Trong bối cảnh đô thị hóa ngày càng phát triển mạnh mẽ, nhu cầu sử dụng nước sạch phục vụ sinh hoạt, sản xuất và đặc biệt là du lịch tại Thành phố Đà Lạt ngày càng gia tăng. Hệ thống mạng lưới cấp nước tại khu vực này, vốn được xây dựng từ nhiều giai đoạn khác nhau, đang phải đối mặt với nhiều thách thức trong công tác quản lý và vận hành. Đặc biệt, nhiều tuyến ống đã được xây dựng từ hơn 50 năm trước, hiện vẫn đang được sử dụng song song với các hệ thống mới cải tạo hoặc xây dựng gần đây. Phần lớn hệ thống này được lắp đặt ngầm dưới lòng đất, khiến việc kiểm tra, giám sát, bảo trì, sửa chữa gặp nhiều khó khăn.

Trong khi đó, Phường 1 – khu vực trung tâm sôi động và đông đúc nhất của Thành phố Đà Lạt – lại là nơi tập trung đông dân cư, cơ quan hành chính, dịch vụ và khách du lịch. Những biến động nhanh về dân số, cùng sự mở rộng không ngừng của các khu dân cư mới, hạ tầng giao thông, dự án cải tạo đô thị,... đã làm phát sinh một khối lượng lớn thông tin liên quan đến hệ thống cấp nước. Tuy nhiên, việc quản lý những dữ liệu này hiện vẫn còn mang tính thủ công, thiếu tính đồng bộ, dẫn đến hiệu quả quản lý thấp, dễ gây rò rỉ, thất thoát nước sạch và ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả hoạt động của toàn hệ thống.

Trước thực trạng đó, đề tài nghiên cứu “Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý tài sản và vận hành mạng lưới cấp nước tại Phường 1, Thành phố Đà Lạt, Tỉnh Lâm Đồng” được thực hiện với mục tiêu xây dựng một hệ thống cơ sở dữ liệu chuẩn, tích hợp công nghệ GIS và các phần mềm chuyên dụng như ArcGIS 10, ArcGIS Diagrammer và Bentley WaterGEMS V8i nhằm nâng cao năng lực quản lý và tối ưu hóa hoạt động của mạng lưới cấp nước.

Đề tài tập trung vào việc thu thập dữ liệu hiện trạng hệ thống cấp nước tại Phường 1, phân tích các đặc điểm kỹ thuật, từ đó thiết kế và xây dựng cơ sở dữ liệu không gian với sự hỗ trợ của phần mềm ArcGIS Diagrammer. Sau đó, sử dụng công cụ Utility Network Analyst trong ArcGIS để thiết lập và phân tích mạng lưới phân phối nước. Tiếp theo, toàn bộ cơ sở dữ liệu này sẽ được tích hợp với phần mềm Bentley WaterGEMS để mô hình hóa thủy lực, tính toán áp suất nước và hỗ trợ công tác quản lý tài sản một cách chính xác, đồng bộ, khoa học.

Phường 1 – nơi được lựa chọn làm khu vực nghiên cứu – là địa bàn có vị trí địa lý quan trọng, nằm ở trung tâm Thành phố Đà Lạt, với đặc điểm địa hình đồi núi phức tạp. Tại đây, hệ thống cấp nước được vận hành bởi nhà máy nước Hồ Xuân Hương với công suất khoảng 4000 m³/ngày đêm. Tuy nhiên, sự chênh lệch lớn về độ cao giữa các khu vực (thung lũng và đỉnh đồi) đã dẫn đến tình trạng áp suất nước thay đổi đáng kể: nơi thấp thì áp suất có thể đạt tới 20 kg/cm², trong khi trên đỉnh đồi chỉ khoảng 0.5 kg/cm². Điều này dẫn đến tình trạng vỡ ống, rò rỉ, gây thất thoát nước nghiêm trọng – có thời điểm thất thoát lên tới hơn 30% sản lượng nước cấp. Việc ứng dụng công nghệ mới để quản lý, tính toán và điều phối mạng lưới nước tại khu vực này là một nhu cầu thực tiễn và cấp bách.

Bên cạnh việc giải quyết các vấn đề vận hành kỹ thuật, đề tài cũng mang lại nhiều ý nghĩa về mặt khoa học và thực tiễn. Về phương diện khoa học, đề tài chứng minh được hiệu quả trong việc kết hợp công nghệ hệ thống thông tin địa lý GIS với các phần mềm mô hình hóa và thiết kế dữ liệu chuyên dụng, mở ra hướng tiếp cận mới trong công tác quản lý hạ tầng kỹ thuật đô thị. Về mặt thực tiễn, kết quả nghiên cứu giúp hỗ trợ hiệu quả công tác quản lý, khai thác và bảo trì hệ thống cấp nước tại Phường 1 nói riêng và có thể nhân rộng cho toàn Thành phố Đà Lạt hoặc các đô thị có điều kiện tương tự. Việc áp dụng công nghệ GIS và phần mềm mô phỏng thủy lực không chỉ giúp nâng cao độ chính xác trong quản lý mà còn giúp dự báo, phòng ngừa sự cố, nâng cao chất lượng dịch vụ cấp nước, giảm thiểu thất thoát tài nguyên nước và hướng đến mục tiêu phát triển bền vững.

Trong phần tổng quan tài liệu, đề tài đã phân tích sâu về ba phần mềm chính được sử dụng: ArcGIS, ArcGIS Diagrammer và Bentley WaterGEMS. Cụ thể, ArcGIS là hệ thống thông tin địa lý mạnh mẽ, bao gồm nhiều công cụ phân tích không gian và quản lý dữ liệu địa lý. ArcGIS Diagrammer là công cụ phụ trợ, hỗ trợ thiết kế sơ đồ cấu trúc dữ liệu dạng XML để dễ dàng xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu logic. Trong khi đó, Bentley WaterGEMS là phần mềm chuyên dụng cho ngành cấp thoát nước, có khả năng mô hình hóa mạng lưới cấp nước phức tạp, tính toán thủy lực, dự đoán sự cố và hiệu chỉnh hệ thống dựa trên dữ liệu thực tế.

Đặc biệt, khả năng tích hợp giữa Bentley WaterGEMS với các phần mềm như AutoCAD, MicroStation và ArcGIS giúp cho quá trình phân tích dữ liệu và vận hành hệ thống trở nên trực quan, hiệu quả và dễ quản lý hơn. Các tính năng nổi bật như phân tích áp lực nước, hiệu chỉnh mô hình thủy lực bằng thuật toán di truyền (Darwin Calibrator), hỗ trợ xuất dữ liệu ra Google Earth,... làm cho Bentley WaterGEMS trở thành công cụ tối ưu trong quản lý hạ tầng cấp nước hiện đại.

Tóm lại, đề tài không chỉ giúp xây dựng một hệ thống quản lý dữ liệu khoa học và hiện đại cho hệ thống cấp nước tại Phường 1, mà còn mở ra một hướng đi mới trong việc ứng dụng công nghệ GIS và các phần mềm chuyên ngành vào quản lý đô thị, góp phần nâng cao chất lượng sống cho người dân và thúc đẩy sự phát triển bền vững của Thành phố Đà Lạt.

Tác giả: Hoàng Đăng Nguyễn