Luận văn Ứng dụng công nghệ thông tin giám sát chất lượng không khí khu công nghiệp amata – loteco, Đồng Nai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG & BẢO HỘ LAO ĐỘNG ™&˜ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ KHU CÔNG NGHIỆP AMATA – LOTECO, ĐỒNG NAI SVTH: HOÀNG THỊ HẢI YẾN MSSV: 610643B GVHD: TSKH. BÙI TÁ LONG TP Hồ Chí Minh, 12/2006 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG & BẢO HỘ LAO ĐỘNG ™&˜ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ KHU CÔNG NGHIỆP AMATA – LOTECO, ĐỒNG NAI SVTH: HOÀNG THỊ HẢI YẾN MSSV: 610643B GVHD: TSKH. BÙI TÁ LONG Ngày giao nhiệm vụ luận văn: 01/10/2006 Ngày hoàn thành luận văn: TP Hồ Chí Minh ngày tháng năm 2006 Giảng viên hướng dẫn iii TRƯỜNG ĐHBC TÔN ĐỨC THẮNG CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BHLĐ NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP HỌ VÀ TÊN: HOÀNG THỊ HẢI YẾN MSSV: 610643B NGÀNH: Công nghệ môi trường KHOA: Môi trường và Bảo hộ lao động 1. Tên luận văn: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ KHU CÔNG NGHIỆP AMATA – LOTECO, ĐỒNG NAI. 2. Nhiệm vụ (yêu cầu nội dung và số liệu ban đầu): - Thu thập dữ liệu bản đồ số KCN Amata – Loteco. - Thu thập báo cáo hiện trạng môi trường của KCN Amata - Loteco trong những năm gần đây. - Thu thập thông tin về các ống khói trong KCN (các thông số kỹ thuật: chiều cao, đường kính, lưu lượng, chất phát thải ô nhiễm,…). - Thu thập số liệu quan trắc chất lượng không khí, đo đạc được tại các điểm bên trong KCN, tại các thời điểm khác nhau. - Thu thập văn bản pháp lý liên quan tới KCN Amata - Loteco (dưới dạng file), để tích hợp vào phần mềm. - Ứng dụng phần mềm ENVIMAP (ENVironmental Information Management and Air Pollution estimation – Phần mềm quản lý và đánh giá ô nhiễm không khí) quản lý chất lượng không khí cho 2 KCN Amata - Loteco. - Ứng dụng ENVIMAP tính toán mô phỏng ô nhiễm không khí cho các kịch bản khác nhau, có lưu ý tới khí tượng. Ngày giao luận văn:1/10/2006. 3. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:15/12/2006 4. Họ tên người hướng dẫn: TSKH. Bùi Tá Long 5. Nội dung và yêu cầu của luận án đã được thông qua bộ môn Ngày tháng năm 2006 Chủ nhiệm ngành (Kí và ghi rõ họ tên) Giảng viên hướng dẫn chính Bùi Tá Long Phần dành cho khoa, bộ môn Người duyệt: ......................................................................................................... Người bảo vệ: ....................................................................................................... Điểm tổng kết: ...................................................................................................... iv NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN -------------- & ----------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Ngày 9 tháng 12 năm 2005 Giáo viên hướng dẫn v LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khoá luận này, em đã nhận được sự động viên, giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy cô, bạn bè và gia đình dành cho em. Trước hết, em xin gửi lời biết ơn sâu sắc nhất tới thầy hướng dẫn của mình, Tiến sĩ Khoa học Bùi Tá Long, người đã quan tâm giúp đỡ, đóng góp ý kiến về mặt chuyên môn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt thời gian vừa qua. Em gửi lời biết ơn sâu sắc tới tập thể các Thầy Cô Khoa môi trường, Trường Đại Học Bán Công Tôn Đức Thắng, những người đã cho em kiến thức và kinh nghiệm thực tiễn trong suốt 4 năm học vừa qua. Em cũng gửi lời cảm ơn chân thành đến Kỹ sư Cao Duy Trường cùng các anh chị trong phòng GeoInformatics, Viện môi trường và Tài nguyên, Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh đã chỉ dẫn tận tình trong suốt thời gian hoàn thành khoá luận tốt nghiệp. Bên cạnh đó, em gửi lời cảm ơn chân thành đến anh Nguyên, cùng các anh chị ở Sở Tài Nguyên và Môi trường tỉnh Đồng Nai, đã giúp đỡ em trong việc tìm kiếm số liệu trong suốt thời gian hoàn thành Luận văn này. Qua đây, em gửi lời cảm ơn chân thành tới các bạn trog lớp 06MT2N. Cảm ơn các bạn vì những gì các bạn đã dành cho em. Cuối cùng em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, những người thân yêu nhất đã hỗ trợ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện Luận văn này. vi 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 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 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 0.1. Một số chỉ tiêu về hiện trạng phát triển kinh tế............................................7 Bảng 0.2 Phân bố dân cư tỉnh Đồng Nai năm 2005. ...................................................9 Bảng 0.3 Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên qua một số năm...............................................10 Bảng 0.4 phân bố lực lượng lao động trong các lĩnh vực kinh tế .............................10 Bảng 0.5 Các quốc gia đầu tư của KCN LOTECO..................................................14 Bảng 0.6 các ngành nghề kinh doanh trong KCN LOTECO.....................................15 Bảng 0.7 Bảng các nhà đầu tư của KCN AMATA ....................................................17 Bảng 0.8 Bảng các ngành kinh doanh trong KCN AMATA .....................................17 Bảng 0.9 Hiện trạng hệ thống xử lý khí thải tại KCN LOTECO...............................21 Bảng 0.10 Hiện trạng hệ thống xử lý khí thải tại KCN AMATA .............................22 Bảng 0.1. Thông tin liên quan tới ống khói ...............................................................55 Bảng 0.2. Cấu trúc dữ liệu điểm lấy mẫu chất lượng không khí.................................55 Bảng 0.3. Cấu trúc dữ liệu Trạm khí tượng ...............................................................56 Bảng 0.4. Cấu trúc dữ liệu các điểm kiểm soát chất lượng không khí........................56 Bảng 0.5. Cấu trúc dữ liệu của mẫu chất lượng không khí.........................................56 Bảng 0.6. Cấu trúc dữ liệu thông tin về khí tượng .....................................................57 Bảng 0.7. Cấu trúc dữ liệu đặc trưng khí thải tại các nguồn thải điểm ......................57 Bảng 0.8. Cấu trúc CSDL khu công nghiệp...............................................................57 Bảng 0.9 Cấu trúc CSDL cơ sở sản xuất trong khu công nghiệp...............................58 Bảng 0.10. Bảng các thông số cần nhập vào mô hình ................................................61 Bảng 0.11. Số liệu kỹ thuật được sử dụng cho tính toán mô phỏng ...........................62 Bảng 0.12 Kết quả tính toán mô phỏng nồng độ chất ô nhiễm NO2 (mg/l) tại hai Khu công nghiệp Amata và Loteco theo chương trình ENVIMAP_AL năm 2004 và 2005 .................................................................................................................................68 Bảng 0.13 Kết quả tính toán mô phỏng nồng độ chất ô nhiễm CO (mg/l) tại hai Khu công nghiệp Amata và Loteco theo chương trình ENVIMAP_AL năm 2004 và 2005 .................................................................................................................................68 Bảng 0.14 Kết quả tính toán mô phỏng nồng độ chất ô nhiễm SO2 (mg/l) tại hai KCN Amata và Loteco theo chương trình ENVIMAP_AL năm 2004 và 2005..........68 Bảng 0.15 Kết quả tính toán mô phỏng nồng độ chất ô nhiễm bụi nhẹ (mg/l) tại hai Khu công nghiệp Amata và Loteco theo chương trình ENVIMAP 3.0 năm 2004 và 2005..........................................................................................................................69 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 0.1. Bản đồ vị trí thành phố Biên Hoà, tỉnh Đồng Nai .....................................11 Hình 0.1 Sơ đồ hệ thống thông tin môi trường ở Mỹ. ...............................................28 Hình 0.2 Vai trò và vị trí của môn học Hệ thống thông tin môi trường trong các môn học môi trường khác .................................................................................................30 Hình 0.3 Các thành phần của phần cứng .................................................................31 Hình 0.4 Các chức năng của phần mềm....................................................................32 Hình 0.5 Sơ đồ nhập dữ liệu....................................................................................33 Hình 0.6 Cấu trúc của một hệ thông tin địa lý. .........................................................34 Hình 0.7 Sơ đồ khuyếch tán luồng khí thải theo chiều gió.......................................37 Hình 0.1 Sơ đồ cấu trúc của phần mềm ENVIMAP.................................................47 Hình 0.2 Sơ đồ cấu trúc CSDL môi trường trong ENVIMAP..................................47 Hình 0.3 chuyển đổi dữ liệu bản đồ trong ENVIMAP ..............................................48 Hình 0.4 Sơ đồ tạo các đối tượng quản lý trong ENVIMAP .....................................48 Hình 0.5 Các chức năng chính của ENVIMAP trong quản lý và xử lý số liệu quan trắc............................................................................................................................49 Hình 0.6 Mô hình Berliand được tích hợp trong ENVIMAP ...................................49 Hình 0.7 Hỗ trợ tra cứu văn bản trong ENVIMAP ..................................................49 Hình 0.8. Cấu trúc ENVIMAP_AL ...........................................................................51 Hình 0.9. Module quản lý CSDL trong ENVIMAP_AL............................................51 Hình 0.10. Module GIS trong ENVIMAP_AL..........................................................52 Hình 0.11. Module báo cáo trong ENVIMAP_AL ....................................................53 Hình 0.12. Các bước chạy mô hình trong ENVIMAP_AL ........................................54 Hình 0.13 Chọn chức năng nhập số liệu phát thải tại ống khói của hai KCN Amata và Loteco.......................................................................................................................59 Hình 0.14 Chọn ngày, giờ có số liệu nhập vào phầm mềm ENVIMAP.....................59 Hình 0.15 chọn chức năng chạy mô hình trong Menu chính. ....................................60 Hình 0.16 Nhập các thông số đo đạc cần thiết cho mô hình chạy .............................60 Hình 0.17. Đồ thị phân bố nồng độ chất ô nhiễm CO năm 2004...............................70 Hình 0.18 Đồ thị phân bố nồng độ chất ô nhiễm NO2 năm 2004 ..............................70 Hình 0.19 Đồ thị phân bố nồng độ chất ô nhiễm SO2 n ăm 2004..............................71 Hình 0.20 Đồ thị phân bố nồng độ chất ô nhiễm NO2 năm 2005 .............................71 ix Hình 0.21 Đồ thị phân bố nồng độ chất ô nhiễm CO năm 2005...............................72 Hình 0.22 Đồ thị phân bố nồng độ chất ô nhiễm SO2 năm 2005...............................72 Hình 4.1. Thực hiện Luận văn tại Viện Môi trường và Tài nguyên............................. D x MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH viii MỤC LỤC x MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài ..............................................................................................1 Mục tiêu của luận văn:................................................................................................2 Nội dung các công việc của Luận văn .........................................................................3 Giới hạn của luận văn: ...............................................................................................4 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................4 Chương 1 5 TỒNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHU CÔNG NGHIỆP AMATA VÀ LOTECO 5 1.1 Điều kiện tự nhiên, đặc điểm kinh tế - xã hội Tỉnh Đồng Nai ................5 1.1.1 Điều kiện tự nhiên .................................................................................5 1.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội tỉnh Đồng Nai................................................7 1.2 Giới thiệu về Khu công nghiệp LOTECO và AMATA ........................11 1.2.1 Giới thiệu chung về khu vực nghiên cứu (Phường Long Bình – Thành Phố Biên Hoà, tỉnh Đồng Nai) ..................................................................................11 1.2.2 Giới thiệu về Khu công nghiệp LOTECO............................................13 1.2.3 Giới thiệu về Khu công nghiệp AMATA.............................................16 1.2.4 Hiện trạng môi trường Khu công nghiệp LOTECO và AMATA..........18 1.3 Đánh giá tổng quan vấn đề bức xúc về môi trường tại hai KCN AMATA và LOTECO 25 Chương 2 27 MỘT SỐ CƠ SỞ LÝ LUẬN THỰC TIỄN XÂY DỰNG PHẦN MỀM 27 2.1 Hệ thống thông tin môi trường.............................................................27 2.2 Hệ thống thông tin địa lý Gis và vai trò của nó trong công tác quản lý môi trường không khí................................................................................................30 2.2.1 Định nghĩa Gis ....................................................................................31 xi 2.2.2 Các thành phần của GIS ......................................................................31 2.2.3 Cấu trúc của một hệ thống thông tin ....................................................33 2.2.4 Các lĩnh vực ứng dụng củaGIS ............................................................34 2.2.5 Nhận xét..............................................................................................36 2.3 Mô hình lan truyền chất ô nhiễm được tích hợp trong ENVIMAP .......36 2.3.1 sự phân bố chất ô nhiễm và phương trình toán học cơ bản...................36 2.3.2 Công thức Berliand trong trường hợp chất khí và bụi nặng..................40 2.4 Phương pháp tinh toán nồng độ trung bình trong phạm vi thời gian dài ngày do nhiều nguồn thải gây ra................................................................................41 2.4.1 Nguyên tắc chung................................................................................41 2.4.2 Công thức xác định nồng độ trung bình theo tần suất gió.....................42 2.5 Một số cơ sở thực tiễn của đề tài..........................................................43 2.6 Tóm tắt kết quả chương.......................................................................45 Chương 3 46 XÂY DỰNG CÔNG CỤ TIN HỌC ENVIMAP HỖ TRỢ QUẢN LÝ TỔNG HỢP MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ TẠI KHU CÔNG NGHIỆP 46 3.1 Cấu trúc của phần mềm ENVIMAP.....................................................46 3.1.1 Module quản lý bản đồ GIS.................................................................47 3.1.2 Module quản lý CSDL môi trường (liên quan đến môi trường không khí) 48 3.1.3 Module mô hình ..................................................................................49 3.1.4 Một số chức năng mới của phiên bản 3.0.............................................50 3.2 Cấu trúc phần mềm ENVIMAP_AL....................................................51 3.3 Cơ sở dữ liệu trong phần mềm ENVIMAP_AL ...................................54 3.4 Chạy mô hình trong ENVIMAP_AL ...................................................58 3.5 Mô tả kịch bản và kết quả tính toán mô phỏng phát tán ô nhiễm từ các nguồn thải cố định thuộc hai KCN Amata – Loteco ..................................................61 3.6 Đánh giá kết quả tính toán mô phỏng................................................. 105 3.7 Tóm tắt kết quả chương..................................................................... 106 Chương 4 KẾT LUẬN 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 PHỤ LỤC A xii 1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Sự bền vững của một nền kinh tế được xác định bởi khả năng đảm bảo sự tăng trưởng chất lượng cuộc sống đối với từng người dân. Trong kỷ nguyên hậu giai đoạn công nghiệp hiện nay, sự tăng trưởng chất lượng cuộc sống kèm theo sự gia tăng đáng kể của sự khai thác năng lượng và vật chất. Nếu trong giai đoạn đầu thế kỷ 20, của sự phát triển công nghiệp chỉ diễn ra trong một khoảng không gian và thời gian hạn chế, là không đáng kể so với sự phát triển tự nhiên thì vào đầu thế kỷ 21 đã trở thành những vấn đề toàn cầu theo nhiều chỉ số. Giải pháp công nghệ triệt để nhất để giải quyết vấn đề này là thiết lập các hệ thống sản xuất khép kín và gắn với nó là quan điểm “an toàn tuyệt đối”. Phương pháp tiếp cận này có thể ở mức độ đáng kể giải quyết vấn đề “con người”-“môi trường xung quanh” trong khuôn khổ nền văn minh công nghiệp. Tuy nhiên vào thời điểm hiện nay, các công nghệ hiện “khép kín” này trong đa số các chu trình sản xuất là không tuyến tính so với đại lượng chi phí cần thiết để thực hiện chúng. Trong khi đó các phương pháp tiếp cận truyền thống nhằm đạt được sự “khép kín” này thực chất chỉ dẫn tới sự tái phân bố các chất ô nhiễm bảo toàn từ môi trường này qua môi trường khác và làm gia tăng đáng kể phạm vi nguy hiểm sinh thái môi trường. Những hiện thực về kinh tế nghiêm ngặt này đã làm xuất hiện một quan điểm cân bằng hơn gắn với việc chuyển từ quan điểm an toàn môi trường sinh thái tuyệt đối qua quan điểm độ rủi ro có thể chấp nhận được. Quan điểm này dựa trên đánh giá khách quan và quản lý rủi ro môi trường thực tế. Thêm vào đó coi rằng việc đánh giá rủi ro môi trường là nhiệm vụ hàng đầu bởi vì quan điểm này có thể đảm bảo một cách tin cậy trong việc lưu ý tới