Đề tài Xây dựng mô hình giám sát môi trường không khí khu công nghiệp biên hòa 1 bằng kỹ thuật tin học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & CÔNG NGHỆ SINH HỌC  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG MÔ HÌNH GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ KHU CÔNG NGHIỆP BIÊN HÒA 1 BẰNG KỸ THUẬT TIN HỌC Ngành học : Môi trường Mã số ngành : 108 GVHD: TSKH. BÙI TÁ LONG SVTH: LÊ THỊ ÚT TRINH MSSV: 02ĐHMT303 TP.HỒ CHÍ MINH 12/2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC KT - CN TP.HCM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC KHOA: Môi Trường và Công nghệ Sinh học ------------------- BỘ MÔN: Tin học Môi Trường NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỌ VÀ TÊN: LÊ THỊ ÚT TRINH MSSV: 02ĐHMT303 NGÀNH: Môi Trường LỚP: 02ĐMT4 1. Đầu đề đồ án tốt nghiệp: XÂY DỰNG MÔ HÌNH GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ KHU CÔNG NGHIỆP BIÊN HÒA 1 BẰNG KỸ THUẬT TIN HỌC. 2. Nhiệm vụ: - Tìm hiểu tổng quan về KCN Biên Hòa I - Tình hình quan trắc, giám sát chất lượng không khí KCN Biên Hòa I - Xây dựng một số cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài. - Xây dựng CSDL cho phần mềm ENVIMAP 3.0 - Bước đầu ứng dụng phần mềm ENVIMAP 3.0 để quản lý khí thải từ KCN Biên Hòa I lên môi trường không khí. 3. Ngày giao đồ án tốt nghiệp: 4/09/2006 4. Ngày hoàn thành đồ án tốt nghiệp: 27/12/2006 5. Họ và tên người hướng dẫn: TSKH. Bùi Tá Long Phần hướng dẫn: Toàn bộ Nội dung và yêu cầu của đồ án tốt nghiệp đã được thông qua bộ môn. Ngày 1 tháng 09 năm 2006 CHỦ NGHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ): ------------------------------- Đơn vị: ------------------------------------------------------ Ngày bảo vệ: ----------------------------------------------- Nơi lưu trữ đồ án tốt nghiệp: ----------------------------- NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN A. Tên đồ án tốt nghiệp: XÂY DỰNG MÔ HÌNH GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ KHU CÔNG NGHIỆP BIÊN HÒA 1 BẰNG KỸ THUẬT TIN HỌC. Sinh viên thực hiện: Lê Thị Út Trinh. Lớp 02MT01, 2002 – 2007, Khoa Môi trường và Công nghệ sinh học, Đại Học Kỹ thuật Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh. B. Người nhận xét Bùi Tá Long, tiến sĩ khoa học, Nghiên cứu viên chính, Giáo viên hướng dẫn Nơi công tác : Viện Môi trường và Tài nguyên, Đại học Quốc gia tp. HCM. C. Nội dung nhận xét Lý do thực hiện đồ án Khu công nghiệp Biên Hòa 1 là khu công nghiệp (KCN) quan trọng, mang lại nhiều lợi ích về kinh tế - xã hội cho Đồng Nai và đất nước. Tuy nhiên quá trình hoạt động và phát triển của KCN trong hơn 40 năm qua đã gây nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường sinh thái của khu vực. Với mục tiêu phát triển bền vững trong thời gian qua Ban quản lý (BQL) KCN đã đầu tư nhiều thiết bị và công nghệ để khắc phục, giảm thiểu sự phát tán ô nhiễm khí sang khu vực phụ cận. Bên cạnh đó BQL KCN cũng đã thực hiện các chương trình giám sát ô nhiễm định kỳ. Tuy nhiêu công tác giám sát ô nhiễm này vẫn chưa được tin học hóa theo đúng yêu cầu của giai đoạn hiện nay, thể hiện ở chỗ chưa có phần mềm chuyên dụng để quản lý số liệu quan trắc, tại KCN chưa ứng dụng mô hình phát tán ô nhiễm không khí để tính ảnh hưởng do các ống khói gây ra. Tóm lại việc xây dựng mô hình giám sát chất lượng không khí dựa trên công nghệ thông tin và mô hình vẫn còn chưa được nghiên cứu để đưa vào ứng dụng. Chính vì vậy, mục tiêu được đặt ra cho đồ án này là: xây dựng một mô hình tin học – mô hình quản lý ô nhiễm không khí vùng phụ cận, chịu sự ảnh hưởng trực tiếp của các nguồn thải điểm (các ống khói). Về mục tiêu, nội dung, phương pháp thực hiện đồ án Mục tiêu được đặt ra cho sinh viên là rõ ràng: Ứng dụng mô hình toán – tin đã được nghiên cứu trong các đề tài khoa học các cấp áp dụng cho công tác giám sát môi trường không khí khu KCN Biên Hòa I chịu tác động các hoạt động kinh tế của con người. Nội dung được đề ra là phù hợp với mục tiêu của đề tài. Phương pháp thực hiện đồ án dựa trên kiến thức đã được giảng dạy trong trường. Sinh viên đã tham gia phần xử lý số liệu GIS cho tỉnh Đồng Nai và KCN Biên Hòa 1. Sau đó sinh viên tập trung vào tìm hiểu những nguyên lý chung xây dựng Hệ thống thông tin môi trường, ứng dụng GIS, đi thực địa tại KCN Biên Hòa 1, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Đồng Nai, thu thập số liệu, xử lý số liệu trên Excel, Access. Bên cạnh đó sinh viên đã dành nhiều thời gian khai thác các phần mềm quản lý môi trư ờng của nhóm ENVIM. Ưu điểm của đồ án - Đã đề xuất mô hình ENVIMAP_BH cho công tác giám sát môi trường không khí cho KCN Biên Hòa 1. Mô hình này dựa trên nền phần mềm ENVIMAP phiên bản 3.0 nhưng với bộ CSDL môi trường của KCN Biên Hòa 1 (các hình 11, 12, 13 của đồ án tốt nghiệp). - Xây dựng CSDL phù hợp với mục tiêu đặt ra. Dữ liệu GIS có độ tin cậy cao. - Thu thập số liệu và nhập liệu cho ENVIMAP_BH hoạt động - Phần trình bày Đồ án khá ấn tượng. Ưu điểm nổi bật của đồ án là lần đầu tiên thực hiện tính toán mô phỏng sự phát tán ô nhiễm không khí để tìm ra giá trị trung bình tháng cực đại của 4 chất ô nhiễm chính: bụi, CO, NO2, SO2 cũng như tìm ra nồng độ trung bình ngày lớn nhất trong từng tháng. Từ kết quả của đồ án có thể thấy rõ sự ảnh hưởng của yếu tố khí tượng lên sự phát tán ô nhiễm. Đây là đóng góp riêng của đồ án này cho nghiên cứu về KCN Biên Hòa 1 (các trang 104 – 113). Một điểm giá trị nữa của đồ án là sự tương thích giữa tính toán theo mô hình và đo đạc cho thấy độ tin cậy cao của mô hình được sử dụng. Một số hạn chế của đề tài Hạn chế chính của đề tài là phần trình bày còn dài dòng. Bên cạnh đó cần nói rõ hơn các phương án xây mới nguồn thải sẽ ảnh hưởng tới môi trường như thế nào. D. Kết luận Đồ án đã giải quyết tốt mục tiêu được đặt ra. Kết quả đạt được có giá trị khoa học và thực tiễn. Tôi đánh giá cao tinh thần cầu tiến và tác phong làm việc khoa học của sinh viên. Điểm : 9.5 (chín rưỡi). Ngày 25 tháng 12 năm 2006 Xác nhận chữ ký Giáo viên hướng dẫn BÙI TÁ LONG CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THUỘC TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Hướng dẫn khoa học: Giáo viên hướng dẫn : Tiến sĩ khoa học Bùi Tá Long, nghiên cứu viên chính, Viện Môi trường và Tài nguyên, ĐH Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh. Chấm phản biện: ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ Đồ án tốt nghiệp kỹ sư môi trường được bảo vệ tại Hội đồng bảo vệ Đồ án tốt nghiệp Đại học Kỹ thuật Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh Ngày tháng năm 2006 LỜI CÁM ƠN Lời cám ơn đầu tiên em muốn gửi đến là lời cám ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy Bùi Tá Long người đã tận tình giúp đỡ em rất nhiều không những trong bài Đồ án này mà tất cả những năm học đại học thầy đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo và truyền đạt những kiến thức thật bổ ích nhất là về môn tin học môi trường thật mới mẻ ở Việt Nam. Lời cám ơn tiếp theo em xin chân thành gửi tới tập thể nhóm ENVIM (Cô Lê Thị Quỳnh Hà, Anh Cao Duy Trường, ...) trong suốt thời gian làm qua đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cũng như những đóng góp quý báu cho Đồ án tốt nghiệp của em được tốt hơn, hoàn thiện hơn. Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến tập thể thầy cô thuộc khoa Môi trường trường ĐH Kỹ thuật Công Nghệ đã tận tình giúp đỡ và truyền đạt không những kiến thức về chuyên ngành môi trường mà còn là những kinh nghiệm sống rất bổ ích cho em trong suốt thời gian em học tập tại trường. Em cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới các cán bộ phòng Môi trường thuộc sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Đồng Nai; BQL các KCN Đồng Nai (DIZA) và toàn thể các anh chị làm trong ban quản lý của từng KCN đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành tốt đề tài này. Và cuối cùng xin chân thành cám ơn toàn bộ các bạn sinh viên thuộc tập thể lớp 02DMT4 đã động viên và giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án này. Xây dựng mô hình giám sát môi trường không khí KCN Biên Hòa I bằng kỹ thuật tin học GHVH: TSKH. Bùi Tá Long i SVTH: Lê Thị Út Trinh DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ENVIMAP ENVironmental Information Management and Air Pollution estimation – Phần mềm quản lý và đánh giá ô nhiễm không khí GIS Geographic Information System – Hệ thống thông tin địa lý DIZA Ban quản lý các KCX và KCN Đồng Nai ĐTM Đánh giá tác động môi trường TCCP Tiêu chuẩn cho phép EIS Environmental Information System – Hệ thống thông tin môi trường HTTTMT Hệ thống thông tin môi trường CSSX Cơ sở sản xuất KCN Khu công nhiệp BQL Ban quản lý KHCN&MT Khoa học, công nghệ và môi trường CNTT Công nghệ thông tin CSDL Cơ sở dữ liệu CSDLKG Cơ sở dữ liệu không gian TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam CNTT & TT Công nghệ thông tin và truyền thông BVMT Bảo vệ môi trường VKTTĐPN Vùng kinh tế trọng điểm phía Nam Xây dựng mô hình giám sát môi trường không khí KCN Biên Hòa I bằng kỹ thuật tin học GHVH: TSKH. Bùi Tá Long ii SVTH: Lê Thị Út Trinh DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Mực nước trên sông Đồng Nai tính từ mực nước biển .................................. 8 Bảng 2. Lượng mưa các năm ................................................................................... 10 Bảng 3. Số giờ nắng qua các năm ............................................................................ 10 Bảng 4. Độ ẩm qua các năm .................................................................................... 10 Bảng 5. Một số chỉ tiêu về hiện trạng phát triển kinh tế quy hoạch đất .................... 12 Bảng 6. Phân bố dân cư tỉnh Đồng Nai năm 2005 ................................................... 15 Bảng 7. Tỉ lệ gia tăng dân số và tỉ lệ tử.................................................................... 15 Bảng 8. Phân bố lực lượng lao động trong các ngành kinh tế................................... 16 Bảng 9. Thống kê số liệu phương tiện cơ giới đường bộ : (Đến 30/11/2002). .......... 19 Bảng 10. Thành phần và lượng thải chất thải rắn công nghiệp nguy hại .................. 26 Bảng 11. Kết quả quan trắc không khí trong năm 2003, 2004 và 2005 tại KCN Biên Hòa I ....................................................................................................................... 47 Bảng 12. Chức năng module CSDL bản đồ ............................................................. 79 Bảng 13. Thông tin liên quan tới ống khói............................................................... 82 Bảng 14. Cấu trúc dữ liệu điểm lấy mẫu chất lượng không khí ................................ 82 Bảng 15. Cấu trúc dữ liệu Trạm khí tượng .............................................................. 82 Bảng 16. Cấu trúc dữ liệu các điểm kiểm soát chất lượng không khí ....................... 83 Bảng 17. Cấu trúc dữ liệu của mẫu chất lượng không khí ........................................ 83 Bảng 18. Cấu trúc dữ liệu thông tin về khí tượng .................................................... 84 Bảng 19. Cấu trúc dữ liệu đặc trưng khí thải tại các nguồn thải điểm ..................... 84 Bảng 20. Các thông số cần nhập vào mô hình ......................................................... 95 Bảng 21. Danh sách các điểm nhạy cảm .................................................................. 95 Bảng 22. Nồng độ lớn nhất của các chất thải theo các kịch bản .............................. 96 Bảng 23. Kết quả tính toán nồng độ khí thải tại các điểm nhạy cảm theo các kịch bản ................................................................................................................................ 98 Xây dựng mô hình giám sát môi trường không khí KCN Biên Hòa I bằng kỹ thuật tin học GHVH: TSKH. Bùi Tá Long iii SVTH: Lê Thị Út Trinh DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Bản đồ tỉnh Đồng Nai ................................................................................... 5 Hình 2. KCN Biên Hòa I ......................................................................................... 42 Hình 3. Vị trí quan trắc không khí ở KCN Biên Hòa I ............................................. 47 Hình 4. Sơ đồ HTTTMT ở Mỹ ................................................................................ 54 Hình 5. Vai trò và vị trí của môn học HTTTMT trong các môn học môi trường khác ................................................................................................................................ 56 Hình 6. Nền tảng của GIS........................................................................................ 57 Hình 7. Sơ đồ khuếch tán luồng khí thải dọc theo chiều gió .................................... 64 Hình 8. Sơ đồ cấu trúc của phần mềm ENVIMAP ................................................... 77 Hình 9. Sơ đố cấu trúc CSDL môi trường trong ENVIMAP .................................... 77 Hình 10. Mô hình Berliand được tích hợp trong ENVIMAP ................................... 77 Hình 11. Cấu trúc phần mềm ENVIMAP_BH ......................................................... 78 Hình 12. Module CSDL bản đồ của ENVIMAP ...................................................... 79 Hình 13. Module quản lý CSDL trong ENVIMAP_BH ........................................... 80 Hình 14. Quy trình chạy mô hình khuyếch tán trong ENVIMAP_BH ..................... 81 Hình 15. Màn hình chính của ENVIMAP_BH ........................................................ 85 Hình 16. Khu công nghiệp Biên Hòa I trên nền bản đồ ............................................ 85 Hình 17. Menu Thông tin trong ENVIMAP ............................................................ 85 Hình 18. Thông tin về các CSSX trong KCN Biên Hòa I ........................................ 86 Hình 19. Thông tin về ống khói trong ENVIMAP_BH ............................................ 87 Hình 20. Tiêu chuẩn Việt Nam ................................................................................ 87 Hình 21. Thông tin về các chất và thông số đo trong ENVIMAP_BH ..................... 88 Hình 22. Menu Mô hình trong phần mềm ENVIMAP_BH ...................................... 88 Hình 23. Cửa sổ chạy mô hình Berliand – Bước 1 ................................................... 89 Hình 24. Cửa sổ chạy mô hình Berliand – Bước 2 ................................................... 89 Hình 25. Mô hình thể hiện trên bản đồ chính ........................................................... 90 Hình 26. Thông tin kết quả chạy mô hình ................................................................ 90 Xây dựng mô hình giám sát môi trường không khí KCN Biên Hòa I bằng kỹ thuật tin học GHVH: TSKH. Bùi Tá Long iv SVTH: Lê Thị Út Trinh Hình 27. Chức năng thống kê trong ENVIMAP_BH ............................................... 91 Hình 28. Lựa chọn trạm quan trắc ........................................................................... 91 Hình 29. Lựa chọn thông số thống kê ...................................................................... 92 Hình 30. Lựa chọn tiêu chí thống kê ........................................................................ 92 Hình 31. Kết quả thống kê ....................................................................................... 93 Hình 32. Lưu file thống kê ...................................................................................... 93 Hình 33. Xuất kết quả thống kê dạng bảng trong ENVIMAP_BH .......................... 94 Hình 34. Nồng độ CO trung bình các tháng và ngày xấu nhất trong tháng năm 2005 so với TCVN ......................................................................................................... 102 Hình 35. Nồng độ CO trung bình dự đoán năm 2010 ............................................. 102 Hình 36. Nồng độ NO2 trung bình các tháng và ngày xấu nhất trong tháng năm 2005 so với TCVN ......................................................................................................... 102 Hình 37. Nồng độ NO2 trung bình dự đoán năm 2010 ........................................... 102 Hình 38. Nồng độ SO2 trung bình các tháng và ngày xấu nhất trong tháng năm 2005 so với TCVN ......................................................................................................... 102 Hình 39. Nồng độ SO2 trung bình dự đoán năm 2010 ............................................ 102 Hình 40. Nồng độ bụi trung bình các tháng trong năm 2005 tại các điểm nhạy cảm .............................................................................................................................. 103 Hình 41. Nồng độ bụi trung bình dự đoán năm 2010 tại các điểm nhạy cảm ......... 103 Hình 42. Nồng độ CO trung bình các tháng trong năm 2005 tại các điểm nhạy cảm .............................................................................................................................. 103 Hình 43. Nồng độ CO trung bình dự đoán năm 2010 tại các điểm nhạy cảm ......... 103 Hình 44. Nồng độ NO2 trung bình các tháng trong năm 2005 tại các điểm nhạy cảm .............................................................................................................................. 104 Hình 45. Nồng độ NO2 trung bình dự đoán năm 2010 tại các điểm nhạy cảm........ 104 Hình 46. Nồng độ SO2 trung bình các tháng trong năm 2005 tại các điểm nhạy cảm .............................................................................................................................. 104 Hình 47. Nồng độ SO2 trung bình dự đoán năm 2010 tại các điểm nhạy cảm ........ 104 Hình 48. Phân bố nồng độ bụi nhẹ trung bình tháng 1 năm 2005 ........................... 115 Xây dựng mô hình giám sát môi trường không khí KCN Biên Hòa I bằng kỹ thuật tin học GHVH: TSKH. Bùi Tá Long v SVTH: Lê Thị Út Trinh Hình 49. Phân bố nồng độ bụi nhẹ ngày lặng gió tháng 1 năm 2005 ...................... 115 Hình 50. Phân bố nồng độ bụi nhẹ trung bình tháng 2 năm 2005 ........................... 115 Hình 51. Phân bố nồng độ bụi nhẹ ngày lặng gió tháng 2 năm 2005 ...................... 115 Hình 52. Phân bố nồng độ bụi nhẹ trung bình tháng 3 năm 2005 ........................... 115 Hình 53. Phân bố nồng độ bụi nhẹ ngày lặng gió tháng 3 năm 2005 ...................... 115 Hình 54. Phân bố nồng độ bụi nhẹ trung bình tháng 4 năm 2005 ........................... 116 Hình 55. Phân bố nồng độ bụi nhẹ ngày lặng gió tháng 4 năm 2005 ...................... 116 Hình 56. Phân bố nồng độ bụi nhẹ trung bình tháng 5 năm 2005 ........................... 116 Hình 57. Phân bố nồng độ bụi nhẹ ngày lặng gió tháng 5 năm 2005 ...................... 116 Hình 58. Phân bố nồng độ bụi nhẹ trung bình tháng 6 năm 2005 ........................... 116 Hình 59. Phân bố nồng độ bụi nhẹ ngày lặng gió tháng 6 năm 2005 ...................... 116 Hình 60. Phân bố nồng độ bụi nhẹ trung bình thá