5 công nghệ dò tìm rò rỉ nước dưới lòng đất hiện đại và khả năng ứng dụng tại Việt Nam

Rò rỉ nước dưới lòng đất – bài toán khó của ngành cấp nước

Không phải mọi sự cố đường ống đều tạo ra dấu hiệu rõ ràng trên mặt đất. Một phần nước thất thoát có thể nằm trong lòng đất trong thời gian dài trước khi được phát hiện. Đối với các đơn vị cấp nước, việc phát hiện sớm vị trí rò rỉ có ý nghĩa quan trọng trong kiểm soát Non-Revenue Water (NRW) – lượng nước được đưa vào hệ thống nhưng không tạo ra doanh thu.

World Bank đã xác định giảm NRW và nâng cao hiệu quả vận hành là những vấn đề quan trọng đối với ngành nước Việt Nam.

Ngày nay, công tác dò tìm rò rỉ không còn chỉ dựa vào phương pháp nghe thủ công. Nhiều công nghệ có thể được kết hợp tùy theo vật liệu, đường kính, độ sâu và điều kiện vận hành của đường ống. Dưới đây là 5 nhóm công nghệ đáng chú ý.

1. Dò rò rỉ bằng âm học

Acoustic Leak Detection là một trong những phương pháp phổ biến để phát hiện rò rỉ đường ống. Khi nước thoát qua vị trí rò rỉ, dòng chảy có thể tạo ra tiếng ồn truyền qua thành ống và môi trường xung quanh. Cảm biến âm học có thể ghi nhận tín hiệu này để kỹ thuật viên phân tích.

Các thiết bị có thể được đặt tại van, họng cứu hỏa hoặc những điểm tiếp cận phù hợp trên mạng lưới để có thể ghi nhận tiếng ồn của rò rỉ trong thời gian dài; dữ liệu sau đó được kỹ thuật viên hoặc phần mềm phân tích để xác định khả năng và vị trí rò rỉ.

Ưu điểm:

Không cần đào mở toàn bộ tuyến ống.
Có thể khảo sát nhiều điểm trên mạng lưới.
Phù hợp cho công tác kiểm tra chủ động.
Có thể kết hợp với các phương pháp định vị khác.

Đây cũng là nhóm công nghệ phù hợp với các thiết bị của High Sense Solutions, như PERIJA PLUS và các dòng PERIJA Mini.

2. Acoustic Correlator – xác định vị trí rò rỉ bằng tương quan âm thanh

Nếu thiết bị nghe rò rỉ giúp trả lời câu hỏi “có khả năng có rò rỉ hay không?”, thì acoustic correlator có thể hỗ trợ trả lời câu hỏi “rò rỉ nằm ở đâu?”.

Hệ thống sử dụng hai điểm thu tín hiệu ở hai phía của khu vực nghi ngờ. Thiết bị phân tích sự chênh lệch thời gian mà âm thanh rò rỉ truyền tới hai cảm biến.

Kết hợp với thông tin về vật liệu và kích thước đường ống, hệ thống có thể tính toán vị trí rò rỉ.

U.S. Department of Energy mô tả correlator là thiết bị sử dụng thời gian trễ giữa hai điểm thu để tính toán vị trí rò rỉ; World Bank cũng ghi nhận acoustic correlator là một công cụ quan trọng để định vị chính xác những rò rỉ khó xác định bằng phương pháp nghe thông thường.

Correlator đặc biệt hữu ích khi:

Đã xác định được một đoạn tuyến có khả năng rò rỉ.
Cần khoanh vùng vị trí trước khi đào sửa.
Đường ống có các điểm tiếp cận phù hợp.
Cần giảm phạm vi đào kiểm tra.

3. Cảm biến áp lực, lưu lượng và IoT

Không phải mọi rò rỉ đều cần được tìm bằng cách “nghe” tiếng nước. Một mạng lưới cấp nước có thể được giám sát thông qua các thông số như áp lực và lưu lượng. Khi dữ liệu được thu thập liên tục, những thay đổi bất thường có thể trở thành dấu hiệu để kiểm tra sâu hơn.

Các cảm biến kết nối từ xa có thể đưa dữ liệu về hệ thống quản lý, giúp đơn vị vận hành theo dõi tình trạng mạng lưới thay vì chỉ kiểm tra thủ công theo từng đợt. Một nghiên cứu tổng quan về Smart Water Networks cho thấy cảm biến áp lực và âm học đã được sử dụng trong các hệ thống thực tế để phục vụ mô hình thủy lực trực tuyến, phát hiện/định vị rò rỉ và quản lý tài sản chủ động.

World Bank cũng liệt kê remote sensing, data integration, supervision, GIS, predictive maintenance và active leak detection trong hệ sinh thái Digital Water.

Từ dò rò rỉ đến quản lý mạng lưới

Đây là điểm khác biệt quan trọng của công nghệ số: Cảm biến → dữ liệu → phân tích → cảnh báo → kiểm tra hiện trường → xử lý.

Thay vì chỉ phát hiện sự cố khi nước đã thoát ra mặt đất, đơn vị vận hành có thể xây dựng quy trình giám sát chủ động hơn.

4. Phát hiện rò rỉ bằng vệ tinh và viễn thám

Với những khu vực rộng lớn, việc khảo sát từng mét đường ống bằng nhân lực có thể rất tốn thời gian. Một hướng tiếp cận khác là sử dụng ảnh vệ tinh và công nghệ viễn thám để tìm những dấu hiệu liên quan đến nước rò rỉ dưới bề mặt.

U.S. Department of Energy liệt kê satellite, ground-penetrating radar và drone-operated thermal imaging trong nhóm công nghệ có thể sử dụng cho các hệ thống phân phối quy mô lớn. Một nghiên cứu được công bố trên AWWA Water Science cũng đã đánh giá việc kết hợp giám sát âm học liên tục và ảnh vệ tinh trong phát hiện rò rỉ dưới bề mặt. Kết quả nghiên cứu cho thấy cả hai công nghệ có khả năng hỗ trợ xác định các rò rỉ khó quan sát bằng mắt thường.

Tuy nhiên, không phải đường ống nào cũng phù hợp Hiệu quả của vệ tinh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

Loại cảm biến.
Điều kiện địa chất.
Độ sâu đường ống.
Môi trường xung quanh.
Đặc điểm nguồn nước.
Quy mô khu vực khảo sát.

Do đó, vệ tinh nên được xem là một công cụ sàng lọc/khoanh vùng, không phải giải pháp thay thế hoàn toàn cho kiểm tra tại hiện trường.

5. Robot kiểm tra bên trong - bên ngoài đường ống

Đối với những tuyến ống lớn và quan trọng, một hướng tiếp cận khác là đưa cảm biến hoặc robot vào bên trong đường ống. Các hệ thống in-pipe inspection có thể sử dụng cảm biến âm học, áp lực hoặc điện từ để tìm dấu hiệu bất thường. Hoặc các tuyến ống ngầm dưới nước có thể sử dụng ROV thay thế thợ lặn để kiểm tra vị trí nứt, rò rỉ nếu có.

AUV trong ống có thể được triển khai dưới dạng thiết bị có dây, thiết bị tự do di chuyển trong đường ống hoặc robot crawler tùy điều kiện khảo sát.

Đây là hướng công nghệ đặc biệt đáng quan tâm đối với:

Tuyến ống truyền tải lớn.
Đường ống khó tiếp cận từ bên ngoài.
Công trình có yêu cầu kiểm tra chuyên sâu.
Các tuyến đường ống quan trọng cần đánh giá tình trạng bên trong.

Công nghệ nào phù hợp với hệ thống cấp nước tại Việt Nam?

Đối với mạng lưới cấp nước đô thị, khu công nghiệp hoặc khu dân cư, có thể bắt đầu từ những công nghệ tương đối trực tiếp như dò âm học, correlator, giám sát áp lực/lưu lượng và số hóa dữ liệu khảo sát.

Đối với các tuyến đường ống lớn, ống nổi, khu vực rộng hoặc công trình khó tiếp cận, có thể xem xét thêm Drone trinh sát từ trên cao, AUV trong ống hoặc robot lặn kiểm tra chuyên dụng các ống ngầm dưới nước. Điều quan trọng là xây dựng một quy trình trong đó dữ liệu từ thiết bị hiện trường có thể được lưu trữ và sử dụng cho quản lý mạng lưới về sau.

AIWATERX là đơn vị cung cấp các dịch vụ, thiết bị liên quan phục vụ ngành cấp thoát nước, quản lý cơ sở hạ tầng nguồn nước chuyên nghiệp tại Việt Nam. Liên hệ với chúng tôi để nhận tư vấn, demo tận nơi!