Từ những lý do trên, tôi quyết định thực hiện đề tài: ‘‘Tối ưu hóa thu gom rác sử dụng mô hình và mô phỏng Đa Tác Tử tại thành phố Hà Giang, tỉnh Hà Giang’’ Mục tiêu nghiên cứu của đề t
Trang 1HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA MÔI TRƯỜNG - -
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI:
TỐI ƯU HÓA THU GOM RÁC SỬ DỤNG MÔ HÌNH VÀ
MÔ PHỎNG ĐA TÁC TỬ TẠI THÀNH PHỐ HÀ GIANG,
Trang 2Hà Nội – 2016
Trang 3HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA MÔI TRƯỜNG - -
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI:
TỐI ƯU HÓA THU GOM RÁC SỬ DỤNG MÔ HÌNH VÀ
MÔ PHỎNG ĐA TÁC TỬ TẠI THÀNH PHỐ HÀ GIANG,
TỈNH HÀ GIANG
Trang 4Hà Nội – 2016
Trang 5LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan khóa luận này được nghiên cứu một cách khoahọc,chính xác Các số liệu thu thập được sự cho phép công bố của các đơn vịcung cấp số liệu Các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc rõ ràng Các kếtquả được nêu trong khóa luận này là hoàn toàn trung thực và chưa có ai công
bố ở bất kì tài liệu nào
Hà Nội, ngày tháng năm2016
Sinh viên
Nguyễn Thị Khánh Vân
Trang 6LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, đến nay tôi đã hoàn thành khóaluận tốt nghiệp với đề tài: “Tối ưu hoá thu gom rác thải sinh hoạt sử dụng môhình, mô phỏng Đa Tác Tử” Trong quá trình thực hiện khoá luận, ngoài sự cốgắng nỗ lực của bản thân, tôi còn nhận được rất nhiều những sự giúp đỡ
Với tình cảm và lòng kính trọng sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn cácthầy giáo, cô giáo Học viện Nông nghiệp Việt Nam nói chung và các thầy côgiáo trong khoa Môi trường nói riêng, những người đã truyền đạt cho tôinhững kiến thức bổ ích trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo TS.Đinh ThịHải Vân, cô giáo TS.Nguyễn Thị Ngọc Anh giảng viên Đại học Bách khoa
Hà Nội, thầy giáo Nguyễn Trọng Khánh giảng viên Học viện Bưu chính Viễnthông đã nhiệt tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong quá trình thựchiện đề tài
Tôi xin trân trọng cảm ơn ban lãnh đạo Công ty cổ phần môi trường đôthị Hà Giang, Chi cục bảo vệ môi trường thành phố Hà Giang đã tận tình giúp
đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực tập, nghiên cứutại địa phương
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới gia đình, bạn bè
và người thân đã động viên, khích lệ, giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian học tập
và nghiên cứu
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 19 tháng 5 năm 2016
Sinh viên
NGUYỄN THỊ KHÁNH VÂN
Trang 7MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v
DANH MỤC BẢNG BIỂU vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH vii
MỞ ĐẦU 1
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1 Tổng quan chất thải rắn sinh hoạt 3
1.1.1 Khái niệm về chất thải rắn sinh hoạt 3
1.1.2 Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn sinh hoạt 3
1.1.3 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt 5
1.1.4 Phân loại chất thải rắn sinh hoạt 7
1.2 Ảnh hưởng của chất thải rắn đến môi trường và sức khỏe con người 8
1.2.1 Ảnh hưởng của chất thải rắn đến môi trường đất 8
1.2.2 Ảnh hưởng của chất thải rắn đến môi trường nước 9
1.2.3 Ảnh hưởng của chất thải rắn đến môi trường không khí 10
1.2.4 Ảnh hưởng của chất thải rắn đến sức khỏe con người 11
1.3 Tình hình quản lý chất thải rắn trên Thế giới và ở Việt Nam 13
1.3.1 Tình hình quản lý chất thải rắn trên Thế giới 13
1.3.2 Tình hình quản lý chất thải rắn ở Việt Nam 15
1.4 Tổng quan về mô hình, mô phỏng Đa Tác Tử 17
1.4.1 Khái niệm về mô hình và mô phỏng 17
1.4.2 Tác tử (Agent) 18
1.4.3 Mô hình đa tác tử 20
1.4.4 Cấu trúc chuẩn mô tả mô hình đa tác tử 21
1.4.5 Phần mềm GAMA (GIS and Agent-based Modeling Architecture) 23
1.4.6 Ứng dụng sử dụng mô hình mô phỏng Đa Tác Tử trong quản lý môi trường 25
Trang 8Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU 28
2.1 Đối tượng nghiên cứu 28
2.2 Phạm vi nghiên cứu 28
2.3 Nội dung nghiên cứu 28
2.4 Phương pháp nghiên cứu 28
2.4.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 28
2.4.2 Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp 29
2.4.3 Phương pháp xử lý số liệu 29
2.4.4 Phương pháp Đa Tác Tử 29
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUÂN 31
3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội thành phố Hà Giang 31
3.1.1 Điều kiện tự nhiên 31
3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội thành phố Hà Giang 35
3.2 Hiện trạng công tác thu gom,vận chuyển RTSH tại thành phố Hà Giang 41
3.2.1 Lượng rác thải sinh hoạt thành phố Hà Giang 41
3.2.2 Công tác thu gom, vận chuyển RTSH tại thành phố Hà Giang 42
3.2.3.Công tác xử lý 50
3.3 Ứng dụng mô hình đa tác tử tối ưu hóa thu gom rác tại thành phố Hà Giang 51
3.3.1 Mục đích của mô hình 52
3.3.2 Các thực thể, biến trạng thái và phạm vi mô hình 52
3.3.3 Tiến trình và kế hoạch 52
3.3.4 Các khái niệm nền tảng 53
3.3.5 Kết quả của mô hình 56
3.3.6 Kiểm chứng mô hình 61
3.4 Đánh giá tính khả thi của hệ thống thu gom rác được tối ưu hóa bằng mô hình, mô phỏng Đa Tác Tử 62
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trang 9DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
HĐND – UBND Hội đồng nhân dân - Ủy ban nhân dân
Trang 10DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Nguồn gốc phát sinh của rác thải sinh hoạt 4
Bảng 1.2: Thành phần chất thải rắn sinh hoạt tại đầu vào bãi chôn lấp ớ một số địa phương: Hà Nội, Hải Phòng, Huế, Đà Nẵng, Hồ Chí Minh, Bắc Ninh 6
Bảng 1.3: Thành phần các cấu tử hữu cơ rác đô thị 7
Bảng 3.1: Cơ cấu ngành kinh tế thành phố Hà Giang 36
Bảng 3.2: Dân số và mật độ dân số các phường/xã của thành phố Hà Giang.39 Bảng 3.3: Số lao động phân theo các loại hình kinh tế 40
Bảng 3.4: Thể tích rác thải sinh hoạt thành phố Hà Giang từ tháng 11/2015 đến tháng 4/2016 42
Bảng 3.5: Trang thiết bị thu gom rác thành phố Hà Giang 44
Bảng 3.6: Danh sách các điểm tập kết xe đẩy tay thu gom rác thành phố Hà Giang 46
Bảng 3.7: Lịch trình chạy xe rác khu 1 48
Bảng 3.8: Lịch trình chạy xe rác khu 2 49
Bảng 3.9: Dữ liệu GIS các điểm tập kết rác thành phố Hà Giang 55
Bảng 3.10: Kết quả so sánh giữa mô hình thực tế và mô hình tối ưu 60
Trang 11DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Sơ đồ các nguồn phát sinh chất thải sinh hoạt 5
Hình 1.2: Giao diện soạn thảo GAMA 24
Hình 2.1: Sơ đồ thể hiện phương pháp Đa Tác Tử cho tối ưu hóa thu gom rác thải sinh hoạt 28
Hình 3.1: Bản đồ thành phố Hà Giang 31
Hình 3.2: Cơ cấu tổ chức của Công ty Cổ phần môi trường đô thị Hà Giang .43
Hình 3.3: Quy trình thu gom và vận chuyển rác thải sinh hoạt thành phố Hà Giang 45
Hình 3.4: Đường đi của rác thải sinh hoạt thành phố Hà Giang 50
Hình 3.5: Quy trình chôn lấp rác thải sinh hoạt tại thành phố Hà Giang 51
Hình 3.6: Một đoạn đường đi thu gom rác của xe qua các điểm tập kết 53
Hình 3.7: Bản đồ thành phố Hà Giang 54
Hình 3.8: Kết quả số liệu xuất ra sau khi chạy mô hình thực tế 57
Hình 3.9: Kết quả số liệu xuất ra sau khi chạy mô hình tối ưu 59
Hình 3.10: Biểu đồ so sánh trị số đầu ra mô hình thực tế và mô hình tối ưu 61
Hình 3.11: Đồ thị thể tích thu gom rác của mô hình thực tế và mô hình tối ưu 62
Trang 12MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Môi trường có vai trò vô cùng quan trọng đối với đời sống của conngười và sinh vật Tuy nhiên, do hoạt động của con người mà môi trườngđang có nguy cơ bị ô nhiễm Ô nhiễm môi trường là vấn đề cấp bách khôngchỉ của mỗi quốc gia mà của toàn thế giới Một trong những nguyên nhân gây
ra ô nhiễm môi trường chính là rác thải Rác thải phát sinh từ nhiều hoạt độngcủa con người và có xu hướng tăng cùng với sự gia tăng của dân số Đặc biệt
ở các đô thị với tốc độ đô thị hóa nhanh như hiện nay, rác thải đô thị khôngđược quản lý tốt sẽ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường đất, nước, không khí,sức khỏe con người và cảnh quan đô thị
Hà Giang là một tỉnh miền núi biên giới ở cực Bắc của Tổ quốc, có vịtrí chiến lược đặc biệt quan trọng Phía Bắc và Tây có đường biên giới giápvới nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa dài 274 km; phía Đông giáp tỉnhCao Bằng; phía Nam giáp tỉnh Tuyên Quang; phía Tây và Tây nam giáp tỉnhLào Cai và Yên Bái Tính đến năm 2015 Hà Giang có 1 thành phố, 10 huyện,
5 phường, 13 thị trấn và 177 xã Thành phố Hà Giang là trung tâm kinh tế,chính trị và văn hoá của tỉnh Thành phố Hà Giang cách biên giới Việt Nam -Trung Quốc 23 km và cách Hà Nội 318 km Thành phố được thành lập ngày
27 tháng 9 năm 2010 trên cơ sở mở rộng và nâng cấp thị xã Hà Giang (CụcThống kê Hà Giang, 2014)
Với tốc độ đô thị hóa nhanh, tháng 3/2014, thành phố Hà Giang nằm trong
dự án phát triển đô thị loại II của thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại quyết định190/QĐ-CP Đi đôi cùng với tốc độ đô thị hóa nhanh là vấn đề phát sinh rác thải
đô thị Tính đến quý I năm 2016, lượng rác thải trung bình của thành phố HàGiang là 70,38 tấn/ngày và có xu hướng gia tăng (Công ty cổ phần môi trường đôthị Hà Giang, 2016) Mặt khác, công tác quản lý thu gom vận chuyển rác trên địabàn còn thô sơ và đơn giản, chưa áp dụng công nghệ cao Trước áp lực và hiện
Trang 13trạng thực tế đó, việc có một mô hình thu gom rác một cách tối ưu có ý nghĩa hếtsức quan trọng trong công tác quản lý môi trường.
Trên thế giới, việc áp dụng mô hình hóa đã trở nên phổ biến trong việcnghiên cứu của nhiều ngành khoa học trong đó có ngành Khoa học môi trường
Đa Tác Tử là một trong nhưng mô hình và mô phỏng được sử dụng trong việcquản lý mô trường Bằng việc tái lập các mô phỏng thông qua phân tích kĩlưỡng, đánh giá toàn diện các tác tử Từ đó đưa ra được các phương án tối ưunhất cho mô hình quản lý Tuy nhiên, ở Việt Nam mô hình này còn khá mới
mẻ, đặc biệt là đối với một tỉnh miền núi phía bắc như Hà Giang
Xét trên thực tế, việc áp dụng mô hình và mô phỏng Đa Tác Tử trong hệthống thu gom rác trên địa bàn tỉnh Hà Giang là cần thiết và có ý nghĩa thiết
thực Từ những lý do trên, tôi quyết định thực hiện đề tài: ‘‘Tối ưu hóa thu
gom rác sử dụng mô hình và mô phỏng Đa Tác Tử tại thành phố Hà Giang, tỉnh Hà Giang’’
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Tìm hiểu hiện trạng công tác quản lý rác thải sinh hoạt tại thành phố
Hà Giang, tỉnh Hà Giang;
- Ứng dụng mô hình và mô phỏng Đa Tác Tử tối ưu hóa thu gom ráctrên địa bàn thành phố Hà Giang, tỉnh Hà Giang;
- Đánh giá tính khả thi của hệ thống thu gom rác được tối ưu hóa bởi
mô hình và mô phỏng Đa Tác Tử
Yêu cầu nghiên cứu
- Tìm hiểu hiện trạng thu gom rác tại thành phố Hà Giang, tỉnh Hà Giangbao gồm: lượng rác thải, đơn vị chuyên trách, nhân lực, cơ sở vật chất…;
- Tìm hiểu điều kiện đầu vào,đầu ra của mô hình mô phỏng Đa Tác
Tử ứng dụng cho thành phố Hà Giạng ;
- Đánh giá tính khả thi của hệ thống thu gom rác được tối ưu hóa bởi
mô hình và mô phỏng Đa Tác Tử bằng việc so sánh với hiện trạng công tácquản lý thực tế
Trang 14Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Tổng quan chất thải rắn sinh hoạt
1.1.1 Khái niệm về chất thải rắn sinh hoạt
Theo khoản 12 điều 3 Luật Bảo vệ môi trường 2014: Chất thải là vậtchất được thải ra từ sản xuất, dịch vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác
Ở điều 3 Nghị định 38/2015/NĐ-CP có quy định cụ thể về chất thải rắnnhư sau: Chất thải rắn (CTR) là chất thải ở thể rắn hoặc sệt (còn gọi là bùn
thải) được thải ra từ quá trình sản xuất, kinh doanh, sinh hoạt hoặc các hoạt
động khác Chất thải rắn bao gồm chất thải rắn thông thường và chất thải rắnnguy hại Chất thải thông thường là chất thải không thuộc danh mục chất thảinguy hại hoặc thuộc danh mục chất thải nguy hại nhưng yếu tố nguy hại dướingưỡng chất thải nguy hại Chất thải rắn sinh hoạt (còn gọi là rác sinh hoạt) làchất rắn phát sinh trong sinh hoạt thường ngày của con người
Theo khoản 2 điều 3 Nghị đinh 59/2007/NĐ-CP Chất thải rắn phát thảitrong sinh hoạt cá nhân, hộ gia đình, nơi công cộng được gọi chung là chấtthải rắn sinh hoạt Chất thải phát thải từ hoạt động công nghiệp, làng nghề,kinh doanh, dịch vụ hoặc các hoạt động khác được gọi chung là chất thải rắncông nghiệp
1.1.2 Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn sinh hoạt
Chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) sinh ra từ hoạt động hằng ngày củacon người Rác thải sinh hoạt thải ra ở mọi nơi mọi lúc trong phạm vi thànhphố hoặc khu dân cư từ các hộ gia đình, khu thương mại, chợ và các tụ điểmbuôn bán, nhà hàng, khách sạn, công viên, khu vui chơi giải trí, các việnnghiên cứu, trường học, các cơ quan nhà nước (Nguyễn Trung Việt, TrầnThị Mĩ Diệu, 2007)
Rác thải sinh hoạt (RTSH) phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, có thể
ở nơi này hay ở nơi khác, chúng khác nhau về số lượng, kích thước phân bố
về không gian:
Trang 15Bảng 1.1: Nguồn gốc phát sinh của rác thải sinh hoạt
Nguồn phát sinh Nơi phát sinh Các dạng chất thải rắn
Khu dân cư Hộ gia đình, biệt thự, chung
cư
Thực phẩm dư thừa, giấy, can nhựa, thủy tinh, can thiếc, nhôm
Khu thương mại Nhà kho, nhà hàng, chợ,
khách sạn, nhà trọ, các trạm bảo hành sửa chữa và dịch vụ
Giấy, nhựa, thực phẩm thừa, thủy tinh, kim loại, chất thải nguy hại
Cơ quan công sở Trường học, bệnh viện, văn
phòng cơ quan chính phủ
Giấy, nhựa, thực phẩm thừa, thủy tinh, kim loại, chất thải nguy hại
Công trường xây dựng Khu nhà xây dựng mới, sửa
chữa nâng cấp, mở rộng đường phố, cao ốc, san nền xây dựng
Gạch, betong, thép, gỗ, thạch cao, bụi
Dịch vụ công cộng đô thị Hoạt động dọn vệ sinh
đường phố, công viên, khu vui chơi giải trí, bãi tắm
Rác vườn, cành cây cắt tỉa, rác thải chung từ các khu vui chơi, giải trí
Nhà máy xử lý chất thải
đô thị
Nhà máy xử lý nước cấp, nước thải và các quá trình
xử lý chất thải công nghiệp khác
Bùn, tro
Khu công nghiệp Công nghiệp xây dựng, chế
tạo, công nghiệp nặng, nhẹ, lọc dầu, hóa chất, nhiệt điện
Chất thải do quá trình chế biến công nghiệp, phế liệu
và các rác thải sinh hoạt Nông nghiệp Đồng cỏ, đồng ruộng, vườn
cây ăn quả, nông trại
Thực phẩm bị thối rữa, sản phẩm nông nghiệp thừa, rác, chất độc hại
Nguồn: George Tchobanoglous,Frank Kreith(1993)
Trang 16Hình 1.1: Sơ đồ các nguồn phát sinh chất thải sinh hoạt
Nguồn: Nguyễn Trung Việt, Trần Thị Mĩ Diệu (2007)
1.1.3 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt
Để nói về thành phần chất thải rắn sinh hoạt ta xét trên 2 loại thànhphần đó là thành phần cơ học và thành phần hóa học:
Thành phần cơ học của CTRSH rất khác so với rác thải và phế thảicông nghiệp, CTRSH là một tập hợp không đồng nhất Tính không đồng nhấtđược thể hiện ngay ở sự không kiểm soát được các nguyên liệu ban đầu dùngcho sinh hoạt và thương mại Sự không đồng nhất này tạo ra các đặc tính rấtkhác biệt trong các thành phần RTSH (Nguyễn Xuân Thành, 2010)
Trang 17Bảng 1.2: Thành phần chất thải rắn sinh hoạt tại đầu vào bãi chôn lấp ớ một số địa phương: Hà Nội, Hải Phòng, Huế, Đà Nẵng, Hồ Chí Minh,
Bắc Ninh
TT Loại chất thải
Hà Nội (Nam Sơn)
Hải Phòng (Tràng Cát)
Huế (Thủy Phương)
Đà Nẵng (Hòa Khánh)
HCM (Đa Phước)
Bắc Ninh (Thị Trấn Hồ
thải sinh hoạt nhỏ hơn 1% (Bộ TN&MT, 2011)
Về thành phần hóa học của CTRSH, chúng được thể hiện trong các cấu
tử hữu cơ của rác sinh hoạt, thành phần hóa học của chúng chủ yếu là: C, H,
O, N, S và các chất tro
Trang 18Bảng 1.3: Thành phần các cấu tử hữu cơ rác đô thị
Nguồn: Nguyễn Xuân Thành (2010)
1.1.4 Phân loại chất thải rắn sinh hoạt
RTSH rất đa dạng về thành phần, vì vậy cũng có rất nhiều cách để phânloại RTSH Tùy thuộc vào mục đích cũng như cách tiếp cận mà người ta cóthể phân loại RTSH như theo vị trí hình thành, theo tính chất hóa học và vật
lý, theo mức độ nguy hại…
Tùy theo vị trí hình thành mà người ta phân ra rác thải đường phố, rácthải vườn, rác thải các khu công nghiệp tập trung, rác thải hộ gia đình
Theo thành phần hóa học có thể phân ra thành rác thải hữu cơ, vô cơ,kim loại, phi kim
Theo thành tính chất vật lý có thể chia ra: các chất cháy được, các chấtkhông cháy được, các chất hỗn hợp
Theo mức độ nguy hại được phân ra thành các loại sau:
CTNH: Bao gồm các chất dễ phản ứng, các chất độc hại, chất thải sinhhọc dễ thối rữa, các chất dễ cháy, dễ gây nổ, chất thải phóng xạ
Chất thải không nguy hại: Là các chất thải không chứa các chất và cáchợp chất có một trong các đặc tính nguy hại trực tiếp hoặc gián tiếp
Chất thải y tết nguy hại: Là các chất thải có nguồn gốc từ các hoạt động
y tế, mà nó có đặc tính nguy hại trực tiếp hoặc gián tiếp đến môi trường và
Trang 19sức khỏe của cộng đồng bao gồm bông, băng, gạc, kim tiêm, các bệnh phẩm
và các mô bị cắt bỏ
1.2 Ảnh hưởng của chất thải rắn đến môi trường và sức khỏe con người
Ngoài nguyên nhân khách quan do sự ra tăng nhanh chóng của lượngchất thải rắn cùng với sự phát triển của xã hội Việc quản lý CTR không hợp
lý, xử lý chất thải rắn không hợp kĩ thuật vệ sinh là những nguyên nhân hàngđầu dẫn đến ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí, đời sống kinh tế - xãhội, cảnh quan và đặc biệt là sức khỏe con người
1.2.1 Ảnh hưởng của chất thải rắn đến môi trường đất
Các chất rắn có thể tích lũy dưới đất trong thời gian dài gây ra nguy cơtiềm ẩn đối với môi trường Chất thải xây dựng như gạch, ngói, thủy tinh, dâycáp, betong trong đất rất khó bị phân hủy Chất thải kim loại, đặc biệt là cáckim loại nặng như chì, kẽm, Niken, Cadimi thường có nhiều ở các khu khai
mỏ, các khu công nghiệp Các kim loại này tích lũy trong đất xâm nhập vàochuỗi thức ăn nước uống, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe Các chấtthải có thể gây ô nhiễm ở mức độ lớn là các chất tẩy rửa, phân bón, thuốc bảo
vệ thực vật, thuốc nhuộm, màu vẽ, công nghiệp sản xuất pin, thuộc da, côngnghiệp sản xuất hóa chất
Tại các bãi xử lý rác, bãi chôn lấp CTR không hợp vệ sinh, không có hệthống xử lý nước rác đạt tiêu chuẩn hóa chất và vi sinh vật từ CTR dễ dàngxâm nhập làm ô nhiễm đất
CTR đặc biệt là chất thải nguy hại chứa nhiều độc tố như hóa chất, kimloại nặng phóng xạ nếu không được xử lý đúng cách chỉ chôn lấp như rác thảithông thường thì nguy cơ gây ô nhiễm đất rất cao
Trong khai thác khoáng sản quá trình chế biến làm giàu quặng làm phátsinh chất thải dưới dạng quặng đuôi chứa các chất kim loại và các chất thảikhác ảnh hưởng đến môi trường (Bộ TN&MT, 2011)
Trang 20Trong thành phần rác thải có chứa nhiều các chất độc, do đó khi rácthải được đưa vào môi trường thì các chất độc xâm nhập vào đất sẽ tiêu diệtnhiều loài sinh vật có ích cho đất như: giun, vi sinh vật, nhiều loài động vậtkhông xương sống, ếch, nhái làm cho môi trường đất bị giảm tính đa dạngsinh học và phát sinh nhiều sâu bọ phá hoại cây trồng (Lê Văn Khoa, 2010).
Đặc biệt hiện nay sử dụng tràn lan các loại túi nilon trong sinh hoạt vàđời sống đã gây nên tác hại nghiêm trọng đối với môi trường đất Túi nilon làloại chất khó phân hủy, khi thải ra môi trường phải mất từ hàng chục đếnhàng trăm năm mới có thể phân hủy hoàn toàn trong tự nhiên Sự phân hủykhông hoàn toàn của túi nilon trong đất sẽ cản trở các quá trình tổng hợp vàtrao đổi chất dinh dưỡng, không có điều kiện cho vi sinh vật, ngoài ra nó cònngăn cản oxi đi qua đất gây xói mòn, khiến đất không giữ được chất dinhdưỡng nhanh chóng trở nên thoái hóa
1.2.2 Ảnh hưởng của chất thải rắn đến môi trường nước
Theo thói quen nhiều người thường đổ rác tại bờ sông, hồ, ao, cốngrãnh Lượng rác này sau khi bị phân huỷ sẽ tác động trực tiếp và gián tiếp đếnchất lượng nước mặt, nước ngầm trong khu vực Rác có thể bị cuốn trôi theonước mưa xuống ao, hồ, sông, ngòi, kênh rạch, sẽ làm nguồn nước mặt ở đây
bị nhiễm bẩn CTR không được thu gom gây ô nhiễm môi trường nước, tắcnghẽn đường ống lưu thông giảm diện tích tiếp xúc của nước với không khídẫn đến nồng độ oxy (DO) trong nước giảm Chất thải rắn hữu cơ trong nướcgây mùi hôi thối, gây phú dưỡng nguồn nước làm cho thủy sinh vật trongnguồn nước mặt bị suy thoái CTR phân hủy và các chất khác làm cho nước
có màu đen và mùi khó chịu
Mặt khác, lâu dần những đống rác này sẽ làm giảm diện tích ao hồ,giảm khả năng tự làm sạch của nước gây cản trở các dòng chảy, tắc cống rãnhthoát nước Hậu quả của hiện tượng này là hệ sinh thái nước trong các ao hồ
bị huỷ diệt Việc ô nhiễm các nguồn nước mặt này cũng là một trong những
Trang 21nguyên nhân gây các bệnh tiêu chảy, tả, lỵ, trực khuẩn thương hàn, ảnh hưởngtiêu cực đến sức khoẻ cộng đồng.
Tại các bãi chôn lấp CTR, nước rỉ rác có hàm lượng ô nhiễm cao (chấthữu cơ: do trong rác có phân súc vật và thức ăn thừa , chất thải độc hại: từ bao
bì đựng phân bón, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, mĩ phẩm) nếu không được thugom xử lý sẽ xâm nhập vào nguồn nước gây hậu quả nghiêm trọng Vấn đề ônhiễm amoni ở tầng đất nông cũng là một hậu quả của nước rỉ rác và việc xả rácbừa bãi lộ thiên không có biện pháp xử lý nghiêm ngặt (Bộ TN&MT, 2011)
1.2.3 Ảnh hưởng của chất thải rắn đến môi trường không khí
CTR, đặc biệt là CTRSH có thành phần hữu cơ là chủ yếu Dưới tácdụng của nhiệt độ, độ ẩm, các vi sinh vật chất thải rắn hữu cơ bị phân hủy sảnsinh ra các khí (CH4 – 63,8%, CO2 – 33,6% và một số khí khác) Trong đó
CH4 và CO2 chủ yếu phát sinh từ các bãi rác tập trung (chiếm 3 – 19%) đặcbiệt là các bãi rác lộ thiên và các khu chôn lấp (Bộ TN&MT, 2011)
Khi vận chuyển và lưu trữ CTR sẽ phát sinh mùi do sự phân hủy củacác chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường không khí Bên cạnh các hoạt độngchôn lấp CTR, việc xử lý CTR bằng phương pháp tiêu hủy cũng góp phầnđáng kể gây ô nhiễm môi trường không khí Việc đốt rác sẽ phát sinh khói, trobụi và các mùi khó chịu CTR có thể bao gồm các chất có chứa Flo, Clo, Lưuhuỳnh và Nito khi đốt lên làm phát thải một lượng không nhỏ các chất độc hạihoặc có tác dụng ăn mòn Mặt khác nếu nhiệt độ lò đốt rác không đủ cao và
hệ thống thu hồi quản lý khí thải không đảm bảo khiến cho CTR không đượctiêu hủy hoàn toàn làm phát sinh khí CO, oxit nito, dioxin và furan bay hơitheo tro bụi phát tán vào môi trường Một số kim loại nặng và hợp chất kimloại nặng (như thủy ngân, chì) cũng có thể bay hơi theo tro bụi phát tán vàomôi trường
Ngoài tác động trực tiếp đến môi trường các khí độc hại do rác thải còn
có các tác động tiềm tàng:
Trang 22• Gây cháy nổ do sự tích tụ của các chất khí trong khu vực kín;
• Gây thiệt hại mùa màng và ảnh hưởng đến hệ thực vật do tác động đếnoxi trong đất Một số loại khí ( như NH3, CO, các axit hữu cơ bay hơi) tuy phátsinh ít nhưng rất có hại đến thực vật gây hạn chế sự phát triển của thực vật;
• Gây khó chịu do mùi hôi thối phát sinh từ các bãi rác sản sinh ra cáckhí NH3, H2S, CH3;
• Gây tiếng ồn do máy ép của hệ thống thu khí, các xe vận chuyển vànhà máy xử lý rác;
• Gây hiệu ứng nhà kính do phát sinh CH4 và CO2 (Bộ TN&MT, 2011)
1.2.4 Ảnh hưởng của chất thải rắn đến sức khỏe con người
Việc quản lý CTR không hợp lý không những gây ô nhiễm môi trường
mà còn ảnh hưởng rất lớn tới sức khỏe con người, đặc biệt đối với người dânsống gần khu vực làng nghề, khu công nghiệp, bãi chôn lấp chất thải
Trong thành phần rác thải sinh hoạt, thông thường hàm lượng hữuchiếm tỉ lệ lớn Loại rác này rất dễ bị phân huỷ, lên men, bốc mùi hôi thối.Hàng năm, theo tổ chức Y tế thế giới năm 2010, trên thế giới có 5 triệu ngườichết và có gần 40 triệu trẻ em mắc các bệnh có liên quan tới rác thải Nhiềutài liệu trong nước và quốc tế cho thấy, những xác động vật bị thối rữa tronghơi thối có chất amin và các chất dẫn xuất sunfua hyđro hình thành từ sự phânhuỷ rác thải kích thích sự hô hấp của con người, kích thích nhịp tim đậpnhanh gây ảnh hưởng xấu đối với những người mắc bệnh tim mạch (Lê VănKhoa, 2010)
Người dân sống gần bãi rác không hợp vệ sinh có tỷ lệ mắc bênh daliễu, viêm phế quản, đau xương khớp cao hơn hẳn những nơi khác Hiệnchưa có số liệu đánh giá đầy đủ về sự ảnh hưởng của các bãi chôn lấp tới sứckhỏe của những người làm nghề nhặt rác thải Những người thường xuyênphải chịu ảnh hưởng ở mức cao do bụi, mầm bệnh, các chất độc hại, côntrùng đốt/chích và các loại hơi khí độc hại trong suốt quá trình làm việc Vì
Trang 23vậy các chứng bệnh thường gặp ở các đối tượng này là cúm, lỵ, giun, lao, dạdày, tiêu chảy và các vấn đề đường ruột khác Các bãi chôn lấp rác cũngtiềm ẩn nhiều nguy cơ khác đối với cộng đồng làm nghê này Các vật sắcnhọn, thủy tinh vỡ, bơm kim tiêm cũ có thể đe dọa nguy hiểm với sứckhỏe con người (lây nhiễm một số bệnh như AIDS, ) khi họ dẫm phải hoặc
bị cào xước vào chân tay,
Hai thành phần chất thải rắn được liệt vào loại cực kỳ nguy hiểm là kimloại nặng và chất hữu cơ khó phân hủy Các chất này có khả năng tích lũysinh học trong nông sản, thực phẩm cũng như mô tế bào động vật, nguồnnước và tồn tại bền vững trong môi trường gây ra hàng loạt bệnh nguy hiểmđối với con người như vô sinh, quái thai, dị tật ở trẻ sơ sinh; tác động đến hệmiễn dịch gây ra các bệnh tim mạch, tê liệt hệ thần kinh, giảm khả năng traođổi chất trong máu, ung thư và có thể dị tật sang thế hệ thứ 3
Chất thải nông nghiệp đặc biệt là chất thải chăn nuôi đang là một trongnhững vấn đề bức xúc của người nông dân Có những vùng chất thải chănnuôi đã ô nhiễm cả không khí, nguồn nước và tác động xấu đến sức khỏe conngười (Bộ TN&MT, 2011)
Trang 241.3 Tình hình quản lý chất thải rắn trên Thế giới và ở Việt Nam
Theo khoản 1 điều 3 Nghị định 59/2007/NĐ-CP thì hoạt động quản lý
chất thải rắn bao gồm các hoạt động quy hoạch quản lý, đầu tư xây dựng cơ
sở quản lý chất thải rắn, các hoạt động phân loại, thu gom, lưu trữ, vậnchuyển, tái sử dụng, tái chế và xử lý chất thải rắn nhằm ngăn ngừa, giảm thiểunhững tác động có hại với môi trường và sức khỏe con người
Tại các khoản 5,6 điều 3 Nghị định 59/2007/NĐ-CP có quy định: Thu
gom chất thải rắn là hoạt động tập hợp, phân loại, đóng gói và lưu trữ tạm
thời chất thải rắn tại nhiều điểm thu gom tới địa điểm hoặc cơ sở được cơ
quan nhà nước có thẩm quyền chấp thuận Lưu trữ chất thải rắn là việc giữ
chất thải rắn trong một khoảng thời gian nhất định ở nơi được cơ quan thẩmquyền chấp thuận trước khi vận chuyển đến cơ sở xử lý
1.3.1 Tình hình quản lý chất thải rắn trên Thế giới
Vấn đề RTSH không phải là vấn đề của riêng quốc gia hay vùng lãnhthổ nào mà là vấn đề của toàn thế giới, chỉ cần ở đâu có con người sinh sốngthì ở đó có phát sinh RTSH và cần có biện pháp quản lý Nhìn chung, cùngvới sự phát triển kinh tế lượng RTSH tăng nhanh như hiện nay là một tháchthức không kém gì với vấn đề biến đổi khí hậu và việc xử lý sẽ trở thành gánhnặng cho các quốc gia nghèo khó, đặc biệt là Châu Phi (World Bank, 2012)
Theo các chuyên gia World Bank ước tính đến năm 2025, tổng khốilượng rác cư dân thành thị thải ra sẽ là 2,2 tỷ tấn/năm – tăng 70% so với mức1,3 tỷ tấn hiện nay (2012), trong khi chi phí xử lý rác thải rắn dự kiến lên tới
375 tỷ USD/năm, so với mức 205 tỷ USD ở thời điểm hiện tại
Lượng RTSH của quốc gia khác nhau cũng rất khác nhau tùy thuộc vào nhiềuyếu tố trong đó phải kể đến như dân số, trình độ phát triển, thu nhập bìnhquân đầu người, thói quen sinh hoạt của dân cư Trình độ quản lý RTSH ởcác quốc gia khác nhau cũng khác nhau, đặc biệt ở các nước phát triển côngviệc này được tiến hành rất chặt chẽ từ ý thức thải bỏ rác thải của người dân,
Trang 25phân loại rác tại nguồn, thu gom, tập kết rác cho đến trang thiết bị thu gom,vận chuyển theo từng loại rác Sau đây là tình hình quản lý CTRSH tại một sốnước trên Thế giới:
Singapore là nước đô thị hóa 100% và là đô thị sạch nhất thế giới Để
có được kết quả như vậy Singapore đã đầu tư công tác thu gom, vận chuyển
và xử lý rác đồng thời xây dựng hệ thống pháp luật nghiêm khắc làm tiền đềcho quá trình quản lý rác thải tốt hơn Rác thải ở Singapore được thu gom vàphân loại bằng túi nilon Các chất thải tái chế được đưa về các nhà máy táichế, còn lại các chất thải không thể tái chế được đem về nhà máy khác đem
đi tiêu hủy Ở Singapore, có hơn 300 công ty tư nhân chịu trách nhiệm thugom rác thải công nghiệp và thương mại Việc thu gom rác được tổ chức đấuthầu công khai cho các nhà thầu Công ty trúng thầu sẽ tiến hành thu gomrác trên một địa bàn cụ thể trong thời gian 7 năm Tất cả các công ty này đềuchịu sự quản lý và giám sát kiểm tra trực tiếp của Sở Khoa học công nghệ vàmôi trường Ngoài ra các hộ dân và các công ty ở Singapore được khuyếnkhích tự thu gom và vận chuyển rác Chẳng hạn các hộ dân thu gom trực tiếptại nhà sẽ phải trả phí 17 đô-la Singapore/tháng, còn thu gom gián tiếp tạicác khu dân cư chỉ phải trả 7 đô-la Singapore/tháng (Lê Huỳnh Mai,NguyễnMai Phong, 2009)
Ở Nhật Bản, người Nhật cũng rất chú trọng việc quản lý CTR cụ thể
là trong 37 Đạo luật về BVMT ở Nhật Bản có tới 7 Đạo luật về quản lý và táichế CTR Việc phân loại rác tại nguồn đã được triển khai từ những năm 1970
Tỷ lệ tái chế CTR ở Nhật Bản đạt rất cao Hiện nay tại các thành phố củaNhật chủ yếu sử dụng công nghệ đốt để xử lý phần rác khó phân huỷ Các hộgia đình được yêu cầu phân loại rác thành 3 dòng:
- Rác hữu cơ dễ phân huỷ để làm phân hữu cơ vi sinh, được thu gomhàng ngày đưa đến nhà máy chế biến;
Trang 26- Rác vô cơ gồm các loại vỏ chai, hộp đưa đến nhà máy để phân loại,tái chế;
- Loại rác khó tái chế, hiệu quả không cao nhưng cháy được sẽ đưa đếnnhà máy đốt rác thu hồi năng lượng Các loại rác này được yêu cầu đựngriêng trong những túi có màu sắc khác nhau và các hộ gia đình tự mang rađiểm tập kết rác của cụm dân cư vào các giờ quy định dưới sự giám sát củađại diện cụm dân cư (Lê Văn Khoa,2010)
Ở Hàn Quốc, rác hữu cơ nhà bếp một phần được sử dụng làm giá thể
nuôi trồng nấm thực phẩm, phần lớn hơn được chôn lấp có kiểm soát để thuhồi khí biogas cung cấp cho phát điện Sau khi rác tại hố chôn phân huỷ hết,tiến hành khai thác mùn ở bãi chôn làm phân bón Như vậy, tại các nước pháttriển việc phân loại rác tại nguồn đã được tiến hành cách đây khoảng 30 năm
và đến nay cơ bản đã thành công trong việc tách rác thành 2 dòng hữu cơ dễphân huỷ được thu gom xử lý hàng ngày, rác khó phân huỷ có thể tái chế hoặcđốt, chôn lấp an toàn được thu gom hàng tuần (Lê Văn Khoa,2010)
Tại Bangkok - Thái Lan , việc phân loại rác tại nguồn chỉ mới thực
hiện được tại một số trường học và một số quận trung tâm để tách ra một sốloại bao bì dễ tái chế, lượng rác còn lại vẫn đang phải chôn lấp, tuy nhiênđược ép chặt để giảm thể tích và cuốn nilon rất kỹ xung quanh mỗi khối rác
để giảm bớt ô nhiễm (Lê Văn Khoa, 2010)
1.3.2 Tình hình quản lý chất thải rắn ở Việt Nam
Việt Nam đang bước vào thời kỳ phát triển công nghiệp hóa, hiện đạihóa đất nước Công nghiệp hóa, đô thị hóa và dân số tăng nhanh cùng vớimức sống được nâng cao là nguyên nhân dẫn đến lượng rác thải phát sinhngày càng lớn Bên cạnh đó là thiếu sự đầu tư về cơ sở vật chất, hạ tầng, nhânlực trong việc quản lý và xử lý rác đã gây nên những ô nhiễm môi trường ởnhiều nơi ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người
Trang 27Tổng lượng CTRSH phát sinh ở các đô thị trên toàn quốc 2008 khoảng35.100 tấn/ngày, CTRSH ở khu vực nông thôn khoảng 24.900 tấn/ngày ViệtNam là nước có tốc độ gia tăng CTRSH cao so với thế giới tăng từ 10 – 16%mỗi năm (Bộ TN&MT, 2010) Chỉ số phát sinh CTR bình quân tăng theo mứcsống Năm 2007 chỉ số CTRSH phát sinh bình quân đầu người tính trung bìnhcho các đô thị trên phạm vi toàn quốc vào khoảng 0,75 kg/người/ngày Năm
2008, theo bộ Xây dựng thì chỉ số này là 1,45 kg/người/ngày Theo báo cáocác địa phương năm 2010 hầu hết các địa phương chưa tới 1 kg/người/ngày(Bộ TN&MT, 2011)
Tại các thành phố, việc thu gom và xử lý chất thải đô thị thường doCông ty Môi trường đô thị (URENCO) đảm nhận Tuy nhiên đã xuất hiện các
tổ chức tư nhân tham gia công việc này Hầu hết rác thải không được phânloại tại nguồn, thường thu gom lẫn lộn và vận chuyển đến bãi chôn lấp Tỷ lệthu gom tăng từ 40 – 67% năm 2002, lên đến 70 – 75% năm 2007 ở các thànhphố lớn, còn ở các đô thị nhỏ tỷ lệ này tăng lên tới 30 – 50% Tỷ lệ thu gombình quân toàn quốc vào khoảng 55% Cơ chế quản lý tài chính trong hoạtđộng thu gom rác thải chủ yếu dựa vào kinh phí bao cấp từ ngân sách nhànước, chưa huy động được các thành phần kinh tế tham gia, tính chất xã hộihoá hoạt động thu gom còn thấp, người dân chưa thực sự chủ động tham giavào hoạt động thu gom cũng như chưa thấy rõ được nghĩa vụ đóng góp kinhphí cho dịch vụ thu gom rác thải (Lê Văn Khoa, 2010)
Trong những năm 70-80 của thế kỉ trước, công tác quản lý CTR đượccác nhà quản lý tập trung chủ yếu vào công tác thu gom và xử lý các chất thảiphát sinh từ hoạt động sinh hoạt của con người chính vì vậy mô hình thu gomcũng chỉ hình thành ở mức độ đơn giản Đơn vị chịu trách nhiệm quản lý, thugom, vận chuyển và xử lý CTR được giao cho Phòng Quản lý đô thị trựcthuộc Ủy bạn Nhân dân tỉnh, thành phố với đơn vị vệ sinh đường phố là các
Trang 28công nhân quét dọn và thu gom rác từ các hoạt động sinh hoạt của người dânkhu vực đô thị Chất thải sau đó được tập kết và đổ tại nơi quy định
Trong giai đoạn tiếp theo, cùng với quá trình công nghiệp hóa hiện đạihóa đất nước, các ngành kinh tế bắt đầu được nhà nước ưu tiên phát triển,cùng với đó là lượng phát sinh chất thải ngày càng lớn Nhằm đáp ứng kịpthời nhu cầu thực tế đặt ra, công tác quản lý CTR được điều chỉnh bằng một
hệ thống chính sách, văn bản quy phạm pháp luật quy định khá chi tiết Songsong với đó hệ thống quản lý bắt đầu hình thành các nguyên tắc tương đối cụthể, căn cứ vào nhiệm vụ được giao, các bộ ngành liên quan có trách nhiệmquản lý CTR phát sinh của ngành
1.4 Tổng quan về mô hình, mô phỏng Đa Tác Tử
1.4.1 Khái niệm về mô hình và mô phỏng
Mô hình: Theo nghĩa rộng, mô hình được hiểu là một cấu trúc được xâydựng trong tư duy hoặc thực tiễn, cấu trúc này tái hiện lại thực tế ở dạng đơngiản hơn, công thức hơn và trực quan hơn Mô hình là những bức tranh đơngiản về thực tế và công cụ giải quyết nhiều vấn đề Mô hình không thể chứatất cả các đặc tính của hệ thống, nhưng chứa được các đặc tính, đặc trưng cầnthiết trong phạm vi vấn đề cần giải quyết (Bùi Tá Long, 2008)
Mô hình là một biểu diễn của một hệ thống thực tế nhằm hướng tới giảiquyết một vấn đề nhất định (Volker Grimm and Steven F Railsback, 2005)
Mô phỏng được hiểu là việc diễn tả một mô hình cụ thể, thông qua cáccông cụ hỗ trợ
Chúng ta xây dựng và sử dụng các mô hình để giải quyết hay trả lờinhững câu hỏi về một hệ hay một lớp các hệ thống Trong khoa học, người tathường muốn hiểu rõ cách mọi thứ vận hành và hoạt động, giải thích nhữngđặc trưng quan sát được và dự đoán hành vi của hệ nếu có sự thay đổi về yếu
tố nào đó Các hệ thống trong thực tế thường rất phức tạp hoặc mất thời gianquá lâu để ta có thể thực hiện thử nghiệm phân tích Yêu cầu thực tế đòi hỏi ta
Trang 29cần mô hình hóa, hay xây dựng một biểu diễn đơn giản hơn của hệ thống.Việc này thường thực hiện bởi các phương trình toán học và chương trìnhmáy tính, từ đó ta có thể điều khiển và thử nghiệm mô hình đã xây dựng.
Để mô hình hóa một cách khoa học một mô hình, người làm mô hình cầnlập mô hình theo một quy trình có hệ thống Chu trình phát triển mô hình dựa trên
cá thể bao gồm 6 bước (Volker Grimm and Steven F Railsback, 2005):
Bước 1: Người lập mô hình phải xác định các câu hỏi mà mô hình phải giải quyết Bước 2: Người lập mô hình phải thiết lập các giả thuyết cho các quá trình và
cấu trúc cơ bản
Bước 3: Người lập mô hình phải xác định phạm vi, các biến trạng thái, các
quá trình và các tham số cho mô hình
Bước 4: Lập mô hình
Bước 5: Phân tích đánh giá mô hình
Bước 6: Báo cáo mô hình
1.4.2 Tác tử (Agent)
Cho đến nay chưa có định nghĩa thống nhất về tác tử, có rất nhiều địnhnghĩa khác nhau, thậm chí rất khác nhau Tuy nhiên có thể định nghĩa tác tửtheo các cách sau:
Tác tử (Agent) là hệ thống tính toán hoạt động tự chủ trong một môitrường nào đó, có khả năng cảm nhận môi trường và tác động vào môi trườngTác tử là một thực thể vật lý hoặc ảo, tồn tại và phát triển trong môi trường sống
mà nó là một thành phần trong môi trường đó (Hoàng Thị Thanh Hà, 2013)
Có thể hiểu định nghĩa trên như sau: Hệ thống tính toán có thể là phầncứng, phần mềm hoặc cả phần cứng lẫn phần mềm Bất cứ tác tử nào cũng tồntại và hoạt động trong một môi trường nhất định, tác tử nhận thông tin từ môitrường qua các cơ quan cảm nhận và tác động vào môi trường bằng các cơquan tác động
Trang 30Tóm lại, Tác tử là bất cứ thứ gì cảm nhận môi trường quanh nó thôngqua cảm biến và tác động trở lại môi trường thông qua bộ kích hoạt.
Đối với các tác tử phần cứng, cơ quan cảm nhận có thể là các cảm biến,camera, cơ quan tác động có thể là các bộ phận cơ học quang học hoặc âm thanh
Có thể lấy một ví dụ như con người là một tác tử với cảm biến là mắt,tai các cơ quan cảm giác; bộ kích hoạt tay,chân Hay người máy là một tác
tử với cảm biến là camera, thiết bị cảm ứng; và bộ kích hoạt là máy móc
Đối với các tác tử là chương trình phần mềm, môi trường hoạt độngthông thường là các máy tính, các mạng máy tính Việc cảm nhận môi trường
và tác động được thực hiện thông qua các lời gọi hệ thống
Tác tử có một số đặc điểm và tính chất như sau:
- Tình tự chủ: tính tự chủ thể hiện khả năng tự kiểm soát bản thân củatác tử (Agent) Mỗi tác tử được trang bị một cơ sở kiến thức và một cơ cấuđưa ra các quyết định từ cơ sở kiến thức của nó và các dữ liệu mà nó thu được
từ bên ngoài Sau khi được giao nhiệm vụ tác tử tự hoạt động mà không cầnphải được điều khiển từ bên ngoài Tự chủ ở đây cũng được hiểu là khả năngcác tác tử hành động không cần đến sự can thiệp trực tiếp của người hay cáctác tử khác: tác tử có khả năng kiểm soát trạng thái cũng như hành vi củamình trong thời gian tương đối dài
- Tính di động: Là khả năng di chuyển giữa các máy tính hoặc các nútkhác nhau trong mạng, đồng thời giữ nguyên trạng thái và khả năng hoạt độngcủa mình Các tác tử có đặc điểm này được gọi là tác tử di động Khi dichuyển các tác tử đóng gói dữ liệu và giữ nguyên trạng thái
- Tính thích ứng: là khả năng tác tử có thể tự nhận thức về môi trườngcủa mình và có những đáp ứng thích hợp cho sự thay đổi môi trường để thỏamãn các mục tiêu được giao Nhờ có tính thích ứng giúp tác tử tồn tại và hoạtđộng hiệu quả khi môi trường thay đổi
Trang 31- Tính chủ động: tính chủ động tìm kiếm khả năng hành động hướngtới thực hiện mục tiêu được giao.
- Tính xã hội: các tác tử có khả năng tương tác với nhau và cả conngười để thỏa mãn mục tiêu thiết kế, hoàn thành nhiệm vụ của riêng mìnhhoặc để giúp đỡ các đối tác
Mô hình đa tác tử là việc tái hiện lại một phần phức tạp của thế giớibằng việc tái hiện lại thông qua các thực thể là các tác tử Ở mô hình này xemxét sự tương tác giữa các tác tử với nhau và với môi trường hệ thống
ABM (agent based modeling) là mô hình trong đó các cá thể (hay các loài)được mô tả như các thực thể duy nhất và độc lập, tương tác với nhau và vớimôi trường xung quanh Các loài do đó sẽ có các hành vi thích ứng: Chúng cóthể điều chỉnh hành vi của mình, của loài khác hay của môi trường Sử dụng
mô hình ABM cho chúng ta khả năng hướng tới vấn đề sự nổi bật cần quantâm đến khi nghiên cứu mô hình: hệ động lực xét tới các thành phần cá thểcủa hệ tương tác với nhau và với môi trường như thế nào Từ đó, ta có thểnghiên cứu các câu hỏi về các hành vi của hệ xuất phát từ, hay có liên hệ thếnào với các đặc trưng và hành vi của các cá thể thành phần
Trang 321.4.4 Cấu trúc chuẩn mô tả mô hình đa tác tử
Cấu trúc chuẩn để mô tả mô hình đa tác tử được đưa ra bởi Volker Grimmvào năm 2006 (Volker Grimm và cs, 2006) và được chỉnh sửa vào năm 2010(Volker Grimm và cs, 2010) được gọi là giao thức ODD (Overview, Designconcepts and Detail)
Cấu trúc ODD bao gồm rất nhiều thành phần được sử dụng để mô tả
mô hình:
a Mục đích của mô hình
Mỗi mô hình đều được bắt đầu từ một bài toán, một vấn đề hoặc mộtgiả thuyết Do vậy,ODD bắt đầu với một tóm tắt ngắn gọn về mục tiêu mà môhình phát triển Mục đích của mô hình không cho biết mô hình hoạt động thếnào, nó chỉ cho biết cái gì được mô hình sử dụng và khía cạnh nào của môhình được mô tả tiếp Ngoài ra, mục đích của một mô hình còn cho biết tạisao người lập mô hình cần xây dựng mô hình phức tạp, điều gì trong mô hình
là tổng quát, điều gì cần chi tiết và người lập mô hình dự định làm gì với môhình của họ
b Các thực thể, biến trạng thái và phạm vi mô hình
tương tác với các đối tượng hoặc tác nhân khác và chịu ảnh hưởng của cácnhân tố của môi trường bên ngoài
Hầu hết các mô hình dựa trên cá thể gồm có các loại thực thể sau: cá thể, đơn
vị không gian, môi trường, các nhóm cá thể
tất cả cá thể
và nó cũng là dấu hiệu cho biết sự thay đổi của thực thể theo thời gian Biếntrạng thái có thể là biến giới tính, tuổi, màu sắc
Trang 33xét trong mô hình Phạm vi của mô hình được xét ở hai khía cạnh:
Chi tiết: phạm vi là đơn vị thời gian hoặc đơn vị không gian trong mô hình.Khái quát: phạm vi là thời gian tổng hoặc vùng không gian bao phủ mô hình
hình Chúng ta phải biết các quá trình nào thuộc về môi trường và các quátrình nào là của cá thể được xây dựng trong mô hình để hiểu rõ một mô hìnhdựa trên cá thể
trong không gian xảy ra như thế nào Trong mô hình dựa trên cá thể, kế hoạchđược sử dụng để xác định chính xác thứ tự xảy ra các sự kiện và sự liên hệgiữa các sự kiện với thời gian mô phỏng
Trang 34Bất cứ mô hình nào thì đầu ra của mô hình cũng phụ thuộc vào các dữliệu đầu vào của mô hình Trong mô hình dựa trên cá thể, dữ liệu đầu vàothường là điều kiện môi trường, nên các biến trạng thái của mô hình sẽ chịutác động của điều kiện môi trường.
1.4.5 Phần mềm GAMA (GIS and Agent-based Modeling Architecture)
GAMA - một phần mềm mô phỏng sử dụng để mô hình hóa dựa trên cá thểGAMA là một nền tảng cung cấp môi trường mô hình hóa và mô phỏng hoànchỉnh để xây dựng không gian mô phỏng dựa trên cá thể Phần mềm được pháttriển bởi một nhóm nghiên cứu người Pháp - Việt Nam từ năm 2007
GAMA là một nền tảng mô phỏng nhằm hướng tới các lĩnh vực chuyênmôn, nhà mô hình hóa Do dựa trên nền tảng Java nên GAMA có thể chạytrên 3 nền hệ điều hành phổ biến hiện nay là Windows, Mac OS, Linux Dunglượng bộ cài đặt nhỏ gọn, dễ cài đặt làm cho nó ngày càng được sử dụng phổbiến Thêm vào đó, qua các phiên bản, giao diện GAMA luôn được cải tiến đểgiao diện thân thiện hơn với người dùng
Các tính năng nổi nổi trội của GAMA so với các phần mềm mô phỏngkhác (Netlogo, Repast, Cormas, ) bao gồm:
- Có khả năng sử dụng dữ liệu phức hợp dữ liệu địa lý GIS như mộtmôi trường cho các cá thể;
- Có khả năng xử lý một lượng rất lớn (hỗn hợp) các cá thể;
- Có khả năng cung cấp nền tảng cho thí nghiệm điều khiển tự động(bằng cách tự động chỉnh nhiều tham số, ghi lại các thống kê );
- Có khả năng định nghĩa các mô hình đa mức
- Dễ dàng sử dụng ngay với những nhà khoa học không thuộc chuyênngành máy tính Tương tác với các cá thể trong quá trình chạy giả lập
Ngoài ra GAMA cũng cung cấp:
- Cung cấp một ngôn ngữ mô hình hóa hoàn chỉnh để mô hình hóa các
cá thể và môi trường
Trang 35- Cung cấp thư viện lớn và khả năng mở rộng cao (sự di chuyển của cáthể, giao tiếp, các hàm toán học, đồ thị, )
- Hệ thống vẽ đồ thị mạnh mẽ, linh hoạt
- Cung cấp một tập hợp hoàn chỉnh các công cụ xử lý hàng loạt.GAMA Cho phép sự thăm dò thông minh, có hệ thống đối với tập các tham sốcủa mô hình
Hình 1.2: Giao diện soạn thảo GAMA
Giao diện soạn thảo GAMA được chia làm 3 phần chính :
- Cửa sổ duyệt các mô hình: Thư viện các mô hình có sẵn trongGAMA và các mô hình được tạo bởi người dùng sẽ hiển thị ở đây Thưviện có sẵn chứa rất nhiều các mô hình khác nhau được phân loại và đểtrong các thư mục con
- Khung soạn thảo: hiển thị các dòng lệnh của mô hình đang đượcsoạn thảo Một mô hình được chia làm 4 phần:
Khai báo toàn cục (Global): khai báo các biến, các tham số và cáclệnh có tác dụng trên toàn mô hình
Trang 36Môi trường (Environment): khai báo các biến, thể hiện hành động có tácdụng cho môi trường trong mô hình Môi trường này có thể được tạo trực tiếphoặc ta có thể lấy từ môi trường ngoài như dữ liệu GIS, tập tin ảnh
Thực thể (Entities): khởi tạo các cá thể, các biến và các hành vi của loài
Thử nghiệm (Experiment): Bối cảnh thực hiện mô phỏng, xác địnhcác điều kiện cho đầu vào và đầu ra
- Cửa sổ phác thảo: tóm tắt cho người sử dụng biết các biến, cáchành động được khai báo trong khung soạn thảo
1.4.6 Ứng dụng sử dụng mô hình mô phỏng Đa Tác Tử trong quản lý môi trường
Mô hình và mô phỏng đa tác tử được ứng dụng trong nhiều lĩnh vựctrong cuộc sống Mô hình, mô phỏng đa tác tử thường được ứng dụng trongcác mô hình quản lý, kiểm soát Đặc biệt là trong lĩnh vực quản lý môitrường Đã có nhiều bài báo, công bố khoa học trên Thế giới về ứng dụng môhình Đa Tác tử trong các vấn đề môi trường Năm 2005, hai tác giả Marina V.Sokolova và Antonio Fernández-Caballero (2005) công bố báo cáo khoa học
“Công nghệ hệ thống nền Đa tác tử trong các vấn đề Môi trường agent-based System Technologies in Enviromental issuaes) báo cáo về việc
(Multi-áp dụng các phần mềm mô hình tác tử cho hệ thống thông tin giám sát môitrường tạo bởi một MAS - Hệ thống Đa tác tử (multi-agent-system), nhằmmục đích để cung cấp số đo thông tin và ô nhiễm không khí, dữ liệu khítượng, phân tích chúng và tạo ra tín hiệu báo động
Một trong các dự án ứng dụng mô hình mô phỏng đa tác tử vào quản lýmôi trường là MAELIA (Multi-agent for Enviromental Norms impactAssessment) MAELIA là một mô hình hóa và mô phỏng nền tảng, đa tác tử,đánh giá, trên quy mô lãnh thổ, những thay đổi về môi trường, kinh tế và xãhội của các tiêu chuẩn quản lý nước kết hợp, hoạt động nông nghiệp và toàncầu (nhân khẩu học, động lực sử dụng đất và biến đổi khí hậu)
Trang 37Hiện nay, nền tảng này cho phép đại diện cho các tương tác có độ phângiải tốt không gian và thời gian giữa các hoạt động nông nghiệp, thuỷ vănkhác nhau nguồn tài nguyên nước và tài nguyên nước (bản phát hành, hạnchế, sự lựa chọn các nguồn lực) Trong dự án này các nhà nghiên cứu có xâydựng, phát triển một nền tảng mô phỏng tác động từ việc áp dụng các chuẩnquản lý và quản trị nguồn nước, đất đai và môi trường Nền mô phỏng nàyđược lựa chọn vì nó cho phép kết nối được nhiều hình thức khác nhau trong
mô hình đa tác tử:
- Các hoạt động địa hóa học và thủy văn trên quy mô một vùng châu thổ;
- Việc chiếm và sử dụng đất và tác động của chúng tới nguồn tài nguyên;
- Hoạt động con người gắn với khai thác và quản lý nguồn tài nguyên;
- Tác động của biến đổi khí hậu, đặc biệt là biến đổi nguồn nước
Mục đích của dự án là đánh giá tác động trực tiếp hoặc gián tiếp, cáckết quả mong đợi hoặc không mong đợi cho việc áp dụng các chuẩn quản lýtrên một vùng lãnh thổ trong đó có các nguồn tài nguyên có thể tái tạo nhưnước chịu phụ thuộc vào những chu trình vật lý phức tạp, đồng thời phải chịutác động từ nhiều hình thức sử dụng khác nhau của các tác nhân xã hội khôngđồng nhất Dự án MAELIA được mô phỏng với phần mềm GAMA (GIS andAgent-based Modeling Architecture)
Có thể đưa ra một số dự án nhỏ trong MAELIA ứng dụng mô hình môphỏng Đa tác tử vào trong lĩnh vực quản lý môi trường:
Đầu tiên kể đến đó là Benoit Gaudou, Christophe Sibertin-Blanc, OlivierTherond và cộng sự (2013) với dự án Hệ thống Đa tác tử đánh giá tổng hợptrong vấn đề quản lý triều thấp (Multi-agent platform for integratedassessment of low-water management issues) Xuất phát từ thực tế thườngxuyên phải đối mặt với “khủng hoảng nguồn nước” ở giai đoạn thủy triềuthấp tại Pháp Các tác giả đã tiến hành xây dựng một mô hình mô phỏng Đatác tử để đánh giá tác động của các chính sách, chiến lược kế hoạch quản lý
Trang 38khác nhau đối với một hệ thống con bao gồm: tài nguyên ( hệ thống nước),các đơn vị tài nguyên (khối lượng nước và dòng chảy), hệ thống quản trị (tổchức quản trị tài nguyên nước), người sử dụng (cá nhân, tập thể sử dụng tàinguyên nước) Ngoài tác động của chính sách, hệ thống cũng chạy mô phỏngcác kịch bản kết hợp với khí hậu khác nhau thay đổi dự báo hơn hai mươinăm trong tương lai Việc đánh giá dựa vào môi trường, kết quả kinh tế và xãhội như dòng nước ở giám sát điều tiết điểm, nước xả, nghị định, hạn hánnước tần số và cường độ (cuộc khủng hoảng nước), diện tích cây trồng, năngsuất cây trồng hoặc thu nhập của nông dân
Cũng năm 2013, các nhà nghiên cứu MAZZEGA, Pierre, SANTANA,Daniel (2013) với dự án Hệ thống Đa tác tử cho đánh giá tác động của chínhsách nguồn nước: sơ đồ đường (Multi-agent for water policy impactassessment: a road map) ở dự án này tác giả nghiên cứu sự giàng buộc giữaactors (cơ quan và tổ chức), nguồn lực (nhận thức, yếu tố ngoại cảnh) và cácquy tắc quản lý môi trường từ đó đưa ra mô phỏng ảnh hưởng của chính sáchnguồn nước đến các cơ quan, tổ chức và các nguồn lực
Ngoài ra, trong thu gom rác cũng có nghiên cứu của các nhà khoa họctrên thế giới, năm 2015, Swapan Das, Bidyut Kr Bhayttacharyya (2015) công
bố bài báo với đề tài Tối ưu hóa thu gom rác thải đô thị và tuyến đường vậnchuyển (Optimization of municipal solid waste collection and transportationroutes) Đề tài được thực hiện ở thành phố Kolkata, Ấn độ, được thực hiệntrong 2 giai đoạn dựa trên mô hình mô phỏng Đa tác tử Giai đoạn 1: tối ưuhóa đường đi từ nguồn đến bãi tập kết; giai đoạn 2: tối ưu hóa đường đi từ bãitập kết đến khu xử lý Kết quả thu được tối ưu hóa 30% đường đi so với hiệntrạng thực tế
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
Trang 392.1 Đối tượng nghiên cứu
- Hiện trạng công tác quản lý rác thải sinh hoạt trên địa bàn thành phố
2.3 Nội dung nghiên cứu
- Đặc điểm tự nhiên, kinh tế, xã hội thành phố Hà Giang, tỉnh Hà Giang;
- Hiện trạng quản lý rác trên địa bàn thành phố Hà Giang, tỉnh Hà Giang;
- Ứng dụng mô hình và mô phỏng Đa Tác Tử trong thu gom rác tạithành phố Hà Giang, tỉnh Hà Giang;
- Đề xuất hệ thống thu gom rác được tối ưu hóa bởi mô hình và môphỏng Đa Tác Tử
2.4 Phương pháp nghiên cứu
2.4.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
- Thu thập, kế thừa, tổng hợp các tài liệu của chi cục BVMT thành phố
Hà Giang, công ty cổ phần môi trường đô thị thành phố Hà Giang về hiệntrạng công tác thu gom rác trên địa bàn thành phố bao gồm: tổng lượng rácthu gom, số nhân công , số lượng phương tiện thu gom, số điểm tập kết, chiphí cho việc thu gom;
- Qua Internet thu thập số liệu thêm về hiện trạng thu gom rác của bộTài nguyên và Môi trường hoặc các cơ quan khác;
- Các công trình nghiên cứu liên quan đến đề tài để thu thập thêmnhững số liệu có liên quan
2.4.2 Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp
- Phỏng vấn cán bộ quản lý về thu gom số phiếu 2 phiếu, công nhânvận độ xe số phiếu 2 phiếu, công nhân bãi xử lý số phiếu 2 phiếu: Quy trình