Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý hệ thống cung cấp nước sạch dựa trên hệ thống thông tin địa lý – thử nghiệm tại công ty nước sạch số 2 hà nội (TT)

Th k th XIII, các thành ph châu Âu đã có HTCCNS.

L I NÓI U

1 Lý do ch n đ tài

Cung c p n c là m t ngành thu c c s k thu t h t ng đô th , có chi phí đ u t , s a ch a và nâng c p r t t n kém Nó đóng vai trò quan tr ng

đ i v i phát tri n s n xu t và sinh ho t c a xã h i Trong nh ng n m qua,

t c đ đô th hóa l n làm gia t ng dân s t i các khu đô th , cùng v i t c đ phát tri n kinh t và công nghi p nhanh kéo theo nhu c u s d ng n c s ch ngày càng t ng Vì hi n t i kh n ng c p n c c a chúng ta đang m c r t

th p, nên đòi h i khách quan c a nhu c u dùng n c này đang t o áp l c r t

l n cho ngành c p n c Vi t Nam Bên c nh đó, theo s ti n b c a xã h i, nhu c u này đ c nâng lên m t t m m i là s d ng đ n c s ch v i ch t

ch u giá n c cao, nhà n c thi u h t ngu n đ u t m r ng các HTCCNS

đ đáp ng nhu c u phát tri n kinh t , xã h i V i nh ng lý do trên, đ tài

“Nghiên c u gi i pháp nâng cao hi u qu qu n lý cho h th ng cung c p

n c s ch d a trên h th ng thông tin đ a lý- th nghi m t i Công ty N c

s ch s 2 Hà N i” đ c ch n làm đ tài lu n án Ti n s Kinh t t i Vi n ào

t o Sau đ i h c- Tr ng i h c kinh t Qu c dân Hà N i M c tiêu c a lu n âng cao hi u qu qu n lý HTCCNS

3 Khung lý thuy t và m c tiêu nghiên c u

Hình 2 là Khung lý

thuy t cho vi c nghiên c u

lu n án, d a trên lý thuy t v

khoa h c thi t k trong

nghiên c u h th ng thông tin

(HTTT) do Havner đ a ra

n m 2004

T m c tiêu nghiên c u t ng quát c a lu n án là: Xây d ng gi i pháp nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS v i s tr giúp c a h thông thông tin đ a lý (GIS), và d a trên s đ khung lý thuy t trên, lu n án c n ph i

th c hi n các m c tiêu c th sau đây:

 Nghiên c u m t cách có h th ng nhu c u c p thi t đ i m i qu n lý c a

các công ty cung c p n c s ch (CTCCNS) Vi t Nam

 Nghiên c u GIS, quá trình ng d ng GIS và các b c tri n khai GIS cho

ngành c p n c Vi t Nam

 xu t các bài toán c p bách c n gi i quy t, các v n đ có th gi i quy t

nh GIS, mô hình chung phát tri n GIS, CSDL GIS

 Xây d ng và th nghi m m t s mô đun ch c n ng c a h th ng

4 i t ng, ph m vi và ph ng pháp nghiên c u

4.1 i t ng nghiên c u

i t ng nghiên c u là m t s HTCCNS tiêu bi u Vi t Nam

4.2 Ph m vi nghiên c u

 V m t không gian: Bao g m ph n l n các CTCCNS Vi t Nam

 V m t th i gian: Là các s li u đi u tra, các s li u th c p thu th p t

n m 2007 đ n 12/2015 t các ngu n khác nhau

 V m t n i dung nghiên c u: M t s v n đ c a qu n lý k thu t m ng

cung c p n c; gi i pháp cho các v n đ t n t i; đ xu t phát tri n m t GIS đ t đ ng hóa vi c nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS Vi t Nam

4.3 Ph ng pháp nghiên c u

đ t đ c m c tiêu đ ra, lu n án s d ng các ph ng pháp: Ti p

c n h th ng, phân tích đ nh tính, đ nh l ng, chu n hoá d li u không gian

và thu c tính, mô hình hóa, phân tích và thi t k HTTT

5 K t c u lu n án

Ngoài ph n m đ u, k t lu n, ph l c, lu n án đ c chia làm 4 ph n:

Ch ng 1: Qu n lý h th ng cung c p n c s ch d a trên GIS

Ch ng 2: Th c tr ng qu n lý k thu t và ng d ng GIS vào ho t đ ng này

t i các CTCCNS Vi t Nam

C h ng 3: Mô hình phát tri n GIS và xây d ng khung CSDL cho qu n lý

HTCCNS Vi t Nam

Ch ng 4: ng d ng GIS cho bài toán thi t k m ng c p n c t i u và

c nh báo ô nhi m n c trong HTCCNS

th c ti n cho vi c ng d ng GIS đ gi i quy t nh ng v n đ c p bách nêu

ra nh m nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS m t cách thi t th c, tri t

đ và b n v ng

 Lu n án đ xu t mô hình chung phát tri n m t GIS, bao g m: (1) Mô hình

ti n trình phát tri n t ng quát; (2) Ki n trúc thành ph n (ph n c ng và

ph n m m) c a GIS; (3) Quy trinh xây d ng khung c s d li u (CSDL)

c a GIS và các thi t k thành ph n c th c a CSDL GIS cho HTCCNS

Vi t Nam

 Lu n án đã đ xu t b n bài toán “c p bách” c n gi i quy t nh m nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS Vi t Nam ó là: (1) Bài toán v qu n

Bài toán thi t k thay th , m r ng m ng cung c p n c s ch t i u; (3) Bài toán ki m soát rò r c a HTCCNS theo th i gian th c; (4) Bài toán phát hi n và c nh báo ô nhi m n c trong HTCCNS

 Lu n án đã gi i quy t tr n v n (t đ t bài toán, xây d ng mô hình và l a

ch n thu t toán gi i, xây d ng b công c tr giúp vi c t đ ng hóa gi i quy t bài toán trên máy tính) hai bài toán có ý ngh a quan tr ng trong

ho t đ ng qu n lý HTCCNS: ó là bài toán thi t k thay th , m r ng

m ng cung c p n c s ch t i u; và bài toán c nh báo ô nhi m n c

trong HTCCNS

6.2 Nh ng đóng góp m i rút ra t k t qu nghiên c u c a lu n án

 Nh ng k t qu nghiên c u, th nghi m c a lu n án là t li u tham kh o

và h ng d n c b n cho vi c phát tri n h th ng GIS đ qu n lý HTCCNS s ch Vi t Nam m t cách bài b n Nh ng b công c đ c xây

d ng có th s d ng ngay đ gi i các bài toán th c t

 Lu n án không nh ng nêu ra và gi i quy t m t s bài toán c b n cho

ho t đ ng qu n lý các HTCCNS b ng cách ng d ng GIS trong đi u ki n

Vi t Nam, mà còn ch ra các bài toán khác nhau và h ng ng d ng công ngh m i đ có th ti p t c tri n khai các nghiên c u và các ng d ng GIS ngày m t toàn di n h n và hi u qu h n cho ngành cung c p n c

s ch

 Quy trình xây d ng khung CSDL GIS cho qu n lý HTCCNS c ng có th

áp d ng đ xây d ng khung CSDL GIS qu n lý c a m t h th ng khác

c n s d ng các d li u không gian

Ch ng này đi sâu vào phân tích ho t đ ng qu n lý HTCCNS Vi t Nam, gi i thi u nh ng đ c tr ng c a GIS và nhi m v , đ nh h ng c p n c

trong t ng lai T đó, đ xu t nh ng bài toán qu n lý đ t ra cho ngành c p

n c n u mu n hoàn thành đ c nhi m v và m c tiêu đã đ ra Cu i cùng,

đ a ra nh ng v n đ c n quan tâm khi xây d ng và phát tri n m t GIS qu n

lý HTCCNS Vi t Nam

1.1 Qu n lý h th ng cung c p n c s ch

1.1.1 S l c l ch s phát tri n HTCCNS trên th gi i và Vi t Nam

Theo l ch s ghi nh n, HTCCNS xu t hi n s m nh t t i La Mã vào

n m 800 TCN Th k th XIII, các thành ph châu Âu đã có HTCCNS

Vi t Nam, HTCCNS đ c b t đ u b ng vi c khoan gi ng n m 1894 Hi n nay, h u h t các khu đô th đã có HTCCNS

1.1.2.4 Các nghi p v qu n lý h th ng c p n c s ch

Nghi p v qu n lý HTCCNS g m: Qu n lý tài s n m ng l i và l p

k ho ch thay th -b o trì; qu n lý v n hành; qu n lý rò r và s c ; qu n lý thông tin hóa đ n và đ ng h và khách hàng; qu n lý thi t k thay th và m

 Ch t l ng n c: Áp d ng các tiêu chu n, quy trình, quy ph m tiên ti n

1.1.4 Các bên liên quan đ n c p n c sinh ho t

Quá trình s n xu t, kinh doanh c a các CTCCNS liên quan m t thi t

đ n nhi u t ch c khác nhau trong xã h i Các t ch c đ u có vai trò và t m quan tr ng khác nhau đ m b o an toàn c p n c

1.1.5 Nh ng bài toán qu n lý đ t ra cho HTCCNS

1.1.5.1 Phân tích d li u ngành c p n c đô th

Có 17 ch tiêu đánh giá ho t đ ng HTCCNS M t s ch tiêu quan

tr ng: t l bao ph d ch v , l ng n c c p bình quân trên đ u ng i ngày,

t l th t thoát, ch t l ng n c

Nh n xét chung v ho t đ ng s n xu t các HTCCNS

 T l bao ph d ch v c a ta còn th p (80%), l ng n c c p trên đ u

ng i m i đ t 116lit/ng i-ngày (Hà N i) So v i th gi i và khu v c 2

ch tiêu này đang m c th p Nhu c u c p n c hi n nay c a chúng ta là

r t l n, đang gây áp l c cho s phát tri n và qu n lý HTCCNS ngày càng

t ng

 Nhu c u s d ng n c t o ra áp l c không nh ng cho ngành c p n c mà còn cho ngành thoát n c

 T ng c ng khai thác công su t nhà máy trong t ng lai là r t khó kh n

do m c n c ch a b h th p liên t c

 T l th t thoát n c c a ta r t cao (26,86%) T n m 2007 đ n nay trung bình m i n m ch gi m đ c 1% t l này M c tiêu 2015->2020 gi m

th t thoát đ t 18%, t c là m i n m ph i gi m 1,4% So v i m c đ c i thi n th c t c a các n m g n đây, con s này là khá l n, n u không có

gi i pháp mang tính đ t phá, con s k ho ch đ t ra s ch là k v ng

1.1.5.2 Phát tri n HTCCNS và các bài toán qu n lý đ t ra

a Phát tri n m t HTCCNS

B ng 1.2 Ho t đ ng phát tri n Hình 1.3 Tác đ ng c a vi c gi i quy t t t

và qu n lý HTCCNS các bài toán lên các ch tiêu hi u qu

B ng 1.2 cho ta hình dung đ c toàn b quá trình đ u t và qu n lý khai thác m t HTCCNS, và nh ng bài toán đ t ra c n thi t đ nâng cao hi u

qu qu n lý nó

S đ hình 1.3 cho th y, vi c th c hi n t t các nhi m v (các bài toán)

th ng xuyên và tác đ ng c a nó đ n các ch tiêu hi u qu qu n lý và m c tiêu dài h n c a HTCCNS nh th nào

b Các bài toán qu n lý HTCCNS c n gi i quy t

Bài toán 1: Bài toán qu n lý tài s n và l p k ho ch thay th b o trì h th ng

Có nhi u đ nh ngh a GIS khác nhau, đ nh ngh a GIS tiêu bi u: GIS là

m t t p h p các nguyên lý, ph ng pháp, công c và d li u quy chi u không gian đ c s d ng đ c p nh t, l u tr , phân tích, l p mô hình, mô ph ng

các s ki n trên trái đ t, nh m s n sinh các thông tin thi t th c h tr cho

vi c ra quy t đ nh

1.2.2 Các khái ni m liên quan

Các khái ni m s d ng g m: a v t (features); b n đ trong vai trò

mô hình hóa th c t ; d ng đi m, d ng đ ng, d ng vùng; quan h trong

không gian (tô– pô); mô hình d li u (Raster, Vector)

1.2.3 GIS th công và GIS trên máy tính

GIS th công k t h p các d li u không gian và thu c tính trên các

d ng ph ng ti n truy n th ng nh b n đ gi y, l p gi y trong, v.v…và quan sát b ng m t, x lý b ng tay và suy đoán

1.2.4 L ch s ng d ng GIS

GIS ra đ i vào nh ng n m đ u c a th p niên 1960, và trong nh ng

th p niên g n đây đã phát tri n m nh m nh s ti n b c a các l nh v c công nghi p máy tính, đ h a máy tính, phân tích d li u không gian và qu n

tr d li u

1.2.5 Các thành ph n c a GIS

GIS nh m t h th ng có 5 thành ph n: D li u, c s tri th c, ph n

m m, ph n c ng và con ng i

1.2.6 C s d li u GIS

C s d li u (CSDL) GIS là m t kho ch a d li u không gian và d

li u phi không gian

GIS có m t s u đi m nh : Qu n lý đ c nhi u lo i d li u, xu t k t

qu nhi u d ng khác nhau, x lý đ c trên máy tính, v.v…M t s t n

t i: GIS đòi h i nhi u công s c và th i gian xây d ng CSDL ban đ u, c n nhi u thi t bi, ki n th c và k n ng c a chuyên gia, dùng ngu n tài chính

Vi c xây d ng GIS ph i b t đ u t nh ng v n đ c n gi i quy t

nh GIS T đó xác đ nh thông tin c n thi t, thu c tính t l nào, v.v…

1.3.2 V n đ trong tri n khai và phát tri n GIS

Tri n khai và phát tri n GIS c n quan tâm: Nhân s và đào t o nhân

s , b o d ng thi t b , thu th p và qu n lý các chu n s d ng, ngu n và t

ch c l u tr d li u, tài chính

1.3.3 V n đ chi phí c a xây d ng GIS

Chi phí xây d ng GIS r t cao đ c bi t là chi phí liên quan đ n thi t b , xây d ng và phát tri n CSDL

1.3.4 Các công ngh h tr GIS

Các công ngh n n h tr GIS g m: GIS Môi tr ng ESRI c a M và công ngh c a hãng MapInfo, ngoài ra còn có OpenGIS

1.4 Tri n khai m t bài toán ng d ng GIS

Tri n khai m t bài toán ng d ng, c n qua các b c: Xác đ nh m c

tiêu bài toán -> Xác đ nh ph m vi liên quan -> Mô hình hóa bài toán -> Tìm cách gi i mô hình ->Xác đ nh các d li u c n cho mô hình -> L p ch ng trình x lý và b sung DL vào CSDL->Ti n hành th nghi m và hoàn thi n

ch ng trình ->Bi u di n k t qu đ a ra -> Vi t tài li u h ng d n s d ng công c

D NG GIS T I CÁC CTCCNS VI T NAM

Ch ng này đi sâu nghiên c u v các ho t đ ng qu n lý k thu t, phân tích các d li u qu n lý k thu t đ làm rõ nh ng b t c p trong ho t đ ng k thu t hi n nay T đó, kh ng đ nh ph i hoàn thi n và nâng cao hi u qu các nghi p v này nh GIS Qua k t qu đi u tra cho th y th c tr ng ng d ng GIS, đ a ra các khuy n ngh có c s khoa h c và th c ti n đ ng d ng GIS thành công; và các v n đ h n ch khi tri n khai GIS các CTCCNS Vi t Nam đ kh c ph c

2.1 M t s khái ni m v ho t đ ng k thu t c a CTCCNS

2.1.1 B o trì, b o d ng và s a ch a

a B o trì, b o d ng: Là m t chu i các công vi c nh m duy trì và ph c h i

ho t đ ng c a thi t b đ đ t m t tình tr ng xác đ nh

t t c các khâu trong dây chuy n đ c v n hành đ ng b , thông su t, khoa

h c cho s n xu t kinh doanh n đ nh và phát tri n

b Quy trình v n hành (trong đi u ki n bình th ng): Là các b c làm cho

HTCCNS ho t đ ng theo trình t trong đi u ki n t t c các thi t b , t t c các khâu đ u làm vi c bình th ng

2.1.3 Các r i ro và nguy h i

a R i ro: Là nh ng h h ng ho c ng ng ho t đ ng không bình th ng

(ng u nhiên) c a các thi t b , công trình, v.v…

b M i nguy h i: Là nh ng nguy c tr c ti p ho c gián ti p, hi n h u ho c

qu n lý k thu t cho m ng l i truy n d n, m ng l i phân ph i và m ng

l i d ch v Hi n nay, các CTCCN ch y u th c hi n các qui trình k thu t này b ng th công, do đó hi u qu ch a cao

2.3 Th c tr ng qu n lý k thu t và nh ng v n đ c a các CTCCNS 2.3.1 R i ro trong ho t đ ng k thu t

M c đ thành công trong các ho t đ ng k thu t c a CTCCNS đ c

đo b ng giá tr thu đ c do kh c ph c các r i ro

 T 16 đ n 25 đi m: Không ch p nh n r i ro

2.3.3 Phân tích đánh giá r i ro trong HTCCNS Vi t Nam

2.4.2 Các k t qu đi u tra

Có 47 công ty ch a ng d ng GIS (chi m 71%), 11 công ty đã ng

d ng GIS (chi m 16%) và 9 công ty t ch i tr l i

2.4.3 Nh n xét v th c tr ng ng d ng GIS

 54/59 công ty đã bi t v GIS và đ u kh ng đ nh: ng d ng GIS vào qu n

lý, ch c ch n s nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS

 Các công ty ng d ng GIS còn ch a bài b n, mang tính t phát, và chia

làm 02 nhóm: T nghiên c u xây d ng GIS và thuê m t công ty khác tri n khai GIS theo gói ph n m m th ng m i hóa đã có M i nhóm đ u có u

và nh c đi m riêng Tuy nhiên, các CTCCNS đ u có mong mu n xây

 Nh ng bài toán c n ng d ng GIS: Qu n lý tài s n m ng ng n c; qu n

lý rò r , thi t k thay th hay m r ng m ng đ ng

ng, qu n lý s suy gi m áp l c và l u l ng n c trong ng

 Nh ng công đo n trong m t quy trình qu n lý : C n ph i t đ ng hóa

m t s công đo n trong nh ng qui trình qu n lý b o trì, b o d ng và s a

ch a các m ng ng khi đã có s tr giúp c a GIS

B Qu n lý ch t l ng n c

V n đ c p n c an toàn có th ng d ng GIS đ gi i quy t : Qu n lý ngu n n c m t; đánh giá ch t l ng n c ng m c a m t khu v c; giám sát

s suy gi m ch t l ng n c trong ng; xác đ nh n ng đ clo trong h th ng;

c nh báo ô nhi m n c trong h th ng

2.5.2 M t s v n đ h n ch vi c tri n khai GIS các CTCCNS Vi t

Nam

M t s v n đ gây h n ch vi c tri n khai ng d ng GIS nh : u t cho h th ng GIS còn cao, thi u nh ng h th ng GIS c a Vi t Nam, ch a có

m t quy trình tri n khai bài b n, v.v…

C H NG 3 - MÔ HÌNH PHÁT TRI N GIS VÀ XÂY D NG KHUNG CSDL GIS CHO QU N LÝ HTCCNS VI T NAM

Ch ng này đ xu t: Mô hình phát tri n m t h th ng GIS, mô hình

ki n trúc GIS qu n lý HTCCNS, m t khung CSDL GIS đ y đ đ qu n lý

t ng h p HTCCNS nh m nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS

3.1 Mô hình phát tri n m t h th ng GIS

3.1.1 Tri n khai các ng d ng GIS

Vi c tri n khai m t GIS chính là s tri n khai đ ng th i các yêu c u

ng d ng đ c đ t ra cho nó

3.1.2 Mô hình t ng quát phát tri n m t h th ng GIS

Phát tri n m t GIS, c n th c hi n theo 6 b c nh hình 3.2

Trong đó, b c (2), bao g m c đ c t

d li u và đ c t x lý Sau b c (4), đã

có m t CSDL GIS và các mô đun ch c

n ng cho vi c gi i các bài toán đ t ra

gi i bài toán thi t l p thêm các d li u c

th c a riêng bài toán (5) Cu i cùng s

d ng các b công c đ gi i bài toán và

l y ra k t qu (6)