xuất. .. thiểu dùng nước thấp điểm Ứng dụng định lượng: Xác định tỷ lệ thất thoát thất thu tổng lượng nước thất thoát DMA để xác định nguyên nhân gây thất thoát trước thực giải pháp chống thất thoát nước. .. thất thoát thất thu cho vùng cô lập cấp nước điển hình, xác định tỷ lệ thất thoát thất thu DMA, từ xác định thứ tự ưu tiên việc tiến hành giải pháp giảm thiểu thất thoát hay giảm thiểu thất thu