Luận văn Ứng dụng công nghệ WebGIS giám sát ô nhiễm không khí cho khu công nghiệp tập trung Áp dụng thử nghiệm cho khu công nghiệp Lê Minh Xuân

GVHD: PGS. TSKH.Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Thị Minh Hoài 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN -------------- oOo ------------- NGUYỄN THỊ MINH HOÀI LUẬN VĂN THẠC SỸ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ WEB GIS GIÁM SÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ CHO KHU CÔNG NGHIỆP TẬP TRUNG - ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM CHO KCN LÊ MINH XUÂN CHUYÊN NGÀNH : QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ : 60.85.10 TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 - NĂM 2009 GVHD: PGS. TSKH.Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Thị Minh Hoài 2 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH ------ oOo ----- Cán bộ hướng dẫn khoa học 1 : PGS.TSKH. BÙI TÁ LONG Cán bộ hướng dẫn khoa học 2 : PGS.TS. LÊ VĂN TRUNG Cán bộ chấm nhận xét 1: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cán bộ chấm nhận xét 2: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LUẬN VĂN THẠC SỸ ĐƯỢC BẢO VỆ TẠI HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SỸ VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN Ngày . . . . tháng . . . . năm 2010. (Tài liệu này có thể tham khảo tại thư viện Viện Môi trường và Tài nguyên) GVHD: PGS. TSKH.Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Thị Minh Hoài 3 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc ----------- oOo ---------- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN CAO HỌC Họ và tên : NGUYỄN THỊ MINH HOÀI Phái : Nữ Ngày, tháng, năm sinh : 11 - 05 - 1984 Nơi sinh: Khánh Hòa Chuyên ngành : Quản lý môi trường Khóa : K2007 I. TÊN ĐỀ TÀI :“Ứng dụng công nghệ WebGIS giám sát ô nhiễm không khí cho khu công nghiệp tập trung. Áp dụng thử nghiệm cho KCN Lê Minh Xuân ”. II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: § Nghiên cứu tổng quan hiện trạng giám sát phát thải không khí tại KCN Lê Minh Xuân. § Thu thập số liệu quan trắc chất lượng không khí tại KCN Lê Minh Xuân, vị trí một số nguồn thải tập trung. § Xây dựng mô hình và CSDL phục vụ cho công tác quản lý, chia sẻ thông tin ô nhiễm không khí cho KCN Lê Minh Xuân. § Đề xuất chương trình ứng dụng công nghệ WebGIS quản lý chia sẻ thông tin liên quan tới ô nhiễm không khí cho KCN Lê Minh Xuân. Sản phẩm được đặt tên là TISEMIZ-AP (Tool for Improving Strength Environmental Management for Industrial Zone - Air Pollution) § Đánh giá mức độ hiệu quả của việc ứng dụng công nghệ được xây dựng trong công tác quản lý chất lượng không khí KCN Lê Minh Xuân III. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : (Ghi rõ học hàm, học vị, ho, tên) .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. IV. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ LUẬN VĂN : 10/4/2009 V. NGÀY HOÀN THÀNH : 30/12/2009 Ngày Tháng năm PHÒNG ĐÀO TẠO PHÒNG CHUYÊN MÔN CHỦ NHIỆM NGÀNH GVHD: PGS. TSKH.Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Thị Minh Hoài 4 LỜI CÁM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tập thể thầy cô Viện Môi trường và Tài nguyên, Đại học Quốc Gia Tp. HCM, những thầy cô đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt kiến thức trong suốt năm năm học vừa qua. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới PGS.TSKH. Bùi Tá Long, trưởng phòng Tin học Môi trường, Viện Môi trường và Tài nguyên, Đại học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh, PGS.TS. Lê Văn Trung – phó giám đốc Công nghệ phần mềm, Đại học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh, đã đặt ra bài toán, luôn khuyến khích, quan tâm giúp đỡ, truyền đạt kiến thức và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.s Cao Duy Trường cùng các anh chị trong phòng Tin học Môi trường, Viện Môi trường và Tài Nguyên, Đại học Quốc gia Tp. HCM đã tận tình giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn đến các anh chị phòng Quản lý Môi trường, Khu công nghiệp Lê Minh Xuân đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ tôi trong việc cung cấp thông tin và điều tra số liệu thực tế tại các doanh nghiệp trong khu công nghiệp. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, những người thân yêu nhất, đã luôn yêu thương, khích lệ và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập vừa qua. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến tập thể các anh chị, các bạn Lớp Quản lý môi trường K2007 – những người bạn đã luôn giúp đỡ và chia sẻ trong suốt ba năm học vừa qua. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn tất cả. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 12 năm 2009 Học viên thực hiện Nguyễn Thị Minh Hoài GVHD: PGS. TSKH.Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Thị Minh Hoài 5 TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài nghiên cứu xây dựng mô hình ứng dụng công nghệ thông tin trong giám sát phát thải tại các khu công nghiệp – lấy Lê Minh Xuân làm ví dụ nghiên cứu. Trên cơ sở liên kết giữa cơ sở lý luận và thực tiễn đã đề xuất hệ thống thông tin môi trường dựa trên nền tảng ứng dụng công nghệ WebGIS và mô hình toán phục vụ giám sát phát thải cho khu công nghiệp tập trung. Luận văn hướng tới một sản phẩm có tính ứng dụng trong thực tiễn, đặc biệt trong bối cảnh Việt Nam đang phải đối phó với quá trình biến đổi khí hậu. Kết quả nổi bật của đề tài là đã xây dựng phần mềm TISEMIZ-AP với cơ sở dữ liệu được chọn là KCN Lê Minh Xuân để ứng dụng thử nghiệm. Phần mềm này đã cho phép tính toán trực tuyến sự phát tán ô nhiễm từ nhiều nguồn thải điểm trong phạm vi một Khu công nghiệp và quá trình tính toán được người dùng thực hiện trực tuyến với công nghệ WebGIS. Phần mềm TISEMIZ-AP ( đã bước đầu triển khai vào thực tế. Thông qua kết quả nghiên cứu, tác giả luận văn đã đề xuất những điều chỉnh cần thiết nhằm nâng cao hiệu quả công tác quản lý phát thải từ các KCN ở TP.Hồ Chí Minh và khống chế phát thải khí độc hại vào khí quyển. GVHD: PGS. TSKH.Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Thị Minh Hoài 6 SUMMARY APPLYING THE WEBGIS TECHNOLOGY TO MONITOR AIR POLLUTION FOR INDUSTRIAL CONTRIBUTED ZONE. TESTING APPLICATION FOR LE MINH XUAN INDUSTRIAL ZONE The study has been researched to build a model application for monitoring air emissions in industrial zone by using information technology - Le Minh Xuan industrial zone as a case study. Based on the link between theoretical and practical basic, this study proposed a Environment Information Systems based on WebGIS technology and a dispersion model for air monitoring for the industrial contributed zone. This study towards a product with applicability in practice, especially in the context of Vietnam is being deal with climate change process. The salient results in this study that have built TISEMIZ-AP software with database from Le Minh Xuan industrial zone. This software allows to calculate in the online regime the dispersing of air pollution emissions from various point sources within the industrial zone. The process of calculation is done online by WebGIS technology. TISEMIZ-AP software (link: was initially implemented in practice. Through research results, the authors proposed some adjustments necessary to improve the management efficiency of emissions from industrial zones in Ho Chi Minh and control all the toxic emissions into the atmosphere. GVHD: PGS. TSKH.Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Thị Minh Hoài 7 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BVMT Bảo vệ môi trường BCCI Công ty Cổ Phần Đầu Tư Xây Dựng Bình Chánh CNTT Công nghệ thông tin CTR Chất thải rắn CTNH Chất thải nguy hại CSDL Cơ sở dữ liệu FDI Đầu tư trực tiếp nước ngoài GIS Hệ thống thông tin địa lý HEPZA Ban quản lý các khu chế xuất - công nghiệp TP.Hồ Chí Minh HTQLMT Hệ thống quản lý môi trường KCN Khu công nghiệp KCN LMX Khu công nghiệp Lê Minh Xuân KCN-KCX Khu công nghiệp - khu chế xuất LPG khí hóa lỏng NM Nhà máy QLMT Quản lý môi trường TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VKTTĐPN Vùng kinh tế trọng điểm phía Nam TISEMIZ-AP Tool for Improving Strength Environmental Management for Industrial Zone - Air Pollution (Công cụ ) Web môi trường Là một trang web có các dữ liệu liên quan đến môi trường, bao gồm các dữ liệu bản đồ, các đối tượng có thuộc tính địa lí (trạm quan trắc, các cơ sở sản xuất,..). Web thường Là một trang web không có các dữ liệu liên quan đến GIS. GVHD: PGS. TSKH.Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Thị Minh Hoài 8 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1-1 Nhiệt độ không khí trung bình tháng ở TP.HCM........................................ 30 Bảng 1-2 Độ ẩm tương đối tại TP.HCM.................................................................... 31 Bảng 1-3 Lượng mưa trung bình các tháng tại TP.HCM ........................................... 31 Bảng 1-4 Số giờ nắng trung bình các tháng tại TP.HCM........................................... 32 Bảng 1-5 Lượng bức xạ trung bình các tháng tạiTP.HCM......................................... 32 Bảng 1-6 Tốc độ gió trung bình các tháng tại TP.HCM............................................. 32 Bảng 1-7 Hướng gió chính trong các tháng tại TP.HCM ........................................... 33 Bảng 1-8 Chất lượng môi trường không khí trong khu vực lân cận KCN LMX......... 41 Bảng 2-1 Hệ số phát thải của quá trình đốt dầu FO/DO............................................. 68 Bảng 2-2 Hệ số phát thải của quá trình đốt than ........................................................ 68 Bảng 2-3 Hệ số phát thải của quá trình đốt củi, gỗ .................................................... 68 Bảng 3-1 Thông tin về các nguồn thải ở các doanh nghiệp trong KCN Lê Minh Xuân được sử dụng để tính toán ......................................................................................... 90 Bảng 3-2 Bảng thống kê Kịch bản chạy mô hình (KB11- NO2-T2) ......................... 111 Bảng 3-3 Danh sách các điểm nhạy cảm ................................................................. 112 Bảng 3-4 Nồng độ khí thải trung bình tháng cho 9 tháng năm 2009 ........................ 112 Bảng 3-5 Nồng độ khí thải tại các điểm nhạy cảm trong 9 tháng năm 2009............. 113 GVHD: PGS. TSKH.Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Thị Minh Hoài 9 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1-1 Khu công nghiệp Lê Minh Xuân trên bản đồ Google.................................. 24 Hình 1-2 Ban quản lý Khu công nghiệp Lê Minh Xuân............................................. 26 Hình 1-3 Sơ đồ tổ chức Khu công nghiệp Lê Minh Xuân.......................................... 28 Hình 1-4 Bản đồ vị trí Khu công nghiệp Lê Minh Xuân. ........................................... 29 Hình 1-5 Ô nhiễm khí thải do đốt nhiên liệu nhà máy trong KCN Lê Minh Xuân. .... 37 Hình 2-1 Sơ đồ hệ thống thông tin môi trường ở Mỹ................................................. 47 Hình 2-2 Cơ cấu tổ chức cuả hệ thống thông tin môi trường ..................................... 48 Hình 2-3 Vai trò và vị trí của môn học hệ thống thông tin môi trường trong các môn học môi trường khác ................................................................................................. 50 Hình 2-4 Sơ đồ khuếch tán luồng khí thải dọc theo chiều gió .................................... 62 Hình 2-5 Quy trình tính toán tải lượng ô nhiễm......................................................... 69 Hình 2-6 Quy trình tính toán lưu lượng khí thải và vận tốc khí phụt. ......................... 71 Hình 2-7 Tổng quan về WebGIS............................................................................... 74 Hình 2-8 Mô tả hệ thống chương trình WebGIS........................................................ 75 Hình 2-9 Cấu trúc mở rộng ....................................................................................... 78 Hình 2-10 Kiến trúc n-tier tương tác lẫn nhau trong hệ thống.................................... 78 Hình 3-1 Thông tin về KCN Lê MInh Xuân.............................................................. 88 Hình 3-2 Thông tin về Cơ sở sản xuất ....................................................................... 88 Hình 3-3 Thông tin về Ống khói................................................................................ 89 Hình 3-4 Thông tin về Trạm khí tượng...................................................................... 97 Hình 3-5 Thông tin về các Điểm quan trắc chất lượng không khí .............................. 98 Hình 3-6 Thông tin về các Điểm nhạy cảm ............................................................... 98 Hình 3-7 Thông tin về Số liệu khí tượng ................................................................. 100 Hình 3-8 Thông tin về các thông số nhập vào khi lấy Mẫu chất lượng không khí .... 100 Hình 3-9 Thông tin Sử dụng nhiên liệu tại CSSX.................................................... 101 Hình 3-10 Thông tin về Chỉ tiêu quan trắc............................................................... 102 Hình 3-11 Thông tin về Tiêu chuẩn......................................................................... 102 GVHD: PGS. TSKH.Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Thị Minh Hoài 10 Hình 3-12 Thông tin về Khối lượng riêng của nhiên liệu......................................... 103 Hình 3-13 Thông tin về Hệ số phát thải................................................................... 103 Hình 3-14 Thông tin về Hệ số lưu lượng của nhiên liệu .......................................... 104 Hình 3-15 Thông tin về Báo cáo quan trắc CLKK................................................... 105 Hình 3-16 Thông tin về Báo cáo sử dụng nhiên liệu tại CSSX ................................ 105 Hình 3-17 Giao diện xây dựng kịch bản Bước 1...................................................... 106 Hình 3-18 Giao diện tạo mới kịch bản..................................................................... 107 Hình 3-19 Giao diện nhập thông tin Chất ................................................................ 107 Hình 3-20 Giao diện nhập thông tin lựa chọn phương thức tính toán....................... 108 Hình 3-21 Giao diện chọn thời điểm chạy mô hình ................................................. 108 Hình 3-22 Giao diện chọn Trạm khí tượng.............................................................. 109 Hình 3-23 Giao diện xây dựng kịch bản – Bước 2 ................................................... 109 Hình 3-24 Giao diện chạy mô hình Berlin – Bước 1................................................ 110 Hình 3-25 Giao diện chạy mô hình Berlin – Bước 2................................................ 110 Hình 3-26 Nồng độ CO cực đại trong các tháng so với TCVN ................................ 114 Hình 3-27 Nồng độ NO2 cực đại trong các tháng so với TCVN............................... 114 Hình 3-28 Nồng độ CO tại các điểm nhạy cảm so với TCVN.................................. 114 Hình 3-29 Nồng độ NO2 tại các điểm nhạy cảm so với TCVN ................................ 114 GVHD: PGS. TSKH.Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Thị Minh Hoài 11 MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN..................................................................................................................................................4 TÓM TẮT LUẬN VĂN ..................................................................................................................................5 SUMMARY.....................................................................................................................................................6 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..............................................................................................................7 DANH MỤC CÁC BẢNG...............................................................................................................................8 DANH MỤC CÁC HÌNH................................................................................................................................9 DANH MỤC CÁC HÌNH................................................................................................................................9 MỤC LỤC .....................................................................................................................................................11 MỞ ĐẦU .......................................................................................................................................................17 CHƯƠNG 1 ...................................................................................................................................................24 TỔNG QUAN VỀ KHU CÔNG NGHIỆP LÊ MINH XUÂN.......................................................................24 1.1. MÔ TẢ TỔNG QUAN......................................................................................................................24 1.1.1. Giới thiệu sơ lược về KCN....................................................................................................................... 24 1.1.2. Cơ sở pháp lý .......................................................................................................................................... 26 1.1.3. Sơ đồ tổ chức của KCN Lê Minh Xuân: ................................................................................................... 28 1.1.4. Điều kiện tự nhiên, đặc điểm kinh tế-xã hội: ............................................................................................. 28 1.2. HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG .........................................................................................................34 1.2.1. Mục tiêu môi trường 2009:....................................................................................................................... 34 1.2.2. Vấn đề môi trường không khí của KCN Lê Minh Xuân:............................................................................ 35 1.2.3. Các dặt trưng nguồn khí thải trong KCN Lê Minh Xuân:........................................................................... 36 1.3. QUAN TRẮC KHÔNG KHÍ .............................................................................................................41 1.4. HIỆN TRẠNG ỨNG DỤNG CNTT...................................................................................................42 1.4.1. Hiện trạng ứng dụng CNTT trong công tác quản lý chất lượng không khí .................................................. 42 1.4.2. Đánh giá tính hiệu quả của công tác giám sát phát thải hiện nay ................................................................ 43 CHƯƠNG 2 ...................................................................................................................................................45 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .....................................................................................45 2.1. THU THẬP VÀ CHIA SẺ THÔNG TIN MÔI TRƯỜNG....................................................................45 2.1.1. Hệ thống thông tin môi trường (HTTTMT)............................................................................................... 45 2.1.2. Cơ sở pháp lý liên quan............................................................................................................................ 50 2.2. MÔ HÌNH TOÁN ĐƯỢC LỰA CHỌN .............................................................................................58 2.2.1. Phân tích cơ sở lựa chọn mô hình tính toán............................................................................................... 59 2.2.2. Sự phân bố chất ô nhiễm và phương trình toán học cơ bản ........................................................................ 62 2.2.3. Phương pháp chuyên gia xác định các tham số cho mô hình ...................................................................... 67 2.2.4. Phương pháp tính