4. í nghĩa của đề tài
1.5. Ứng dụng GIS trong quản lý, thu gom, vận chuyển CTR
1.5.1. Trờn thế giới
Ngay nay cụng tỏc quản lớ CTR bằng cụng nghệ GIS được thức hiện ở nhiều nước trờn thế giới.
Tại nước Anh hơn 90% rỏc thải đụ thị được xử lớ bằng chụn lấp. Điều đú cho thấy, cụng tỏc quản lớ việc xử lớ rỏc thải là vấn đề hết sức quan trọng. Nhiều hướng dẫn của EC và phỏp luật do UK ban hành cựng với nhiều vấn đề mụi trường liờn quan đó tạo ỏp lực lờn cỏc nhà đầu tư để xõy dựng những bói chụn lấp (BCL) lớn nhất nhưng giỏ thành lại rẻ nhất và ớt tỏc động nhất tới mụi trường. BCL và cỏc hoạt
động chụn lấp trong thực tế cú thể được cải tiến với khả năng điều khiển chớnh xỏc bằng việc ứng dụng GIS. Sự phõn tớch thành phần, độ chặt chẽ, tỷ trọng của rỏc thải với thay đổi thể tớch trong suốt thời kỡ chụn lấp đảm bảo rằng hiệu quả của phương phỏp lựa chọn sẽ đạt được và dung tớch chứa là lớn nhất. GIS cũng đúng vai trũ quan trọng trong quỏ trỡnh quan trắc mụi trường ở cỏc BCL đó đúng cửa. Damian C. Green chuyờn viờn mụi trường thuộc Đại học Sunderland trong bài bỏo “GIS và ứng dụng nú trong quản lớ CTR tại nước Anh” đó trỡnh bày kinh nghiệm của nước Anh trong thiết kế, xõy dựng cỏc BCL chất thải [21].
Senthil Shanmugan, một trong những chuyờn gia Ấn Độ nghiờn cứu vấn đề này đó đưa ra quan điểm ứng dụng GIS, hệ thống thụng tin quản lớ (MIS) và hệ thống định vị toàn cầu (GPS) trong quản lớ CTR trong bài bỏo được đăng tải trờn Internet. Từ đú, cỏc chuyờn gia thành phố Bangalore (Ấn Độ) đó xõy dựng dự ỏn ứng dụng GIS trong cụng tỏc quản lớ CTR sinh hoạt cho thành phố Bangalore [21].
1.5.2. Ở Việt Nam
Trong bỏo cỏo khoa học cú tiờu đề “ Phần mềm hỗ trợ quy hoạch BCL rỏc” được trỡnh bày tại Hội nghị khoa học và cụng nghệ Nam Trung Bộ và Tõy Nguyờn tổ chức tại Quy Nhơn (21-22/12/2003), TSKH. Bựi Văn Ga cựng cỏc cộng sự đưa ra một phần mềm hỗ trợ quy hoạch BCL rỏc thải cho TP. Đà Nẵng.
Kể từ đú, rất nhiều phần mềm được phỏt minh nhằm hỗ trợ cho cụng tỏc quản lớ CTR dựa trờn cộng nghệ GIS được thực hiện như: Phần mềm WASTE phiờn bản 1.0; phiờn bản 2.0; phiờn bản 3.0 do TSKH. Bựi Tỏ Long làm chủ trỡ cựng cộng sự.
Bờn cạnh đú, trong thời gian qua cú rất nhiều nghiờn cứu ứng dụng GIS trong bài toỏn quản lớ CTR sinh hoạt đó được chỳ ý trong cỏc đề tài nghiờn cứu, Luận văn tốt nghiệp, Luận văn thỏc sỹ.
Chương 2
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiờn cứu
2.1.1. Đối tượng nghiờn cứu
- Cỏc thụng tin về hệ thống quản lý CTR sinh hoạt tại TP. Thỏi Nguyờn; - Quy trỡnh thu gom CTR sinh hoạt tại TP. Thỏi Nguyờn;
- Cỏc điểm hẹn lấy rỏc trờn địa bàn TP. Thỏi Nguyờn và chủ yếu là cỏc điểm hẹn trong cỏc phường trung tõm;
- Cỏc lộ trỡnh vận chuyển CTR sinh hoạt trong TP. Thỏi Nguyờn;
- Tỡnh trạng của cỏc thiết bị thu gom, vận chuyển CTR sinh hoạt trong TP. Thỏi Nguyờn.
2.1.2. Phạm vi nghiờn cứu
- Đề tài chỉ tập trung vào khảo sỏt hệ thống thu gom, vận chuyển CTR sinh hoạt tại cỏc phường trung tõm TP. Thỏi Nguyờn;
- Cú thể nghiờn cứu sõu hơn để mở rộng mụ hỡnh cho toàn TP. Thỏi Nguyờn và cỏc khu vực cú đặc điểm về tuyến thu gom, vận chuyển gần giống với điều kiện của TP. Thỏi Nguyờn.
2.2. Địa điểm và thời gian tiến hành
- Địa điểm nghiờn cứu: cỏc phường trung tõm TP. Thỏi Nguyờn bao gồm (10 phường): Quang Trung, Đồng Quang, Hoàng Văn Thụ, Trưng Vương, Tỳc Duyờn, Phan Đỡnh Phựng, Gia Sàng, Tõn Lập, Tõn Thịnh, Thịnh Đỏn.
- Thời gian tiến hành: từ thỏng 06/2011 đến thỏng 06/2012.
2.3. Nội dung nghiờn cứu
- Tỡm hiểu về điều kiện tự nhiờn, kinh tế - xó hội của TP. Thỏi Nguyờn; - Nghiờn cứu về phần mềm Arcview 3.2;
- Hiện trạng hệ thống thu gom, vận chuyển và quản lý CTR sinh hoạt tại TP. Thỏi Nguyờn;
- Ứng dụng GIS vào cụng tỏc quản lý thu gom, vận chuyển CTR sinh hoạt tại TP. Thỏi Nguyờn
- Dự bỏo sự gia tăng dõn số, khối lượng rỏc phỏt sinh và số phương tiện cần thiết để phục vụ cho việc thu gom, vận chuyển CTR sinh hoạt của TP. Thỏi Nguyờn đến năm 2020.
2.4. Phương phỏp nghiờn cứu
2.4.1. Phương phỏp nghiờn cứu cỏc cơ sở lớ thuyết
Nghiờn cứu và phõn tớch tài liệu trong và ngoài nước liờn quan tới cụng tỏc quản lý CTR sinh hoạt, hệ thống thụng tin địa lý và ứng dụng của hệ thống thụng tin địa lý trong quản lý thu gom, vận chuyển CTR.
2.4.2. Phương phỏp thu thập thụng tin, số liệu
Phương phỏp này kế thừa kết quả nghiờn cứu của cỏc tỏc giả đi trước cũng như cỏc số liệu thu thập được từ Sở Tài nguyờn và Mụi trường, Cụng ty Mụi trường và Cụng trỡnh đụ thị Thỏi Nguyờn, Cục Thống kờ Thỏi Nguyờn, UBND TP. Thỏi Nguyờn… cỏc số liệu thu thập được từ cỏc đề tài, dự ỏn, bỏo cỏo về mụi trường để làm CSDL cho đề tài. Cỏc số liệu thu thập gồm:
- Số liệu về điều kiện tự nhiờn, kinh tế - xó hội của TP. Thỏi Nguyờn;
- Cỏc thụng tin, số liệu, hỡnh ảnh về cụng tỏc quản lý CTR sinh hoạt tại TP. Thỏi Nguyờn: lượng rỏc phỏt sinh, tỡnh hỡnh thu gom, khối lượng thu gom, thời gian thu gom, lực lượng, phương tiện thu gom, vận chuyển, lộ trỡnh thu gom, vận chuyển, bói chụn lấp…
- Hiện trạng về cỏc đoạn đường như: chiều dài, chiều rộng, chiều lưu thụng; - Thu thập bản đồ: bản đồ ranh giới hành chớnh, bản đồ giao thụng, bản đồ quy hoạch cỏc khu dõn cư… của TP. Thỏi Nguyờn.
2.4.3. Phương phỏp khảo sỏt thực địa
Trờn cơ sở nghiờn cứu về mặt lớ thuyết và cỏc số liệu thu thập được, tiến hành khảo sỏt thực tế:
- Quan sỏt hiện trạng chất thải rắn sinh hoạt hàng ngày trờn địa bàn TP. Thỏi Nguyờn;
- Khảo sỏt khối lượng thu gom tại cỏc điểm hẹn, quy trỡnh thu gom, vận chuyển CTR sinh hoạt xem cú đỳng với quy trỡnh trờn văn bản khụng.
2.4.4. Phương phỏp phõn tớch, tổng hợp số liệu
- Trờn cơ sở số liệu thu thập được, cựng với cỏc số liệu khảo sỏt thực tế tiến hành phõn tớch, tổng hợp, xử lý nguồn số liệu, sau đú chọn lọc cỏc số liệu cần thiết để làm CSDL cho đề tài;
- Phõn tớch và đỏnh giỏ hiện trạng về kinh tế, xó hội và cụng tỏc thu gom, vận chuyển CTR sinh hoạt tại TP. Thỏi Nguyờn.
2.4.5. Phương phỏp số hoỏ bản đồ
Từ bản đồ gốc của TP. Thỏi Nguyờn, dựng phần mềm Acview 3.2 để số hoỏ lại cỏc lớp bản đồ (như: lớp giao thụng, ranh giới hành chớnh…) cho phự hợp với mục tiờu của đề tài.
2.4.6. Phương phỏp toỏn học
Ứng dụng cỏc mụ hỡnh toỏn để dự bỏo gia tăng dõn số, dự bỏo lượng rỏc thải phỏt sinh, tớnh toỏn số lượng xe cần thiết cho cụng tỏc thu gom, vận chuyển rỏc của thành phố.
a. Mụ hỡnh dự đoỏn sự gia tăng dõn số
Giả sử tốc độ gia tăng dõn số theo thời gian tỉ lệ thuận với dõn số hiện tại
dP
dy = kP0
Lấy tớch phõn hai vế theo cận tương đương P t ∫ ∫ P0 0 => lnP – lnPo = kt => lnP = lnPo + kt Trong đú:
P: là dõn số của năm tớnh toỏn (người) P0: là dõn số của năm lấy làm gốc (người) k: tốc độ gia tăng dõn số
t: hiệu số năm tớnh toỏn và năm lấy làm gốc Đặt: x = t a = k
y = P b = P0
Phương trỡnh tương đương: y = ax + b
= kdy
dP P0
b. Mụ hỡnh dự đoỏn khối lượng rỏc phỏt sinh
Giả sử tốc độ phỏt sinh CTR của một người trong một ngày là một hằng số
dWt
dy = k dWt = kdy
Lấy tớch phõn hai vế theo cận tương đương
Wt t ∫ ∫ W0 0 Wt - Wo = kt Wt = Wo + kt Trong đú:
Wt: tốc độ phỏt sinh rỏc của năm tớnh toỏn (tấn/người/ngày) W0: tốc độ phỏt sinh rỏc của năm lấy làm gốc (tấn/người/ngày) k: tốc độ phỏt sinh rỏc
t: hiệu số năm tớnh toỏn và năm lấy làm gốc Đặt: x = t a = k
y = Wt b = W0
Phương trỡnh tương đương: y = ax + b
c. Mụ hỡnh tớnh toỏn số phương tiện cần đầu tư.
* Mụ hỡnh tớnh toỏn lượng xe cơ giới:
+ Số xe đẩy tay trong một chuyến
V x r Ct =
c x f (xe/chuyến) Trong đú:
V: dung tớch trung bỡnh của từng xe (m3/chuyến) r: hệ số đầm nộn (r = 2)
c: dung tớch trung bỡnh của xe đẩy tay (m3/chuyến); c = 1 m3 f: hệ số sử dụng dung tớch thựng xe tớnh theo trọng lượng (f = 0,8)
+ Thời gian đổ rỏc lờn đầy chuyến xe ộp rỏc
T = Ct (uc) + (np - 1) (dbc) (h/chuyến) Trong đú:
Ct: số xe đẩy tay trong một chuyến (xe/chuyến)
= kdy
np - 1: số lần vận chuyển giữa hai vị trớ lấy rỏc = số xe đẩy tay - 1 dbc: thời gian vận chuyển giữa hai vị trớ lấy rỏc (phỳt/vị trớ)
+ Thời gian cần cho một chuyến xe
Tp = T + h + s Trong đú:
h: thời gian vận chuyển trờn đường = thời gian xe đi từ điểm hẹn tới BCL và từ BCL đến điểm hẹn tiếp theo
2L h =
v (h/chuyến)
L: khoảng cỏch trung bỡnh của lộ trỡnh (km)
v: vận tốc trung bỡnh của xe ộp rỏc trờn toàn bộ lộ trỡnh (km/h)
s: thời gian đổ rỏc tại BCL (kể cả thời gian chờ đợi và rửa xe) (phỳt/chuyến)
+ Số chuyến vận chuyển của mỗi xe chuyờn dựng trong ngày
H(1 - W) N =
Tp
Trong đú:
H: thời gian làm việc trong ngày (h/ngày)
W: hệ số tớnh đến thời gian khụng vận chuyển (W = 0.15%)
+ Tổng số chuyến xe chuyờn dung cần thiết để thu gom và vận chuyển toàn bộ hết lượng rỏc sinh hoạt trong ngày
Wt
TC =
V x p1
x 1000 (chuyến/ngày) Trong đú:
Wt: lượng rỏc thải phỏt sinh trong ngày (tấn/ngày) V: thể tớch trung bỡnh của xe chuyờn dựng (m3)
p1: khối lượng riờng của CTR ở cỏc đụ thị (p1 = 450 kg/m3)
+ Số xe chuyờn dựng cần thiết để thu gom hết lượng rỏc
TC X =
Chương 3
KẾT QUẢ NGHIấN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Điều kiện tự nhiờn, kinh tế - xó hội của TP. Thỏi Nguyờn
3.1.1. Điều kiện tự nhiờn
3.1.1.1. Vị trớ địa lý
TP. Thỏi Nguyờn cú tọa độ địa lý từ 21027’ đến 21037’ Vĩ độ Bắc và 105041’ đến 105055’ Kinh độ Đụng. Cú cỏc vị trớ tiếp giỏp như sau:
Phớa Đụng giỏp thị xó Sụng Cụng, Phớa Tõy giỏp huyện Đại Từ,
Phớa Nam giỏp huyện Phỳ Bỡnh và huyện Phổ Yờn, Phớa Bắc giỏp huyện Phỳ Lương và huyện Đổng Hỷ.
TP. Thỏi Nguyờn cú 28 đơn vị hành chớnh trực thuộc, bao gồm 19 phường và 9 xó [20]. Diện tớch tự nhiờn của toàn TP là 189.705 km2 [19] và dõn số là 277.761 người (tớnh đến ngày 01/4/2009) [1].
TP. Thỏi Nguyờn nằm ở trung tõm tỉnh Thỏi Nguyờn, bờn bờ sụng Cầu, nằm cỏch thủ đụ Hà Nội 80 km về phớa Bắc. Đõy là một trong những vựng chố nổi tiếng, một trung tõm cụng nghiệp Gang thộp của miền Bắc, cửa ngừ giao lưu kinh tế - xó hội giữa vựng trung du miền nỳi với vựng đồng bằng Bắc Bộ. Sự giao lưu được thụng qua hệ thống đường bộ, đường sắt, đường sụng hỡnh sẻ quạt mà chớnh TP. Thỏi Nguyờn là đầu mỳt.
TP. Thỏi Nguyờn đúng vai trũ là giao điểm của cỏc tuyến giao thụng trọng yếu nối cỏc tỉnh vựng nỳi phớa Bắc với đồng bằng sụng Hồng. Quan trọng nhất là cỏc tuyến quốc lộ 3, tuyến đường sắt Hà Nội - Quan Triều, và cỏc tuyến quốc lộ 37, 1B, 279 cựng với hệ thống đường tỉnh lộ, huyện lộ là những mạch mỏu nối Thỏi Nguyờn với cỏc tỉnh như: Lạng Sơn, Bắc Giang… cũng như với cỏc huyện trong tỉnh.
TP. Thỏi Nguyờn đó được Chớnh phủ quyết định nõng lờn thành phố loại I trực thuộc tỉnh Thỏi Nguyờn theo tiờu chuẩn của Việt Nam [29]. Với vị trớ địa lý như vậy, đó tạo ra rất nhiều điều kiện thuận lợi để TP. Thỏi Nguyờn phỏt triển kinh
tế - xó hội khụng chỉ hiện tại mà cả tương lai, nhất là trong cỏc lĩnh vực cụng nghiệp, dịch vụ, thương mại và trở thành một đụ thị trọng tõm lớn của tỉnh.
3.1.1.2. Địa hỡnh
TP. Thỏi Nguyờn cú địa hỡnh của miền nỳi trung du phớa Bắc, địa hỡnh thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Đụng sang Tõy. Phớa Tõy với những dóy nỳi cao mà đỉnh cao nhất thuộc khu vực xó Yờn Ninh cú độ cao là 292 m và khu vực dóy nỳi Phượng Hoàng (Tõy Bắc) cú độ cao là 252 m so với mực nước biển. Phớa Đụng là vựng thung lũng bằng phẳng xen kẽ là những đồi bỏt ỳp thấp nằm rải rỏc. Dũng sụng Cầu là ranh giới hành chớnh của TP. Thỏi Nguyờn với huyện Đồng Hỷ và huyện Phỳ Bỡnh, cú độ cao trung bỡnh từ 12 - 45 m so với mực nước biển [24].
3.1.1.3. Khớ hậu
Nằm trong vựng nỳi và trung du phớa Bắc nờn nhỡn chung khớ hậu TP. Thỏi Nguyờn được chia làm 2 mựa rừ rệt: mựa mưa từ thỏng 5 đến thỏng 10 và mựa khụ từ thỏng 11 đến thỏng 4 năm sau. Nhiệt độ chờnh lệch giữa thỏng núng nhất (thỏng 6: 28,90C) với thỏng lạnh nhất (thỏng 1: 15,20C) là 13,70C. Nhiệt độ trung bỡnh năm là 23,60C. Tổng số giờ nắng trong năm dao động từ 1300 - 1750 giờ, phõn bố tương đối đồng đều cho cỏc thỏng trong năm [9].
Lượng mưa trung bỡnh năm khoảng 2000 - 2500mm, cao nhất vào thỏng 8 (400mm) và thấp nhất vào thỏng 1 (dưới 50mm). TP. Thỏi Nguyờn là nơi tập trung lượng mưa nhiều hơn so với cỏc huyện khỏc trong tỉnh [9].Khoảng 87% lượng mưa tập trung vào mựa mưa (từ thỏng 5 đến thỏng 10), trong đú riờng thỏng 8 chiếm gần 30% lượng mưa cả năm nờn thường gõy ra lũ lụt.
Độ ẩm trung bỡnh năm là 82%, hướng giú thịnh hành chủ yếu vào mựa mưa là Đụng Nam, mựa khụ là Đụng Bắc.
3.1.1.4. Thuỷ văn
Trờn địa bàn thành phố ngoài cỏc con suối khe, ngũi lớn nhỏ cũn cú 2 con sụng chớnh là sụng Cầu và sụng Cụng chảy qua và chịu ảnh hưởng rất lớn về chế độ thuỷ văn của 2 con sụng này.
- Sụng Cầu cú chiều dài là 288 km, bắt nguồn từ huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn (đỉnh cao 1.326m).
- Sụng Cụng là phụ lưu cấp 1 lớn nhất trong lưu vực sụng Cầu. Sụng Cụng bắt nguồn từ nỳi Ba Lỏ (huyện Định Húa) dài khoảng 96 km, chảy qua địa phận TP. Thỏi Nguyờn với chiều dài khoảng 15 km.
Ngoài ra, trờn địa bàn thành phố cũn cú Hồ Nỳi Cốc với dung tớch 178 triệu m3 và hữu ớch là 165 triệu m3 nước đó tạo nờn mạng lưới thuỷ văn của thành phố [2]. 3.1.1.5. Tài nguyờn thiờn nhiờn
TP. Thỏi Nguyờn cú nguồn tài nguyờn khỏ đa dạng và phong phỳ:
* Tài nguyờn đất
Tớnh đến năm 2008 tổng diện tớch đất tự nhiờn của TP. Thỏi Nguyờn là 17.707,52 ha. Trong đú, nhúm đất nụng nghiệp là 11.546,60 ha; nhúm đất phi nụng nghiệp là 5.817,59 ha; nhúm đất chưa sử dụng là 343,33 ha [24].
*Tài nguyờn nước
Trờn địa bàn thành phố cú 2 nguồn nước chủ yếu phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt của nhõn dõn, đú là nguồn nước mặt và nước ngầm:
+ Nguồn nước mặt: Ngoài nguồn nước mưa tự nhiờn cũn cú cỏc nguồn nước do sụng Cầu, sụng Cụng, Hồ Nỳi Cốc cựng cỏc khe ngũi, suối lớn nhỏ, ao hồ đầm khỏc phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất của nhõn dõn.
+ Nguồn nước ngầm: Trờn địa bàn thành phố cú trữ lượng nước ngầm tương đối phong phỳ hiện đang được khai thỏc bởi Nhà mỏy nước Tỳc Duyờn, Nhà mỏy nước Tớch Lương, Nhà mỏy nước Khu Gang thộp Thỏi Nguyờn…
* Tài nguyờn rừng
Tài nguyờn rừng thuộc địa bàn TP.Thỏi Nguyờn chủ yếu là rừng nhõn tạo và rừng trồng theo chương trỡnh 327 và theo chương trỡnh PAM.
* Tài nguyờn khoỏng sản
- Tài nguyờn khoỏng sản khu vực TP. Thỏi Nguyờn gồm 02 loại chớnh:
+ Khoỏng sản làm vật liệu xõy dựng thụng thường bao gồm cỏt, sỏi. Ngoài cỏt, sỏi khu vực TP. Thỏi Nguyờn cũn cú một lượng lớn đất sột cú thể làm gạch, ngúi xõy dựng phõn bố dọc theo bờn bờ sụng Cầu thuộc phường Tõn Long.
+ Than: Mỏ than Khỏnh Hoà thuộc xó Phỳc Hà cú trữ lượng than rất lớn là nguồn cung cấp than cho cỏc hoạt động sản xuất, sinh hoạt trờn địa bàn thành phố