Luận án Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý hệ thống cung cấp nước sạch dựa trên hệ thống thông tin địa lý (GIS) - Thử nghiệm tại Công ty nước sạch số 2 Hà Nội

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .i

LỜI CẢM ƠN .ii

MỤC LỤC . iii

DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT.vii

DANH MỤC HÌNH VẼ. viii

DANH MỤC BIỂU BẢNG .x

LỜI NÓI ĐẦU.1

CHƯƠNG 1- QUẢN LÝ HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC SẠCH DỰA TRÊN

HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ.29

1.1. Quản lý hệ thống cung cấp nước sạch .29

1.1.1. Sơ lược lịch sử phát triển HTCCNS trên thế giới và ở Việt Nam.29

1.1.2. Hệ thống cung cấp nước .30

1.1.3. Nhiệm vụ và định hướng cấp nước của Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn2050 .33

1.1.4. Các bên liên quan đến cấp nước sinh hoạt .33

1.1.5. Những bài toán quản lý đặt ra cho HTCCNS.34

1.2. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý .45

1.2.1. Định nghĩa GIS.45

1.2.2. Các khái niệm liên quan .46

1.2.3. GIS thủ công và GIS trên máy tính .52

1.2.4. Lịch sử ứng dụng GIS.53

1.2.5. Các thành phần của GIS .55

1.2.6. Cơ sở dữ liệu GIS .58

1.2.7. Các chức năng của GIS.62

1.2.8. Ưu điểm – những tồn tại của GIS.64

1.2.9. Xu thế ứng dụng GIS trên thế giới .65

1.3. Những vấn đề cho các CTCCNS khi xây dựng GIS.67

1.3.1. Công tác chuẩn bị .67

1.3.2. Vấn đề trong triển khai và phát triển GIS.68

1.3.3. Vấn đề chi phí của xây dựng GIS.68iv

1.3.4. Các công nghệ hỗ trợ GIS .69

1.4. Triển khai một bài toán ứng dụng GIS .70

1.5. Kết luận chương.70

CHƯƠNG 2 - THỰC TRẠNG QUẢN LÝ KỸ THUẬT VÀ ỨNG DỤNG GIS

TẠI CÁC CÔNG TY CUNG CẤP NƯỚC SẠCH VIỆT NAM .72

2.1. Một số khái niệm về hoạt động kỹ thuật của các CTCCNS .72

2.1.1. Bảo trì, bảo dưỡng và sửa chữa .72

2.1.2. Quy trình quản lý và vận hành.73

2.1.3. Các rủi ro và nguy hại.73

2.2. Các qui trình quản lý kỹ thuật trong HTCCNS .74

2.2.1. Quản lý mạng lưới truyền dẫn .75

2.2.2. Quản lý mạng lưới phân phối .75

2.2.3. Quản lý mạng lưới đường ống dịch vụ.76

2.2.4. Quy trình xác định và xử lý ô nhiễm trên mạng lưới cấp nước.77

2.3. Thực trạng quản lý kỹ thuật và những vấn đề của các CTCCNS .78

2.3.1. Rủi ro trong hoạt động kỹ thuật.78

2.3.2. Phương pháp xác định rủi ro .78

2.3.3. Phân tích đánh giá rủi ro trong HTCCNS ở Việt Nam.80

2.3.4. Các biện pháp kiểm soát và phòng ngừa rủi ro .80

2.4. Ứng dụng GIS trong hoạt động nghiệp vụ của các CTCCNS.81

2.4.1. Đối tượng và phương pháp điều tra.81

2.4.2. Các kết quả điều tra .82

2.4.3. Nhận xét về thực trạng ứng dụng GIS.86

2.5. Một số khuyến nghị về ứng dụng GIS vào quản lý HTCCNS.88

2.5.1. Các vấn đề và các nội dung cần ứng dụng GIS.88

2.5.2. Một số vấn đề hạn chế việc triển khai GIS ở các CTCCNS Việt Nam.89

2.6. Kết luận chương.90

CHƯƠNG 3 - MÔ HÌNH PHÁT TRIỂN GIS VÀ XÂY DỰNG KHUNG CSDL

GIS CHO QUẢN LÝ HTCCNS Ở VIỆT NAM.92

3.1. Mô hình phát triển một hệ thống GIS .92

3.1.1. Triển khai các ứng dụng GIS.92

3.1.2. Mô hình tổng quát phát triển một hệ thống GIS.93v

3.2. Mô hình kiến trúc GIS cho quản lý HTCCNS Việt Nam .94

3.2.1. Mô hình kiến trúc hệ thống phần cứng.94

3.2.2. Kiến trúc hệ thống phần mềm và các tiêu chuẩn kỹ thuật.96

3.2.3. Một số yêu cầu cơ bản .98

3.2.4. Một số yêu cầu về tầng dữ liệu.99

3.3. Xây dựng khung CSDL GIS quản lý HTCCNS .100

3.3.1. Đặt vấn đề.100

3.3.2. Phương pháp nghiên cứu .101

3.3.3. Thiết kế khung CSDL GIS cho quản lý HTCCNS.106

3.4. Kết luận chương.118

CHƯƠNG 4 - ỨNG DỤNG GIS CHO BÀI TOÁN THIẾT KẾ BẢO TRÌ - MỞ

RỘNG MẠNG LƯỚI TỐI ƯU VÀ CẢNH BÁO Ô NHIỄM NƯỚC TRONG HỆ

THỐNG CUNG CẤP NƯỚC SẠCH .119

4.1. Mở đầu.119

4.2. Thiết kế thay thế, mở rộng mạng lưới cấp nước tối ưu .121

4.2.1. Đặt vấn đề.121

4.2.2. Phát biểu bài toán .122

4.2.3. Lập mô hình chung của bài toán.122

4.2.4. Thuật toán cho bài toán đặt ra .124

4.2.5. Sử dụng cơ sở dữ liệu GIS.125

4.2.6. Thiết lập mô hình cụ thể cho bài toán .126

4.2.7. Giới thiệu bộ công cụ giải bài toán.127

4.2.8. Sơ đồ tiến trình giải bài toán.129

4.2.9. Kết quả thử nghiệm giải bài toán với các dữ liệu thực.129

4.3. Ứng dụng GIS cho bài toán cảnh báo ô nhiễm nước .135

4.3.1. Đặt vấn đề.135

4.3.2. Mô tả bài toán .136

4.3.3. Giải pháp cho bài toán đặt ra .136

4.3.4. Các bước xây dựng giải pháp .136

4.3.5. Thực hiện bài toán với công cụ được xây dựng và kết quả.140

4.5. Kết luận chương.143

KẾT LUẬN .144vi

TÀI LIỆU THAM KHẢO.146

PHỤ LỤC .154

Phụ lục 1: Tài liệu pháp quy về cấp nước an toàn .154

Phụ lục 2: Nhiệm vụ và định hướng cấp nước của Việt Nam đến năm 2025,

tầm nhìn 2050 [31] .154

Phụ lục 3: Mức độ của các bên liên quan đến cấp nước sinh hoạt .157

Phụ lục 4: Quản lý kỹ thuật các hệ thống mạng cấp nước .160

Phụ lục 5: Các rủi ro có cấp độ nguy hại trên 11 trong HTCCNS ở Việt Nam.162

Phụ lục 6: Các biện pháp kiểm soát rủi ro và phòng ngừa.164

Phụ lục 7: Danh mục các chuẩn áp dụng .169

Phụ lục 8: Khung CSDL quản lý HTCCNS.177

Phụ lục 9 : Qui trình điều tra .209