3.5.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
Tiến hành thu thập số liệu tại các phòng ban về các vấn đề liên quan: - Địa hình, địa chất, khí hậu, thủy văn
- Các thông tin, số liệu về công tác quản lý, tình hình thu gom, lộ trình thu gom, vận chuyển chất thải rắn sinh hoạt.
- Hiện trạng quản lý rác thải tại địa phương.
3.5.2. Phương pháp điều tra
Khảo sát thực địa:
Phương pháp này được áp du ̣ng để thu thập số liê ̣u về các nô ̣i dung sau: - Vị trí (tọa độ) bãi đổ rác, điểm tập kết rác của địa phương.
- Các tuyến đường thu gom và vận chuyển CTRSH. - Phương thức thu gom và hình thức vận chuyển CTRSH.
Phương pháp phỏng vấn:
Phỏng vấn hộ gia đình và tổ vệ sinh môi trường qua phiếu điều tra. Tổng số hô ̣ được phỏng vấn là 170, được lấy ngẫu nhiên trên 7 phường và 10 xã. Nội dung phỏng vấn về tình hình quản lý rác thải tại địa phương (xem Phụ lục 1).
3.5.3. Phương pháp xác định định hệ số phát thải
Lượng rác thu gom được xác định bằng cách theo dõi việc tập kết rác thải tại các điểm tập kết rác thải của từng khu vực trong xã để đếm số xe đẩy tay chứa rác trong một ngày, tuần và trong tháng. Các xe đẩy tay được chở đến điểm tập kết vào đúng giờ quy định và cho lên xe chở rác chuyên dùng của công ty môi trường đô thị. Với phương pháp đếm số xe và cân để xác định thành phần, tỷ lệ rác thải sẽ giúp biết được khối lượng rác thải phát sinh hàng ngày. Do lượng rác thải thường là ổn định từ các nguồn thải, rất ít bị biến động. Nên tiến hành xác định khối lượng và sau đó tính trung bình.
Hệ số phát thải rác tại gia đình được xác định bằng cách cân hàng ngày. Số lượng hộ cân rác là 170, trùng với các hộ phỏng vấn. Do số lượng mẫu lớn nên chúng tôi yêu cầu các hộ hỗ trợ cân và ghi chép số liệu hàng ngày theo hướng dẫn sau:
+ Cân rác vào giờ cố định trong ngày 1 lần/ngày.
+ Số lần cân rác của mỗi hộ gia đình lặp lại 3 lần/tháng (cân trong 3 tháng). Giữa các ngày cân rác trong tuần, trong tháng có sự luân chuyển để cân được vào các ngày đầu tuần, giữa tuần, cuối tuần trong tháng.
Từ kết quả cân thực tế rác tại các hộ gia đình, tính được lượng rác thải trung bình của 1 hộ/ngày, và lượng rác thải bình quân/người/ngày.
3.5.4. Phương pháp xây dựng Sơ đồ
Sơ đồ phân bố nguồn thải:
Nguồn thải chính gồm các hộ gia đình và các điểm xả thải công cộng (chợ, cơ quan ...). Sơ đồ phân bố hộ gia đình được xây dựng dựa trên Sơ đồ sử dụng đất năm 2017 (trong đó có phân lớp khu dân cư) và số liệu thống kê về dân số năm 2017 của thành phố. Vì không có tọa độ gắn với các hộ gia đình nên thuật toán ngẫu nhiên được áp dụng để phân bổ vị trí của các hộ trong khu dân cư (Hình 3.1).
Đặc điểm nhân khẩu của mỗi hộ được gán cho các hộ dựa vào thống kê mô tả (giá trị trung bình, độ lệch chuẩn).
Hình 3.1. Sơ đồ phương pháp tạo Sơ đồ phân bố hộ gia đình
Bản đồ Sử dụng đất Tách lớp dân cư Bản đồ khu dân cư xã,phường Bản đồ hành chính Số liệu thống kê dân số Tổng hợp (Dân số theo cụm) Tổng hợp thống kê
Tạo điểm ngẫu nhiên và gán thuộc tính Số hộ và đặc điểm hộ gia đình theo phường xã Sơ đồ phân bố Hộ gia đình
Sơ đồ các nguồn thải công cộng khác được xây dựng đơn giản bằng cách nhập tọa độ thu được từ máy thu định vị GPS vào phần mền ArcGIS để tạo bản độ dạng điểm.
Sơ đồ hệ thống thu gom rác thải:
Các Sơ đồ thể hiện hệ thống thu gom rác thải bao gồm: Sơ đồ các điểm trung chuyển rác (bãi tập trung hoặc thùng rác lớn), các tuyến thu gom, các hộ trong phạm vi thu gom và khối lượng rác tập trung tại các điểm thu gom/trung chuyển. Các Sơ đồ này được tạo ra từ tọa độ đo bằng máy GPS và số liệu thống kê về tuyến thu gom của Công ty TNHH MTV Môi trường và công trình đô thị Hưng Yên (Hình 3.2).
Hình 3.2. Sơ đồ phương pháp tạo Sơ đồ điểm trung chuyển và tuyến thu gom CTRSH
Lượng rác tập trung tại mỗi điểm trung chuyển được xác định dựa vào thuật toán ước lượng khoảng cách gần nhất của các điểm phát sinh chất thải tới vị trí bãi tập trung hoặc thùng đựng rác. Sơ đồ phương pháp được thể hiện như trong Hình 3.3.
Tọa độ của các điểm trung
chuyển
Tạo sơ đồ điểm
Sơ đồ Các điểm trung chuyển Sơ đồ đường giao thông Số liệu thống kê rác theo tuyến Tách đối tượng Tổng hợp thống kê, gán thuộc tính Sơ đồ Các tuyến thu gom
Hình 3.3. Sơ đồ phương pháp xác định các hộ nằm trong phạm vi thu gom CTRSH
Sơ đồ khối lượng rác tập trung tại các điểm trung chuyển được tính toán bằng các cộng gộp rác của tất cả các hộ trong phạm vi thu gom của từng tuyến. Khối lượng rác thải của từng hộ được tính bằng cách nhân hệ số rác thải theo khu vực và nhân khẩu trong hộ (Hình 3.4).
Sơ đồ vị trí hộ gia đình Tính khoản cách (Proximity) Sơ đồ Các hộ trong phạm vi thu gom Số liệu thống kê rác theo tuyến Sơ đồ các điểm trung chuyển Xác định phạm vi thu gom của các tuyến
Bảng thuộc tính Các điểm trung chuyển gần nhất và khoảng cách Bảng khoảng cách xa nhất tới các hộ được
thu gom theo tuyến
Lọc các hộ trong phạm vi thu gom
Hình 3.4. Sơ đồ phương pháp tạo Sơ đồ khối lượng rác tại điểm trung chuyển
Các Sơ đồ được thực hiện trong phần mềm ArcGIS 10.3.
3.5.5. Phương pháp xây dựng mô hình
Mô hình được xây dựng dựa trên tiếp cập hệ thống động thái (dynamic system), trong đó công tác quản lý rác thải là một hệ thống gồm có các đối tượng cụ thể như: người xả bỏ rác thải (hộ giai đình, cơ sở sản xuất, trường học v.v.) người thu gom rác thải, người xử lý rác thải, người quản lý môi trường và chính sách quản lý môi trường. Trong hệ thống này, các đối tượng có tương tác với nhau theo các phương thức nhất định và có thể mô phỏng được. Riêng các yếu tố quản lý được xem như là các biến tổng quan (global parameters) có ảnh hưởng tới tất cả các thành phần trong hệ thống. Mô hình được xây dựng trong phần mềm NetLogo (Wilensky, 1999) với các trình tự như sau:
Sơ đồ các hộ trong phạm vi thu gom Gán các hộ với điểm trung chuyển gần nhất Bảng thống kê rác thải theo điểm
trung chuyển
Sơ đồ các điểm trung chuyển
Kết nối thuộc tính (join)
Sơ đồ khối lượng rác theo các điểm trung
a) Bước 1: Xây dựng cấu trúc mô hình lý thuyết
Mô hình lý thuyết về hê ̣ thống quản lý rác thải được mô phỏng mô ̣t cách đơn giản hóa hệ thống quản lý ta ̣i địa bàn nghiên cứu. Theo mô hı̀nh này, toàn bô ̣ hê ̣ thống quản lý rác thải được điều hành bởi chı́nh quyền đi ̣a phương như UBND, các phòng ban có liên quan và các tổ chức xã hô ̣i ta ̣i các cấp đô ̣ hành chính khác nhau. Thành phần này đă ̣t trên cùng của sơ đồ, thể hiê ̣n như nhóm yếu tố tổng quan, chi phối gián tiếp toàn bô ̣ hoạt đô ̣ng của các thành phần khác trong hê ̣ thống.
Các đối tượng phát sinh rác thải bao gồm hộ gia đı̀nh, công sở, trường học, dịch vụ, chợ v.v. Tuy nhiên, như kết quả thảo luâ ̣n trong các phần trước, ta ̣i thành phố Hưng Yên, các đối tượng phát có lượng rác thải đáng kể nhất là từ khối dân cư và các chợ, trường học, cơ quan công sở. Vı̀ vâ ̣y, trong mô hình chúng tôi chı̉ đưa hai nguồn phát sinh chı́nh này vào mô phỏng. Các yếu tố chi phối trực tiếp đến lượng phát thải được đưa vào mô hı̀nh dựa trên kết quả điều tra thực tế là nhân khẩu, hê ̣ số phát thải trung bình và số chợ.
Lượng thu gom có các yếu tố tác đô ̣ng trực tiếp là phương tiê ̣n thu gom, tần suất thu gom và số lượng nhân viên thu gom.
Hiệu số giữa lượng phát sinh và thu gom sẽ là lượng rác tồn dư. Mu ̣c đı́ch quản lý chính là làm sao thu gom được triê ̣t để rác, đảm bảo lượng tồn dư ở mức tối thiểu nhất trong điều kiê ̣n cu ̣ thể của đi ̣a phương.
Vai trò của hệ thống kiếm soát rác thải (yếu tố tổng quan) là sử dụng các biê ̣n pháp và công cụ để điều kiển các biến trực tiếp như giảm tốc độ tăng nhân khẩu, tăng phương tiê ̣n thu gom, tăng tần suất thu gom v.v. để giảm lượng rác thải tồn dư.
b) Bước 2: Xác định tham số cho mô hình
Các tham số cho mô hı̀nh tính toán của hê ̣ thống quản lý rác thải được xác đi ̣nh từ kết quả điều tra thực tế. Giá tri ̣ của những tham số như sau:
-Chất thải rắn sinh hoạt phát sinh từ các hộ gia đình -Rác thải từ các chợ
-Rác thải từ các công sở, trường học, bệnh viện …
c) Bước 3: Xây dựng mô hình trên máy tính
Xây dựng mô hình trên máy tính: biểu diễn và trı̀nh bày các thuâ ̣t toán bằng công cu ̣ trong phần mềm Netlogo. Trong mô hình máy tính, mỗi đối tượng xả
thải được xây dựng dưới dạng 1 tác tố (agent) có khả năng hoạt động độc lập. Các agent xả thải rác tùy theo số nhân khẩu và hệ số rác theo các cụm dân cư gắn với chúng. Vị trí xả thải của mỗi agent là các điểm trung chuyển hoặc thùng rác gần nhất mà agent này tìm được. Các thuật toán tìm kiếm được viết mã (code) dựa trên mã gốc Java.
Giao diện: Giao diện chính của mô hình gồm có một phần thể hiện không gian (Sơ đồ) của khu vực nghiên cứu. Không gian này được lập trình để thể hiện nhiều loại Sơ đồ GIS như hành chính, đường xá, các hộ dân, chợ, các tuyến thu gom, các điểm trung chuyển v.v. Đó chính là những số liệu đầu vào của mô hình. Ngoài ra, phía trái của giao diện còn có tập hợp các biến điều khiển như tốc độ tăng dân số, tỷ lệ tái chế rác, chi phí thu gom v.v. phục vụ mục đích phân tích kịch bản, tìm các giải pháp quản lý tối ưu cho hệ thống. Để có thể theo dõi trực quan kết quả chạy mô hình, giao diện cũng được thiết kế thêm các độ thị biển diễn diễn biến lượng rác phát sinh và tồn dư qua các bước chạy (ngày).
Patches: Nhóm đối tượng thứ nhất của mô hình mô phỏng động thái là môi trường hay các “patches”. Các “patches” chính là đơn vị tạo thành Sơ đồ có các thuộc tính gắn với từng patch/pixel: phường xã, mật độ dân cư trong tế bào/pixel ảnh, có thùng rác phía trên hay không, khối lượng rác v.v (Hình 3.5). Những thuộc tính này có tính động thái, có nghĩa là thay đổi liên tục qua mỗi bước chạy (ngày).
Turtles: Nhóm đối tượng thứ 2 của mô hình mô phỏng là các “turtles” hay các agent. Agent trong mô hình hệ thống quản lý rác thải được chia ra các nhóm đối tượng phát thải và tập trung rác, bao gồm hộ dân, chợ, xe thùng rác v.v (Hình 3.5). Các agent có các thuộc tính như địa chỉ (thuộc phường xã nào?), số nhân khẩu, rác được thu gom về điểm tập kết nào? Các agents khả năng hoạt động độc lập (tự xả thải rác theo hành vi riêng) và có liên hệ với môi trường xung quanh (patches), chẳng hạn xả thải rác vào môi trường. Đây chính là điểm mạnh của tiếp cận mô hình hóa tác tố agent-based mà các phần mềm khác không có (Ngô Thế Ân và Trần Nguyên Bằng, 2015).
Để chương trình có thể vận hành, chúng tôi tiến hành viết code cho toàn bộ nội dung cần mô phỏng. Về cơ bản, mô hình gồm các chương trình:
-Nhập dữ liệu đầu vào -Xác định ngày tháng
-Tính toán biến động nguồn thải (dân số), tính lượng rác phát thải; -Tı́nh lượng thu gom xử lý, tồn dư;
-Trình bày và chú giải Sơ đồ, đồ thị.
Chương trình nhập dữ liệu đầu vào là để nhập các Sơ đồ và gán các tham số cho chương trình chạy.
Chương trình xác định ngày tháng rất quan trọng với mô hình mô phỏng hệ thống quản lý rác bởi các yếu tố rác thải có liên quan đến lịch thu gom. Do đó, tất cả các hành vi của mô hình đều lệ thuộc vào chương trình ngày tháng.
Chương trình tính lượng xả thải phụ thuộc vào các nguồn thải, cụ thể là dân số và các công trình công cộng.
Chương trình thu gom, tồn dư phụ thuộc vào các biến tổng quan. Ví dụ, hiệu quả thu gom 100% đồng nghĩa với tất cả rác thải thải ra được thu gom, hiệu quả thu gom thấp đồng nghĩa với lượng rác tồn dư. Khi các yếu tố tổng quan thuận lợi cho công tác thu gom thì mức độ thu gom sẽ đạt hiệu quả cao.
Chương trình trình bày và chú thích Sơ đồ, đồ thị là các nhóm code để đưa kết quả lên Sơ đồ và đồ thị.
3.5.6. Phương pháp kiểm chứng mô hình
Mô hình được xây dựng theo dạng tiền định với các hàm tính toán dân số dựa vào hệ số phát thải và dự báo dân số theo tốc độ tăng dân số. Có nghĩa là kết quả của mô hình tính theo các hàm với tham số xác định và hoàn toàn có thể dự đoán được chính xác kết quả với các số liệu đầu vào. Vì vậy công tác kiểm chứng và đánh giá mô hình chỉ tập trung vào đánh giá độ nhạy của các tham số.
Phân tích độ nhạy là xem xét sự thay đổi của các giá trị của biến trong mô hình khi các tham số có liên quan đến biến đó thay đổi. Các tham số đưa vào mô hình được kiểm tra độ nhạy bằng cách “bâ ̣t” và “tắt” để xem kết quả đầu ra của mô hình có thay đổi gì không. Công việc này được thực hiện bằng việc kéo các thanh trượt (Sliders) thể hiện các tham số trong giao diện của mô hình.
3.5.7. Ứng dụng mô hình để đánh giá hệ thống quản lý rác thải
Mô hình máy tı́nh được sử dụng để đánh giá và tối ưu hê ̣ thống quản lý rác thải sinh hoa ̣t. Các tiêu chuẩn tối ưu bao gồm tỷ lệ thu gom; thời gian và chi phí thu gom. Mỗi kết quả tối ưu chính là một kịch gợi ý về các biện pháp cần thiết để đa ̣t được mu ̣c tiêu trong quản lý rác thải ta ̣i đ§̣a bàn nghiên cứu.
Phương pháp đánh giá dựa vào các kịch bản, đó là các giả thiết về tốc độ dân số và phát triển kinh tế xã hội dựa vào quy hoạch của địa phương đến năm 2030.
PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI TP HƯNG YÊN. 4.1.1. Điều kiện tự nhiên 4.1.1. Điều kiện tự nhiên
4.1.1.1. Vị trí địa lý
Hình 4.1. Sơ đồ địa bàn nghiên cứu
Tỉnh Hưng Yên có đặc điểm địa hình tương đối bằng phẳng, nằm trong vùng đồng bằng sông Hồng, vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ và tam giác kinh tế Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh. Hưng Yên là cửa ngõ phía Đông của Hà Nội, có 23 km quốc lộ 5A và trên 20 km tuyến đường sắt Hải Nội – Hải Phòng chạy qua, ngoài ra có quốc lộ 39A, 38 nối từ quốc lộ 5 qua thành phố đến quốc lộ 1A (qua cầu Yên Lệnh) và đến quốc lộ 10 (qua cầu Triều Dương), là trục giao thông quan trọng
nối các tỉnh Tây-Nam Bắc bộ (Hà Nam, Ninh Bình, Nam Định, Thanh Hoá…) với Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh. Bên cạnh đó, Hưng Yên gần các cảng biển Hải Phòng, Cái Lân; Sân bay quốc tế Nội Bài, giáp ranh với các tỉnh và thành phố Hà Nội, Bắc Ninh, Hà Tây, Hà Nam, Thái Bình và Hải Dương.
Với diện tích 73,42 km² (7.342,07 ha) Thành phố Hưng Yên tiếp giáp với