bai tap phan tich he thong quan ly moi truong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN BỘ MÔN QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG & TNTN -/  / - Bài tập Môn học: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Sinh viên thực VŨ HỒNG NGỌC MSSV: M2915024 Giảng viên hướng dẫn NGUYỄN HIẾU TRUNG Cần Thơ, 2016 Bài tập 1: Phân tích HTMT hình (“thực tế”  “nhận thức”) Thảo luận: Các hệ thống Các hệ thống (thực tế nhận thức): HT sản xuất công nghiệp (khu công nghiệp); HT đô thị HT sản xuất nông nghiệp (trồng trọt chăn nuôi)  Quan điểm Đối tượng hệ thống sản xuất nông nghiệp Quan điểm NC hay Lực lượng lao động khía cạnh xem xét Thành phần cấu Hộ gia đình trúc Động thái Luồn tín hiệu Hoạt động sản xuất Chất thải Nông trại, vườn cây, ruộng lúa Thay đổi cấu trồng vật nuôi Trình độ, kỹ thuật Giống, sản lượng sản xuất Thành phần, nồng độ chất thải Tăng, giảm lượng chất thải Chất lượng nước, mùi, màu, Đối tượng hệ thống sản xuất công nghiệp Quan điểm NC hay Lực lượng lao động Hoạt động kinh tế khía cạnh xem xét Thành phần cấu Phòng, ban, Nhà máy, khu chế trúc phận chuyên môn biến, đường giao thông Động thái Tăng, giảm số Sự phát triển quy lượng công nhân mô, đa dạng sản viên phẩm, Luồn tín hiệu Trình độ, số lượng Doanh thu, chi phí lao động Chất thải Thành phần, nồng độ chất thải Tăng, giảm lượng chất thải Chất lượng nước, mùi, màu, Đối tượng hệ thống đô thị Quan điểm NC hay Cơ sở hạ tầng khía cạnh xem xét Thành phần cấu Nhà, chợ, đường trúc giao thông, cầu, cống Động thái Sự phát triển biến đổi bố cục, công trình kiến trúc, Luồn tín hiệu Tính đại, tiện nghi Hoạt động kinh tế Chất thải Dịch vụ, du lịch, Thành phần, nồng thương mại, độ chất thải Sự phát triển quy Tăng, giảm lượng mô, đa dạng sản chất thải phẩm, Khách du lịch, thu Chất lượng nước, nhập đầu người mùi, màu,  Đối tượng quan sát: vùng sản xuất nông nghiệp (trồng trọt chăn nuôi), khu công nghiệp khu đô thị  Mô hình hệ thống mở có giao tiếp với môi trường bên  Ranh giới (cụ thể, trừu tượng) Vận hành bên hệ thống, đầu vào đầu phần tử (phân rã hệ thống) HT sản xuất nông nghiệp Đầu vào: hạt giống, nước, phân bón Cây trồng, vật nuôi Đầu ra: nông sản, chất thải Sản xuất, chế biến hàng hóa Đầu ra: Sản phẩm tiêu dùng, chất thải HT sản xuất công nghiệp: Đầu vào: nông sản HT đô thị Đầu vào: thức ăn, sản phẩm tiêu dùng ăn uống, sinh hoạt ngày Đầu ra: chất thải Quan hệ phần tử hệ thống (kinh tế, kỹ thuật, xã hội) Giữa phần tử đối tượng vùng sản xuất nông nghiệp có liên lạc, nối kết hay trao đổi thông qua luồng thông tin - tín hiệu: Trình độ, kỹ thuật sản xuất; Giống, sản lượng; Chất lượng nước, mùi, màu, Giữa phần tử đối tượng khu công nghiệp có liên lạc, nối kết hay trao đổi thông qua luồng thông tin - tín hiệu: Trình độ, số lượng lao động; Doanh thu, chi phí; Chất lượng nước, mùi, màu, Giữa phần tử đối tượng khu đô thị có liên lạc, nối kết hay trao đổi thông qua luồng thông tin - tín hiệu: Tính đại, tiện nghi sở hạ tầng; Khách du lịch, thu nhập đầu người; Chất lượng nước, mùi, màu, Động thái: Thay đổi theo không gian thời gian Trong trình phát triển theo thời gian đối tượng có biểu vận động, biến đổi theo thời gian hoạt động đối tượng có mục đích nâng cao mức sống phát triển kinh tế Bài tập 2: Thực hành phân tích vấn đề (Mô hình tương quan dao động) Vấn đề: Một thành phố có hệ thống cấp thoát nước đô thị bị tải gia tăng dân số phát triển kinh tế xã hội Để cải thiện vấn đề này, nhà quản lý cần biết Lượng nước thải phát sinh (Q) Tải lượng nước thải (COD) tương lai để làm sở lựa chọn giải pháp Thông tin: - Dân số (P(t)): 150.000 dân Tốc độ gia tăng dân số (BR-DR): 0.075 %/năm Nhu cầu sử dụng nước (WD): 130 lít/người/ngày (0.013 m3/người/ngày) Đặc trưng nước thải có (C(t)): COD = 250 mg/l Công thức tính toán:  Tính dân số: P(t+∆t) = P(t) + ∆t*(BR-DR)*P(t) Trong đó: - t : năm tại; ∆t : số năm tính toán (đề tính dân số hàng năm nên ∆t =1) ; BR: số lượng sinh; DB: số lượng tử; Với (BR-DR): 0.075 %/năm → Dân số = dân số + (tốc độ gia tăng dân số * dân số tại)  Lượng nước thải:  Tải lượng ô nhiễm COD: Q(t) = P(t) * WD(t) COD load = C(t) * q(t) * k Trong đó: - t: năm tính toán; C(t): nồng độ COD nước thải năm tính toán; q(t): lượng nước thải năm tính toán; k: hệ số chuyển đổi lưu lượng nước thải hàm lượng COD (giả sử 1) Yêu cầu: Xác định lượng nước thải Q (m3) tải lượng COD (kg) sinh năm (từ 2015 – 2030) Đến năm 2020, nhu cầu sử dụng nước giảm 90 lít/người/ngày nước thải có nồng độ COD = 200 mg/l Xác định lượng nước thải Q (m3) tải lượng COD (kg) sinh năm (từ 2015 – 2030) Phân tích công cụ Excel Bước 1: mở bảng tính Excel nhập giá trị cho Bước 2: nhập công thức tính cho đối tượng  Dân số: đánh công thức cho ô B10 =B9+(A10-A9)*$B$2*B9 Sao chép thức cho ô giá trị bên công  Lưu lượng nước thải: đánh công thức cho ô C9 =(B9*$B$3/1000)*365 Sao chép công thức cho ô giá trị bên  Tải lượng COD: Lưu lượng nước thải: đánh công thức cho ô D9 =C9*$B$4/1000 Sao chép công thức cho ô giá trị bên Bước 3: Nhập số liệu tính toán cho câu Từ 2015 – 2020 nhu cầu sử dụng nước giảm năm lít/người/ngày Từ 2020 – 2030 nhu cầu sử dụng nước 90 lít/người/ngày Từ 2015 – 2020 nồng độ COD giảm năm 10 mg/l Từ 2020 – 2030 nồng độ COD = 200 mg/l Bước 4: Thực tính toán tương tự cho câu  Lưu lượng nước thải: đánh công thức cho ô G9 =(B9*E9/1000)*365 Sao chép công thức cho ô giá trị bên  Tải lượng COD: Lưu lượng nước thải: đánh công thức cho ô H9 =G9*F9/1000 Sao chép công thức cho ô giá trị bên Bước 5: Vẽ đồ thị biểu diễn cho giá trị WD COD Chọn Insert/ 2-D Line/ Line xuất đồ thị hình  Đưa chuộc phải vào đồ thị chọn Select data  Hộp thoại Select data souce xuất Chọn vùng giá trị cho Chart data range Trong mục Legend entries (Series) xóa bỏ trường không cần thiết Chọn Ok Bước 6: Chọn Change Chart Type công cụ, hộp thoại Change Chart Type xuất Chọn mục combo, thay đổi Chart Type tất data thành Line chọn Secondary Axis cho data tải lượng COD  Thêm Legend cho biểu đồ Excel – kết Phân tích công cụ VENSIM Bước 1: Mở phần mềm Vensim Vẽ sơ đồ biến mối quan hệ hình - Dân số: stock - dân số thay đổi theo thời gian = dân số +/- lượng dân số biến động Lượng dân số biến động Flow – lượng +/- cho Dân số Lưu lượng nước thải, tải lượng COD variables (biến) Bước 2: Gán giá trị cho biến:  Tỉ lệ gia tăng ds có Type Constant; Unit (do biến đơn vị); Equations 0.075  Biến động dân số có Type “Auxiliary”; Unit “nguoi”; Equations “dan so*ti le tang ds”  Dân số có Type “Level”; Unit “nguoi”; Equations = integ “bien dong ds”; Initial value “150000”  Biến Nhu cau ds nuoc có Type “Auxiliary”, sub-Type “with Lookup”, chọn As Graph để hiển thị bảng Graph Lookup sau nhập liệu tương ứng ; Unit “m3/nguoi”; Equations = with lookup “time”  Biến Nhu cau ds nuoc có Type “Auxiliary”, sub-Type “with Lookup”, chọn As Graph để hiển thị bảng Graph Lookup sau nhập liệu tương ứng ; Unit “m3/nguoi”; Equations = with lookup “time” 10  Biến Luu luong nuoc thai có Type “Auxiliary”, sub-Type “nomal”; Unit “m3”; Equations “IF THEN ELSE(KB=2, Nhu cau su dung nuoc , Nhu cau sd nuoc )*Dan so*365”  Biến Kịch (KB) có Type “Costant”, sub-Type “nomal”; Unit “1”; Equations “2”; Comment “1: kịch không tiết kiệm (0.13 m3); 2: kịch tiết kiệm nước (năm 2020 sử dụng 0.09 m3)”  Biến Nong COD có có Type “Costant”, sub-Type “nomal”; Unit “kg/m3”; Equations “0.25” 11  Biến Nong COD có Type “Auxiliary”, sub-Type “with lookup”, chọn As Graph để hiển thị bảng Graph Lookup sau nhập liệu tương ứng ; Unit “kg/m3”; Equations = with lookup “time”  Biến Tai luong COD có Type “Auxiliary”, sub-Type “nomal”; Unit “kg”; Equations “IF THEN ELSE(KB=1, Nong COD , nong COD 2)*Luu luong nuoc thai” Bước 3: chạy chương trình Đặc tên cho kịch vào ô Simulation results file mane chọn biểu tượng Simulate  Vào Edit: KB thay đổi giá trị Equations “1” chạy kịch tương tự Bước 4: Trên công cụ chọn biểu tượng IQ Object, hộp thoại chọn Output Workbench tool/ Auxiliary/ Tai luong COD Mục Custom Graph or Analysis Tool for Output chọn Graph để hiển thị biểu đồ thể tải lượng COD qua năm theo kịch 12 Tương tự lưu lượng nước thải ta có kết quả: 13 Bài tập 3: phương pháp quy hoạch tuyến tính Một nông dân có A đất để canh tác, ông ta dự định trồng khoai tây lúa Ông ta có số giới hạn phân bón chuẩn bị sẵn F số tiền vốn P để canh tác Chi phí tương ứng cho hai loại trông (F1, P1) cho khoai tây (F2, P2) cho lúa Giả sử thu hoạch quy tiền cho khoai tây S1, cho lúa S2 Nếu dành để trồng khoai tây x1 lúa x2 Giải tóan cho diện tích canh tác khoai lúa cao cho đạt thu nhập cao với diện tích, phân bón nguồn vốn sẵn có Giải toán QHTT Solver Excel Giả sử Người nông dân có diện tích đất canh tác A= Lượng phân bón chuẩn bị sẵn F = kg Số tiền vốn P = 10 triệu Lượng phân bón chi phí cần thiết cho khoai tây F1 = 1kg/ha, P1 = triệu/ha; Lượng phân bón chi phí cần thiết cho lúa F2 = kg/ha, P2 = triệu/ha Lợi nhuận trồng khoai tây S1 = triệu/ha lúa S2 = triệu/ha Bài toán chọn số trồng khai tây trồng lúa toán QHTT có: Hàm mục tiêu cực đại: f(x) = 3* x1 + 2* x2 => max Các ràng buộc x1 + x2 ≤ (1) (giới hạn đất trồng) x1 + 2* x2 ≤ (2) (giới hạn phân bón) 2* x1 + x2 ≤ 10 (3) (giới hạn tiền vốn canh tác) x1≥ ; x2 ≥ (giá trị không âm) Bước 1: Tổ chức liệu bảng tính Sau nạp xong liệu vào bảng tính tiến hành giải toán 14 Bước 2: Chọn ô chứa hàm mục tiêu (D5) chọn Data/Solver Hộp thoại Solver Parameters xuất Bước 3: Khai báo thông số cho Solver Set Objective: Nhập ô chứa địa tuyệt đối hàm mục tiêu ($D$5) To: Xác định giá trị cần đạt đến hàm mục tiêu trường hợp “Max” By Changing Variable Cells: Nhập địa tuyệt đối ô ghi giá trị ban đầu biến ($B$4:$C$4) Subject to the Constraints: Nhập ràng buộc toán Nhấp nút Add, bảng Add Constraint xuất thêm ràng buộc - Cell Reference: Ô vùng ô chứa công thức ràng buộc Ô dấu: Cho phép ta lựa chọn dấu ràng buộc tương ứng Constraint: Ô chứa giá trị vế phải ràng buộc tương ứng Bước 4: Sau hoàn tất ta chọn Solve để chạy Solver, hộp thoại kết xuất chọn kiểu báo cáo Keep Solver Solution (Giữ kết in bảng tính) Chọn OK 15 Kết toán thể hình bên Kết luận: phương án tìm x1 = 4; x2 = giá trị cực đại hàm mục tiêu f(x) = 16 Lưu ý: Để kích hoạt Solver ta thực thao tác hình 16 ... Chất lượng nước, mùi, màu, Động thái: Thay đổi theo không gian thời gian Trong trình phát triển theo thời gian đối tượng có biểu vận động, biến đổi theo thời gian hoạt động đối tượng có mục đích... công nghiệp); HT đô thị HT sản xuất nông nghiệp (trồng trọt chăn nuôi)  Quan điểm Đối tượng hệ thống sản xuất nông nghiệp Quan điểm NC hay Lực lượng lao động khía cạnh xem xét Thành phần cấu Hộ... kết Phân tích công cụ VENSIM Bước 1: Mở phần mềm Vensim Vẽ sơ đồ biến mối quan hệ hình - Dân số: stock - dân số thay đổi theo thời gian = dân số +/- lượng dân số biến động Lượng dân số biến động