Hiệu quả của phân vùng mạng lưới cấp nước trong hệ thống cấp nước đô thị

59 S¬ 36 - 2019
Hiệu quả của phân vùng mạng lưới cấp nước 
trong hệ thống cấp nước đô thị
Efficiency of zoning water supply network in urban water supply system
Nguyễn Văn Nam
Tóm tắt
Mạng lưới cấp nước phân vùng đã và đang 
được triển khai áp dụng tại nhiều hệ thống 
cấp nước đô thị mà các công ty cấp nước 
đang quản lý, vận hành. Với giải pháp này 
đã mang lại hiệu quả về nhiều mặt: giảm tỷ 
lệ rò rỉ, thất thoát; giảm chi phí năng lượng 
điện tiêu thụ cho trạm bơm cấp nước; quản 
lý thuận tiệnNhững hiệu quả này đã được 
thể hiện thông qua việc tính toán, so sánh 
giữa hai sơ đồ mạng lưới cấp nước điển hình, 
và dựa trên một số cơ sở đề xuất phân vùng 
mạng lưới cấp nước..
Từ khóa: Phân vùng; mạng lưới cấp nước; áp 
lực dư; vận tốc kinh tế
Abstract
The zoning water supply network has been 
implemented in many urban water supply systems 
at the water supply companies. It has brought 
about efficiency in many aspects: reducing the 
leakage rate; reducing the electricity consumption 
cost for water supply pumps; convenient 
management ... These effects have been expressed 
through the calculation and comparison between 
two typical water supply networks, and based on 
some fundamentations of the zoning water supply 
network.
Key words: zone separation, water supply network, 
pressure, economic velocity.
Nguyễn Văn Nam 
Bộ môn Cấp nước 
Khoa Kỹ thuật hạ tầng và môi trường Đô thị 
Email: Namnv79@gmail.com
Ngày nhận bài: 14/06/2018 
Ngày sửa bài: 30/07/2018 
Ngày duyệt đăng: 22/10/2019
1. Tổng quan về hiệu quả phân vùng mạng lưới cấp nước tại một số đô thị
Trong thời gian qua, hệ thống cấp nước đô thị Việt Nam đã được quan tâm, ưu 
tiên đầu tư xây dựng, cải tạo, nâng cấp và mở rộng; nhờ vậy tình hình cấp nước 
đã được cải thiện một cách đáng kể. Quản lý Nhà nước về lĩnh vực cấp nước đã 
có những đổi mới vượt bậc về cơ chế, chính sách. Các công ty cấp nước ngày 
càng quan tâm chú trọng đến phát triển hệ thống cấp nước đạt hiệu quả cao. 
Một số công ty cấp nước đi đầu trong tiếp cận theo hướng phân vùng tách mạng 
nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống cấp nước (giảm thất thoát, phân 
phối điều hòa áp lực, quản lý thuận tiện...) như: Công ty TNHH MTV kinh doanh 
nước sạch Hải Phòng, công ty TNHH MTV kinh doanh nước sạch Hải Dương, 
công ty Cấp nước Sài Gòn, công ty TNHH MTV Cấp thoát nước và môi trường 
Bình Dương, công ty CP Cấp thoát nước số 1 Vĩnh Phúc...và nhiều công ty cấp 
nước khác.
Mặt khác, việc phân vùng tách mạng có thể áp dụng bằng nhiều cách khác 
nhau tùy thuộc vào nhu cầu và nguồn lực sở tại. Phân vùng tách mạng và theo dõi 
đồng hồ khu vực cùng với việc vận hành các van liên quan có thể giúp giảm thất 
thoát hiệu quả. Ở bất kỳ hệ thống nào mà mạng lưới không ở dạng vòng quá phức 
tạp, việc phân vùng tách mạng và theo dõi đồng hồ khu vực là biện pháp đơn giản 
và tiết kiệm. Việc đặt ống ở độ sâu thấp như Việt Nam cũng là một lợi ích khác cho 
việc lựa chọn giải pháp phân vùng tách mạng. 
Việc phân vùng mạng lưới cấp nước tại một số đô thị đã bước đầu đạt được 
những thành công, đem lại hiểu quả cao trong sản xuất, kinh doanh cho các công 
ty và là cơ sở cho các công ty khác học tập, chia sẻ; chẳng hạn:
- Công ty TNHH MTV kinh doanh nước sạch Hải Phòng, từ năm 1993 công ty 
đã đầu tư cải tạo đồng bộ mạng lưới cấp nước cho một phường và chia nhỏ mạng 
lưới trong phường thành các khối nhỏ. Đến năm 1997, công ty xây dựng mô hình 
cải tạo mạng lưới cấp nước theo địa bàn phường. Mạng lưới cấp nước tại mỗi 
phường được chia nhỏ thành các khối, mỗi khối có một đồng hồ tổng kiểm soát 
nước cấp vào cho khoảng 150-500 đấu nối. Mạng lưới cấp nước được quy hoạch 
và đầu tư theo 3 cấp: truyền tải, phân phối, và dịch vụ. Nhờ vậy, tỷ lệ nước không 
thanh toán tại công ty đã giảm rõ rệt từ gần 40% (trước năm 1997) xuống còn 14% 
(năm 2014). Áp lực nước đồng đều trên toàn bộ mạng lưới và duy trì đủ áp lực để 
cấp nước trực tiếp cho các công trình xây dựng cao 3-5 tầng [1, 5].
- Công ty Cấp nước Sài Gòn, quản lý, vận hành, khai thác hệ thống cấp nước 
Thành phố Hồ Chí Minh, tiền thân là hệ thống cấp nước Sài Gòn, được xây dựng 
từ những năm 1880; có nhiệm vụ cung cấp nước sạch cho hơn 10 triệu dân, với 
tổng công suất trên 1.800.000 m3/ngđ (năm 2015). Với một mạng lưới cấp nước 
rộng, đa nguồn, có phân vùng. Gần đây để tiếp tục nâng cao hiệu quả làm việc 
của hệ thống mạng lưới cấp nước tác giả Bùi Xuân Khoa và cộng sự [4] cũng đã 
đề xuất một số giải pháp phân vùng tách mạng, sử dụng các tuyến ống truyền tải 
riêng biệt đến từng khu vực cấp nước. Trên thực tế, với hệ thống cấp nước phức 
tạp, nhưng với việc áp dụng giải pháp phân vùng tách mạng kết hợp với các giải 
pháp quản lý, kỹ thuật khác đã phần nào giảm được tỷ lệ thất thoát, thất thu cho 
hệ thống cấp nước thành phố Hồ Chí Minh, và hiện đang duy trì ở mức 32,8%.
- Công ty TNHH MTV kinh doanh nước sạch Hải Dương trong những năm qua 
đã khai thác tối ưu mọi nguồn lực, thực hiện nhiều dự án đầu tư phát triển cấp 
nước, nhiều giải pháp thực hiện chương trình chống thất thoát, thất thu nước sạch 
nhằm phát triển hoạt động cấp nước bền vững, an toàn. Trong đó, đối với hệ thống 
mạng lưới cấp nước; công ty đã đánh giá hiện trạng, nghiên cứu tái cấu trúc lại hệ 
thống MLCN như: phân vùng tách mạng, tạo lập các block, bổ sung đồng hồ tổng, 
lắp đặt van thông minh điều tiết áp lực...Tỷ lệ thất thoát, thất thu trung bình của 
toàn công ty hiện nay khoảng 14%; nhiều block tỷ lệ này ở mức thấp hơn (6-8%).
60 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG
KHOA H“C & C«NG NGHª
Thời gian cấp nước 24/24h với áp lực thành phố khoảng 1,4-
1,6 Bar, nông thôn từ 1,0-1,2 Bar [1,5,7].
 - Công ty TNHH MTV Cấp thoát nước và môi trường 
Bình Dương [1,2]: Hiện tại Bình Dương có 200 vùng quản 
lý nước thất thoát lớn nhỏ tùy theo yêu cầu cũng như thực 
trạng mạng lưới. Tỷ lệ thất thoát năm 2012 là 8,4%.
- Công ty cổ phần cấp nước Bà Rịa- Vũng Tàu [1,2,4]: 
Với công suất cấp nước lên tới 180.000 m3/ngày, cung cấp 
nước sạch cho TP Bà Rịa, TP Vũng Tàu, 04 thị trấn huyện 
và 09 xã với hơn 136.000 khách hàng. Duy trì áp lực đầu 
nguồn các khu vực tiêu thụ nước khoảng từ 2,5-3 bar. Điểm 
đầu nguồn áp lực cao tiến hành lắp van điều áp để điều hòa 
áp lực mạng lưới (khu vực Bà Rịa sau khi lắp van điều áp, 
thất thoát giảm từ 18-19% còn 11-12%), lắp bơm tăng áp 
cục bộ cho các khu vực bất lợi. Phân vùng tách mạng thành 
nhiều mạng lớn (DMZ từ 5000-8000 khách hàng) và vùng 
nhỏ (DMA từ 500-1500 khách hàng) để theo dõi kiểm tra. 
Dùng mô hình quản lý Crataker cho các DMZ.Tỷ lệ thất thoát 
năm 2012 là 10,15%.
Trước quá trình đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ tại các đô thị, 
với sự đòi hỏi cao về dịch vụ cấp nước và các biến động khó 
lường của biến đổi khí hậu toàn cầu thì nguồn nước ngày 
càng trở thành tài nguyên quý giá, sản phẩm nước sạch phải 
được trân trọng, chính vì vậy mà Chính phủ đã đề ra định 
hướng giảm thất thoát nước tại các đô thị Việt Nam đến năm 
2020 tất cả phải đạt 15%. Đồng thời phải nâng cao dịch vụ 
cấp nước, đảm bảo kế hoạch cấp nước an toàn (đầy đủ, liên 
tục lưu lượng, áp lực và chất lượng nước theo quy định), 
cũng như giảm giá thành, chi phí sản xuất, quản lý, vận hành 
hệ thống cấp nước...Trong đó, việc phân vùng tách mạng hệ 
thống mạng lưới cấp nước là một trong số các giải pháp đem 
lại hiệu quả và là một xu thế tất yếu.
2. Một số cơ sở phân vùng mạng lưới cấp nước
- Phân vùng tách mạng theo địa hình khu vực
Phân vùng tách mạng theo sơ đồ địa hình của khu vực 
thường được áp dụng trong trường hợp khu vực có sự 
chênh lệch lớn về cao trình hoặc địa hình, có các khu vực 
đô thị phân tán, kéo dài, cách xa nhau. Khi đó mỗi khu vực 
có cao trình tương đương nhau hoặc khu đô thị tập trung sẽ 
được phân chia thành một khu vực 
riêng biệt [6]. Sơ đồ này phù hợp 
với các đô thị ở miền núi vùng cao, 
vùng trung du, vùng có các khu đô 
thị phân tán và kéo dài.
- Phân vùng tách mạng theo 
địa giới hành chính
Phân vùng tách mạng theo sơ 
đồ địa giới hành chính thường áp 
dụng trong vùng có địa giới hành 
chính (Quận, xã, phường...) liên 
tiếp nhau. Sơ đồ này phù hợp với 
các đô thị lớn hoặc ngành cấp 
nước có bộ máy quản lý phân cấp 
theo địa phương.
- Phân vùng tách mạng theo 
giai đoạn quy hoạch
Sơ đồ phân vùng tách mạng 
theo giai đoạn quy hoạch thường 
được áp dụng với các đô thị lớn, 
các đô thị phát triển theo các giai 
đoạn quy hoạch rõ ràng.
- Phân vùng tách mạng theo 
tính chất sử dụng đất tại các đô thị: Do đặc thù một số đô thị 
có các khu vực (vùng) có tính chất sử dụng đất khác nhau 
như đất công nghiệp, đất du lịch, đất ở...với tính chất và nhu 
cầu dùng nước khác nhau có thể được xem xét thiết kế các 
vùng cấp nước tương ứng.
- Phân vùng tách mạng theo số lượng khách hàng phục 
vụ: Sơ đồ này được áp dụng hiệu quả tại nhiều đô thị, do tính 
chất sử dụng đất, mật độ xây dựng, chiều cao xây dựng, địa 
hình khu vực...không rõ ràng, đan xen. 
3. Hiệu quả mạng lưới cấp nước phân vùng
3.1. Đề xuất sơ đồ mạng lưới
Để phân tích đánh giá hiệu quả sơ đồ mạng lưới cấp 
nước phân vùng về các thông số thủy lực qua đó thấy được 
một số hiệu quả của mạng lưới cấp nước phân vùng; tác giả 
đề xuất 2 sơ đồ mạng lưới cấp nước: sơ đồ 1 (hình 2a) - sơ 
đồ mạng lưới cấp nước không phân vùng (1 cấp) và sơ đồ 
2 (hình 2b) - sơ đồ mạng lưới cấp nước phân vùng (2 cấp). 
Trong sơ đồ 2, mạng lưới cấp nước được phân thành 4 vùng, 
mạng cấp I truyền dẫn và cấp nước tới mạng cấp II tại 4 
điểm. Cả 2 sơ đồ đều phục vụ cho các đối tượng cấp nước 
như nhau và áp lực của điểm cấp nước vào mạng lưới (bể 
chứa áp lực) giống nhau. Các điều kiện về đường ống (độ 
nhám, giá trị tổn thất cục bộ...), bể chứa áp lực được giả thiết 
là như nhau cho cả 2 sơ đồ.
3.2. Đánh giá về hiệu quả kỹ thuật
1- Kết quả tính toán thủy lực MLCN:
Sử dụng phần mềm Epanet 2.0 tính toán, mô phỏng thủy 
lực cho cả 2 sơ đồ mạng lưới cấp nước, với giả thiết nước 
được cấp vào mạng từ bể chứa áp lực, với nguồn không đổi; 
lưu lượng lấy ra tại các nút từ 2-6l/s; lưu lượng cấp vào mạng 
là 90 l/s; mực nước trên bể là 30m... Kết quả tính toán thủy 
lực được điều chỉnh với vận tốc các đoạn ống nằm trong giới 
hạn vận tốc kinh tế (giá trị thể hiện trên đoạn ống hình 3a, 
3b). Kết quả giá trị áp lực dư tại các nút trên cả 2 sơ đồ được 
xác định và thể hiện trên hình 3a, 3b. 
2- Các hiệu quả về kỹ thuật:
- Đáp ứng được nhu cầu dùng nước về áp lực, lưu lượng.
Hình 1. Phân vùng cấp nước theo mô hình DMA tại Hải Dương [7]
61 S¬ 36 - 2019
- Phân vùng tách mạng mạng lưới cấp nước, mỗi vùng 
đều được quản lý bởi đồng hồ đo lưu lượng. Việc cấp nước 
cho các khu vực được ổn định, dễ dàng điều tiết được áp lực 
cấp vào mỗi vùng, và các nút (hình4, 5).
- Tỷ lệ thất thoát nước giảm. Quản lý và kiểm soát được 
lưu lượng nước cấp vào cho từng vùng, từng khu vực.
- Thuận lợi trong quản lý đường ống và thiết bị trong từng 
vùng, kiểm tra và sửa chữa theo kế hoạch. Dễ dàng phát 
hiện ra rò rỉ, hoặc các công trình, thiết bị không đáp ứng 
được điều kiện khai thác bình thường theo từng vùng.
- Nghiên cứu được chế độ làm việc của từng vùng trên 
mạng lưới, dự kiến các điểm phát triển.
3.3. Đánh giá về hiệu quả kinh tế
1- Hiệu quả về kinh tế trong xây dựng mạng lưới cấp 
nước:
Với phương án phân vùng tách mạng cho mạng lưới cấp 
nước các đô thị ta phải xây dựng thêm các tuyến ống song 
song làm tuyến ống truyền dẫn (ống cấp I), đấu nối từ nguồn 
cấp (trạm bơm cấp 2, trạm bơm tăng áp) để cấp nước cho 
các điểm lấy nước vào mạng lưới phân phối cho mỗi vùng. 
Bố trí đồng hồ tổng tại điểm đấu nối vào từng vùng cấp nước 
để kiểm soát lưu lượng từng vùng, bố trí van giảm áp để 
giảm áp cho các vùng đầu mạng lưới nếu cần thiết. Do vậy 
chi phí có thể phát sinh cho vật liệu ống mới, đồng hồ, van. 
Tuy nhiên, do có tuyến ống truyền dẫn cấp nước đến từng 
vùng, nên đường kính các ống phân phối tại các vùng giảm 
(chủ yếu D100->200mm), nên tổng giá thành đường ống trên 
mạng phân vùng không lớn. Thậm chí khi nâng cấp, mở rộng 
nhiều vùng vẫn tận dụng các đường ống có đường kính nhỏ 
hiện có mà không cần thiết phải thay thế các đường ống 
có đường kính lớn hơn. Với sơ đồ trên hình 2a, chênh lệch 
đường kính giữa các đường ống phân phối là từ D100mm, 
đến D500mm; trong khi đó, với sơ đồ mạng lưới phân vùng 
(hình 2b), chênh lệch đường kính ống phân phối là D100-
>200mm. 
2- Hiệu quả về giảm năng lượng điện tiêu thụ tại các trạm 
bơm nước sạch (TB cấp II, TB tăng áp)
Từ kết quả tính toán thủy lực 2 sơ đồ mạng lưới cấp nước 
đề xuất, cho thấy với cùng áp lực dư tại đầu mạng thì áp 
lực dư tại điểm bất lợi nhất trên sơ đồ mạng lưới cấp nước 
không phân vùng (hình 2a) luôn thấp hơn 1-3m (3-10%) so 
với sơ đồ mạng lưới cấp nước phân vùng như thể hiện trên 
hình 6. Điều này đồng nghĩa với việc nếu sử dụng các máy 
bơm cấp nước cho mạng lưới cấp nước với yêu cầu áp lực 
dư tại điểm bất lợi nhất không đổi thì áp lực cần thiết của các 
máy bơm cấp vào mạng lưới cấp nước không phân luôn lớn 
hơn áp lực cần thiết khi cấp vào mạng lưới phân vùng. Như 
vậy, chi phí điện năng cho máy bơm trong sơ đồ cấp nước 
phân vùng luôn giảm so với sơ đồ không phân vùng tương 
ứng. 
Hình 2a. Sơ đồ MLCN không phân vùng Hình 2b. Sơ đồ MLCN phân vùng
Hình 3a. Kết quả tính toán thủy lực MLCN không 
phân vùng
Hình 3b. Kết quả tính toán thủy lực MLCN phân vùng
Hình 4. Áp lực dư tại các nút tính toán trên mạng 
lưới không phân vùng
62 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG
KHOA H“C & C«NG NGHª
3- Hiệu quả trong giảm rò rỉ, thất thoát nước sạch trên 
mạng lưới.
Việc rò rì, thất thoát nước trên mạng lưới cấp nước, một 
phần do các nguyên nhân về sự cố đường ống (chủ quan, 
khách quan), thì mức độ rò rỉ nước sạch tỷ lệ tương ứng với 
áp lực dư trên mạng. Với sơ đồ mạng lưới cấp nước phân 
vùng, áp lực dư tại các nút tương đối đồng đều (hình 5), nên 
tỷ lệ thất thoát chắc chắn được giảm nhiều. Trên thực tế, tỉ 
lệ thất thoát tại các công ty cấp nước đã giảm đáng kể khi 
áp dụng sơ đồ mạng lưới cấp nước phân vùng như đã trình 
bày tại phần 1. 
3.3. Đánh giá chung
Với giải pháp phân vùng tách mạng, nhận thấy rằng giảm 
cột áp trạm bơm cấp nước kết hợp với việc lắp van giảm áp 
tại đầu vùng khiến lượng nước rò rỉ giảm một lượng đáng kể. 
Nguyên nhân với những tuyến ống đầu mạng, áp lực nước 
lớn, rò rỉ, thất thoát nhiều, khi ta dùng van giảm áp giảm áp 
lực tại những vùng đầu mạng lượng nước rò rỉ giảm dẫn đến 
lưu lượng bơm giảm. Khi cả cột áp và lưu lượng giảm dẫn 
đến công suất bơm giảm và giảm được năng lượng điện tiêu 
thụ, tiết kiệm được năng lượng cũng như chi phí điện nhà 
máy phải chi trả.
 Sau khi khái toán sơ bộ chi phí cải tạo mạng lưới ta 
thấy rằng, chỉ sau một năm ta có thể thu hồi được vốn ban 
đầu, trong khi đó năng lượng điện tiêu thụ và tỷ lệ thất thoát, 
rò rỉ trên mạng lưới vẫn tiếp tục giảm. Như vậy việc phân 
vùng tách mạng đem lại hiệu quả cao trong vấn đề tiết kiệm 
năng lượng cũng như giảm lượng nước sạch thất thoát.
 Việc tính toán thủy lực, kiểm tra kinh tế nhằm khẳng 
định giải pháp phân vùng tách mạng là giải pháp khả thi có 
thể thực hiện được nhằm tạo cơ sở cho việc triển khai mô 
hình vào thực tế mạng lưới cấp nước đô thị. Ý nghĩa của việc 
cải tạo là khai thác tối đa nguồn lực hiện có, tiết kiệm được 
chi phí nhất có thể mà vẫn đem lại hiệu quả tốt nhất cho 
doanh nghiệp cấp nước, chi phí thu được từ việc tiết kiệm 
năng lượng, giảm lượng nước thất thoát sẽ là nguồn đầu tư 
hiệu quả và ổn định nhất để nâng cấp, mở rộng, cải tạo mạng 
lưới cũng như các trang thiết bị máy móc, đầu tư thiết bị công 
nghệ cao cho công tác vận hành và quản lý mạng lưới cấp 
nước.
4. Kết luận
Việc đề xuất mạng lưới cấp nước có phân vùng tách 
mạng nhằm đem lại hiệu quả cao trong công tác quản lý cũng 
như tiết kiệm năng lượng tiêu thụ dựa trên những nguồn lực 
của địa phương. 
Giải pháp phân vùng tách mạng phù hợp với điều kiện 
của từng đô thị còn giúp điều hòa, ổn định áp lực trên mạng 
lưới, giảm lượng nước rò rỉ, thất thoát, đem lại hiệu quả kinh 
tế cao.
Giải pháp phân vùng tách mạng góp phần làm tăng hiệu 
quả đầu tư xây dựng các đường ống cấp nước, đặc biệt cho 
các đô thị nâng cấp, mở rộng và các đô thị có nhiều giai đoạn 
quy hoạch phát triển không gian... đem lại hiệu quả cao để 
theo hướng phát triển bền vững./.
Hình 5. Áp lực dư tại các nút tính toán trên mạng lưới phân vùng
T¿i lièu tham khÀo
1. Cục Hạ tầng kỹ thuật - Bộ Xây dựng (2015), Kinh nghiệm chống 
thất thoát nước sạch tại Việt Nam.
2. Cục Hạ tầng kỹ thuật- Bộ Xây dựng (2015), Thực hiện cấp nước 
an toàn tại đô thị Việt Nam.
3. Cục Hạ tầng kỹ thuật- Bộ Xây dựng (2015), Ứng dụng công nghệ 
thông tin trong công tác chống thất thoát, thất thu nước sạch.
4. Bùi Xuân Khoa, Lý Tài Thành (2016), “Nghiên cứu các giải pháp 
phân phối nước đều nhằm cải thiện dịch vụ cấp nước tại Thành 
phố Hồ Chí Minh”, tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi và Môi 
trường, số 55.
5. Hội cấp thoát nước Việt Nam, “Dữ liệu cơ bản các công ty cấp 
thoát nước Việt Nam 2015”, tập 1- Cấp nước đô thị.
6. Trịnh Xuân Lai (2009), “Tính toán mạng lưới phân phối nước và 
phân tích nước va”, NXB Xây dựng, Hà Nội.
7. Đại học Thủy Lợi, báo cáo tham luận, “Ứng dụng các tiến bộ 
của khoa học trong QTHT cấp nước tại công ty Cổ phần KDNS 
Hải Dương”, Hội thảo “Giải pháp mới trong thiết kế, vận hành 
hệ thống cấp thoát nước”, (2018).
Hình 6. Chênh lệch áp lực dư tại nút bất lợi nhất giữa 
2 sơ đồ MLCN