Luận văn Ứng dụng phần mềm mô hình car đánh giá ô nhiễm không khí do giao thông trên địa bàn quận bình tân tp Hồ Chí Minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ DO GIAO THÔNG TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN BÌNH TÂN, TP.HCM & SVTH : NGUYỄN HOÀNG ANH SƠN MSSV : 90303251 GVHD : TSKH Bùi Tá Long BỘ MÔN : QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG Tp.HCM tháng 6 năm 2009 Đại Học Quốc Gia Tp.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ------------- --------------- Số______ /BKĐT NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHOA: MÔI TRƯỜNG BỘ MÔN:QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN HOÀNG ANH SƠN MSSV:90302351 NGÀNH: QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG LỚP: MO03QLMT Đầu đề luận văn: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÔ HÌNH CAR ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ DO GIAO THÔNG TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN BÌNH TÂN TP.HCM Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu): Tìm hiểu tổng quan về quận Bình Tân và tình hình ô nhiễm giao do thông trên địa bàn của quận Xây dựng cơ sở thực tiễn cho đề tài Xây dựng lớp bản đồ số của quận Xây dựng CSDL cho đề tài Ứng dụng mô hình CAR để đánh giá ô nhiễm do giao thông trên địa bàn quận Ngày giao nhiệm vụ luân văn Ngày hoàn tất luận văn Họ và tên người hướng dẫn TSKH thầy Bùi Tá Long Phần Hướng dẫn: toàn Bộ Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ môn. Ngày 0 tháng 6 năm 2009 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CHÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN (ghi rõ họ tên) Thầy Bùi Tá Long PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ):...................................................... Đơn vị:.................................................................................... Ngày bảo vệ: ........................................................................... Điểm tổng kết: ........................................................................ Nơi lưu trữ luận án:................................................................. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN - - - - - & - - - - - Ngày tháng năm 2009 Giáo viên hướng dẫn Luận văn tốt nghiệp GVHD:TSKH. Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Hoàng Anh Sơn i TÓM TẮT LUẬN VĂN Việt Nam đang phát triển kinh tế kèm theo tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng trên phạm vi toàn quốc nói chung và thành phố nói riêng Tính tổng thể, nguyên nhân gây ô nhiễm không khí hàng đầu tại TPHCM là hoạt động sản xuất công nghiệp. Do hầu hết các nhà máy, xí nghiệp sản xuất có khói thải đều nằm tại các KCN và khu vực ngoại thành. Khí thải công nghiệp lại thải lên cao (thải qua ống khói), phát tán trên diện rộng, được pha loãng trong không khí nên người dân không cảm nhận được hết mức độ ô nhiễm của tác nhân này. Khối lượng khói thải từ hoạt động của các phương tiện giao thông, tuy không nhiều như khí thải từ các nhà máy, xí nghiệp nhưng do chúng thải thấp (ngang tầm thở của con người) tập trung ở khu vực nội thành, trong các trục đường, lại bị "bao vây" bởi nhiều tòa nhà, ít phát tán ra xung quanh nên người dân dễ cảm thấy mức độ khó chịu của nó. Như vậy, nếu nói đến tác nhân trực tiếp gây ô nhiễm không khí có ảnh hưởng xấu nhất đến sức khỏe người dân thành phố thì phải nói đến khí thải từ hoạt động giao thông. Do đó, để bảo vệ sức khỏe người dân, trả lại môi trường không khí trong lành cho thành phố thì phải bắt đầu từ việc cải tổ lại hoạt động giao thông. Tuy nhiên, ô nhiễm không khí lại là loại ô nhiễm khó quản lý nhất, đặc biệt là ô nhiễm do giao thông. Để quản lý được loại ô nhiễm này cần phải có một phần mềm mạnh có dựa trên các mô hình tính toán hệ số phát thải, tải lượng ô nhiễm và nồng nồng độ phát tán đồng thời phải có bộ dữ liệu đầy đủ về giao thông, khí tượng cho mô hình. Trước tình hình đó, luận văn “ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ DO GIAO THÔNG” được thực hiện nhằm xây dựng bản đồ ô nhiễm không khí do giao thông tại Quận Bình Tân, Tp. Hồ Chí Minh. Để đạt được mục tiêu này trong Luận văn đã ứng dụng phương pháp mô hình để đánh giá mức ô nhiễm trên các tuyến đường. Kết quả của Luận văn hướng tới quản lý tình hình ô nhiễm giao thông trên địa bàn Quận Bình Tân nói riêng và Thành phố nói chung. Luận văn tốt nghiệp GVHD:TSKH. Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Hoàng Anh Sơn ii MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN..................................................... iv TÓM TẮT LUẬN VĂN........................................................................................... i MỤC LỤC .............................................................................................................. ii DANH MỤC BẢNG.............................................................................................. iv DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ v CHƯƠNG 1 ............................................................................................................ 6 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, MÔI TRƯỜNG, GIAO THÔNG QUẬN BÌNH TÂN –TP.HCM ............................................................................ 6 1.1. Điều kiện tự nhiên......................................................................................... 6 1.1.1 Địa hình, thổ nhưỡng địa chất công trình ................................................... 6 1.1.1.1 Địa hình ............................................................................................... 6 1.1.1.2 Thổ nhưỡng ......................................................................................... 6 1.1.1.3 Địa chất công trình............................................................................... 7 1.1.2 Khí hậu, thời tiết, thủy văn ........................................................................ 7 1.1.2.1 Nhiệt độ không khí............................................................................... 7 1.1.2.2 Độ ẩm không khí.................................................................................. 8 1.1.2.3 Lượng mưa .......................................................................................... 8 1.1.2.4 Lượng bốc hơi...................................................................................... 8 1.1.2.5 Chế độ thủy văn ................................................................................... 8 1.1.2.6 Các yếu tố khác.................................................................................... 8 1.1.3 Hệ thống sông ngòi, kênh rạch................................................................... 9 1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội quận Bình Tân .................................................... 11 1.2.1 Kinh tế .................................................................................................... 11 1.2.1.1 Công nghiệp - Tiểu thủ công nghiệp................................................... 11 1.2.1.2 Nông nghiệp ...................................................................................... 13 1.2.1.3 Thương mại - Dịch vụ ........................................................................ 15 1.3. Xã hội ......................................................................................................... 17 1.3.1 Dân số ..................................................................................................... 17 1.3.2 Dân tộc, tôn giáo ..................................................................................... 19 1.3.3 Nguồn lao động ....................................................................................... 20 1.3.4 Giáo dục.................................................................................................. 21 1.3.5 Y tế ......................................................................................................... 21 1.3.6 Văn hóa thông tin - Thể dục thể thao ....................................................... 22 1.4. Đặc đểm giao thông khu vực quận Bình Tân ............................................... 23 1.4.1 Mạng lưới giao thông .............................................................................. 23 1.4.2 Sự phát tán ô nhiễm, hiên trạng ô nhiễm không khí do giao thông tại quận Bình Tân. ............................................................................................................. 23 1.4.3 Tác động của tình hình ô nhiễm giao thông.............................................. 26 1.5. Kết quả quan trắc ô nhiễm do giao thông tại Tp. HCM năm 2006................ 28 CHƯƠNG 2 .......................................................................................................... 30 MỘT SỐ CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.......................... 30 2.1. Hệ thống thông tin môi trường (Environmental Information System- EIS) .. 30 2.2. Công nghệ Hệ thống thông tin địa lý ( GIS ) ............................................... 34 2.3. Phần mềm Mobile ....................................................................................... 36 Luận văn tốt nghiệp GVHD:TSKH. Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Hoàng Anh Sơn iii 2.3.1 Đặc điểm của chương trình Mobile.......................................................... 37 2.3.2 Phương pháp tính toán hệ số phát thải của mô hình Mobile...................... 42 2.4. Mô hình Berliand tính cho phát thải dạng đường ......................................... 46 2.5. Nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan .................................................. 53 CHƯƠNG 3 .......................................................................................................... 57 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAR ĐỂ ĐÁNH GIÁ Ô NHIỂM GIAO THÔNG QUẬN BÌNH TÂN ........................................................................................... 57 3.1. Giới thiệu phần mềm CAR.......................................................................... 57 3.1.1 Quá trình xây dựng lớp bản đồ quận Bình Tân......................................... 57 3.1.2 Điều khiển lớp bản đồ: ............................................................................ 63 3.1.3 Các thao tác nhập thông tin cho đoạn đường:........................................... 65 3.1.4 Các thao tác nhập lưu lượng xe................................................................ 66 3.1.5 Các thao tác nhập số liệu khí tượng ......................................................... 66 3.1.6 Các thao tác nhập số liệu cho điểm nhạy cảm .......................................... 67 3.1.7 Nhập số liệu về điểm lấy mẩu không khí CO ........................................... 67 3.1.8 Tạo kịch bản chạy mô hình...................................................................... 70 3.1.9 Chạy mô hình .......................................................................................... 72 3.2. Thu thập dữ liệu phục vụ cho Luận văn....................................................... 75 3.2.1 Quá trình thu thập dữ liệu ........................................................................ 75 3.2.2 Kết quả quá trình thu thập dữ liệu đếm xe................................................ 76 3.3. Kiểm chứng mô hình................................................................................... 78 3.4. Kết quả tính toán mô phỏng ........................................................................ 84 3.5. Thảo luận .................................................................................................... 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................... 90 Luận văn tốt nghiệp GVHD:TSKH. Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Hoàng Anh Sơn iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1-Hệ thống kênh rạch trên địa bàn quận Bình Tân .......................................... 9 Bảng 1-2-Cơ sở công nghiệp - Tiểu thủ công nghiệp................................................. 12 Bảng 1-3-Cơ cấu diện tích đất nông nghiệp, đất phi nông nghiệp (2005)................... 13 Bảng 1-4- Diện tích, năng suất, sản lượng một số cây con chủ yếu............................ 14 Bảng 1-5- Số lượng chợ trên địa bàn quận (2005) ..................................................... 15 Bảng 1-6 - Thương nghiệp ........................................................................................ 16 Bảng 1-7-iện tích tự nhiên - Dân số (09/2006)........................................................... 18 Bảng 1-8-Dân số chia theo dân tộc và giới tính (01/2004)......................................... 19 Bảng 1-9-Số người trong độ tuối lao động (2005) ..................................................... 20 Bảng 1-10-Hệ thống trường học................................................................................ 21 Bảng 1-11-Mạng lưới y tế ......................................................................................... 22 Bảng 1-12-Văn hóa thông tin - Thể dục thể thao ....................................................... 22 Bảng 1-13-Lượng khí thải do ô tô thải ra khi tiêu thụ 1 tấn nhiên liệu:...................... 26 Bảng 1-14-Chất lượng không khí ven đường đo các trạm 6 tháng đầu năm 2005 và 2006.......................................................................................................................... 29 Bảng 2-1- Các dạng phát thải khí ô nhiễm của xe...................................................... 37 Bảng 2-2-Các dạng chất ô nhiễm............................................................................... 39 Bảng 2-3-Phân loại đường......................................................................................... 40 Bảng 2-4- Phân loại xe.............................................................................................. 40 Bảng 2-5-Tóm tắt các trường dữ liệu của kết quả Mobile.......................................... 44 Bảng 3-1- Phân loại xe.............................................................................................. 76 Bảng 3-2-kết quả lưu lượng xe đường Kinh dương Vương........................................ 76 Bảng 3-3-kết quả lưu lượng xe đường Lê Văn Quới và Tân Kỳ Tân Quý.................. 77 Bảng 3-4-số liệu quan trắc CO tại trạm quan trắc Bình Tân....................................... 77 Bảng 3-5-số liệu khí tượng của Đài Khí Tượng Thủy Văn Khu Vực Nam Bộ tại trạm quan trắc Tân Sơn Hòa.............................................................................................. 78 Bảng 3-6-bảng thống kê số liệu kiểm chứng.............................................................. 83 Bảng 3-7-Dựa vào kết quả thu được ta có bảng so sánh nồng độ CO tại trạm Bình Tân như sau: .................................................................................................................... 87 Luận văn tốt nghiệp GVHD:TSKH. Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Hoàng Anh Sơn v DANH MỤC HÌNH Hinh 1-1 Bản đồ hành chính quận Bình Tân............................................................... 7 Hình 2-1 Cấu trúc hệ thống thông tin môi trường...................................................... 31 Hình 2-2 Sơ đồ khái quát một hệ GIS:....................................................................... 35 Hình 2-3. Sơ đồ tính toán hệ số phát thải trung bình (g/m) ....................................... 42 Hình 2-4 Tóm tắt phân loại thông số đầu vào Mobile................................................ 43 Hình 2-5 Mô tả thông số đầu vào cho mô hình Berliand............................................ 46 Hình 2-6 Sơ đồ 1: qui trình tính toán cho các hệ số trung gian F, M, ΔT, l, f, V1 , D, V1new, Vm, Vm1, fe...................................................................................................... 47 Hình 2-7 Sơ đồ 2: qui trình tính toán cho các hệ số trung gian m, n, d, cm1, xm1, um, s1, s2, cm2, xm2, r, p, cm, xm, t, ty, s3, s4 và kết quả C(x), C(x,y)......................................... 49 Hình 3-1 Biểu diễn quá trình chia lưới trên bản đồ Google Earth .............................. 58 Hình 3-2 Tọa độ của điểm số 12 trong mắc lưới........................................................ 59 Hình 3-3 Cách tạo một điểm mới trên Google Earth.................................................. 60 Hình 3-4 hình ảnh của một mắc lưới chụp trên Google Earth ................................... 60 Hình 3-5Sau khi dán hình và click chọn đối tượng trên lớp bản đồ............................ 61 Hình 3-6các thuộc tính cần nhập vào của đối tượng .................................................. 61 Hình 3-7 kết quả thu được sau khi ghép được 2 hình nhỏ lên lớp bản đồ ................... 62 Hình 3-8 bản đồ đã được ghép xong.......................................................................... 62 Hình 3-9 quá trình tạo lớp đường trên bản đồ ........................................................... 63 Hình 3-10 bản đồ sau khi đã được số hóa đầy đủ dữ liệu........................................... 63 Hình 3-11 các lớp của bản đồ .................................................................................... 64 Hình 3-12 Công cụ hiển thị các nút điều khiển bản đồ............................................... 65 Hình 3-13 Giao diện thông tin đoạn đường ............................................................... 66 Hình 3-14 Giao diện thông tin lưu lượng xe .............................................................. 66 Hình 3-15 Giao diện thông tin khi tượng................................................................... 67 Hình 3-16 giao diện thông tin điểm nhạy cảm ........................................................... 67 Hình 3-17 giao diện thông tin điểm lấy mẩu.............................................................. 68 Hình 3-18 giao diện thông tin mẩu chất lượng không khí .......................................... 68 Hình 3-19 giao diện thông tin chung mẩu chất lượng không khí................................ 69 Hình 3-20 giao diện thông tin chọn chất lấy mẩu....................................................... 69 Hình 3-21giao diện nhập số liệu quan trắc CO .......................................................... 70 Hình 3-22 giao diện thông tin kịch bản...................................................................... 70 Hình 3-23 quá trình chạy mobile ............................................................................... 71 Hình 3-24 thông tin hệ số phát thải của 28 loại xe của mobile................................... 71 Hình 3-25 thông tin hệ số phát thải của 4 loại xe VN ................................................ 72 Hình 3-26 hình ảnh biểu tượng chạy mô hình............................................................ 72 Hình 3-27 giao diện thông tin chạy kịch bản bước 1.................................................. 73 Hình 3-28 giao diện thông tin chạy mô hình.............................................................. 73 Hình 3-29 kết quả chạy mô hình trên bản đồ ............................................................. 74 Hình 3-30 các button xem kết quả chạy mô hình ....................................................... 74 Hình 3-31 bảng thông số kết quả chạy mô hình......................................................... 74 Hình 3-32 thông tin điểm nhạy cảm .......................................................................... 75 Hình 3-33điểm quan sát ở Bình Tân.......................................................................... 75 Hình 3-34 đài quan trắc CO tại Bình Tân .................................................................. 76 Hình 3-35 kết quả chạy mô hình trên bản đồ vào thời điểm 0-1 giờ........................... 79 Luận văn tốt nghiệp GVHD:TSKH. Bùi Tá Long SVTH: Nguyễn Hoàng Anh Sơn vi Hình 3-36 kết quả nồng độ CO tại điểm nhạy cảm .................................................... 79 Hình 3-37 kết quả chạy mô hình trên bản đồ vào thời điểm 6-7 giờ....................