mô hình dữ liệu không gian áp dụng cho mạng lưới cấp nước 3

- Mạng lưới cụt hay phân nhánh chỉ cho nước chảy đến một điểm nào đó theo một chiều nhất định và kết thúc tại các đầu nút của các tuyến ống.. Trong mạng lưới vòng khi có sự cố xảy ra hay

Hình 3.1: Hệ thống cấp nước

(nguồn: Dương Thanh Lượng (2006))

Mạng lưới cấp nước là 1 bộ phận của hệ thống cấp nước, là tập hợp các loại đường ống với các cỡ kích thước khác nhau và các hạng mục công trình liên quan xây dựng theo hệ thống trục giao thông chính của khu vực cấp nước

làm nhiệm vụ vận chuyển và phân phối nước đến các điểm dùng nước trong

phạm vi thiết kế Mạng lưới cấp nước được chia làm 2 loại chính là: mạng

lưới cụt và mạng lưới vòng

- Mạng lưới cụt (hay phân nhánh) chỉ cho nước chảy đến một điểm nào

đó theo một chiều nhất định và kết thúc tại các đầu nút của các tuyến ống Vì vậy, nếu một chỗ nào đó trên đường ống bị hỏng thì toàn bộ khu vực phía sau (theo hướng nước chảy) bị mất nước, tức mức độ an toàn thấp Song mạng lưới cụt lại có ưu điểm là tổng chiều dài ngắn nên chi phí xây dựng thấp

(Tham khảo [1])

- Mạng lưới vòng có thể cung cấp nước tới một điểm nào đó bằng hai

hay nhiều đường khác nhau Các tuyến ống của mạng lưới vòng đều liên hệ với nhau tạo thành các vòng khép kín liên tục, cho nên đảm bảo cung cấp nước an toàn và như thế tất nhiên sẽ cần nhiều đường ống hơn dẫn đến chi phí xây dựng cao hơn Trong mạng lưới vòng khi có sự cố xảy ra hay ngắt một đoạn ống nào đó để sửa chữa thì nước vẫn có thể theo một đường ống khác song song với đường ống bị sự cố để cung cấp cho các điểm dùng nước phía

Trong thực tế mạng lưới hỗn hợp được sử dụng phổ biến do kết hợp được ưu điểm của 2 loại: Mạng lưới vòng dùng cho cấp truyền dẫn và những đối tượng tiêu thụ nước quan trọng; Mạng lưới cụt phân phối cho những điểm

ít quan trọng hơn

Hình 3.2: Sơ đồ mạng lưới cấp nước cụt Hình 3.3: Sơ đồ mạng lưới cấp nước vòng

(nguồn: Nguyễn Lan Phương, Cấp nước sinh hoạt và công nghiệp)

Mạng lưới đường ống phân phối nước làm nhiệm vụ phân phối và dẫn nước đến các điểm tiêu thụ Mạng lưới đường ống phân phối nước gồm mạng cấp I là mạng truyền dẫn, mạng cấp II là mạng phân phối và mạng cấp III là mạng đấu nối với các ống cấp vào nhà

- Mạng hay tuyến ống cấp I làm nhiệm vụ truyền dẫn và điều hòa áp suất vì có tổn thất cột nước nhỏ, độ chênh áp suất ở đầu và cuối tuyến ít Nước mạng lưới cấp I được lấy ra các ống cấp II ở những điểm nhất định theo từng khu vực, tại các điểm này đặt các van để điều tiết áp suất và lưu lượng tùy theo quy mô của mạng lưới cấp nước, tuyến ống cấp I có đường kính từ

- Mạng hay tuyến ống cấp II dẫn và phân phối nước cho từng khu vực, mạng đưa nước vào các tuyến cấp II bằng tê chờ, sau tê chờ có van để điều chỉnh lưu lượng và áp suất cho các tuyến ống cấp III Đường kính của tuyến ống cấp II thường từ 150 đến 250 mm Tuyệt đối không cho phép đấu nối các

Các thành phần cơ bản nhất trong một mạng lưới cấp nước được xác định đó là: Đường ống cấp nước và Các thiết bị được gắn trên các điểm nối của đường ống như đồng hồ đo nước, van khóa/mở nước, trụ cứu hỏa v.v

3.2 ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH DỮ LIỆU MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG ỐNG CẤP NƯỚC

Mô hình dữ liệu mạng lưới cấp nước là một tập hợp của nhiều loại đối tượng phục vụ cho nhu cầu quản lý mạng lưới đường ống cấp nước và các tiện ích khác Mô hình dữ liệu mạng lưới cấp nước đề nghị sử dụng công nghệ đối tượng cốt lõi của ArcGIS kết hợp dữ liệu và mô hình hóa hành vi ứng dụng Kết quả của mô hình không chỉ bao gồm một bộ thiết yếu của các lớp đối tượng nước và đặc tính của nó mà còn bao gồm các quy tắc và các mối

cốt lõi trên nền tảng của ArcGis để xây dựng mô hình cấp nước có nhiều thuận lợi khi ta áp dụng các mối quan hệ topo giữa các đối tượng địa lý đã được xây dựng sẵn và có thể tùy chỉnh trong mô hình thiết kế của mình Ngoài ra, mô hình đối tượng cũng dễ dàng mở rộng, cho phép người sử dụng

mở rộng mô hình, xây dựng thêm các phương thức hoặc giao diện người dùng của hệ thống một cách nhanh chóng

Trong thực tế có rất nhiều đối tượng cùng tham gia hoạt động trong hệ thống cấp nước, các đặc điểm chung của các đối tượng này càng trở nên rõ ràng hơn khi ta tiến hành nhóm các thuộc tính phổ biến và tên của các đối

các lớp đối tượng ArcGIS và thiết lập các tên, các đối tượng trong thế giới thực được mô hình hóa Việc tạo ra mô hình phân tích thường bắt đầu với cách tiếp cận từ trên xuống, trong đó danh sách các các đối tượng được đặt tên và chia thành các nhóm hợp lý Các đặc điểm quan trọng để phân chia của các nhóm này là nó có chung các thuộc tính và (hoặc) phương thức hoạt động

Ví dụ: các loại ống nối có thể được nhóm lại với nhau vì tất cả nó dùng

để kết nối các đường ống với nhau Van có thể được nhóm lại với nhau bởi vì

nó dùng để kết nối đường ống và có khả năng kiểm soát các dòng chảy của nước trong hệ thống mạng

Sau khi các nhóm cơ bản của các đối tượng được xác định, ta bắt đầu xác định sự tương đồng cụ thể hơn giữa các đối tượng Trong khi phân tích quá trình này các lớp mới được xác định và một số các lớp được sáp nhập Kết quả cuối cùng là một tập hợp các lớp cơ sở, các lớp trung gian, lớp lá, và các mối quan hệ

Bằng việc xác định các thuộc tính của từng loại Class, thuộc tính chung xuất hiện Một lớp bậc cao được tạo ra chứa các thuộc tính chung Quá trình này cuối cùng dẫn đến một tập các lớp trung gian, thường là các lớp trừu tượng Việc tạo ra một mô hình phân tích là một quá trình lặp đi lặp lại theo

cả hai hướng phân tích từ trên xuống và phân tích từ dưới lên để xác định cấu trúc của mô hình đối tượng

Với cách tiếp cận như trên ta xác định được các thành phần cấu thành nên mạng lưới cấp nước là:

bị kèm theo và các đường ống khác

3.2.2 Nhóm chuyên đề Thiết bị cơ sở

Nhóm chuyên đề Thiết bị cơ sở bao gồm tất cả các điểm mạng cơ sở như van, đồng hồ và các loại phụ kiện Nó cũng chứa các điểm mạng khác như trạm bơm và bể điều hòa Các thiết bị thuộc nhóm Thiết Bị Cơ Sở tham gia trực tiếp vào các điểm nối đơn (simple Junction) Đặc điểm quan trọng ở đây

là các thiết bị tham gia mối nối đơn thuộc nhóm Thiết Bị Cơ Sở không dẫn đến sự phân chia vật lý của đường ống

3.3 CẤU TRÚC DỮ LIỆU CỦA MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG ỐNG CẤP NƯỚC

3.3.1 Các Lớp đối tượng của nhóm chuyên đề đường ống

Đường ống là tập hợp của các loại đường ống với kích cỡ và chức năng khác nhau hình hành nên mạng lưới cấp nước tham gia trong một hệ thống cấp nước

Hinh 3.5: Nhóm chuyên đề đường ống

(nguồn: tác giả)

3.3.1.1 Lớp DuongOng

Cấp độ gốc của nhóm chuyên đề Đường Ống là lớp trừu tượng DuongOng Lớp DuongOng là một phân lớp của lớp ComplexEdgeFeature trong mô hình chung Geodatabase của Arcgis Là một phân lớp, nó sẽ kế thừa các thuộc tính, phương thức của Lớp ComplexEdgeFeature, đáng chú ý nhất

là khả năng tham gia trong hình học mạng

Ma ChieuDai VatLieu NamLapDat TinhTrang ĐVQuanLy

DuongOng

ComplexEdgeFeature

Hình 3.6: Mô tả lớp DuongOng (nguồn: tác giả)

Lớp trừu tượng DuongOng có kiểu dữ liệu polyline, xác định có các thuộc tính sau:

• ChieuDai: (double) - chiều dài

• VatLieu: (string) - vật liệu

• NamLapDat: (integer) - năm lắp đặt

Ma ChieuDai VatLieu NamLapDat TinhTrang ĐVQuanLy

DuongOng

DuongKinh ĐoNham ĐoSau NuocSanXuat

OngTruyenDan

Hình 3.7: Mô tả lớp OngTruyenDan

(nguồn: tác giả)

Lớp cụ thể OngTruyenDan có các thuộc tính sau:

• DuongKinh: (double) - đường kính

• DoSau: (double) - độ chôn sâu

• NuocSanXuat: (string) - nước sản xuất

• NhaSanXuat: (string) - nhà sản xuất

3.3.1.3 Lớp OngPhanPhoi

Ống phân phối là ống trung bình có đường kính (từ 150 - 250 mm) vận chuyển nước sạch từ các ống truyền tải và phân phối nước trong khư vực cấp nước Các ống nhánh được kết nối vào ống phân phối

Ma ChieuDai VatLieu NamLapDat TinhTrang ĐVQuanLy

DuongOng

DuongKinh ĐoNham ĐoSau NuocSanXuat NhaSanXuat

OngPhanPhoi

Hình 3.8: Mô tả lớp OngPhanPhoi

(nguồn: tác giả)

Lớp OngPhanPhoi xác định các thuộc tính sau:

• DuongKinh: (double) - đường kính

• DoSau: (double) - độ chôn sâu

• NuocSanXuat: (string) - nước sản xuất

• NhaSanXuat: (string) - nhà sản xuất

3.3.1.4 Lớp OngNhanh

Ống nhánh là đường ống có đường kính nhỏ (từ 150mm trở xuống) chạy

từ các ống phân phối để đến các điểm tiêu thụ nước Các loại đường ống nhánh là ống đến hộ gia đình, trụ cứu hỏa, vòi nước công cộng Ống nhánh là một lớp cụ thể

Ma ChieuDai VatLieu NamLapDat TinhTrang ĐVQuanLy

DuongOng

DuongKinh DuongPho Phuong Huyen GhiChu

OngNhanh

Hình 3.9: Mô tả lớp OngNhanh (nguồn:tác giả)

Lớp OngNhanh có các thuộc tính như sau :

• DuongKinh: (double) - đường kính

• DuongPho: (string) - đường phố

• Phuong: (string) - phường/xã

• Huyen: (string) - huyện/thị

• GhiChu: (string) - ghi chú

3.3.2 Xác định các lớp nhóm chuyên đề Thiết bị cơ sở

SimpleJunctionFeature

ThietBiCoSo

VanHeThong VanDieuKhien DongHoTong DongHoCon

Hình 3.10: Nhóm chuyên đề thiết bị cơ sở

(nguồn: tác giả)

Thiết bị cơ sở là các đối tượng địa lý được sử dụng trong việc truyền tải

và phân phối nước, thường được sử dụng tại các điểm nối của các đường ống nước Thiết bị cơ sở có vị trí hình học và tham gia vào các hoạt động mạng (mạng hình học - geometry network)

3.3.2.1 Lớp ThietBiCoSo

Cấp cơ sở của nhóm chuyên đề Thiết bị cơ sở là lớp trừu tượng ThietBiCoSo Lớp ThietBiCoSo là một lớp con của Geodatabase simple junction feature Là một phân lớp, nó sẽ kế thừa hầu hết các hành vi của Simple junction feature Các đối tượng của lớp ThietBiCoSo có đại diện hình học kiểu Point và khả năng tham gia trực tiếp trong mạng hình học

SimpleJunctionFeature

Ma ViTri NamLapDat

ThietBiCoSo

Hình 3.11: Mô tả lớp thiết bị

(nguồn: tác giả)

Lớp trừu tượng ThietBiCoSo xác định những các thuộc tính sau:

Ma ViTri NamLapDat

ThietBiCoSo

DuongKinh LoaiOngNoi Duong Phuong Huyen DonViQuanLy

OngNoi

Hình 3.12: Mô tả lớp OngNoi

(nguồn: tác giả)

Lớp OngNoi có các thuộc tính sau:

• DuongKinh: (integer) - đường kính họng

• LoaiOngNoi: (string) - loại

• Duong: (string) - đường phố

• Phuong: (string) - phường/xã

• Huyen: (string) - huyện/thị

• DonViQuanLy: (string) - đơn vị quản lý

3.3.2.3 TruCuuHoa

Trụ cứu hỏa cho phép lực lượng chữa cháy gắn ống cứu hỏa vào mạng lưới phân phối nước Trụ cứu hỏa cũng được sử dụng cho việc xả nước dòng chính và ống nhánh cung cấp một nguồn nước tạm thời cho công việc xây dựng

Ma ViTri NamLapDat

ThietBiCoSo

SoVoi DuongKinh NuocSanXuat Duong Phuong Huyen DonViQuanLy

TruCuuHoa

Hình 3.13: Mô tả lớp TruCuuHoa

(nguồn: tác giả)

Lớp trụ cứu hỏa có các thuộc tính sau:

• DuongKinh: (integer) - đường kính nòng

• SoVoi: (interger) - số vòi

• Duong: (string) - đường phố

• Phuong: (string) - phường/xã

• Huyen: (string) - huyện/thị

• DonViQuanLy: (string) - đơn vị quản lý

3.3.2.4 Lớp DongHo

Đồng hồ là một thiết bị thường được sử dụng để đo nước tiêu thụ (thể tích) Là thiết bị cơ sở, đồng hồ đo đóng vai trò của một điểm nối trên các mạng lưới hoạt động

DongHo

DuongKinh LoaiDongHo

ThietBiCoSo

Ma ViTri NamLapDat

Hình 3.14: Mô tả lớp DongHo (nguồn: tác giả)

Lớp trừu tượng DongHo có thuộc tính sau:

• ĐuongKinh: (integer) - Đường kính của đồng hồ

3.3.2.5 Lớp DongHoTong

Đồng hồ tổng là loại đồng hồ có kích thước đường kính lớn và độ chính xác cao được lắp đặt trong hệ thống để kiểm soát lưu lượng của một khu vực

DuongKinh

DongHo

DoChinhXac NuocSanXuat NhaSanXuat Duong Phuong Huyen DonViQuanLy HinhAnh

• NuocSanXuat: (string) - nước sản xuất

• NhaSanXuat: (string) - nhà sản xuất

• Duong: (string) - đường phố

• Phuong: (string) - phường/xã

• Huyen: (string) - huyện/thị

• DonViQuanLy: (string) - đơn vị quản lý

DongHoCon

Hình 3.16: Mô tả lớp DongHoCon

(nguồn: tác giả)

Lớp DongHoCon có các thuộc tính sau:

• DoChinhXac: (double) - độ chính xác

• NuocSanXuat: (string) - nước sản xuất

• Duong: (string) - đường phố

• Phuong: (string) - phường/xã

• Huyen: (string) - huyện/thị

• DonViQuanLy: (string) - đơn vị quản lý

• TenThueBao: (string) - tên thuê bao

• DanhBo: (string) - danh bộ

DuongKinh LoaiVan

Van

Ma ViTri NamLapDat

ThietBiCoSo

Hình 3.17: Mô tả lớp Van

(nguồn: tác giả)

Lớp Van định nghĩa các thuộc tính sau:

• Đường kính: (integer) - Đường kính của van

3.3.2.8 Lớp VanHeThong

Van hệ thống là một thiết bị cơ sở được gắn vào đường ống dẫn hoặc vòi nước để kiểm soát hoặc ngăn chặn dòng chảy Các hình thức sử dụng của van hệ thống là để điều chỉnh áp, cô lập, điều tiết dòng chảy, ngăn chặn chảy ngược, và giảm áp lực Các loại van hệ thống điển hình là Gate (van cổng), Butterfly (van bướm), Plug, Ball, Cone Van Gate (van cổng) là một van cách

ly (được mô hình hóa đây là một van hệ thống) được sử dụng để ngăn chặn lưu lượng nước thông qua một cơ chế một cửa đơn giản Cửa van có thể được gắn động cơ và điều khiển từ xa

Van bướm tương tự như một van gate nhưng sử dụng một đĩa được quay chín mươi độ để kiểm soát dòng chảy của nước Van bướm hoạt động dễ dàng hơn dưới áp lực lớn và khối lượng nước so với tiêu chuẩn Van Gate, và do đó được lắp đặt trên đường ống lớn

DuongKinh LoaiVan

Van

LoaiVan VatLieu ChieuDongVan NuocSanXuat NhaSanXuat Duong Phuong Huyen DonViQuanLy GhiChu

VanHeThong

Hình 3.18: Mô tả lớp VanHeThong

(nguồn: tác giả)

Lớp VanHeThong định nghĩa như các thuộc tính sau:

• LoaiVan: (string) - loại van

• VatLieu: (string) - vật liệu van

• ChieuDongVan: (string) - chiều đóng van

• NuocSanXuat: (string) - nước sản xuất

• NhaSanXuat: (string) - nhà sản xuất

• Duong: (string) - đường phố

• Phuong: (string) - phường/xã

• Huyen: (string) - huyện/thị

• DonViQuanLy: (string) - đơn vị quản lý

• GhiChú: (string) - ghi chú

3.3.2.9 Lớp VanDieuKhien

Van điều khiển là một bộ các van hoạt động một cách đặc biệt Có ba loại van điều khiển cơ bản là: van kiểm soát chảy ngược, van kiểm soát không khí và van độ cao

- Một van điều khiển chảy ngược là một van điều khiển được thiết kế để ngăn chặn nước chảy theo hướng ngược lại Van điều khiển chảy ngược thường được tìm thấy gần các trạm bơm và hồ chứa

- Van kiểm soát không khí (thường gọi là van xả khí) là loại van điều khiển được sử dụng để xả không khí hoặc chân không hòa lẫn vào dòng nước trong đường ống

- Van độ cao là một van điều khiển để kiểm soát nước chảy vào bể, tháp chứa nước Van độ cao tự động chặn đứng dòng nước khi mực nước trong bể chứa (hoặc tháp) đạt đến một độ cao cài sẵn

DuongKinh LoaiVan

Van

LoaiVan VatLieu ChieuDongVan NuocSanXuat NhaSanXuat Duong Phuong Huyen DonViQuanLy GhiChu

VanDieuKhien

Hình 3.19: Mô tả lớp VanDieuKhien

(nguồn: tác giả)

Lớp VanDieuKhien có các thuộc tính sau:

• LoaiVan: (string) - loại van

• VatLieu: (string) - vật liệu van

• ChieuDongVan: (string) - chiều đóng van

• NuocSanXuat: (string) - nước sản xuất

• NhaSanXuat: (string) - nhà sản xuất

• Duong: (string) - đường phố

• Phuong: (string) - phường/xã

• Huyen: (string) - huyện/thị