Đánh giá hiện trạng phát sinh và quản lý chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn huyện Từ Liêm và thiết kế hệ thống thu gom vận chuyển dựa trên cơ sở thuật toán tối ưu

Đánh giá hiện trạng phát sinh và quản lý chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn huyện Từ Liêm và thiết kế hệ thống thu gom vận chuyển dựa trên cơ sở thuật toán tối ưu Đánh giá hiện trạng phát sinh và quản lý chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn huyện Từ Liêm và thiết kế hệ thống thu gom vận chuyển dựa trên cơ sở thuật toán tối ưu luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Trang 1

Nguyễn Thành Sơn

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG PHÁT SINH VÀ QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN TỪ LIÊM VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU GOM VẬN CHUYỂN DỰA TRÊN CƠ SỞ THUẬT TOÁN

Trang 2

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel: (84.4)8681686 1

L ời cảm ơn

Em xin chân thành cám ơn các thầy cô trong Viện Khoa học công nghệ

và môi trường, đặc biệt là thầy TS Nguyễn Đức Quảng đã tận tình giúp đỡ

em trong suốt quá trình học tập và thực hiện đồ án tại Viện

Trang 3

Mở đầu

Hiện nay, thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn đô thị đang là vấn đề nan giải đối với nhiều địa phương trong cả nước Với khối lượng phát sinh lớn nhưng tỷ lệ thu gom còn hạn chế, chất thải rắn sinh ra chưa được thu gom và xử lý triệt để là nguồn gây ô nhiễm cả ba môi trường: đất, nước và không khí

Từ Liêm là một huyện ngoại thành Hà Nội, có tốc độ đô thị hóa nhanh, kèm theo đó là sự gia tăng mạnh về chất thải sinh hoạt Do đó, việc có hệ thống quản lý chất thải rắn sinh hoạt hiệu quả là cần thiết tuy nhiên tại huyện

Từ Liêm hiện chưa có quy hoạch cụ thể, đặc biệt là quy hoạch về tuyến đường thu gom vận chuyển rác thải

Do vậy, tác giả lựa chọn luận văn: “ Đánh giá hiện trạng phát sinh và quản lý chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn huyện Từ Liêm và thiết kế hệ

thống thu gom vận chuyển dựa trên cơ sở thuật toán tối ưu” nhằm mục đích

giải quyết các thiếu xót về quy hoạch đó

Nội dung luận văn gồm có:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về chất thải rắn

Chương 2: Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và hiện trạng quản lý

chất thải rắn trên địa bàn huyện Từ Liêm

Chương 3: Tổng quan về thuật toán tối ưu

Chương 4: Ứng dụng thuật toán tối ưu thiết kế hệ thống thu gom rác

thải sinh hoạt huyện Từ Liêm

Kết luận và kiến nghị

Trang 4

Mục Lục

M ở đầu 2

Ch ương 1 Tổng quan về chất thải rắn 6

1.1 Khái ni ệm 6

1.2 Ch ất thải rắn đô thị 6

1.3.Ngu ồn phát sinh chất thải rắn 9

1.4 Phân Lo ại chất thải rắn 9

1.5 T ổng quan về quản lý chất thải rắn đô thị 10

Ch ương 2 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và hiện trạng quản lý chất thải rắn trên địa bàn huyện Từ Liêm 14

2.1 Điều kiện tự nhiên 14

2.1.1.Ví trí địa lý 14

2.1.2.Khí h ậu 15

2.1.3 Thủy văn 15

2.2 Điều kiện kinh tế xã hội 16

2.3 H ạ tầng giao thông, hạ tầng kỹ thuật: 18

2.4 Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội: 19

2.5 Hi ện trạng quản lý chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn huyện Từ Liêm 20

2.5.1 Tổ chức thu gom, vận chuyển rác theo chủ trương XHH: 20

2.5.2.Tình hình rác th ải, thu gom và vận chuyển chất thải sinh hoạt: 21

2.5.3 M ột số khó khăn, hạn chế 22

2.5.4 D ự báo lượng chất thải rắn sinh hoạt huyện Từ Liêm 24

Trang 5

Ch ương 3 Tổng quan về thuật toán tối ưu 26

3.1 M ột số khái niệm cơ bản về đồ thị 26

3.1.1 Các định nghĩa về đồ thị 26

3.1.2 Tính liên thông và chu trình c ủa đồ thị 29

3.1.2.1 Đường đi 29

3.1.2.2 Tính liên thông trong đồ thị vô hướng 30

3.1.2.3 Chu trình 30

3.1.2.4 Cây (Tree) 30

3.2 M ột số thuật toán tối ưu sử dụng trong đồ thị 31

3.2.1 Thu ật toán tìm đường đi ngắn nhất 31

3.2.2 Thu ật toán tìm cây khung nhỏ nhất 33

3.2.2.1 Thu ật toán Kruskal 33

3.2.2.2 Thu ật toán Prim 34

Ch ương 4 Ứng dụng thuật toán tối ưu thiết kế hệ thống thu gom rác thải sinh hoạt huy ện Từ Liêm 36

4.1 Các ph ương pháp thu gom rác thải 36

4.1.1 Thu gom s ơ cấp 36

4.1.1.1 Thu gom ch ất thải chưa phân loại 36

4.1.1.2 Thu gom ch ất thải có phân loại tại nguồn 38

4.1.2 Các ph ương tiện lưu chứa tại chỗ 38

4.1.3 Ưu nhược điểm của các phương pháp thu gom tại chỗ 40

4.1.4 Thu gom th ứ cấp 42

4.2 Các ph ương tiện vận chuyển và thu gom rác thải 42

Trang 6

4.3.Nhu c ầu lao động 47

4.4.Đề xuất phương thức thu gom 48

4.5 Mô hình hóa h ệ thống thu gom 48

4.6 Áp d ụng thuật toán tối ưu tính toán hệ thống thu gom và vận chuyển rác thải 52 4.6.1 Đặt bài toán: 52

4.6.2 Thu th ập dữ liệu 52

4.6.3 Tính toán tuy ến đường thu gom vận chuyển rác thải 55

4.6.3.1.X ử lý số liệu 56

4.6.3.2 K ết quả tính toán 57

K ết luận và kiến nghị 75

Tài li ệu tham khảo 77

Trang 7

Chương 1 Tổng quan về chất thải rắn

1.1 Khái niệm

Chất thải rắn là chất thải ở thể rắn, được thải ra từ quá trình sản xuất kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác Chất thải rắn bao

gồm chất thải rắn thông thường và chất thải rắn nguy hại

Chất thải rắn phát thải trong sinh hoạt cá nhân, hộ gia đình, nơi công cộng được gọi chung là chất thải rắn sinh hoạt Chất thải rắn phát thải từ hoạt động sản xuất công nghiệp, làng nghề, kinh doanh, dịch vụ hoặc các hoạt động khác gọi chung là chất thải rắn công nghiệp

1.2 Chất thải rắn đô thị

Trong 20 năm qua, Việt Nam đã đạt được những bước tiến đáng kể về phát triển kinh tế - xã hội Từ năm 2005 đến nay, GDP liên tục tăng, bình quân đạt trên 7%/năm Năm 2005, tốc độ này đạt 8,43%, là mức tăng trưởng cao nhất trong vòng 9 năm qua Đến cuối năm 2005, dân số Việt Nam là 83.119.900 người Từ năm 2000 - 2005, dân số Việt Nam tăng 5,48 triệu người, trong đó tỉ lệ dân số thành thị tăng từ 24,18% năm 2000 - 26,97% năm

2005, tương ứng tỉ lệ dân số nông thôn giảm từ 75,82% xuống 73,93% Dự báo đến năm 2010, dân số thành thị lên tới 30,4 triệu người, chiếm 33% dân

số và đến năm 2020 là 46 triệu người, chiếm 45% dân số cả nước (1)

Năm 1990, Việt Nam có khoảng 500 đô thị lớn nhỏ Tính đến tháng 6/2007 có tổng cộng 729 đô thị các loại, trong đó có 2 đô thị loại đặc biệt (Hà Nội và TP Hồ Chí Minh), 4 đô thị loại I (thành phố), 13 đô thị loại II (thành

phố), 43 đô thị loại III (thành phố), 36 đô thị loại IV (thị xã), 631 đô thị loại V (thị trấn và thị tứ) Trong những năm qua, tốc độ đô thị hóa diễn ra rất nhanh

đã trở thành nhân tố tích cực đối với phát triển kinh tế – xã hội của đất nước Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích về kinh tế - xã hội, đô thị hóa quá nhanh đã

Trang 8

tạo ra sức ép về nhiều mặt, dẫn đến suy giảm chất lượng môi trường và phát triển không bền vững Lượng chất thải rắn phát sinh tại các đô thị và khu công nghiệp ngày càng nhiều với thành phần phức tạp

Lượng chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) tại các đô thị ở nước ta đang có

xu thế phát sinh ngày càng tăng, tính trung bình mỗi năm tăng khoảng 10%

Tỷ lệ tăng cao tập trung ở các đô thị đang có xu hướng mở rộng, phát triển

mạnh cả về quy mô lẫn dân số và các khu công nghiệp, như các đô thị tỉnh Phú Thọ (19,9%), thành phố Phủ Lý (17,3%), Hưng Yên (12,3%), Rạch Giá (12,7%), Cao Lãnh (12,5%) Các đô thị khu vực Tây Nguyên có tỷ lệ phát sinh CTRSH tăng đồng đều hàng năm và với tỷ lệ tăng ít hơn (5,0%).(1)

Tổng lượng phát sinh CTRSH tại các đô thị loại III trở lên và một số đô thị loại IV là các trung tâm văn hóa, xã hội, kinh tế của các tỉnh thành trên cả nước lên đến 6,5 triệu tấn/năm, trong đó CTRSH phát sinh từ các hộ gia đình, nhà hàng, các chợ và kinh doanh là chủ yếu Lượng còn lại từ các công sở, đường phố, các cơ sở y tế Chất thải nguy hại công nghiệp và các nguồn chất

thải y tế nguy hại ở các đô thị tuy chiếm tỷ lệ ít nhưng chưa được xử lý triệt

để vẫn còn tình trạng chôn lấp lẫn với CTRSH đô thị

Kết quả điều tra tổng thể năm 2006 - 2007 cho thấy, lượng CTRSH đô

thị phát sinh chủ yếu tập trung ở 2 đô thị đặc biệt là Hà Nội và TP Hồ Chí Minh Tuy chỉ có 2 đô thị nhưng tổng lượng CTRSH phát sinh tới 8.000 tấn/ngày (2.920.000 tấn/năm) chiếm 45,24% tổng lượng CTRSH phát sinh từ tất cả các đô thị (1)

Tính theo vùng địa lý (hay vùng phát triển kinh tế - xã hội) thì các đô thị vùng Đông Nam bộ có lượng CTRSH phát sinh lớn nhất tới 2.450.245

tấn/năm (chiếm 37,94% tổng lượng phát sinh CTRSH các đô thị loại III trở lên của cả nước), tiếp đến là các đô thị vùng Đồng bằng sông Hồng có lượng

Trang 9

phát sinh CTRSH đô thị là 1.622.060 tấn/năm (chiếm 25,12%) Các đô thị khu vực miền núi Tây Bắc bộ có lượng phát sinh CTRSH đô thị thấp nhất chỉ

có 69.350 tấn/năm (chiếm 1,07% ), tiếp đến là các đô thị thuộc các tỉnh vùng Tây Nguyên, tổng lượng phát sinh CTRSH đô thị là 237.350 tấn/năm (chiếm 3,68%) (Hình 2.2) Đô thị có lượng CTRSH phát sinh lớn nhất là TP Hồ Chí Minh (5.500 tấn/ngày), Hà Nội (2.500 tấn/ngày); đô thị có lượng CTRSH phát sinh ít nhất là Bắc Kạn - 12,3 tấn/ngày; Thị xã Gia Nghĩa 12,6 tấn/ngày, Cao Bằng 20 tấn/ngày; TP Đồng Hới 32,0 tấn/ngày; TP Yên Bái 33,4 tấn/ngày và thị xã Hà Giang 37,1 tấn/ngày

Tỷ lệ phát sinh CTRSH đôthị bình quân trên đầu người tại các đô thị đặc

biệt và đô thị loại I tương đối cao (0,84 – 0,96kg/người/ngày); đô thị loại II và loại III có tỷ lệ phát sinh CTRSH đô thị bình quân trên đầu người là tương đương nhau (0,72 - 0,73 kg/người/ngày); đô thị loại IV có tỷ lệ phát sinh CTRSH đô thị bình quân trên một đầu người đạt khoảng 0,65 kg/người/ngày

Tỷ lệ phát sinh CTRSH tính bình quân lớn nhất tập trung ở các đô thị phát triển du lịch như TP Hạ Long 1,38kg/người/ngày; TP Hội An 1,08kg/người/ngày; TP Đà Lạt 1,06kg/người/ngày; TP Ninh Bình 1,30kg/người/ngày Các đô thị có tỷ lệ phát sinh CTRSH tính bình quân đầu người thấp nhất là TP Đồng Hới (Tỉnh Quảng Bình) chỉ 0,31kg/người/ngày;

Thị xã Gia Nghĩa 0,35kg/người/ngày; Thị xã Kon Tum 0,35kg/người/ngày; Thị xã Cao Bằng 0,38kg/người/ngày Trong khi đó tỷ lệ phát sinh bình quân đầu người tính trung bình cho các đô thị trên phạm vi cả nước là 0,73kg/người/ngày (1)

Tổng lượng phát sinh CTRSH tại các đô thị ở nước ta ngày càng gia tăng

với tỷ lệ tương đối cao (10%/năm) so với các nước phát triển trên thế giới

Để quản lý tốt nguồn chất thải này, đòi hỏi các cơ quan hữu quan cần đặc biệt

Trang 10

quan tâm hơn nữa đến các khâu giảm thiểu tại nguồn, tăng cường tái chế, tái

sử dụng, đầu tư công nghệ xử lý, tiêu hủy thích hợp góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường do CTRSH gây ra

1.3.Nguồn phát sinh chất thải rắn

Cùng với số liệu về thành phần và tốc độ phát sinh, nguồn và loại chất

thải rắn là những thông số cơ bản cần thiết để thiết kế và vận hành các khâu liên quan trong hệ thống quản lý chất thải rắn

Nguồn phát sinh chất thải rắn của một khu đô thị tùy thay đổi theo mục đích sử dụng đất và các phân vùng Mặc dù có nhiều cách phân loại nguồn phát sinh CTR khác nhau, việc phân loại CTR theo các nguồn phát sinh sau đây là thích hợp nhất: (1) hộ gia đình; (2) khu thương mại (nhà hàng, khách sạn, siêu thị, chợ, …); (3) công sở (cơ quan, trường học, trung tâm và viện nghiên cứu, bệnh viện,….); (4) xây dựng;(5) khu công cộng (nhà ga, bến tàu, sân bay, công viên, khu vui chơi giải trí, đường phố,

…); (6) trạm xử lý chất thải (trạm xử lý nước thải sinh hoạt, ….); (7) công nghiệp và (8) nông nghiệp

Trong những nguồn phát sinh CTR kể trên, CTR đô thị (municipal

solid waste) là tất cả các loại chất thải phát sinh từ khu đô thị ngoại trừ CTR

từ sản xuất công nghiệp và nông nghiệp

1.4 Phân Loại chất thải rắn

Loại chất thải phát sinh từ những nguồn khác nhau được trình bày tóm tắt trong Bảng 1.1

Trang 11

Nguồn phát Loại chất thải

Hộ gia đình Rác thực phẩm, giấy, carton, nhựa, túi nilon, vải, da, rác

vườn, gỗ, thủy tinh, lon thiếc, nhôm, kim loại, tro, lá cây, Khu thương

mại

Giấy, carton, nhựa, túi nilon, gỗ, rác thực phẩm, thủy tinh, kim loại, chất thải đặc biệt như vật dụng gia đình hư hỏng (kệ sách, đèn, tủ,…), đồ điện tử hư hỏng (máy radio, tivi, Công sở Giấy, carton, nhựa, túi nilon, gỗ, rác thực phẩm, thủy tinh,

kim loại, chất thải đặc biệt như kệ sách, đèn, tủ hỏng, pin, Xây dựng Gỗ, thép, bêtông, đất cát,…

Khu công Giấy, túi nilon, lá cây, …

Trạm xử lý Bùn

1.5 Tổng quan về quản lý chất thải rắn đô thị

Quản lý chất thải rắn là sự kết hợp kiểm soát nguồn thải, tồn trữ, tho gom, trung chuyển và vận chuyển, xử lý và đổ chất thải rắn theo phương

thức tốt nhất cho sức khỏe cộng đồng, kinh tế, kỹ thuật, bảo tồn, cảm quan

và các vấn đề môi trường khác Quản lý thống nhất chất thải rắn là việc lựa chọn và áp dụng kỹ thuật, công nghệ và chương trình quản lý thích hợp nhằm hoàn thành mục tiêu đặc biệt quản lý chất thải rắn Một cách tổng quát, sơ đồ hệ thống kỹ thuật quản lý chất thải rắn đô thị được trình bày tóm

tắt trong Hình 1.1

Trang 12

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống quản lý chất thải rắn đô thị

Ngu ồn Phát Sinh Nguồn chủ yếu phát sinh chất thải rắn đô thị bao

gồm: (1) từ các khu dân cư (chất thải rắn sinh hoạt), (2) các trung tâm thong mại, (3) các công sở, trường học, công trình công cộng, (4) dịch vụ đô thị, sân bay, (5) các hoạt động công nghiệp, (6) các hoạt động xây dựng đô thị, (7) các trạm xử lý nước thải và từ các đường cống thoát nước của thành phố

Tồn Trữ Tại Nguồn Chất thải rắn phát sinh được lưu trữ trong các loại

thùng chứa khác nhau tùy theo đặc điểm nguồn phát sinh rác, khối lượng rác cần lưu trữ, vị trí đặt thùng chứa, chu kỳ thu gom, phương tiện thu gom,…

Một cách tổng quát, các phương tiện thu chứa rác thường được thiết kế, lựa

chọn sao cho thỏa mãn các tiêu chuan sau: (1) chống sự xâm nhập của súc vật, côn trùng, (2) bền, chắc, đẹp và không bị hư hỏng do thời tiết, (3) dễ

cọ rửa khi cần thiết

Thu Gom Rác sau khi được tập trung tại các điểm quy định sẽ

Trang 13

được thu gom và vận chuyển đến trạm trung chuyển/trạm xử lý hoặc bãi chôn lấp Theo kiểu vận hành, hệ thống thu gom được phân loại thành: (1)

hệ thống thu gom container di động: loại cổ điển và loại trao đổi thùng chứa

và (2) hệ thống thu gom container cố định

để tối ưu hóa năng suất lao động của đội thu gom và đội xe Trạm trung chuyển được sử dụng khi: (1) xảy ra hiện tượng đổ chất thải rắn không đúng quy định do khoảng cách vận chuyển quá xa, (2) vị trí thải bỏ quá xa tuyến đường thu gom (thường lớn hơn 16 km), (3) sử dụng xe thu gom có dung tích nhỏ (thường nhỏ hơn 15 m3), (4) khu vực phục vụ là khu dân cư thưa thớt, (5) sử dụng hệ thống container di động với thùng chứa tương đối nhỏ để thu gom chất thải từ khu thương mại Hoạt động của mỗi trạm trung chuyển bao gồm: (1) tiếp nhận các xe thu gom rác, (2) xác định tải

trọng rác đưa về trạm, (3) hướng dẫn các xe đến điểm đổ rác, (4) đưa xe thu gom ra khỏi trạm, (5) xử lý rác (nếu cần thiết), (6) chuyển rác lên hệ thống vận chuyển để đưa đến bãi chôn lấp Đối với mỗi trạm trung chuyển cần xem xét: (1) số lượng xe đồng thời trong trạm, (2) khối lượng và thành phần rác được thu gom về trạm, (3) bán kính hiệu quả kinh tế đối với mỗi loại xe thu gom, (4) thời gian để xe thu gom đi từ vị trí lấy rác cuối cùng của tuyến thu gom về trạm trung chuyển

Tái Sinh, Tái Ch ế Và Xử Lý Rất nhiều thành phần chất thải rắn

trong rác thải có khả năng tái sinh, tái chế như: giấy, carton, túi nilon,

nhựa, cao su, da, gỗ, thủy tinh, kim loại,… Các thành phần còn lại, tùy theo

phương tiện kỹ thuật hiện có sẽ được xử lý bằng các phương pháp khác nhau như: (1) sản xuất phân compost, (2) đốt thu hồi năng lượng hay (3)

đổ ra bãi chôn lấp

Trang 14

Bãi Chôn L ấp Bãi chôn lấp là phương pháp xử lý và tiêu hủy chất

thải rắn kinh tế nhất và chấp nhận được về mặt môi trường Ngay cả khi

áp dụng các biện pháp giảm lượng chất thải, tái sinh, tái sử dụng và cả các

kỹ thuật chuyển hóa chất thải, việc thải bỏ phần chất thải còn lại ra bãi chôn lấp vẫn là một khâu quan trọng trong chiến lược quản lý thống nhất

chất thải rắn Một bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt được gọi là bãi chôn

l ấp hợp vệ sinh khi được thiết kế và vận hành sao cho giảm đến mức thấp nhất các tác động đến sức khỏe cộng đồng và môi trường Bãi chôn lấp hợp vệ sinh được thiết kế và vận hành có lớp lót đáy, các lớp che phủ hàng ngày và che phủ trung, có hệ thống thu gom và xử lý nước rò rỉ, hệ thống thu gom và xử lý khí thải, được che phủ cuối cùng và duy tu, bảo trì sau khi đóng bãi chôn lấp

Đồ án này sẽ tập trung nghiên cứu hệ thống trung chuyển và vận chuyện rác thải sinh hoạt ở một huyện ngoại thành Hà Nội đang có tốc độ đô thị hóa nhanh là huyện Từ Liêm Chương tiếp theo sẽ trình bày về các yếu tố có ảnh hưởng đến sự phát sinh và quản lý chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn huyện

Từ Liêm đó là các điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội

Trang 15

Chương 2 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và hiện trạng quản lý chất

thải rắn trên địa bàn huyện Từ Liêm

2.1 Điều kiện tự nhiên

quốc tế Nội Bài ( khoảng cách 10km), đi đến quận Hà Đông với khoảng cách 5km, đi đến thị xã Sơn Tây theo quốc lộ 32 với khoảng cách chưa đầy 25km

Có thể coi huyện Từ Liêm là cửa ngõ phía tây bắc của thủ đô Hà Nội Các tỉnh miền núi phía Tây Bắc và Việt Bắc trước khi vào trung tâm Hà Nội đều

phải qua Từ Liêm, các tình phía Tây Bắc và phía nam sông Hồng muốn đến sân bay quốc tế Nội Bài đều phải đi qua địa phận huyện Từ Liêm Phía bắc của huyện Từ Liêm giáp với sông Hồng nên ngoài giao thông đường bộ, Từ Liêm còn có hệ thống giao thông đường thủy rất quan trọng, nhất là vân chuyển khối lượng hàng hóa lớn và cồng kểnh với chi phí thấp và hiệu quả cao

Với vị trí như vậy, huyện Từ Liêm có nhiều thuận lợi trong phát triển kinh tế - xã hội, nhất là trong qui hoạch phát triển kết cấu hạ tầng, các loại chung cự đô thị, trung tâm thương mại, dịch vụ, du lịch, khoa học công nghệ

Trang 16

Lượng mưa trung bình hàng nằm trong những năm gần đây khoảng 1670mm Tuy nhiên, lượng mưa giữa các tháng có sự giao động nhât định, lớn nhất vào tháng 8, có nhiều bão nhất

Tháng 1,2 và 11,12 là các tháng ít mưa nhất trong năm, xảy ra khô hanh, ảnh hưởng xấu đến sản xuất, đời sống, ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến

sức khỏe nhân dân

2.1.3 Thủy văn

Huyện Từ Liêm chịu ảnh hưởng của chế độ thủy văn sông Hồng và trực tiếp của sông Nhuệ và Hồ Tây, là hai tuyến nước chính cho địa bàn huyện Ngoài đoạn sông Hồng và sông Nhuệ, Từ Liêm còn có các sông nhỏ hơn như sông Đăm, sông Cầu Ngòi và nhiều hồ đầm lớn nhỏ Hệ thống sông hồ, đầm đã cho huyện Từ Liêm có lượng nước mặt dồi dào, đủ lượng nước tưới quanh năm cho cây trồng và phục vụ sản xuất nông nghiệp

Nguồn nước ngầm của huyện Từ Liêm khá dồi dào, gồm 3 tầng, nhưng

do nhịp độ khai thác ngày càng tăng đã hạ thấp mức nước hiện có Trung tâm

Trang 17

là giếng Mai Dịch và đang phát triển dần ảnh hưởng tới toàn bộ khu vực Từ Liêm Hiện nay cũng như trong thời gian tới, quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa diễn ra nhanh và mạnh, vì sử dụng nhiều hóa chất trong sản xuất

và đời sống, vấn đề xử lý chất thải chưa được coi trọng đúng mức đang làm tăng ô nhiễm môi trường nước, nguy cơ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất

và đời sống nhân dân

2.2 Điều kiện kinh tế xã hội

Từ khi được thành lập năm 1961 huyện Từ Liêm đã 3 lần chia tách địa giới hành chính Đến nay huyện chỉ còn lại 15 xã và 1 thị trấn với diện tích 75,32 km2 Tính đến 31/12/2009 dân số 395.164 người, chiếm 8,6% dân số toàn thành phố Mật độ dân số là 5.246 người/km2, là huyện có mật độ dân số cao nhất trong các huyện ngoại thành của thủ đô Hà Nội

Bảng 2.1 Các chỉ tiêu dấn số huyện Từ Liêm giai đoạn 2005-2009

tính 2005 2006 2007 2008 2009

Dân số trung bình 1000 người 261,8 275,7 291,02 316,02 356,43 Biến động đi người 1.433 1.734 2.665 8.998 15.679 Biến động đến người 12.544 12.631 16.219 39.006 34.000

Tỉ lệ tăng tự nhiên % 1,06 1,07 1,11 1,01 1,01

Trang 18

Tỉ lệ biến động cơ học % 4,24 3,95 4,66 7,87 8,19

Mật độ dân số người/km2 3,569 3.752 3.975 4.416 4.246 Dân số thành thị người 16,948 17.507 18.581 20.358 23.203 Dân số Nông thôn người 244.9 258.2 172.44 295.66 334.680

Tỉ lệ thành thị/ nông

(Ngu ồn: Phòng Thống kê Huyện Từ Liêm)

Theo số liệu tổng điều tra năm 2006, toàn huyện có 51.211 hộ: số hộ nông nghiệp chiếm 14,36%, hộ thủy sản :10,12%, hộ công nghiệp 15,32%, hộ

xây dựng 7,63%, hộ thương nghiệp 25,68% và hộ khác 6,37% Từ Liêm không có hộ lâm nghiệp

Về phát triển kinh tế: kinh tế của huyện có tốc độ tăng trưởng cao và tương đối ổn định, chuyển dịch cơ cấu đúng theo định hướng đề ra:

Tốc độ tăng giá trị sản xuất bình quân hàng năm đạt 18,9% Cơ cấu kinh tế hiện nay : CN-DV-NN : 60,2%-36,3%-3,5%

Hiện tại huyện có hệ thống thương mại hoạt động có hiệu quả gồm 194

hộ, 4 siêu thị lớn là Metro, điện máy HC, Tây Đô, Citymax và 1 trung tâm

thương mại The Garden

Từ Liêm là một huyện ngoại thành có tốc độ đô thị hóa nhanh Đô thị

hóa làm cho bộ mặt của Từ Liêm thay đổi nhanh chóng Từ năm 2000 đến

31/12/2009 thành phố đã phê duyệt và thực hiện nhiều khu đô thị mới, cụm

Trang 19

công nghiệp, các công trình văn hóa thể thao quốc gia, trụ sở của các Bộ, ban ngành Trung ương

Bảng2.2 Các dự án trên địa bàn huyện Từ Liêm giai đoạn 2000 – 2009

(Nguồn: Tổng hợp Báo cáo thống kê của huyện Từ Liêm các năm từ 2000 -2009)

2.3 Hạ tầng giao thông, hạ tầng kỹ thuật:

Huyện Từ Liêm có vị trí quan trọng đối với Thủ đô Hà Nội với nhiều tuyến đường giao thông huyết mạch như: Đường Thăng Long - sân bay Nội Bài; đường 32 nối trung tâm Thủ đô với Tây Bắc; đường Láng - Hoà Lạc nối với đường Hồ Chí Minh; đường 6 đi Hoà Bình;

- Đường trục thôn, đường liên thôn, liên xã, đường khu dân cư được kiên cố hoá khoảng 150km (đạt >90% đường liên xã, liên thôn và đường ngõ xóm), cơ bản đáp ứng yêu cầu đi lại của nhân dân;

- Hệ thống thoát nước: Cùng với việc đầu tư nâng cấp, kiên cố hoá hệ thống đường giao thông, rãnh thoát nước tại các điểm dân cư cũng được nâng cấp với tổng chiều dài khoảng 107,4 km, góp phần đảm bảo thoát nước và vệ sinh môi trường;

Trang 20

- Hệ thống điện nông thôn: Toàn Huyện có 104 trạm biến áp; 15/16 xã, thị trấn đã bàn giao lưới điện nông thôn cho Điện lực quản lý; Về cơ bản đã được đầu tư nâng cấp, tuy nhiên chưa đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của sự phát triển kinh tế - xã hội

- Hệ thống chiếu sáng ngõ xóm: Thành phố đã lắp đặt trên 50km đèn chiếu sáng đường huyện, xã và bàn giao cho Huyện quản lý theo phân cấp là 38,367 km;

- Cấp nước , Mỹ Đình, tổng số trạm 19 trạm Các xã Cổ Nhuế, Xuân Đỉnh, Mễ Trì, Thị trấn Cầu Diễn sử dụng mạng cấp nước Thành phố hiện

đang hoạt động tốt

2.4 Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội:

Thuận lợi:

Giai đoạn 2006-2008, Huyện tiếp tục có tốc độ đô thị hoá nhanh, đây là

cơ hội thuận lợi để Huyện đẩy nhanh tốc độ chuyển đổi cơ cấu kinh tế, chuyển dịch cơ cấu lao động và phát triển nhanh hạ tầng giao thông, hạ tầng

kỹ thuật;

Kinh tế tiếp tục tăng trưởng với tốc độ cao, cơ cấu kinh tế chuyển dịch đúng hướng theo Nghị quyết Đại hội Đảng bộ Huyện lần thứ XXI, Nghị quyết HĐND đã đề ra; Công tác đầu tư xây dựng được đẩy mạnh; Sự nghiệp văn hoá -

XH, giáo dục, y tế, văn minh đô thị và VSMT tiếp tục có sự chuyển biến tích cực

Khó khăn:

- Do huyện có quá trình đô thị hoá diễn ra nhanh, cơ sở hạ tầng chưa đáp ứng được quá trình phát triển kinh tế - xã hội; Nhận thức, ý thức chấp hành quy định về văn minh đô thị, vệ sinh môi trường của một bộ phận nhân

Trang 21

dân các tổ chức, cá nhân trên địa bàn Huyện chưa cao, do vậy cần tiếp tục được quan tâm trong thời gian tới

- Hạ tầng giao thông, hạ tầng kỹ thuật chưa được đầu tư đồng bộ theo quy hoạch chi tiết; Tiến độ triển khai một số dự án còn chậm; Đặc biệt, hệ thống giao thông, hạ tầng kỹ thuật các khu đô thị mới chưa được đấu nối với

hệ thống giao thông, kỹ thuật chung của Huyện; Bên cạnh đó các văn bản quy phạm pháp luật chưa đầy đủ, đồng bộ

2.5 Hi ện trạng quản lý chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn huyện Từ Liêm

Hiện tại trên địa bàn Huyện có các đơn vị phụ trách vệ sinh môi trường như sau:

- Xí n ghiệp môi trường đô thị Huyện Từ Liêm - Huyện giao thầu:

Duy trì đường phố ban ngày tuyến đường Hồ Tùng Mậu, đường đê Hữu Hồng, đường Cầu Diễn; Thu gom, vận chuyển rác thải tại thị trấn Cầu Diễn,

xã Đông Ngạc (đến tháng 10/2008), xã Tây Mỗ (từ tháng 11/2008), xã Thuỵ Phương, xã Phú Diễn, MInh Khai, Xuân Phương, Tây Tựu, Thượng Cát, Liên

- Hợp tác xã Thành Công - Thành phố giao thầu:

Thu gom, vận chuyển rác trên địa bàn xã Trung Văn, Mễ Trì, Mỹ Đình

và một số tuyến đường quanh khu sân vận động quốc gia; đường Mễ Trì; một

Trang 22

phần đường Phạm Hùng; Đường Hồ Tùng Mậu; Đường 70 (đoạn Từ dốc Kẻ đến ngã tư giao đường Láng Hoà Lạc);

- Công ty cổ phần dịch vụ môi trường Tây Đô - Đấu thầu:

Quét, hút bụi, tưới nước đường Phạm Văn Đồng (địa bàn Xuân Đỉnh,

Cổ Nhuế);

Như vậy, trong số 15 xã thì 5 xã Cổ Nhuế, Xuân Đỉnh, Trung Văn, Mễ Trì,

Mỹ Đình có hệ thống thu gom chất thải rắn nằm trong quy hoạch hệ thống thu gom của thành phố Hà Nội Do vậy, đồ án sẽ chỉ đề cập và tính toán hệ thống thu gom

chất thải rắn tại 10 xã và thị trấn còn lại

2.5.2 Tình hình rác thải, thu gom và vận chuyển chất thải sinh hoạt:

- Tổng lượng rác thải : 71.061m3/năm

- Tổng lượng thực tế:

+ Năm 2006: 83.563m3/năm;

+ Năm 2007: 96.450m3/năm;

+ Năm 2008: 103.849m3/năm;

+ L ượng rác thu gom, vận chuyển trung bình: 90.370m 3 /năm

Về cơ bản rác thải sinh hoạt trên toàn địa bàn Huyện đã được vận chuyển đến điểm xử lý của Thành phố là bãi rác Nam Sơn

Tuyến đường thu gom rác trong huyện Từ Liêm hiện chưa có thiết kế hay quy hoạch

- Phương tiện thu gom:

+ Xe chuyên dùng vận chuyển rác thải hay gọi là xe cuốn ép rác:

10 đầu xe;

Trang 23

+ Xe đẩy tay: 01 xe/01 lao động; Tương đương 130 công nhân,

XUÂN PHƯƠN

G

TÂY TỰU THƯỢNG CÁT

LIÊN MẠC ĐẠI MỖ TÂY MỖ

so với thời điểm năm 2005); Các yếu tố như lương cơ bản, chi phí vật tư, nhiên liệu nhiều biến động có tác động đến hoạt động thu gom, vận chuyển rác thải sinh hoạt và quản lý chi phí

Trang 24

- Công tác tuyên truyền thực hiện nếp sông văn minh đô thị có nhiều chuyển biến tích cực song chưa đáp ứng được yêu cầu trong tình hình mới; Phân loại rác thải sinh hoạt tạo điều kiện tiết kiệm chi phí vận chuyển, giảm tải cho bãi xử lý Thành phố, tái chế và sử dụng sản phẩm từ rác thải, tạo nếp sống đẹp trong nhân dân; tuy nhiên, công tác này chưa được quan tâm tuyên truyền, đầu tư kinh phí đúng mức;

Việc thực hiện Chỉ thị 04 của UBND Thành phố về tổng vệ sinh nơi ở, nơi làm việc và khu dân cư vào chiều thứ 6 hoặc sáng thứ 7 hàng tuần ở một

số đơn vị chưa được thường xuyên, dẫn tới rác thải tại một số điểm công cộng, khu ở chưa được đảm bảo; Có nơi, có lúc ở một số xã còn rác tồn đọng gây dư luận không tốt trong nhân dân;

- Hạ tầng giao thông về cơ bản đã được nâng cấp, bê tông hoá, nhựa hoá, tuy nhiên chưa đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn đường giao thông nông thôn, đặc biệt là mặt cắt đường làm kéo dài cung đường trung chuyển;

Nhiều điểm tập kết trung chuyển rác được thành lập từ trước khi thực hiện Đề án hiện không còn đáp ứng được yêu cầu theo quy trình công nghệ, không đáp ứng yêu cầu tập kết rác trong thời gian ngắn, gây nên hiện tượng mất mỹ quan, ảnh hưởng tới giao thông;

- Về cơ bản công nhân được trang bị đầy đủ phương tiện, bảo hộ lao động; Tuy nhiên, một số yêu cầu đảm bảo ATGT chưa được thực hiện đầy đủ, các điểm tập kết, trung chuyển rác tại các tuyến giao thông trên địa bàn chưa được kẻ vạch sơn và chấp thuận của cơ quan có thẩm quyền, thiếu biển báo;

- Công tác vệ sinh tại các điểm tập kết, trung chuyển; vệ sinh dụng cụ, xe chuyên dùng, có đơn vị, có lúc chưa được thực hiện thường xuyên, đầy đủ theo quy định gây mất vệ sinh công cộng, xuống cấp nhanh phương tiện, dụng cụ lao động;

Trang 25

- Việc thu phí từ các hộ gia đình tuy đạt tỷ lệ trung bình trên toàn địa bàn Huyện tương đối cao, tuy nhiên ở một số xã, tỷ lệ này chưa đạt mục tiêu

đề ra; Thu phí từ các hộ kinh doanh còn nhiều hạn chế, đạt tỷ lệ thấp (khoảng

<40%), ở nhiều địa phương không thu được phí VSMT từ các đối tượng này;

- Huyện còn diện tích đất nông nghiệp tương đối lớn (khoảng 1.640ha), trong đó đất trồng hoa (thuộc vùng hoa Tây Tựu) là 526,36ha, lượng rác thải nông nghiệp lớn, chưa được hỗ trợ kinh phí cho công tác thu gom, vận chuyển, một phần không nhỏ trong số đó được xả cùng với rác thải sinh hoạt

2.5.4 Dự báo lượng chất thải rắn sinh hoạt huyện Từ Liêm

Khối lượng chất thải rắn phát sinh được tính theo công thức:

Gt=N0(1+q)t.g (2.1) Trong đó:

Gt : khối lượng chất thải rắn năm thứ t;

N0: dân số năm thứ 0, sô dân tính trên 10 xã thị trấn là 167.000 người Q: tốc độ tăng dân số

g: tiêu chuẩn thải một người trong một ngày đêm, lấy bằng 0,75

Ta có bảng dự báo lượng chất thải rắn phát sinh:

B ảng 2.4 Dự báo lượng chất thải rắn phát sinh

Năm T ỷ lệ tăng dân

s ố(%) Dân s ố(người)

Tiêu chu ẩn thải (kg.người/ngày)

Lượng CTR (t ấn/năm)

Trang 26

Trang 27

C hương 3 Tổng quan về thuật toán tối ưu

Trong thực tế có nhiều thuật toán được sử dụng trong việc tính toán quãng đường đi ngắn nhất Phổ biến và hiệu quả nhất trong số đó là các thuật toán sử dụng lý thuyết về đồ thị Trong đồ án này tác giả cũng nghiên cứu theo hướng sử dụng lý thuyết đồ thị mà cụ thể ở đây là sử dụng hai thuật toán Dijkstra và Prim vào việc tối ưu hóa lộ trình vận chuyển rác thải vì vậy ở chương này sẽ tìm hiểu về các khái niệm cơ bản cũng như một số thuật toán tối ưu hóa có thể được sử dụng

3.1 M ột số khái niệm cơ bản về đồ thị

3 1.1 Các định nghĩa về đồ thị

Đồ thị là một cấu trúc rời rạc bao gồm các đỉnh và các cạnh nối các đỉnh này.Chúng ta phân biệt các loại đồ thị khác nhau bởi kiểu và số lượng cạnh nối hai đỉnh nào đó của đồ thị Để có thể hình dung được tại sao lại cần đến các loại đồ thị khác nhau ,chúng ta sẽ nêu ví dụ sử dụng chúng để mô tả một

mạng máy tính Giả sử ta có một mạng gồm các máy tính và các kênh điện thoại(gọi tắt là tên thoại) nối các máy tính này.Chúng ta có thể biểu diễn các

vị trí đặt máy tính bởi các điểm và các kênh thoại nối chúng bởi các đoạn

nối,xem hình 1

Trang 28

Nhận thấy rằng trong mạng hình 1, giữa hai máy tính bất kỳ chỉ cho phép nhiều nhất là một kênh thoại nối chúng,kênh thoại này cho phép liên lạc

cả hai chiều và không có máy tính nào lại được nối với chính nó.Sơ đồ mạng

máy tính cho tronh hình 1 được gọi là đơn đồ thị vô hướng => ta đi đến định

nghĩa sau:

Định nghĩa 1 Đơn đồ thị vô hướng G=(V,E) bao gồm V là tập đỉnh,và E

là t ập các cặp không có thứ tự gồm hai phần tử khác nhau của V gọi là các

c ạnh (7)

Trong trường hợp giữa hai máy tính nào đó thường xuyên phải truyền tải nhiều thông tin người ta phải nối hai máy này bởi nhiều kênh thoại Mạng với

đa kênh thoại giữa các máy tính được cho trong hình 2

Hình 3 2 Sơ đồ mạng máy tính với đa kênh thoại Định nghĩa 2 Đa đồ thị vô hướng G=(V,E) bao gồm V là tập các đỉnh ,

và E là h ọ các cặp không có thứ tự gồm hai phần tử khác nhau của V gọi là các c ạnh.Hai cạnh e 1 va e 2 được gọi là cạnh lặp nếu chúng cùng tương ứng với một cặp đỉnh (7)

Trang 29

Hình3.3 Sơ đồ mạng máy tính với kênh thông báo

Rõ ràng mỗi đơn đồ thị đều là đa đồ thị, nhưng không phải đa đồ thị nào cũng là đơn đồ thị, vì trong đa đồ thị có hai hay nhiều hơn cạnh nối một cặp đỉnh nào đó

Trong mạng máy tính có thể có những kênh thoại nối một máy tính nào

đó với chính nó(chẳng hạn với mục đích thông báo).Mạng như vậy được cho trong hình 3.Như vậy đa đồ thị không thể mô tả được mạng như vậy, bởi vì có những khuyên (cạnh nối một đỉnh vói chính nó).Trong trường hợp này chúng

ta cần sử dụng đến khái niệm giả đồ thị vô hướng, được định nghĩa như sau:

Định nghĩa 3 Giả đồ thị vô hướng G=(V,E) bao gồm V là tập các đỉnh,

và E là h ọ các cặp không có thứ tự gồm hai phần tử (không nhất thiết phải khác nhau) của V gọi là các cạnh.Cạnh e được gọi là khuyến nếu có dạng e=(u,u) (7)

Các kênh thoại trong mạng máy tính có thể chỉ cho phép truyền tin theo

một chiều.Chẳng hạn trong hình 4 máy chủ ở Hà Nội chỉ có thể nhận tin từ các máy ở địa phương, có một số máy chỉ có thể gửi tin đi ,còn các kênh thoại cho phép truyền tin theo cả hai chiều được thay thế bởi hai cạnh có hướng ngược chiều nhau

Trang 30

Hình 3.4 M ạng máy tính với các kênh thoại một chiều

Ta đi đến định nghĩa sau:

Định nghĩa 4 Đơn đồ thị có hướng G=(V,E)bao gồm V là tập các đỉnh,

và E là t ập các cặp có thứ tự gồm hai phần tử khác nhau của V gọi là các cung (7)

Nếu trong mạng có thể có đa kênh thoại một chiều,ta sẽ phải sử dụng

đến khái niệm đa đồ thị có hướng:

Định nghĩa 5 Đa đồ thị có hướngG=(V,E) bao gồm V là tập các đỉnh,và

E là họ các cặp có thứ tự gồm hai phần tử khác nhau của V gọi là các cung.Hai cung e 1 va e 2 tương ứng với cùng một cặp đỉnh được gọi là cung

l ặp (7)

Trong các phần tiếp theo chủ yếu chúng ta sẽ làm việc với đơn đồ thị vô hướng và đơn đồ thị có hướng.Vì vậy, để cho ngắn gọn , ta sẽ bỏ qua tính từ đơn mỗi khi nhắc đến chúng

3.1.2 Tính liên thông và chu trình của đồ thị

3 1.2.1 Đường đi

Định nghĩa: Đường đi (path) có độ dài n từ vo đến vn với n là một số

Trang 31

nguyên dương, trong một đồ thị vô hướng là một dãy các cạnh liên tiếp vov1, v1v2, , vn−1vn Đỉnh vo được gọi là đỉnh đầu, đỉnh vn được gọi là đỉnh cuối Đường đi này thường được viết gọn: vov1v2 .vn−1vn Khi chỉ

cần nêu ra đỉnh đầu vo và đỉnh cuối vn của đường đi, ta viết: đường đi vo

−vn

3.1.2.2 Tính liên thông trong đồ thị vô hướng

Định nghĩa: Một đồ thị vô hướng được gọi là liên thông nếu có

đường đi giữa mọi cặp đỉnh phân biệt của đồ thị

G: liên thông; H: không liên thông

Hình 3.5 Ví d ụ về liên thông

3.1.2.3 Chu trình

Một đường đi khép kín (đỉnh đầu ≡ đỉnh cuối) và có độ dài n ≥ 3 được

gọi là một chu trình (Cycle)

Chu trình không đi qua cạnh nào lần thứ hai được gọi là chu trình đơn

giản

Chu trình không đi qua đỉnh nào lần thứ hai, trừ đỉnh đầu ≡ đỉnh cuối,

được gọi là một chu trình sơ cấp

3.1.2.4 Cây (Tree)

Định nghĩa: Cây là một đồ thị vô hướng, liên thông và không có chu

trình sơ cấp

Trang 32

Cây khung của đồ thị: giả sử G = (V,E) là đồ thị vô hướng liên thông Cây T=(V,F) với F ⊂ E được gọi là cây khung của đồ thị G

3.2 M ột số thuật toán tối ưu sử dụng trong đồ thị

Có nhiều thuật toán tìm kiếm đường đi ngắn nhất trong đồ thị, trong đồ

án này sẽ đề cập đến hai dạng chính đó là tìm đường đi ngắn nhất và thuật toán tìm cây khung nhỏ nhất

3.2.1 Thu ật toán tìm đường đi ngắn nhất

Trong thực tế, nhiều bài toán có thể mô hình bằng đồ thị có trọng số Đó

là đồ thị mà mỗi cạnh của nó được gán một con số (nguyên hoặc thực) gọi là trọng số ứng với cạnh đó Ví dụ ta cần mô hình một hệ thống đường hàng không Mỗi thành phố được biểu diễn bằng một đỉnh, mỗi chuyến bay là một

cạnh nối 2 đỉnh tương ứng Nếu trong bài toán đang xét ta cần tính đến khoảng cách giữa các thành phố thì ta cần gán cho mỗi cạnh của đồ thị cơ sở trên khoảng cách giữa các thành phố tương ứng Nếu ta quan tâm đến thời gian của mỗi chuyến bay thì ta sẽ gán các thời lượng này cho mỗi cạnh của

Thuật toán Dijkstra được thực hiện bằng cách tìm độ dài của đường đi

ngắn nhất từ a đến đỉnh đầu tiên, từ a đến đỉnh thứ hai, cho đến khi tìm

Trang 33

được độ dài ngắn nhất từ a đến z

Thuật toán này dựa trên một dãy các bước lặp Một tập đặc biệt các đỉnh được xây dựng bằng cách cộng thêm một đỉnh trong mỗi bước lặp Thủ tục gán nhãn được thực hiện trong mỗi lần lặp đó

Trong thủ tục gán nhãn này, đỉnh w được gán nhãn bằng độ dài đường

đi ngắn nhất từ a đến w và chỉ đi qua các đỉnh thuộc tập đặc biệt Một đỉnh được thêm vào tập này là đỉnh có nhãn nhỏ nhất so với các đỉnh chưa có trong tập đó

Cụ thể của thuật toán Dijkstra như sau:

- Gán cho đỉnh a nhãn bằng 0 còn các đỉnh khác nhãn bằng ∞

- Gọi Sk là tập đặc biệt các đỉnh sau bước lặp thứ k của thủ tục gán nhãn Chúng ta bắt đầu bằng S0 = φ Tập Sk được tạo thành từ Sk - 1 bằng cách thêm vào đỉnh u ∉ Sk-1 mà có nhãn nhỏ nhất

- Sau khi đỉnh u được ghép vào Sk, ta sửa đổi nhãn của các đỉnh không thuộc Sk sao cho Lk(v) (nhãn của đỉnh v tại bước k) là độ dài của đường đi ngắn nhất từ a đến v mà đường đi này chỉ chứa các đỉnh thuộc Sk (tức là các đỉnh đã thuộc tập đặc biệt cùng với đỉnh u)

Giả sử v là một đỉnh không thuộc Sk Để sửa nhãn của v, ta chọn Lk(v) là

độ dài của đường đi ngắn nhất từ a đến v và chỉ chứa các đỉnh thuộc Sk Để ý rằng đường đi ngắn nhất từ a đến v chỉ chứa các phần tử của Sk hoặc là đường đi ngắn nhất từ a đến v chỉ chứa các phần tử của Sk-1 hoặc là đường đi

ngắn nhất từ a đến u trong bước (k-1) cộng với độ dài cạnh uv Tức là:

Lk(a,v) = min{Lk −1(a,v); Lk−1(a,u) + w(uv)} (3.1.)

Thủ tục này được lặp bằng cách liên tiếp thêm các đỉnh vào tập đặc biệt

Trang 34

các đỉnh cho tới khi đạt tới đỉnh z Khi z được thêm vào tập đặc biệt thì nhãn

của nó bằng độ dài đường đi ngắn nhất từ a tới z

Ở mỗi bước lặp để tìm ra điểm u cần thực hiện O(n) phép toán , để gán nhãn lại cũng cần thực hiện một số lượng phép toán cũng là O(n) Thuật toán cần phải thực hiện n-1 bước lặp , vậy thời gian tính toán của thuật toán

là cỡ O(n2)

Đây là thuật toán thuận lợi để tiến hành tìm đường đi ngắn nhất Tuy nhiên trong việc tìm kiếm đường đi thu gom rác tối ưu, đường đi thu gom phải đi qua các điểm tập kết rác nhất định Trong khi đó, thuật toán Dijktra khi tiến hành sẽ loại bỏ các đỉnh không cần thiết mà chỉ tìm đường đi ngắn

nhất Như vậy sẽ có một số điểm thu gom không được đi qua Do đó, phần tiếp theo chúng ta sẽ xét các thuật toán tìm cây khung nhỏ nhất để giải quyết vấn đề này

3 2.2 Thuật toán tìm cây khung nhỏ nhất

Bài toán tìm cây khung tối thiểu (hay cây khung nhỏ nhất - Minimmum Spanning Tree - MST) của một đồ thị vô hướng là một bài toán rất nổi tiếng

và có ứng dụng rất lớn, bài toán được phát biểu một cách cụ thể theo lý thuyết đồ thị như sau:

Cho đồ thị vô hướng có trọng số G=(V,E) được cho trước dữ liệu (bằng một trong các cách: Ma trận kề, Danh sách cạnh, Danh sách liên kết ) Tìm cây khung nhỏ nhất của G hay tìm một tập cạnh E có n-1 cạnh, n đỉnh, không

có một chu trình nào và có tổng trọng số của các cạnh là nhỏ nhất

Để giải quyết bài toán này có hai thuật toán phổ biến là Kruskal và Prim

3 2.2.1 Thuật toán Kruskal

Để xây dựng tập n-1 cạnh của cây khung nhỏ nhất? tạm gọi là tập K,

Trang 35

Kruskal đề nghị cách kết nạp lần lượt các cạnh vào tập đó theo nguyên tắc như sau: Ưu tiên các cạnh có trọng số nhỏ hơn, kết nạp cạnh khi nó không tạo chu trình với tập cạnh đã kết nạp trước đó Đó là một nguyên tắc chính xác và đúng đắn, đảm bảo tập K nếu thu đủ n-1 cạnh sẽ là cây khung nhỏ nhất

3 2.2.2 Thuật toán Prim

Thuật toán Kruskal làm việc kém hiệu quả với đồ thị dày ( đồ thị với số

cạnh m≈ n(n-1)/2 Trong trường hợp đó thuật toán Prim tỏ ra hiệu quả hơn Thuật toán Prim được gọi là phương pháp lân cận gần nhất Trong phương pháp này, bắt đầu từ một đỉnh tùy ý của đồ thị s, đầu tiên ta nối s với đỉnh lân cận gần nhất, chẳng hạn là đình y Nghĩa là trọng số của các cạnh kề của đỉnh

s, cạnh (s,y) có độ dài nhỏ nhất Tiếp theo đến được đỉnh thứ ba là z, và ta thu được cây bộ phận gồm ba đỉnh và hai cạnh Quá trình này sẽ được tiếp tục cho đến khi thu được cây gồm n đỉnh và n-1 cạnh sẽ chính là cây khung nhỏ nhất

Thuật toán Prim được thực hiện qua các bước như sau:

Bước 1: VT:={v*}, trong đó v* là đỉnh tuỳ ý của đồ thị G

ET:=Φ (3.2)

Bước 2: Với mỗi đỉnh vj∉VT, tìm đỉnh wj∈VT sao cho

m(wj,vj) = min m(xi, vj)=:βj xi∈VT (3.3)

và gán cho đỉnh vj nhãn [wj, βj] Nếu không tìm đuợc wj như vậy (tức là khi vj không kề với bất cứ đỉnh nào trong VT) thì gán cho vj nhãn [0, ∞]

Bước 3: Chọn đỉnh vj* sao cho

βj* = min βj

Trang 36

vj∉VT

VT := VT ∪ {vj*},

ET := ET ∪ {(wj*, vj*)}

Nếu |VT| = n thì thuật toán dừng và (VT, ET) là cây khung nhỏ nhất Nếu

|VT| < n thì chuyển sang Bước 4

Bước 4: Đối với tất cả các đỉnh vj∉VT mà kề với vj*, ta thay đổi nhãn của chúng như sau:

Nếu βj > m(vj*, vj) thì đặt βj:=m(vj*, vj) và nhãn của vj là [vj*, βj]

Ngược lại, ta giữ nguyên nhãn của vj Sau đó quay lại Bước 3

Độ phức tạp của thuật toán Prim là O(n3)

Đồ án sẽ kết hợp sử dụng thuật toán Prim và Dijkstra để thiết kế tuyến đường thu gom rác thải huyện Từ Liêm Chương tiếp theo sẽ trình bày kỹ hơn

về vấn đề này

Trang 37

Chương 4 Ứng dụng thuật toán tối ưu thiết kế hệ thống thu gom rác thải

sinh hoạt huyện Từ Liêm

4.1 Các phương pháp thu gom rác thải

4.1.1 Thu gom sơ cấp

4 1.1.1 Thu gom chất thải chưa phân loại

Trong phần này, thuật ngữ "nhà ở thấp tầng" được sử dụng tương đối

với những ngôi nhà có số tầng nhỏ hơn 4 thuật ngữ " nhà ở cao tầng" được

sử dụng đối với những ngôi nhà có số tầng lớn hơn 7 Đối với những nhà có

số tầng từ 4-7 thì được xem là những nhà có độ cao trung bình

Ở quá trình thu gom sơ câp, các hộ gia đình phải tham gia quá trình thu

gom Những người thu gom rác sẽ đi qua từng nhà, chủ nhà mang thùng rác

ra đổ vào xe thu gom

Bảng 4.1 Nguồn nhân công và các thiết bị thu gom tại chổ

Ngu ồn phát sinh rác

th ải Người chịu trách nhiệm Thi ết bị thu gom

1 Từ các khu dân cư

vụ của các công ty vệ sinh

- Người làm thuê, nhân viên

- Các đồ dùng thu gom tại nhà, các xe gom

- Các máng tự chảy, các thang nâng, các xe gom, các băng chuyền chạy bằng khí nén

Trang 38

- Nhà cao tầng phục vụ của khu nhà, dịch

vụ của các công ty vệ sinh

- Các máng tự chảy, các thang nâng, các xe gom, các băng chuyền chạy bằng khí nén

2 Các khu vực kinh

doanh, thương mại

Nhân viên, dịch vụ của các công ty vệ sinh

Các loại xe thu gom có bánh lăn, các côngtenơ lưu giữ, các thang nâng hoặc băng chuyền

4 Các khu sinh hoạt

ngoài trời (quảng

trường, công viên …)

Chủ nhân của khu vực hoặc các công ty công viên, cây xanh

Các thùng lưu giữ có mái che

Trang 39

Người nhà hoặc người thuê có nhiệm vụ quét dọn và gom rác vào thùng

chứa hay các túi đựng bằng nhựa Việc tập trung và thu gom chất thải ở các khu nhà này thường là ít nhất 1lần/ngày

b Thu gom t ừ các nhà ở trung và cao tầng

Đối với nhà ở loại này, mỗi căn hộ phải có người thu dọn hoặc gom rác

để đưa xuống tầng dưới cùng để đổ vào bể chứa hoặc gom rác bằng các ống đứng Các ống đứng thải rác thường có tiết diện tròn hay chữ nhật, xây bằng thép, bê tông hoặc gạch Đường kính 300 - 900mm, trung bình 500 - 600mm

4 1.1.2 Thu gom chất thải có phân loại tại nguồn

- Sử dụng loại xe thùng mở, các thùng rác đã phân loại được xếp và dỡ thủ công

- Xe thùng mở có các ngăn riêng xếp thủ công và dỡ cơ khí

4 1.2 Các phương tiện lưu chứa tại chỗ

Dung tích trung bình của phương tiện thu chứa được quyết định bởi số người trong gia đình, số lượng nhà được phục vụ và tần suất thu gom rác thải Dung tích trên được tính toán với mức thải rác 0,5 - 0,8 kg/người.ngày Có các loại phương tiện thu chứa sau:

Túi đựng rác không thu hồi: Túi được làm bằng giấy hoặc bằng chất dẻo,

những túi làm bằng chất dẻo còn có các khung đỡ kim loại để đổ túi khi đổ rác vào, còn túi bằng giấy thì cứng hơn Kích thước và màu sắc của túi được tiêu chuẩn hóa để tránh sử dụng túi đựng rác vào mục đích khác

Thùng đựng rác: thùng đựng rác thông dụng thường làm bằng chất dẻo,

dung tích loại thùng trong nhà 5 - 10 lít;loại dùng tại cơ quan, văn phòng … thường 30 - 75 lít, đôi khi 90 lít Thùng phải có nắp đậy Nhìn chung kích

Trang 40

thước của các loại thùng rác có thể được lựa chọn theo quy mô và vị trí thùng

chứa

- Thùng rác trong nhà được sử dụng để chứa rác thải trong nhà và được đưa ra ngoài vào thời điểm được định trước để đổ

- Thùng rác bên ngoài là những thùng chứa lớn hơn đặt bên ngoài nhà ở

và để bên lề đường khi chờ thu gom

- Thùng đựng rác sử dụng khi thu gom bằng các phương tiện đậy kín rác Đó là các thùng đựng rác có nắp lắp vào bản lề một hệ thống moóc để có thể đổ rác bằng máy vào trong xe qua một cửa đặc biệt Dung tích thùng thường từ 110 - 160 lít và thường làm bằng chất dẻo

Định dạng
Số trang	83
Dung lượng	2,6 MB