Tài liệu Ứng dụng phần mềm waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố đà lạt

“Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” Chương1 MỞ ĐẦU 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, cuộc sống ngày càng được nâng cao đồng thời các vấn đề về môi trường ngày càng nghiêm trọng hơn. Một trong các vấn đề môi trường đáng quan tâm đó là chất thải đô thị. Do tính chất phức tạp của việc quản lý chất thải rắn (CTR) nên hầu hết tại các đô thị của Việt Nam công tác quản lý CTR đang gặp rất nhiều khó khăn, vấn đề chồng chéo trong quản lý là việc không thể tránh khỏi. Đó chính là vấn đề đáng lo ngại cho các nhà quản lý CTR tại các đô thị, thành phố Đà Lạt cũng là một địa phương không ngoại lệ. Tuy hệ thống quản lý CTR của Tp Đà Lạt đã được xây dựng và hoạt động dưới sự quan tâm và chỉ đạo của sở Tài Nguyên và Môi Trường, Phòng Tài nguyên và Môi trường, các ban nghành chức năng khác nhưng hiện nay vẫn chưa hiệu quả. Rác thải sau khi thải bỏ vẫn chưa được thu gom triệt để, sau khi thu gom vẫn chưa xử lý đúng quy định gây nên mùi hôi, mất cảnh quan thành phố, gây bức xúc cho người dân địa phương và du khách đến tham quan. Dựa trên các điều kiện về nhân lực, kỹ thuật, các yếu tố kinh tế - xã hội của Đà Lạt thì nâng cao hệ thống quản lý chất thải rắn là việc cần thiết và để có thể thực hiện tốt công việc này thì công nghệ thông tin là công cụ đắc lực, giúp cho các nhà quản lý trong quá trình quản lý và ra quyết định. Vì vậy, việc ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý là rất cần thiết. Đó cũng chính là lý do em chọn đề tài “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải đô thị cho Tp Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng” nhằm tìm hiểu sâu hơn về công tác quản lý CTR của thành phố và có thể đơn giản hơn, hiệu quả hơn trong công tác quản lý CTR của thành phố. 1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI • Mục tiêu lâu dài: Ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý môi trường cho Thành phố Đà Lạt nhằm giảm bớt sự phức tạp, chồng chéo trong công tác quản lý CTR. • Mục tiêu trước mắt: -1- “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” - Xây dựng cơ sở dữ liệu môi trường liên quan tới công tác quản lý chất thải rắn tại Đà Lạt. Ứng dụng mô hình toán và phần mềm Waste giúp công tác báo cáo, thống kê - liên quan tới CTR tại thành phố Đà Lạt. Dự báo được sự gia tăng dân số, dự báo lượng rác phát sinh cho thành phố Đà - Lạt trong những năm tới. Từ đó có thể dự báo được lượng phương tiện cần thiết để đảm bảo công tác quản lý CTR cho thành phố đến năm 2020. 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU • Về địa lý: Đề tài giới hạn phạm vi xem xét tại 12 phường và 3 xã của thành phố Đà Lạt. • Về số liệu: từ năm 2006 – 2008. • Về công nghệ: Ứng dụng công nghệ GIS và CSDL Phần mềm Waste 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp nghiên cứu các cơ sở lý thuyết: Nghiên cứu và phân tích tài liệu trong và ngoài nước liên quan tới công tác quản lý chất thải đô thị. - Phương pháp thu thập thông tin, số liệu: Phương pháp này kế thừa kết quả nghiên cứu của các tác giả đi trước cũng như các số liệu thu thập được từ Sở Tài nguyên Môi trường, Công ty Quản lý Công trình Đô thị, Cục thống kê Lâm Đồng, các số liệu thu thập được từ các đề tài, dự án, báo cáo về môi trường để làm cơ sở dữ liệu (CSDL) cho đề tài. Các số liệu thu thập gồm: § Các số liệu về kinh tế - xã hội ( dân số) của thành phố qua các năm. § Các thông tin, số liệu, hình ảnh về các đối tượng, đơn vị có liên quan đến công tác quản lý CTR của thành phố như Sở tài nguyên và môi trường, Công ty quản lý công trình đô thị,… § Các thông tin, số liệu về công tác quản lý: bãi chôn lấp, lượng rác phát sinh, tình hình thu gom, vận chuyển CTR của đội môi trường, lộ trình thu gom, vận chuyển… - Phương pháp số hóa bản đồ: Từ bản đồ gốc của thành phố Đà Lạt, dùng phần mềm Mapinfo để số hóa lại các lớp bản đồ ( giao thông) cho phù hợp với mục tiêu của đề tài. -2- “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” - Phương pháp nghiên cứu bản đồ: là bước đầu tiên tìm hiểu thông tin cho việc quy hoạch tuyến vận chuyển CTR. - Phương pháp khảo sát thực địa: Trên cơ sở nghiên cứu về mặt lý thuyết và các số liệu hiện có, tiến hành khảo sát thực tế. § Quan sát hiện trạng CTR hàng ngày trên địa bàn thành phố Đà Lạt. § Khảo sát các tuyến đường thu gom, vận chuyển CTR trên đường phố và một số chợ trên địa bàn thành phố. - Phương pháp phân tích, tổng hợp số liệu:Trên cơ sở các số liệu thu thập được, cùng với các số liệu khảo sát thực tế, tiến hành phân tích, tổng hợp, xử lý nguồn số liệu sau đó chọn lọc các số liệu cần thiết để làm CSDL của đề tài nhằm tránh tình trạng thừa thông tin - Phương pháp toán học: § Ứng dụng các mô hình toán để dự báo gia tăng dân số, dự báo lượng rác phát sinh, tính toán số lượng xe và thùng đẩy cần thiết cho công tác thu gom, vận chuyển rác của thành phố. § Phương pháp thống kê trong nghiên cứu môi trường: thống kê các số liệu thu thập được (số liệu vận chuyển rác hàng tháng tại các bãi chôn lấp thành phố). Từ các số liệu đã thống kê vẽ đồ thị và xuất bóa cáo. - Ứng dụng công nghệ thông tin : Ứng dụng GIS, phần mềm Mapinfo, hệ thống thông tin môi trường để hỗ trợ cho việc thống kê, dự báo, tính toán lượng rác phát sinh và hỗ trợ cho công tác ra quyết định quản lý -3- “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. HỆ THỐNG THÔNG TIN MÔI TRƯỜNG (HTTTMT) 2.1.1. Tính cấp thiết phải xây dựng hệ thống thông tin môi trường. Ngày nay, khi mà các vấn đề môi trường ngày càng phức tạp thì cần đòi hỏi phải ứng dụng các hệ thống thông tin để giải quyết các bài toán do thực tiễn đặt ra như tra cứu thông tin môi trường, vấn đề thu thập tự động và biểu diễn thông tin, quản lý, thiết kế, mô phỏng và dự báo các quá trình khác nhau. Vì vậy, thúc đẩy công tác nghiên cứu, nâng cao, mở rộng và ứng dụng các Hệ thống thông tin môi trường là cần thiết. 2.1.2. Hệ thống thông tin môi trường. HTTTMT được định nghĩa như một hệ thống dựa trên máy tính để lưu trữ, quản lý và phân tích các thông tin môi trường và các dữ liệu liên quan. HTTTMT chứa đựng các thông tin về mô tả trên mặt đất (ví dụ các dòng sông chảy, đường giao thông, đất đai, thông tin về sử dụng đất, lớp thực vật, v.v..) khu vực dưới đất (ví dụ nước ngầm, các mỏ khoáng sản v.v…), dữ liệu về các hoạt động môi trường (ví dụ : các hoạt động khoan đào hố, đào giếng, khai thác gỗ v.v..) thông tin lưu trữ về quan trắc môi trường (ví dụ: dữ liệu về các mẫu môi trường, luồng khí ô nhiễm, ranh giới ô nhiễm v.v...), dữ liệu về điều kiện khí tượng thủy văn (ví dụ: lượng mưa, lượng bốc hơi, nhiệt độ, bức xạ, tốc độ gió), các hồ sơ và các mô tả về các dự án có liên quan (ví dụ: bản trình bày các tác động môi trường, bản đồ v.v...). Thành phần cốt lõi của HTTTMT là một cơ sở dữ liệu không gian được cấu trúc chặt chẽ và dễ truy xuất, trong đó chứa đựng các thông tin phân bố không gian cùng với các thông tin thuộc tính liên quan của nó. 2.2. HỆ THỒNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) 2.2.1. Khái niệm GIS. Hệ thống thông tin địa lý gọi tắt là GIS được viết tắt từ cụm từ tiếng Anh là Geographical Information System. Tùy theo quan niệm và cách tiếp cận mà có nhiều định nghĩa khác nhau. Lĩnh vực GIS được đặc trưng bởi sự đa dạng trong ứng dụng và các khái niệm của GIS được phát triển trên nền của rất nhiều lĩnh vực như: -4- “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” Hình 2.1: Nền tảng của GIS HTTTĐL là một hệ thống có chức năng xử lý các thông tin địa lý nhằm phục vụ qui hoạch, trợ giúp quyết định trong một lĩnh vực chuyên môn nhất định. HTTTĐL là một hệ thống sử dụng cơ sở dữ liệu để trả lời các câu hỏi về bản chất địa lý của các thực thể địa lý. GIS là một công cụ mạnh dùng để lưu trữ, truy vấn tùy ý, biến đổi và hiển thị dữ liệu không gian từ thế giới thực cho những mục tiêu đặc biệt. HTTTĐL là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian. HTTTĐL là một hệ thống bao gồm 4 khả năng xử lý dữ liệu địa lý là: Nhập dữ liệu, quản lý dữ liệu, gia công và phân tích dữ liệu, xuất dữ liệu. HTTTĐL là một hệ thống tự động thu thập, lưu trữ, truy vấn, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian. GIS là tập hợp có tổ chức của phần cứng, phần mềm, dữ liệu địa lý và con người được thiết kế để thu nhận, lưu trữ, cập nhật, phân tích và hiển thị tất cả các dạng thông tin địa lý 2.2.2. Sơ lược về lịch sử phát triển của HTTTĐL. GIS được hình thành từ các ngành khoa học: địa lý, bản đồ, tin học và toán học. Nguồn gốc của GIS là việc tạo ra các bản đồ chuyên đề, các quy hoạch sử dụng phương pháp chồng lắp bản đồ. Hệ thống thông tin địa lý (Geographical Information -5- “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” System) là một hệ thống phần mềm máy tính được sử dụng trong việc vẽ bản đồ, phân tích các vật thể, các hiện tượng tồn tại trên trái đất. Hình 2.2: Hệ thống thông tin địa lý 2.2.3. Chức năng của Hệ thống thông tin địa lý GIS. HTTTĐL gồm 4 chức năng cơ bản sau: nhập dữ liệu, lưu trữ dữ liệu, phân tích dữ liệu (chức năng xử lý số liệu, chức năng suy giải và phân tích thông tin ), xuất dữ liệu ( chức năng trình bày dữ liệu) Hình 2.3: Chức năng của hệ thống thông tin địa lý • Nhập dữ liệu: Đây là quá trình mã hóa dữ liệu và ghi chúng vào cơ sở dữ liệu, đây là công việc quan trọng và phức tạp quyết định lợi ích của HTTTĐL. Có 3 cách nhập dữ liệu cơ bản cho HTTTDL: Nhập dữ liệu không gian -6- “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” Nhập dữ liệu phi không gian Liên kết giữa dữ liệu không gian và phi không gian. • Quản lý dữ liệu: Chức năng này liên quan tới cơ sở dữ liệu, nó bao gồm những chức năng lưu trữ, xóa và phục hồi. • Phân tích dữ liệu: Nhằm trả lời những câu hỏi hoặc tìm những giải pháp cho những vấn đề khác nhau. • Hiển thị dữ liệu: Biểu diễn lại dữ liệu đã được xử lý ở dạng cho người sử dụng (bản đồ, đồ thị, bảng, biểu) hoặc ở dạng để chuyển cho hệ thống máy tính khác (băng từ, truyền đi qua mạng truyền số liệu). 2.2.4. Thành phần Hệ thống thông tin địa lý GIS. • Thành phần hiển thị bản đồ: cho phép chọn lọc dữ liệu trong hệ thống để tạo bản đồ mới, sau đó trình bày lên màn hình hoặc đưa ra máy in, máy vẽ… • Thành phần số hóa bản đồ: cho phép chuyển đổi các bản đồ trên giấy sang dạng số • Thành phần quản lý dữ liệu: gồm các module cho phép người dùng nhập số liệu dạng bảng tính, phân tích, xử lý số liệu và lập bảng báo cáo kết quả. • Thành phần xử lý ảnh: chỉnh ảnh, xóa nhiễu, lọc ảnh, giải đoán ảnh vệ tinh, ảnh máy bay… • Thành phần phân tích thống kê: phân tích tính toán thống kê các thông số có liên quan đến phần mềm. • Thành phần phân tích dữ liệu không gian: chồng lắp bản đồ, tạo vùng điểm, tìm vị trí thích nghi… Về phương diện quản lý, hệ thống thông tin địa lý gồm 5 thành phần chính sau: Phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và qui trình. 2.2.4.1. Phần cứng. - Bộ phận xứ lý trung tâm được kết nối với thiết bị lưu trữ gồm ổ đĩa, băng từ để lưu trữ dữ liệu và chương trình. - Thiết bị nhập được sử dụng dùng cho chuyển đổi dữ liệu trong bản đồ thành dạng số và gởi vào máy tính. -7- “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” - Thiết bị xuất dùng để hiển thị các kết quả xử lý dữ liệu. - Thiết bị hiển thị là thiết bị giao tiếp hiển thị như màn hình, thông qua đó người sử dụng điều khiển máy tính. Thiết bị lưu trữ: Băng, đĩa Thiết bị nhập: Bản đồ số, máy quét Bộ xử lý trung tâm CPU Thiết bị xuất: Máy vẽ Thiết bị hiển thị: Màn hình Hình 2.4: Thành phần GIS - Phần cứng 2.2.4.2. Phần mềm. Phần mềm cho phép thực hiện việc lưu trữ, phân tích, xử lý và hiển thị dữ liệu không gian. Như: hệ điều hành UNIX, hệ điều hành mạng, phần mềm GIS, hệ quản trị cơ sở dữ liệu, các phần mềm ứng dụng. Hình 2.5: Thành phần GIS – Phần mềm -8- “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” 2.2.4.3. Dữ liệu. - Dữ liệu là thành phần quan trọng không thể thiếu. Người ta nhận thấy dữ liệu chiếm trên 60% kinh phí của hệ thống. - Dữ liệu trong GIS là dữ liệu địa lý bao gồm ba thành phần chính: Dữ liệu thuộc tính , dữ liệu không gian và dữ liệu thời gian. Theo nội dung, người ta chia dữ liệu trong hệ GIS thành: • Dữ liệu nền: bao gồm các dữ liệu dùng chung để định hướng: thông tin về toạ độ, thông tin về thuỷ hệ, địa hình, địa giới, giao thông, dân cư… • Dữ liệu chuyên đề: dữ liệu về một lĩnh vực đặc biệt. Chất lượng của dữ liệu thể hiện ở tính chính xác, đầy đủ, cập nhật và tính mở (chuyển đổi được). Hình 2.6: Mô hình thành phần dữ liệu • Nhập dữ liệu: Biến các dữ liệu thu thập được dưới hình thức bản đồ, các quan trắc do ngoại nghiệp, các ảnh viễn thám (bao gồm ảnh máy bay và ảnh vệ tinh), các bảng dữ liệu có sẵn thành dạng số (digital data) Hình 2.7: Nhập dữ liệu -9- “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” • Lưu trữ và quản lý dữ liệu: tổ chức liên kết dữ liệu vị trí với dữ liệu về thuộc tính của các đối tượng địa lý tương ứng. • Biến đổi dữ liệu: gồm tác vụ khử sai số của dữ liệu, cập nhật chúng ( thay đổi tỉ lệ, đưa vào hệ quy chiếu mới…) và thực hiện các phân tích không gian cần thiết. Hình 2.8: Biến đổi dữ liệu • Xuất và trình bày dữ liệu: đưa ra kết quả phân tích tổng hợp số liệu dưới dạng bảng biểu, bản đồ, hình vẽ. Hình 2.9: Xuất và trình bày dữ liệu 2.2.4.4. Con người. Là yếu tố quyết định sự thành công trong tiến trình tạo hệ thống, khai thác và vận hành. Con người trong hệ GIS làm việc ở 3 cấp khác nhau: - Nhóm 1: Là nhóm kĩ thuật viên thao tác trực tiếp triên thiết bị phần mềm để thu thập, nhập, tổ chức, lưu trữ và hiển thị theo yêu cầu của người quản trị hay sử dụng hệ thống. - Nhóm 2: Là nhóm chuyên viên GIS sử dụng hệ thống để thực hiện các bài toán phân tích đánh giá, giải quyết các vấn đề theo một mục đích xác định để làm chức năng trợ giúp và ra quyết định do người sử dụng yêu cầu. - 10 - “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” - Nhóm 3: Là nhóm người khai thác sử dụng, họ sử dụng các kết quả, các báo cáo của HTTTĐL để ra quyết định 2.2.4.5. Quy trình. Tập trung xây dựng một số qui trình dựa trên khả năng phân tích không gian của GIS nhằm phục vụ cho người ra quyết định. Các qui trình có liên quan tới GIS như: Nhập dữ liệu, cập nhập dữ liệu, chia xẽ dữ liệu. 2.2.5. Cấu trúc dữ liệu và bản chất của Hệ thống thông tin địa lý(GIS) Dữ liệu không gian: là sự mô tả bằng kỹ thuật số các phần tử bản đồ được thể - hiện ở 3 dạng như điểm, đường gấp khúc hay đoạn cong và vùng hay đa giác, vị trí của chúng được xác định bởi các tọa độ. Các thành phần đồ họa trong CSDL GIS thường mô tả bằng nhiều lớp, mỗi lớp chứa một nhóm đối tượng thuần nhất với vị trí của chúng theo tọa độ chung của tất cả các lớp. - Dữ liệu phi không gian hay số liệu thuộc tính thể hiện các tính chất, số lượng, chất lượng hay mối quan hệ của các phần tử bản đồ và các vị trí địa lý. Chúng được lưu trữ dưới dạng số, ký tự hoặc được quản lý dưới dạng bảng (theo cột hoặc theo hàng). - Dữ liệu và CSDL: dữ liệu trong GIS luôn thay đổi và phức hệ. Chúng mô tả hình ảnh của bản đồ, mối quan hệ logic giữa các hình ảnh đó, những dữ liệu thể hiện đặc tính của hình ảnh và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định. CSDL là sự lựa chọn dữ liệu cần thiết nhất (không có số liệu thừa) và các dữ liệu này có thể chia sẻ giữa nhiều hệ thống ứng dụng khác nhau. 2.2.6. Thế mạnh và khả năng ứng dụng của GIS. 2.2.6.1. Thế mạnh của GIS. GIS có những ưu điểm hơn hẳn các hệ thống thông tin khác vì nó có thêm các đặc tính sau: § Nó cho phép tạo cơ sở dữ liệu bằng mọi nguồn, mọi phương pháp kể cả phương pháp thủ công. § HTTTĐL có khả năng tổng hợp tự động các lớp thông tin và bổ sung tự động thông tin vào cơ sở dữ liệu. - 11 - “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” § Có khả năng chồng ghép thông tin, mô phỏng các mối quan hệ của các lớp dữ liệu. § HTTTĐL không phụ thuộc vào tỉ lệ hay chuyên đề ứng dụng. § HTTTĐL là một công cụ quản lý lãnh thổ và hỗ trợ quyết định trong thiết kế qui hoạch. § HTTTĐL chỉ có thể hoạt động được với điều kiện có thông tin chứa đựng trong cơ sở dữ liệu một cách có tổ chức, cấu trúc dữ liệu phù hợp với đặc thù thông tin và phù hợp với khả năng quản lý phân tích của hệ thống. § Chúng có khả năng chế biến một khối lượng lớn dữ liệu một cách nhanh chóng, cho phép đặt ra nhiều câu hỏi khác nhau để nhận được những phương án khác nhau trong thiết kế qui hoạch. Ứng dụng HTTTĐL chúng ta được các thuận lợi sau: § Làm giảm hay loại bỏ các hoạt động thừa, tiết kiệm thời gian, tiền của và công sức. § Kết quả số liệu tốt hơn với giá thành thấp hơn và trợ giúp quyết định, lập kế hoạch. § Nhanh chóng thu nhận được nhiều thông tin và phân tích chúng, lập báo cáo mọi nhu cầu của công tác quản lý. § Các hoạt động mới của cơ quan có thể tự động hóa bằng một ô chứa đầy đủ các số liệu của HTTTĐL. § Cầu nối giữa các công cụ và công nghệ nhằm cải tiến sản xuất. § Tăng khả năng lưu trữ và sử lý số liệu, cải tiến truyền thông thông tin. § Trả lời các vấn đề quan tâm nhanh, chính xác và tin cậy cao. § Luôn có sẵn các sản phẩm phục vụ cho các mục đích mới như bản đồ, báo cáo thông tin, số liệu… 2.2.6.2. Các lĩnh vực ứng dụng GIS. Hiện nay, GIS được ứng dụng trong các lĩnh vực như: quản lý tài nguyên và môi trường, quản lý đất đai, quy hoạch quản lý đô thị, quy hoạch phát triển kinh tế,… • Lập chính sách, quy hoạch, quản lý thành phố. § Quy hoạch vùng, quy hoạch đất đai § Giải quyết vấn đề trong trường hợp khẩn cấp - 12 - “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” § Quản lý thuế § Khoa học môi trường § Giám sát hiểm họa môi trường § Quản lý lưu vực, vùng ngập, vùng đất ướt, rừng tầng ngập nước § Đánh giá tác động môi trường § Thông tin về các nhà máy, thiết bị độc hại § Mô hình nước ngầm § Định vị các công trình ngầm § Bảo quản cơ sở hạ tầng § …… • Hành chính giáo dục § Phân vùng trường học § Dự báo số lượng học sinh § Tuyến xe buýt • Y tế § Dự báo lan truyền bệnh § Phân tích nhu cầu y tế § Thống kê tài sản y tế 2.3. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ CTR 2.3.1. Quá trình ứng dụng của GIS trong lĩnh vực môi trường ở Việt Nam. Những công trình ứng dụng GIS trong những năm gần đây đã mang lại thành công đáng kể: Năm 2004, xây dựng thành công mô hình ENVIMAP 2.0, ECOMAP 2.0 là mô hình quản lý, đánh giá ô nhiễm không khí tại ống khói các nhà máy, cơ sở sản xuất và theo dõi sự phát tán, lan truyền của chúng trong không khí. Năm 2005, ứng dụng GIS trong việc quản lý rác thải ở các tỉnh thành, điển hình là quận 4 và quận 10 thành phố Hồ Chí Minh bằng phần mềm TISWAM 1.0. Với GIS, ta - 13 - “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” có thể dễ dàng nhập và tìm kiếm dữ liệu vị trí các điểm tập kết, các điểm trung chuyển và quan sát sự vận chuyển các chất thải trên bản đồ. Năm 2006, thành công trong việc ứng dụng công nghệ thông tin để xác định bãi chôn lấp rác tại thành phố Đà Nẵng. Phần mềm LANDFILL ra đời nhằm hỗ trợ các nhà qui hoạch xác định vị trí bãi chôn lấp phù hợp nhất với địa phương khảo sát. 2.3.2. Khả năng ứng dụng GIS trong quản lý CTR. Hình 2.10: Một vài khả năng ứng dụng của GIS • Hệ thống quản lý cơ sở hạ tầng các nhà máy xí nghiệp, các vùng phụ cận và các đối tượng phục vụ: - Các hệ thống quản lý tập trung ngân hàng dữ liệu và các bảng mục lục đã được phân loại. - Nhập thông tin và tiến hành thống kê. - Kiểm kê các đường giao thông: Ống dẫn nước, hệ thống cống rãnh, các mạng lưới nhiệt, mạng điện. - Tích hợp các hệ GIS với cơ sở dữ liệu đang có, các hệ thống điều phối an toàn. - Gắn kết thông tin với vị trí địa lý. • Hệ thống quản lý bến bãi các phương tiện vận chuyển và giải quyết bài toán vận chuyển: - Bài toán quản lý thu gom rác có lưu ý tới các lớp dân cư và môi trường cảnh quan. - Bài toán tương tác giữa các loại xe vận chuyển rác khác nhau. - Quản lý cơ sở hạ tầng về giao thông và sự phát triển của nó. - Tìm kiếm và phân tích tuyến đường tối ưu về mặt dịch vụ và công nghệ. - 14 - “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” - Quản lý chuyển động các phương tiện giao thông trong thành phố. - Quản lý nhanh chóng (trong chế độ thời gian thực) các tuyến vận chuyển rác có lưu ý tới các yếu tố không gian và thời gian. • Bài toán phân tích sự phân bố theo không gian các bãi rác: - Cho phép tạo ra bãi rác thải trên bản đồ điện tử. - Xác định vùng ảnh hưởng của các tổ chức có trách nhiệm quản lý các bãi rác. - Phân tích và lựa chon các vị trí tối ưu để chôn chất thải có lưu ý tới các đặc trưng về sinh thái, địa chất, thủy văn, sinh học và các đặc trưng khác. - Phân tích sự thay đổi theo thời gian của lượng rác thải có lưu ý tới sự phân bố không gian. 2.3.3. Các mô hình toán ứng dụng trong quản lý CTR đô thị. 2.3.3.1. Mô hình dự báo dân số và khối lượng chất thải rắn đô thị tới năm 2020. a, Dự đoán sự gia tăng dân số • Phương pháp ước tính dân số Giả sử tốc độ gia tăng dân số theo thời gian tỉ lệ thuận với dân số hiện tại dP = kP0 dy Lấy tích phân 2 vế theo cận tương đương P t dP ∫P P0 = ∫0 kdy 0 ⇒ ln P − ln P0 = kt ⇔ ln P = ln P0 + kt Trong đó: P: dân số của năm tính toán (người) P0: dân số của năm lấy làm gốc (người) k: tốc độ gia tăng dân số t: hiệu số năm tính toán và năm lấy làm gốc Đặt x = t y= P a=k b = P0 Phương trình tương đương: y = ax + b - 15 - “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” b, Dự đoán khối lượng rác phát sinh tại Thành phố Đà Lạt • Phương pháp ước tính khối lượng CTRSH Giả sử tốc độ phát sinh CTR của một người trong một ngày là một hằng số dWt = k ⇒ dWt = kdy dy Lấy tích phân 2 vế theo cận tương đương Wt t W0 0 ∫ dWt = ∫ kdy ⇒ Wt − W0 = kt ⇒ Wt = W0 + kt Trong đó: Wt: tốc độ phát sinh rác của năm tính toán (tấn/người/ngày) W0: tốc độ phát sinh rác của năm lấy làm gốc (tấn/người/ngày) k: tốc độ phát sinh rác t: hiệu số năm tính toán và năm lấy làm gốc Đặt: x = t y = Wt a=k b = W0 Phương trình tương đương: y = ax + b 2.3.3.2. Mô hình tính toán số lượng phương tiện cần đầu tư đến năm 2020. Hiện nay, phương thức thu gom và vận chuyển chất thải rắn đô thị tại Đà Lạt là hệ thống thu gom kiểu thùng chứa cố định và hệ thống rung chuông. Hình 2.11: Sơ đồ hệ thống thu gom container cố định - 16 - “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” a, Mô hình tính toán lượng xe cơ giới • Số thùng đổ trong một chuyến Ct = V ×r (thùng/chuyến) c× f Trong đó: V: dung tích trung bình của thùng xe (m3/chuyến) r: hệ số đầm nén; r = 2 c: dung tích trung bình của thùng đẩy tay (m3/chuyến); c= 0.66 m3 f: hệ số sử dụng dung tích thùng xe tính theo trọng lượng; f = 0.8 • Thời gian đổ rác lên đầy chuyến xe ép rác: T = Ct ( uc ) + ( n p − 1) ( dbc ) (h/chuyến) Trong đó: Ct: số thùng đổ trong 1 chuyến (thùng/chuyến) uc: thời gian cần thiết để đổ rác và trả thùng rác rỗng vào vị trí cũ (phút/thùng) np – 1: số lần vận chuyển giữa 2 vị trí lấy rác = số thùng rác – 1 dbc: thời gian vận chuyển giữa 2 vị trí lấy rác (phút/vị trí) • Thời gian cần cho một chuyến xe: Tp = T + h + s Trong đó: h: thời gian vận chuyển trên đường = thời gian xe đi từ điểm hẹn đến bãi chôn lấp (BCL) và từ BCL đến điểm hẹn tiếp theo. h= 2L (h/chuyến) v L: khoảng cách trung bình của lộ trình (km) v: vận tốc trung bình của xe ép rác trên toàn bộ lộ trình (km/h) s: thời gian đổ rác tại BCL (kể cả thời gian chờ đợi) (phút/chuyến) - 17 - “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” • Số chuyến vận chuyển của mỗi xe cơ giới trong ngày: N= H (1 − W ) Tp Trong đó: H: thời gian làm việc trong ngày (h/ngày) W: hệ số tính đến thời gian không vận chuyển; W = 0.15% • Tổng số chuyến xe cần thiết để thu gom và vận chuyển toàn bộ hết lượng rác sinh hoạt trong ngày: TC = Wt × 1000 (chuyến/ngày) V × ρ1 Trong đó: Wt: lượng rác thải phát sinh trong ngày (tấn/ngày) V: thể tích trung bình của xe cơ giới (m3) ρ1: khối lượng riêng của chất thải rắn ở các khu đô thị; ρ1 = 450 kg/m3 • Số xe tải cần thiết để thu gom hết lượng rác: X = TC (xe) N b, Mô hình tính toán cho lượng thùng xe đẩy tay 660L: Giả định mỗi ngày mỗi người lấy rác là m = 5 chuyến/thùng/ngày. • Số thùng thu gom chất thải rắn trên toàn địa bàn: St = Wt × 1000 (thùng) KL × m Trong đó: Wt: khối lượng rác phát sinh trong ngày (tấn/ngày) KL: khối lượng rác chứa trong mỗi thùng (kg) KL = c* ρ2 c: dung tích trung bình của thùng đẩy tay (m3/chuyến); c= 0.66 m3 ρ2: khối lượng riêng của chất thải rắn ở các khu đô thị; ρ = 380 kg/m3 - 18 - “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” 2.4. PHẦN MỀM QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ WASTE 2.4.1. Sự cần thiết phải sử dụng mô hình. 2.4.1.1. Vai trò của mô hình như một công cụ kết nối thế giới tự nhiên và xã hội loài người. Ngày nay hầu hết các ngành khoa học đều sử dụng “mô hình”. Tuy nhiên có rất nhiều phương pháp tiếp cận khác nhau cùng sử dụng thuật ngữ “mô hình”. Với nhiều nhà nghiên cứu mô hình được hiểu là các mô hình số phức tạp chạy trên máy tính, trong một số ngành khoa học khác mô hình được hiểu như một dạng mẫu tương tự. “model” cũng được định nghĩa theo nhiều cách khác nhau (The American Heritage Dictionary of the English Language, New York: Houghton Mifflin 1969): § Mô hình là một đối tượng nhỏ, thường được xây dựng theo tỷ lệ, nó mô tả một vài đối tượng thực tế trong tự nhiên. § Mô hình là một mẫu thể hiện một sự vật còn chưa được xây dựng trên thực tế, được xem như là kế hoạch (trên thực tế sẽ lớn hơn mẫu) và sẽ được xây dựng. § Thuật ngữ “model” có thể là một mẫu được sử dụng để trắc nghiệm về ngữ pháp “ hai mẫu câu có cấu trúc văn phạm tương phản nhau”. (Noam Chomsky) § Thuật ngữ “model”có thể được dùng như một kiểu mẫu thiết kế của một đối tượng cụ thể. Ví dụ có thể nói chiếc xe của anh ta là mẫu xe của năm ngoái. § Thuật ngữ “model” có thể được dùng cho đối tượng là người tiêu biểu cho một hay nhiều tiêu chí khác nhau. § Thuật ngữ “model” có thể là người hay vật thể phục vụ cho họa sĩ hay người chụp hình nghệ thuật. § Thuật ngữ “model” có thể dùng chỉ người có nghề nghiệp là trình diễn thời trang. Tóm lại, mô hình hóa các quá trình và hiện tượng xảy ra trong xã hội và thiên nhiên được thừa nhận như một công cụ mạnh giúp hiểu biết sâu hơn bản chất của tự nhiên và giúp loài người nhận được thông tin quý giá về thế giới thực. Thông tin này tiếp tục thúc đẩy sự phát triển các phương pháp mới giải quyết các bài toán khoa học cũng như làm cơ sở thông qua các quyết định quản lý cụ thể. - 19 - “Ứng dụng phần mềm Waste quản lý chất thải rắn đô thị thành phố Đà Lạt” 2.4.1.2. Mô hình như là một công cụ quản lý và nghiên cứu môi trường. Ngày nay khi quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa ngày càng phát triển kéo theo đó là các tác động mạnh mẽ, phá hoại hệ sinh thái, môi trường tự nhiên. Gây nên các dịch bệnh, thiên tai,…Vì vậy việc dự báo các tác động môi trường do hoạt động của con người gây ra là hết sức cần thiết. Đó cũng là lý do biến mô hình trở thành một công cụ có ích bởi vì mô hình là bức tranh phản ánh thực tế. Mô hình môi trường phục vụ cho công tác quản lý môi trường trước đây: Hình 2.12: Mối liên hệ giữa khoa học môi trường,sinh thái, mô hình hóa môi trường sinh thái, quản lý môi trường và công nghệ môi trường Ngày nay, khi công nghệ phát triển thì mô hình quản lý môi trường phức tạp hơn và được trình bày: Hình 2.13: Vai trò các mô hình môi trường trong quản lý môi trường - 20 -