Đánh giá hiện trạng và đề xuất xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác kiểm soát dự báo ô nhiễm môi trường tại TP HCM

TÓM TẮT Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá được hiện trạng CSDL phục vụ công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM từ đó xây dựng cơ sở khoa học và đề xuất các giải ph

ĐỖ MINH LUÂN

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT XÂY DỰNG

CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ CÔNG TÁC KIỂM SOÁT,

DỰ BÁO Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TẠI TP.HCM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

Mã số ngành: 60520320

TP HCM, tháng 03 năm 2018

ĐỖ MINH LUÂN

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT XÂY DỰNG

CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ CÔNG TÁC KIỂM SOÁT,

DỰ BÁO Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TẠI TP.HCM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

Mã số ngành: 60520320 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Thái Văn Nam

TP HCM, tháng 03 năm 2018

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Thái Văn Nam

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 03 năm 2018

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Đỗ Minh Luân Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 07/05/1979 Nơi sinh: TP HCM

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường MSHV: 1641810003

I- Tên đề tài: Đánh giá hiện trạng và đề xuất xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM

II- Nhiệm vụ và nội dung:

(1) Tổng hợp các thông tin có liên quan

(2) Đánh giá hiện trạng xây dựng và sử dụng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM

(3) Phân tích SWOT và hoạch định chiến lược

(4) Xây dựng phương pháp luận để thiết lập hoàn thiện cơ sở dữ liệu phục vụ công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM

(5) Đề xuất giải pháp thiết lập nâng cấp, hoàn thiện CSDL phục vụ công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM

III- Ngày giao nhiệm vụ: ngày 25 tháng 8 năm 2017

IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ngày 28 tháng 2 năm 2018

V- Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Thái Văn Nam

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Ngoài ra, các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Học viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên)

Đỗ Minh Luân

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này cho phép tôi gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực luận văn này Đặc biệt, tôi xin cảm ơn Thầy PGS.TS Thái Văn Nam đã trực tiếp hướng dẫn và làm cố vấn cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và người thân đã giúp đỡ và động viên tôi, giúp tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình thực hiện luận văn này Tuy nhiên, do thời gian thực hiện luận văn có hạn và những hạn chế về kinh nghiệm, do đó các kết quả thực hiện luận văn này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế nhất định Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ các quý thầy, cô để giúp tôi có thể hoàn thành tốt luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn

Học viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên)

Đỗ Minh Luân

TÓM TẮT

Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá được hiện trạng CSDL phục vụ công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM từ đó xây dựng cơ sở khoa học và đề xuất các giải pháp thiết lập; thành lập CSDL phục vụ công tác kiểm soát,

dự báo ô nhiễm môi trường Thông qua các phương pháp tổng hợp tài liệu, phân tích

hệ thống, so sánh đánh giá và phân tích SWOT của hệ thống CSDL môi trường hiện tại, nghiên cứu đã đạt được một số kết quả sau: (1) Tổng quan các thông tin về CSDL, các mô hình kiểm soát – tính toán – dự báo ô nhiễm môi trường, điều kiện tự nhiên – kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu và tìm hiểu các nghiên cứu có liên quan; (2) Đánh giá hiện trạng CSDL môi trường tại TP.HCM kèm theo những kết quả phân tích SWOT đã có được 04 điểm mạnh (S), 07 điểm yếu (W), 07 cơ hội (O) và 06 thách thức (T) từ đó có được các nhóm phân tích chiến lược bao gồm: 04 nhóm S+0, 3 nhóm S-T, 04 nhóm O-W và 2 nhóm -W-T; (3) Xây dựng cơ sở khoa học cho việc thiết lập hoàn thiện CSDL môi trường gồm 05 lớp CSDL cần thiết tối thiểu; (4) Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng tiến hành đề xuất một số giải pháp: nâng cấp và hoàn thiện mạng lưới quan trắc môi trường (không khí: 18 trạm tự động giai đoạn 2018 - 2020

và 02 trạm tự động giai đoạn 2021 - 2030; nước mặt: 12 trạm tự động giai đoạn 2018

- 2020 và 10 trạm tự động giai đoạn 2021 - 2030); bổ sung chỉ tiêu quan trắc; hoàn thện cơ chế, chính sách pháp luật; chia sẻ dữ liệu; đào tạo nguồn nhân lực và ứng dụng công nghệ thông tin nhằm xây dựng CSDL môi trường tại TP.HCM phục vụ cho công tác kiểm soát và dự báo ô nhiễm môi trường

ABSTRACT

The gold of this study is to assess the current state of the database for environmental pollution control and prediction in HCMC, thereby establishing a scientific basis and propose solutions to build database for environmental pollution control and forecasting Through the methods of document synthesis, system analysis, comparison and SWOT analysis of the system of environmental database system, the research has achieved the following results: (1) Overview of information

on the database, control models - calculation and forecast of environmental pollution, natural and socio-economic conditions of the study area and related studies; (2) Evaluate the current status of the environmental database in Ho Chi Minh City with the results of SWOT analysis including 4 strengths (S), 7 weaknesses (W), 07 opportunities (O) and 07 challenges (T) and strategic analysis groups including: 4 groups S + 0, 3 groups ST, 04 groups OW and 2 groups -WT; (3) Building the scientific basis for the development of an environmental database consisting of 5 layers of database; (4) In addition, the study also proposed some solutions: upgrading and improving environmental monitoring network (air environment: 18 automatic stations in the period 2018 - 2020 and 02 automatic stations in the period of 2021 -

2030, surface water: 12 automatic stations in the period of 2018 - 2020 and 10 stations automatically in the period of 2021 - 2030), addition of monitoring indicators, completion of mechanisms and policies, share data, training human resources and applying information technology to build environmental database in HCM city for controlling and forecasting environmental pollution

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

ABSTRACT iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix

DANH MỤC HÌNH xi

DANH MỤC BẢNG xii

MỞ ĐẦU 1

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

II MỤC TIÊU 3

III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4

IV.1 Phương pháp biên tập, tổng hợp tài liệu 4

IV.2 Phương pháp phân tích hệ thống 5

IV.3 Phương pháp so sánh, đánh giá 5

IV.4 Phương pháp phân tích các bên có liên quan (Stakeholder Analysis = SA) 5

IV.4.1 Các khái niệm cơ bản 5

IV.4.2 Nội dung trình tự phân tích các bên có liên quan 5

IV.5 Phương pháp phân tích SWOT 6

IV.5.1 Cơ sở lựa chọn phân tích SWOT 6

IV.5.2 Giới thiệu phương pháp phân tích SWOT 6

IV.5.3 Cấu trúc của phương pháp phân tích SWOT 6

IV.5.4 Nội dung phương pháp phân tích SWOT 7

V ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 9

VI Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 9

VI.1 Ý nghĩa khoa học 9

VI.2 Ý nghĩa thực tiễn 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 10

1.1 Giới thiệu về CSDL 10

1.1.1 Giới thiệu chung 10

1.1.2 Các nguyên tắc chính ứng dụng trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu 11

1.1.3 Hiện trạng thu thập, thiết lập CSDL môi trường tại Việt Nam 12

1.2 Các mô hình kiểm soát, tính toán, dự báo ô nhiễm môi trường 14

1.2.1 Môi trường không khí 14

1.2.2 Môi trường nước 22

1.3 Tổng quan về điều kiện tự nhiên, hiện trạng môi trường nước mặt và không khí tại TP.HCM 30

1.3.1 Điều kiện tự nhiên 30

1.3.2 Hiện trạng môi trường 32

1.4 Các nghiên cứu liên quan 34

1.4.1 Nghiên cứu về xây dựng CSDL 34

1.4.2 Nghiên cứu xây dựng CSDL môi trường 35

1.4.3 Nghiên cứu ứng dụng mô hình trong việc tính toán, dự báo ô nhiễm môi trường 36

CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CƠ SỞ DỮ LIỆU VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TẠI TP.HCM 40

2.1 Cơ sở dữ liệu về môi trường không khí tại Tp HCM 40

2.1.1 Hiện trạng mạng lưới quan trắc môi trường không khí tại TP.HCM 40 2.1.2 Kết quả quan trắc về môi trường không khí giai đoạn 2010 - 2015 43

2.1.3 Dự báo ô nhiễm môi trường không khí từ kết quả quan trắc tại Tp HCM 44

2.2 Cơ sở dữ liệu về nước mặt và thủy văn 48

2.2.1 Hiện trạng mạng lưới quan trắc về nước mặt và thủy văn tại Tp HCM 48

2.2.2 Các dữ liệu quan trắc chất lượng nước mặt giai đoạn 2010 – 2015 tại

TP.HCM 52

2.2.3 Dự báo ô nhiễm môi trường nước mặt tại TP.HCM từ kết quả quan trắc 55

2.3 Phân tích SWOT hệ thống quản lý CSDL môi trường 59

2.3.1 Xác định mục tiêu 59

2.3.2 Phân tích các bên có liên quan 60

2.3.3 Phân tích SWOT 60

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP HOÀN THIỆN HỆ THỐNG DỮ LIỆU PHỤC VỤ CÔNG TÁC KIỂM SOÁT, DỰ BÁO Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TẠI TP.HCM 65

3.1 Các cơ sở xây dựng và hoàn thiện hệ thống cơ sở dữ liệu 65

3.1.1 Cơ sở pháp lý liên quan 65

3.1.2 Cơ sở thực tiễn 67

3.2 Đề xuất phương pháp luận để thiết lập CSDL phục vụ công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường 68

3.2.1 Yêu cầu của hệ thống CSDL môi trường 68

3.2.2 Thiết kế nội dung và cấu trúc CSDL 70

3.3 Đề xuất các giải pháp xây dựng hệ thống CSDL phục vụ công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM 75

3.3.1 Nâng cấp và hoàn thiện mạng lưới quan trắc tự động môi trường TP.HCM (chiến lược O1W2 và O4W2) 75

3.3.2 Bổ sung, hoàn thiện các chỉ tiêu quan trắc ô nhiễm môi trường (chiến lược O1W3) 88

3.3.3 Hoàn thiện cơ chế, chính sách pháp luật và quy định kỹ thuật xây dựng, quản lý CSDL môi trường (chiến lược W7T4, S6T3 và S6T4) 89

3.3.4 Đề xuất công tác liên kết, phối hợp và chia sẻ thông tin dữ liệu ô nhiễm môi trường (O7W5) 89

3.3.5 Giải pháp công nghệ (chiến lược S1O1, S1O4 và S5T5) 92

3.3.6 Giải pháp đào tạo, tăng cường năng lực, truyền thông nâng cao nhận

thức cộng đồng (chiến lược S2O1) 92

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 94

1 KẾT LUẬN 94

2 KIẾN NGHỊ 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

1 BOD Biological Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh học

trường

5 COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học

10 EPA United States Environmental

Protection Agency Cục bảo vệ môi trường Mỹ

11 GIS Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lí

12 JICA Japan International Cooperation

thải

25 TSS Total Suspended Solids Tổng chất rắn lơ lửng

29 UNEP United Nations Environment

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Quy trình thực hiện phân tích SWOT 8

Hình 1.2: Hệ thống thông tin dữ liệu 10

Hình 1.3: Sơ đồ thực hiện xây dựng cơ sở dữ liệu 12

Hình 1.4: Số lượng sản phẩm CSDL do các đơ vị thuộc Tổng cục Môi trường thực hiện tính đến 2015 13

Hình 1.5: Mô hình lý luận (Conceptual Model) của CAR 17

Hình 3.1: Quy trình xây dựng CSDL phục vụ công tác kiểm soát dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM 69

Hình 3.2: Bản đồ các trạm quan trắc không khí đề xuất cho cả 02 giai đoạn 81

Hình 3.3: Bản đồ các trạm quan trắc nước mặt đề xuất cho cả 02 giai đoạn 87

Hình 3.4: Mô hình phối hợp chia sẻ CSDL môi trường TP.HCM 91

Hình 3.5: Hệ thống quan trắc nước di động, online – MobiLab3 92

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Phân tích chiến lược 9

Bảng 2.1 Vị trí các trạm quan trắc chất lượng không khí thành phố Hồ Chí Minh 41 Bảng 2.2: Các thông số đầu vào của mô hình ISC3 và khả năng đáp ứng dữ liệu 45

Bảng 2.3: Dữ liệu yêu cầu đầu vào của phần mềm CAR và hiện trạng đáp ứng dữ liệu của TP.HCM 47

Bảng 2.4: Vị trí các điểm quan trắc nước mặt và thủy văn sông Sài Gòn - Đồng Nai khu vực TP.HCM 48

Bảng 2.5: Vị trí các điểm quan trắc kênh rạch nội thành thành phố Hồ Chí Minh 50

Bảng 2.6: Các thông số phân tích, phương pháp áp dụng 51

Bảng 2.7: Các thông số thuỷ văn/thuỷ lực 56

Bảng 2.8: Các thông số thời tiết khí hậu 56

Bảng 2.9: Các thông số chất lượng nước 57

Bảng 2.10: Các nhóm hệ số 58

Bảng 2.11: Các nguồn xả thải 58

Bảng 2.12: Phân tích SWOT hệ thống CSDL môi trường TP.HCM 61

Bảng 2.13: Phân tích chiến lược quản lý CSDL môi trường TP.HCM 63

Bảng 3.1: Danh mục các lớp thông tin CSDL nền cơ bản 71

Bảng 3.2: Danh mục các lớp thông tin về các hoạt động kinh tế - xã hội 72

Bảng 3.3: Danh mục các lớp thông tin CSDL về chính sách, pháp luật 72

Bảng 3.4: Danh mục các lớp thông tin CSDL về nguồn gây ô nhiễm 73

Bảng 3.5: Danh mục các lớp thông tin CSDL quan trắc môi trường 75

Bảng 3.6: Mối quan hệ giữa mục tiêu giám sát và phạm vi vùng giám sát 77

Bảng 3.7: Phương pháp chọn trạm mẫu theo từng thông số quan trắc 78

Bảng 3.8: Chọn vị trí lắp đặt máy đo 78

Bảng 3.9: Carbon monoxide (CO) 79

Bảng 3.10: Ozone (O3) 79

Bảng 3.11: Các Oxit Nitơ (NOx), Hydrocarbon (HC) 79

Bảng 3.12: Danh sách các chỉ tiêu quan trắc ô nhiễm môi trường bổ sung 88

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

“Phấn đấu đến năm 2020 nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp hoá theo hướng hiện đại” là mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở Việt Nam hiện nay [8] Trong đó, sự phát triển của các khu công nghiệp đã đóng góp đáng kể vào sự phát triển công nghiệp và chuyển dịch cơ cấu kinh tế [3], tạo thêm nhiều việc làm cho người lao động Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) là địa phương đi đầu trong cả nước về phát triển công nghiệp [22], với hệ thống 15 khu chế xuất - khu công nghiệp,

và theo quy hoạch đến năm 2020 thành phố sẽ có 24 khu chế xuất - khu công nghiệp với tổng diện tích đất được duyệt là 6.156,62 ha Sự phát triển công nghiệp kèm theo quá trình đô thị hóa tại Thành phố Hồ Chí Minh đã cải thiện được cuộc sống của người dân Thành phố, với GDP bình quân đầu người ước tính đến cuối năm 2015 đạt 5.538 USD/người Tuy nhiên, sự phát triển này đã tạo ra hàng loạt các vấn đề cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, ô nhiễm và suy thoái chất lượng môi trường trên diện rộng Chất lượng nước mặt tại TP.HCM đang có dấu hiệu suy giảm nghiêm trọng Hầu hết các con kênh rạch đều đối mặt với tình trạng nước đen ngòm, bốc mùi hôi thối do quá trình phân hủy kỵ khí các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước Nguyên nhân một phần là do nhiều doanh nghiệp cố ý xả thải trực tiếp vào môi trường nước hay do rác thải do sinh hoạt của người dân lại gia tăng làm cho mức độ ô nhiễm ngày càng trầm trọng Bên cạnh đó, chất lượng nước mặt tại các bãi chôn lấp và khu liên hợp xử

lý chất thải rắn do Ban Quản lý các khu liên hợp xử lý chất thải TP.HCM thực hiện trong năm 2013, cho thấy một số khu vực xung quanh khu liên hợp xử lý chất thải rắn Tây Bắc - Củ Chi bị ô nhiễm dinh dưỡng, hữu cơ, sắt và vi sinh phát hiện có nhiều thông số vượt xa mức độ cho phép Theo thống kê của UBND Thành phố, trên địa bàn hiện có 3.300 nguồn thải của các cơ sở sản xuất, thương mại, dịch vụ nhưng mới

có 1.140 cơ sở xây dựng hệ thống xử lý môi trường đạt chuẩn Hiện mới có khoảng 80% nguồn thải có lưu lượng từ 50 m3/ngày đêm được kiểm soát Còn hơn 2.000 cơ

sở chưa có hệ thống xử lý môi trường hoặc có nhưng chưa đạt chuẩn vẫn ngày đêm thải ra môi trường hàng ngàn tấn chất thải, nước thải độc hại [2]

Chất lượng không khí tại TP.HCM hiện nay cũng đang có xu hướng giảm mạnh, các loại bụi tổng hợp đều vượt xa tiêu chuẩn đến 2,2 lần và gây tác động cực kỳ nguy hại đến sức khỏe của người dân Nhất là những loại bụi được sản sinh trong quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch trong công nghiệp, hay từ hoạt động của các phương tiện giao thông đường bộ Năm 2015, nồng độ CO đo được đã vượt xa so với nồng độ

CO đo trong năm 2014 Điều này chứng tỏ chất lượng không khí ở TP.HCM đang càng ngày càng xấu đi [20]

Do vậy, công tác quản lý môi trường cho sự phát triển bền vững đóng vai trò hết sức quan trọng, đòi hỏi sự tổng hợp, phân tích một lượng thông tin lớn, đa dạng

và toàn diện Việc có được thông tin kịp thời, khai thác hiệu quả thông tin sẽ giúp các cán bộ quản lý nắm bắt được mọi tình hình để từ đó đưa ra được những quyết định kịp thời Để đáp ứng được việc đó thì cần xây dựng một hệ thống thông tin tổng thể, tích hợp tất cả những thông tin liên quan đến môi trường như: hiện trạng môi trường, các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường, các số liệu quan trắc môi trường, các thông tin kinh tế - xã hội… xử lý thông tin kịp thời, phục vụ quá trình tra cứu và khai thác thông tin của các các bộ quản lý môi trường

Hiện tại và trong tương lai, công nghệ thông tin đang ngày càng phát triển và khẳng định được ưu thế vượt trội trong nhiều lĩnh vực Trong những năm gần đây công nghệ tin học bắt đầu được ứng dụng lĩnh vực môi trường nhưng vẫn còn hạn chế, chỉ tập trung ở một số công đoạn tính toán số liệu, số hóa bản đồ mà chưa có giải pháp đồng bộ về thiết lập và khai thác cơ sở dữ liệu (CSDL) phục vụ công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM Theo đánh giá của các chương trình nghiên cứu môi trường của Tổ chức Y tế Thế giới thì những khó khăn trong quan trắc môi trường ở nước ta tập trung ở việc (1) Nhiều chương trình quan trắc mang nặng tính mô tả dữ liệu được tạo ra, nhưng lại không gắn bó với quá trình đưa ra quyết định; (2) Thiếu các kỹ thuật viên lành nghề do tính đặc thù của quan trắc môi trường

do phân tích hóa học đơn thuần và do kỹ thuật cũng như các thiết bị đo đổi mới rất

nhanh, quá trình đào tạo rất mất thời gian và tốn kém; (3) Thiếu rất nhiều tiêu chuẩn quốc gia về môi trường đặc thù cho từng ngành nghề, từng khu vực; (4) Việc đo đạc,

xử lý, lưu trữ số liệu chưa được tự động hóa; (5) Sự chia sẻ dữ liệu giữa các cơ quan với nhau và với người dân nhằm cung cấp các thông tin hữu ích về chất lượng môi trường còn hạn chế… Muốn có các hoạt động bảo vệ môi trường và sử dụng tài nguyên thiên nhiên hiệu quả, cần phải có một cơ sở dữ liệu đầy đủ và được xây dựng trong một hệ thống thông tin hiện đại, đáp ứng được các nhu cầu diễn biến mạnh mẽ trong thời đại hiện nay Tính đến thời điểm hiện tại, vẫn chưa có một nghiên cứu nào đánh giá tổng thể về hệ thống dữ liệu quan trắc môi trường, tính phù hợp, tin cậy trong công tác kiểm soát và dự báo ô nhiễm ở TP.HCM

Vì vậy, việc “Đánh giá hiện trạng và đề xuất xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ

công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM” là vấn đề cần thiết hiện

nay, bởi việc nghiên cứu này sẽ giúp đánh giá được tình hình cơ sở dữ liệu môi trường tại Thành phố cũng xây dựng cơ sở khoa học và phương pháp luận nhằm đề xuất xây dựng CSDL nhằm phục vụ công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM Qua đó, giúp các nhà quản lý hoạch định chính sách phù hợp cho công tác quản lý chất lượng môi trường

III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 Nội dung 1: Tổng quan tài liệu:

o Tổng hợp các thông tin về khu vực nghiên cứu;

o Hiện trạng môi trường khu vực nghiên cứu;

o Hiện trạng dữ liệu, số liệu và chia sẻ dữ liệu về môi trường tại TP.HCM;

o Các nghiên cứu về xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác kiểm soát,

dự báo ô nhiễm môi trường tại Việt Nam và TP.HCM

 Nội dung 2: Đánh giá hiện trạng xây dựng, sử dụng CSDL phục vụ công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM:

o Hiện trạng mạng lưới quan trắc chất lượng không khí, chất lượng nước mặt và thủy văn;

o Hiện trạng hoạt động, lắp đặt, bảo trì, thay thế của các trang thiết bị quan trắc;

o Kết quả quan trắc chất lượng không khí, chất lượng nước mặt và thủy văn giai đoạn 2010 - 2015

 Nội dung 3: Cơ sở khoa học xây dựng CSDL phục vụ công tác kiểm soát,

dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM:

o Phân tích các cơ sở pháp lý liên quan;

o Xây dựng cơ sở khoa học cho việc thu thập, sử dụng, ứng dụng CSDL quan trắc môi trường trong kiểm soát và dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM

 Nội dung 4: Đề xuất các giải pháp nhằm xây dựng CSDL phục vụ công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM:

o Nhóm các giải pháp nâng cấp và hoàn thiện

o Nhóm các giải pháp xây dựng mới

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

IV.1 Phương pháp biên tập, tổng hợp tài liệu

Việc sử dụng phương pháp thu thập thông tin là rất cần thiết và đem lại nhiều hiệu quả Thông tin sẽ được thu thập từ hai nguồn chính là:

 Những thông tin thứ cấp: thu thập từ các cơ quan quản lý liên quan, các quy hoạch tổng thể phát triển KT - XH, quy hoạch phát triển đất… và các thông tin khác do các cơ quan chuyên môn đã thực hiện

 Thông tin sơ cấp: được thu thập thông qua những tài liệu khoa học đã được công bố, các thông tin đã được đăng tải qua phương tiện thông tin liên quan đến quan trắc môi trường

IV.2 Phương pháp phân tích hệ thống

Nhằm phân tích, xem xét các yếu tố đầu vào, đầu ra và sự tương tác giữa các yếu tố bên trong hệ thống quản lý chất lượng môi trường nhằm kiểm soát và dự báo

ô nhiễm môi trường nước và không khí ở TP.HCM

IV.3 Phương pháp so sánh, đánh giá

Phương pháp được sử dụng trong so sánh giữa hiện trạng CSDL môi trường với những yêu cầu về mặt pháp lý (Luật, Nghị định, Thông tư, Quy định, Văn bản – Chủ trương ) nhằm đánh giá hiện trạng CSDL đang tồn tại những mặt hạn chế gì từ đó

có những đề xuất giải pháp nhằm xây dựng và hoàn thiện CSDL phục vụ công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM

IV.4 Phương pháp phân tích các bên có liên quan (Stakeholder Analysis = SA) [15]

SA là công cụ vận dụng tư duy hệ thống và phân tích hệ thống trong việc chuẩn

bị các dự án/chương trình chính sách trong lĩnh vực môi trường hay các lĩnh vực khác

IV.4.1 Các khái niệm cơ bản

Các bên có liên quan: là bất kỳ cá nhân, nhóm hay tổ chức có lợi ích gắn liền

với mục tiêu của dự án/chương trình/chính sách và ai có tiềm năng tác động đến các hoạt động của dự án và có được, hay mất, hay không đổi Nếu các thay đổi của dự án/chương trình/chính sách được thực hiện

Phân tích các bên có liên quan: là một phương pháp luận có tính hệ thống, sử

dụng các dữ liệu định lượng nhằm xác định lợi ích và ảnh hưởng của các nhóm khác nhau trong sự liên hệ đến một sự thay đổi trong dự án, chương trình và chính sách

IV.4.2 Nội dung trình tự phân tích các bên có liên quan

- Bước 1: Xác định mục tiêu dự án, phạm vi dự án

- Bước 2: Xác định các bên có liên quan chính và lợi ích của họ (tích cực hay

tiêu cực trong dự án)

- Bước 3: Đánh giá ảnh hưởng và tầm quan trọng của từng bên có liên quan

cũng như tác động tiềm tàng của dự án đến mỗi bên có liên quan

- Bước 4: Xác định cách nào phối hợp các bên có liên quan tốt nhất

IV.5 Phương pháp phân tích SWOT [15]

IV.5.1 Cơ sở lựa chọn phân tích SWOT

Phương pháp phân tích SWOT vẫn được coi là một phương pháp chuẩn mực, là

cơ sở để xây dựng chiến lược và đề xuất các giải pháp cải tiến cho hoạt động của tổ chức Việc sử dụng phương pháp phân tích SWOT sẽ giúp đánh giá được những điểm mạnh, điểm yếu, cơ hồi và thách thức của hiện trạng CSDL môi trường tại TP.HCM

từ đó đề xuất những chiến lược nhằm thiết lập, hoàn thiện CSDL phục vụ công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM

IV.5.2 Giới thiệu phương pháp phân tích SWOT

Mô hình phân tích SWOT được cho rằng do Albert Humphrey phát triển vào những năm 1960- 1970 Phiên bản đầu tiên được thử nghiệm và giới thiệu đến công chúng vào năm 1966 dựa trên công trình nghiên cứu tại tập đoàn Erie Technological Năm 1973, SWOT được sử dụng tại J W French Ltd và thực sự phát triển từ đây Đầu năm 2004, SWOT đã được hoàn thiện và cho thấy khả năng hữu hiệu trong việc đưa

ra cũng như thống nhất các mục tiêu của tổ chức mà không cần phụ thuộc vào tư vấn hay các nguồn lực tốn kém khác

IV.5.3 Cấu trúc của phương pháp phân tích SWOT

Phân tích SWOT là một công cụ tìm kiếm tri thức về một đối tượng dựa trên nguyên lý hệ thống, trong đó:

- Phân tích điểm mạnh (S = Strength), điểm yếu (W = Weakness) là sự đánh giá

từ bên trong, tự đánh giá về năng lực của hệ thống (đối tượng) trong việc thực hiện mục tiêu, lấy mục tiêu làm chuẩn để xếp một đặt trưng nào đó là điểm mạnh (hỗ trợ mục tiêu) hay điểm yếu (cản trở mục tiêu)

- Phân tích cơ hội (O = Opportunities), thách thức (T = Threats) là sự đánh giá các yếu tố bên ngoài chi phối đến mục tiêu phát triển của hệ thống (đối tượng), lấy mục tiêu làm chuẩn để xếp một đặt trưng nào đó của môi trường bên ngoài

là cơ hội (hỗ trợ mục tiêu) hay thách thức (cản trở mục tiêu)

IV.5.4 Nội dung phương pháp phân tích SWOT

Việc thực hiện phương pháp phân tích SWOT được thực hiện qua 06 giai đoạn như sau:

IV.5.4.1 Xác định mục tiêu của hệ thống

Việc đầu tiên trong phân tích SWOT là xác định mục tiêu của hệ thống để làm chuẩn cho phân tích SWOT Xác định mục tiêu rất quan trọng trong việc phân tích vì một đặc trưng của hệ thống có thể là điểm mạnh đối với mục tiêu này nhưng là điểm yếu của mục tiêu khác Tương tự như vậy, một yếu tố của môi trường bên ngoài có thể là cơ hội đối với mục tiêu này nhưng là thách thức của mục tiêu khác Vì vậy, xác định mục tiêu là điểm tực để phân tích SWOT

Các mục tiêu trong các hệ thống có thể là đa mục tiêu hoặc một mục tiêu chính

và các mục tiêu kết hợp hay đơn mục tiêu

IV.5.4.2 Xác định ranh giới hệ thống

Mục tiêu của việc xác định ranh giới hệ thống nhằm xác định và không nhầm lẫn giữa điểm mạnh và cơ hội, điểm yếu và thách thức, cần làm rõ ranh giới hệ thống Cần chú ý có 02 loại ranh giới: ranh giới cụ thể và ranh giới trừu tượng

IV.5.4.3 Phân tích các bên có liên quan và phân tích hệ thống, khung làm việc cho phân tích SWOT

a Phân tích các bên có liên quan

+ Các bên có liên quan bên trong hệ thống: liên hệ đến mục tiêu để đưa ra đầy

đủ các thành phần của hệ thống

+ Các bên có liên quan bên ngoài hệ thống:

o Liên hệ đến mục tiêu để đưa ra đầy đủ các thành phần của môi trường bên ngoài hệ thống có ảnh hưởng đến việc đạt được mục tiêu hệ thống

o Không đưa các thành phần không có ý nghĩa hay không có liên quan gì đối với việc đạt mục tiêu của hệ thống

b Phân tích hệ thống, xây dựng khung làm việc

Xây dựng hình ảnh nhận thực về hệ thống và vẽ ra sơ đồ cấu trúc hệ thống tương đối chi tiết:

1 Hệ thống bao gồm những thành phần nào?

2 Những thành phần nào bên ngoài môi trường có tác động quan trọng đến việc thực hiện mục tiêu hệ thống?

3 Những hoạt động nào hiện có trong quá trình hoạt động của hệ thống?

4 Sự biến đổi của hệ thống có gì đáng quan tâm đối với mục tiêu phát triển?

5 Cơ cấu cấp bậc của hệ thống có liên quan đến mục tiêu phát triển?

6 Tính trội, tính ưu việc của hệ thống có liên quan đến mục tiêu phát triển?

IV.5.4.4 Phân tích SWOT

Việc phân tích SWOT cần căn cứ vào sơ đồ hệ thống để xác định:

+ Điểm mạnh – Ưu thế (Strengths) từ biên trong hệ thống

+ Điểm yếu (Weaknesses) từ bên trong hệ thống

+ Phân tích cơ hội (Opportunities) từ bên ngoài

+ Các thách thức (Threats) từ bên ngoài

Hình 1.1: Quy trình thực hiện phân tích SWOT

IV.5.4.5 Giai đoạn vạch ra chiến lược hay giải pháp

Sau khi phân tích SWOT, cần thực hiện việc ra ra 4 chiến lược:

+ Chiến lược S/O: Phát huy điểm mạnh để tận dụng thời cơ;

Ma trận SWOT

+ Chiến lược W/O: Không để điểm yếu làm mất cơ hội;

+ Chiến lược S/T: Phát huy điểm mạnh để khắc phục vượt qua thử thách thách; + Chiến lược W/T: Không để thử thách làm phát triển điểm yếu

Bảng 1.1: Phân tích chiến lược

IV.5.4.6 Giai đoạn xử lý xung đột mục tiêu và xếp thứ tự các chiến lược

Sau khi đã vạch ra các chiến lược thực hiện mục tiêu, người phân tích cần sắp xếp thứ tự ưu tiên các chiến lược và giải quyết xung đột giữa các mục tiêu trong trường hợp đa mục tiêu theo các quy tắc thứ tự ưu tiên

V ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

 Đối tượng nghiên cứu: gồm các yếu tố ô nhiễm môi trường không khí và môi trường nước mặt

 Phạm vi nghiên cứu của đề tài tại khu vực TP.HCM

 Thời gian: nghiên cứu được thực hiện trong 06 tháng

VI Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

VI.1 Ý nghĩa khoa học

Góp phần xây dựng cơ sở khoa học và phương pháp luận trong việc xuất xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM nói riêng và Việt Nam nói chung

VI.2 Ý nghĩa thực tiễn

Cơ sở dữ liệu và hệ thống chia sẻ dữ liệu được xây dựng có ý nghĩa quan trọng trong công tác phối hợp giữa các cơ quan đơn vị để thực hiện các mục tiêu như nâng cao chất lượng quản lý, hiệu quả các công tác kiểm soát, dự báo ô nhiễm môi trường tại TP.HCM

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu về CSDL [12]

1.1.1 Giới thiệu chung

Ngày nay, các hoạt động kinh tế đang đối diện với một số lượng rất lớn các thông tin, dữ liệu, tất cả các cơ quan đều đưa ra những cảnh báo rằng các thông tin

và các nguồn dữ liệu - nhằm đưa ra các kiến thức cơ bản, những thông tin bổ ích và

có ý nghĩa cho họ, là rất cấp bách và vô cung quan trọng Để có được các thông tin

và sử dụng chúng một cách hiệu quả thì việc xây dựng một cơ sở dữ liệu thống nhất tiện lợi cho việc truy cập, phân tích các số liệu thô nhanh nhất, và chính xác là rất cần thiết Mối liên hệ giữa thông tin dữ liệu với thực tiễn sản xuất, nghiên cứu được thể hiện như sơ đồ sau:

Hình 1.2: Hệ thống thông tin dữ liệu

Thực tế

Thu thập số liệu, thông tin

Xử lý số liệu, thông tin

Các file lưu trữ số

liệu, thông tin

Nối kết số liệu, thông tin

1.1.2 Các nguyên tắc chính ứng dụng trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu

Cơ sở dữ liệu này được xây dựng trên cơ sở các nguyên tắc có tính truyền thống như sau:

 Phân tích, xác định mục tiêu, nội dung, và các chức năng cần được thực hiện đối với hệ thống cơ sở dữ liệu dự định;

 Thiết kế cơ sở dữ liệu và các nối kết cần thiết để thực hiện các chức năng của

cơ sở dữ liệu Thông thường trong giai đoạn thiết kế này được thực hiện theo các bước sau:

o Rà soát, phân tích dữ liệu cần thiết để thực hiện các chức năng đề ra

o Thiết lập các mối quan hệ cần thiết

o Tạo một thiết kế hợp lý thực hiện các mối quan hệ thực thể của cơ sở

dữ liệu và quá trình thực hiện

o Thiết kế giao diện

 Thực hiện xây dựng cơ sở dữ liệu Trên cơ sở các kết quả ở bước 2, chuyển các thiết kế và kết nối, giao diện dự kiến thành các ứng dụng bằng cách xây dựng cơ sở dữ liệu và các trình ứng dụng cần thiết để truy xuất dữ liệu trên máy tính

 Kiểm tra cơ sở dữ liệu và các chức năng của cơ sở dữ liệu nhằm xác định và loại bỏ các lỗi của ứng dụng Việc kiểm tra này được thực hiện với các nguời

sử dụng dự kiến

 Cài đặt và hướng dẫn sử dụng Đây là bước cơ bản cuối cùng của một quá trình thực hiện cơ sở dữ liệu Bước này nhằm xác định xem cơ sở dữ liệu có phù hợp với môi trường mà dự kiến sử dụng không Cần thiết có thể kiểm tra và xác định các lỗi và sửa chữa cần thiết Ngoài ra, việc duy trì, bảo quản cơ sở

dữ liệu là một trong những hoạt động cần thiết đối với các cơ sở dữ liệu sau này

Các nguyên tắc này được áp dụng một cách xuyên suốt trong quá trình thực hiện Tuy nhiên, ở những giai đoạn cần thiết việc ứng dụng nó cùng được chuyển đổi

để có được những kết quả một cách hữu hiệu nhất Các bước thực hiện trên được sơ

đồ hoá như sau:

Hình 1.3: Sơ đồ thực hiện xây dựng cơ sở dữ liệu

1.1.3 Hiện trạng thu thập, thiết lập CSDL môi trường tại Việt Nam [10]

1.1.3.1 Các CSDL môi trường do Tổng cục Môi trường thực hiện

Hiện trạng xây dựng CSDL của Tổng cục Môi trường cho đến thời điểm năm

2015 như sau:

Đúng

Sai

Xác định mục tiêu, nội dung, chức năng cần thực

hiện

Thiết kế cơ sở dữ liệu:

- Rà soát, phân tích dữ liệu

- Thiết lập mối quan hệ

- Thiết kế các dạng bảng biểu

- Thiết kế giao diện, kết nối…

Xây dựng cơ sở dữ liệu:

Hình 1.4: Số lượng sản phẩm CSDL do các đơ vị thuộc Tổng cục Môi trường thực

hiện tính đến 2015

(Nguồn: Tác giả thống kê từ nguồn [10] Xem chi tiết tại phụ lục 1)

Theo số liệu thống kê thì các CSDL môi trường do các đơn vị thuộc Tổng cục Môi trường thực hiện chủ yếu là các sản phẩm dạng website (giới thiệu, quản lý hoặc chia sẻ thông tin) hay các CSDL của đơn vị về một đối tượng nào đó (CSDL quốc gia

về đa dạng sinh học, CSDL quan trắc môi trường, CSDL tổn thương biển )

1.1.3.2 Đánh giá về tình hình xây dựng CSDL và phần mềm của các đơn vị

Trong thời gian từ giai đoạn thành lập Tổng cục đến nay, các hoạt động ứng dụng CNTT (xây dựng CSDL, cổng thông tin điện tử, website, phần mềm, hệ thống, mạng truyền dẫn) được lãnh đạo Tổng cục quan tâm và phê duyệt kinh phí thực hiện khá nhiều Tuy nhiên, các CSDL xây dựng xong chưa thực sự đáp ứng sát với nhu cầu phục vụ công việc hằng ngày của đơn vị Nguyên nhân là do hiện các đơn vị xây dựng, thiết kế CSDL và phần mềm chưa theo hướng chung, không có sự thống nhất

về mặt nội dung, công nghệ sử dụng và những chuẩn dữ liệu cần thiết khi xây dựng

01020304050

CSDL (do TCMT chưa ban hành văn bản liên quan đến kế hoạch và thiết kế tổng thể

về ứng dụng CNTT và xây dựng CSDL) mà chỉ căn cứ theo từng chương trình, nhiệm

vụ giải quyết công việc cụ thể của từng đơn vị, ít có sự trao đổi, chia sẻ, tham khảo ý kiến rộng rãi của các đơn vị khác dẫn đến việc một số CSDL có các nội dung trùng nhau nhưng không thống nhất từ đó tạo ra dữ liệu vừa chưa đầy đủ đôi khi còn thừa Bên cạnh đó, việc các CSDL đã xây dựng xong nhưng do thiếu kinh phí và nhân lực CNTT nên không được cập nhật thường xuyên dẫn đến việc hoạt động kém hiệu quả quả của CSDL Ngoài ra, các cơ sở dữ liệu của các đơn vị thường chưa có cơ chế chia

sẻ, dùng chung dữ liệu dẫn đến việc lãng phí một lượng lớn CSDL gây tốn kém nhiều kinh phí trong việc xây dựng CSDL mới

1.2 Các mô hình kiểm soát, tính toán, dự báo ô nhiễm môi trường

1.2.1 Môi trường không khí

1.2.1.1 Mô hình kiểm soát ô nhiễm không khí [18]

Trong công tác kiểm soát và quản lý chất lượng môi trường không khí, việc đánh giá và dự báo ô nhiễm theo phương pháp định lượng là hết sức quan trọng, giúp các nhà quản lý hoạch định chính sách và các nhà công nghệ đưa ra quyết định đúng đắn trong việc giải quyết vấn đề môi trường

Để đánh giá hiện trạng và dự báo ô nhiễm môi trường không khí tại một vùng nào đó, trên thế giới cũng như ở Việt Nam hiện nay thường sử dụng hai phương pháp:

 Phương pháp thực nghiệm: khảo sát, đo đạc tại nhiều điểm trên hiện trường

của một vùng và bằng phương pháp thống kê để phân tích, đánh giá chất lượng không khí vùng đó

 Phương pháp mô hình hóa: dùng các mô hình toán học mô phỏng và dự báo

sự lan truyền các chất ô nhiễm theo không gian và thời gian, sau đó kết hợp với số liệu đo đạc thực nghiệm để kiểm chứng độ chính xác của mô hình Trên

cơ sở đó xây dựng các phần mềm tính toán tối ưu và thương mại hóa

Theo tài liệu của tổ chức Khí tượng thế giới (WMO) và chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP), hiện nay trên thế giới có 20 dạng mô hình tính toán và dự

báo ô nhiễm môi trường không khí, nhưng có thể tập hợp thành 3 phương pháp chính sau đây:

 Mô hình thống kê kinh nghiệm dựa vào cơ sở lý thuyết của Gauss với giả thuyết rằng sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm tuân theo quy luật phân bố chuẩn (vì thế gọi là mô hình Gauss)

 Mô hình động lực - rối thống kê sử dụng lý thuyết khuếch tán rối trong điều kiện khí quyển có sự phân tầng kết nhiêt Mô hình này được Berliand xây dựng

Từ những năm 70 trở lại đây, việc dung mô hình toán để tính toán phát tán chất

ô nhiêm không khí được phát triển mạnh Các nhà khoa học các nước Mỹ, Anh, Pháp, Hunggari, Ấn Độ, Nhật Bản, Trung Quốc, Nga…ứng dụng và hoàn thiện mô hình tính theo điều kiện mỗi nước

Mô hình ISCST 3 là mô hình phân tán kiểu Gauss sử dụng để đánh giá tác động của nguồn đơn trong các ngành công nghiệp tại Mỹ Mô hình AERMOD của US EPA dùng để phát tán ô nhiễm những địa hình phức tạp Mô hình CALPUFF được Mỹ lựa chọn để đánh giá ảnh hưởng của công nghiệp và giao thông

Ở Việt Nam hiện nay, phương pháp mô hình hóa được sử dụng phổ biến hơn, đặc biệt trong điều kiện nước ta hiện nay mặc dù vấn đề ô nhiễm môi trường đã và đang được quan tâm, nhưng mạng lưới quan trắc các yếu tố đo đạc môi trường chưa

đủ mạnh, do đó các nhà khoa học gặp khá nhiều khó khăn trong việc phân tích và đánh giá hiện trạng cũng như dự báo các tác động môi trường do ô nhiễm không khí gây ra Trong phương pháp mô hình hóa dùng để tính toán và dự báo khả năng lan truyền chất ô nhiễm, các yếu tố khí tượng đóng vai trò rất quan trọng Các yếu tố này được quan trắc thường xuyên hàng năm theo đúng quy định nhất định Ở nước ta hiện

nay, sử dụng mô hình tính toán với một số liệu khí tượng đủ lớn để tính toán phần nào sẽ cho kết quả tính toán nhanh, chính xác và hiệu quả hơn nhiều so với việc chỉ căn cứ vào một số ít số liệu đo đạc và quan trắc được để đánh giá

Hai mô hình Berliand và Sutton (dạng cải tiến của Gauss) hiện nay được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam để đánh giá, dự báo các chất ô nhiễm không khí thải ra từ các nguồn thải công nghiệp, dân sinh, giao thông vận tải, xây dựng và khai khoáng

Đã có nhiều sự nghiên cứu, dự án ứng dụng các mô hình để đánh giá ô nhiễm không khí từ các hoạt động giao thông sản xuất công nghiệp như: Berliand, Sutton, ISC3, AERMOD, meti-lis…

Mô hình khuếch tán rối của Berliand và Sutton được ThS Phạm Thị Việt Anh

sử dụng để đánh giá hiện trạng môi trường không khí thành phố Hà Nội năm 2010 do các nguồn thải công nghiệp gây ra Kết quả mô phỏng cho thấy: nhìn chung Hà Nội

bị ô nhiễm TSP lơ lửng ở mức độ cao, nhiều khu vực bị ô nhiễm đến 40% số ngày trong năm

Mô hình Meti-lis cũng được sử dụng khá rộng rãi mô phỏng ô nhiễm từ nguồn điểm và nguồn đường: dự báo mức độ ảnh hưởng của khí thải nhà máy nhiệt điện Quảng Trạch 1, tính toán phát tán chất ô nhiễm từ tuyến đường cao tốc Hải Dương - Quảng Ninh, Hà Nội - Hải Phòng… Kết quả chạy mô hình cho thấy việc áp dụng đối với nguồn điểm có độ chính xác cao hơn

Năm 2014, TS Đầm Quang Thọ đã sử dụng mô hình Meti - lis đánh giá sự biến động ô nhiễm không khí theo ngày đêm và mùa của điều kiện khí hậu vùng núi khu vực Tây Nguyên Năm 2013 tại tỉnh Thái Nguyên, cử nhân Khoa học Môi Trường của trường Đại học Khoa Học, Đoàn Thị Hoàng Yến đã nghiên cứu ứng dụng mô hình Meti - lis tính toán phát tán một số chất gây ô nhiễm không khí từ hoạt động giao thông và công nghiệp trên địa bàn thành phố Thái Nguyên - định hướng đến năm

nghiệp phù hợp với điều kiện Việt Nam Mô hình được sử dụng khá phổ biến nhằm đánh giá tình hình phát thải khí SO2, NO2, CO cho các khu công nghiệp tại TP.HCM Bên cạnh đó, phần mềm CAR (Contaminants in the Air from a Road model) là phần mềm tính toán ô nhiễm không khí do giao thông dựa trên mô hình Berliand cũng được PGS.TSKH Bùi Tá Long và nhóm nghiên cứu ENVIM thực hiện Trong phiên bản mới nhất công bố vào tháng 4/2009, CAR đã tích hợp mô hình Mobile của Mỹ

và mô hình phát tán ô nhiễm không khí cho nguồn đường Berlind thành một công cụ duy nhất Đặc điểm của phiên bản mới là khả năng tự động hóa trong tính toán cũng như ứng dụng kỹ thuật GIS với nguồn dữ liệu luôn có sẵn từ Google map CAR được xây dựng để tính toán sự phát tán ô nhiễm không khí do nguồn đường, thể hiện bản

đồ phân bố nồng độ chất ô nhiễm theo không gian và thời gian khác nhau

Hình 1.5: Mô hình lý luận (Conceptual Model) của CAR

Chuyển đổi trung gian

Mô hình Mobile

Mô hình Berliand

Việc sử dụng mô hình kiểm soát không khí cho kết quả nhanh chóng và chính xác Mặt khác nó cũng đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn khi mà các trang thiết bị đo đạc ô nhiễm không khí còn hạn chế

1.2.1.2 Mô hình phát tán không khí [16]

Mô hình không khí, nói một cách tổng quát, là một mô hình dựa trên các phương trình toán lý cùng với các dữ liệu đầu vào được tính toán và cho kết quả các giá trị nồng độ của chất gây ô nhiễm không khí

Quá trình này được tính toán từ các phát thải ô nhiễm cụ thể trong từng điều kiện khí tượng, địa điểm, khoảng thời gian tương ứng Mô hình không khí được dùng

để đánh giá chất lượng không khí trong quá khứ, hiện tại, và tương lai, do thông tin

về phát thải đã được lưu trữ

Sự đóng góp của các kiểu nguồn đến các tầng không khí xung quanh có thể dễ dàng suy ra từ các tính toán của mô hình Sai số trong kết quả của mô hình có thể khá lớn, do đặc điểm mô hình và do các tham số đầu vào (số liệu phát thải, đặc điểm khí tượng) Kết quả của mô hình có thể tượng trưng cho một độ giới hạn nào đó Trong

đa số mô hình, người ta đưa vào giá trị trung bình theo không gian và thời gian

Mô hình phát tán rất đa dạng: từ những vấn đề khuếch tán vi mô trên đường phố đến những mô hình lớn quy mô xuyên lục địa và quy mô toàn cầu giải quyết các vấn

đề phát tán dài hạn và đánh giá khí nhà kính Những mô hình được giới thiệu sơ lược dưới đây chỉ tập trung ở mức độ quy mô khu vực và quy mô vừa mà thôi

a Mô hình ADMS (Advanced Dispersion Modeling System) (Carruthers và đồng nghiệp 1995, CERC 1998)

Là mô hình được phát triển dựa trên mô hình Gauss được xây dựng bởi CERC (Cambridge Environmental Research Consultant) ở U.K Mô hình có thể mô phỏng chùm khói liên tục và luồng khói phát thải trong thời gian ngắn Mô hình có thể áp dụng để tính nguồn điểm, nguồn đường, nguồn vùng và có một modul có thể áp dụng

để tính toán sự phát thải của xe trên đường phố hẹp Mô hình được kiểm tra dựa trên

dữ liệu của Kincaid và Indianapolis, dữ liệu này cũng được dùng để kiểm tra cho mô hình AERMOD (Carruthers và đồng nghiệp, 1995 và 1998) Đối với những nguồn ở

những nơi có địa hình phức tạp, ADMS dùng thuật toán FLOWSTAR (Carruthers và đồng nghiệp, 1998) được phát triển để mô phỏng luồng gió và rối ở một số thung lũng

độ cao nghịch đảo ở trên cùng của lớp đối lưu hòa trộn AERMOD cũng đưa ra một thuật toán cải tiến cho việc tính toán độ nâng của luồng khói và lực nổi và tính toán nhiệt độ, độ rối và gió theo phương thẳng đứng Những thuật toán đó cũng tương tự như ADMS AERMOD cũng có thể xác định được địa hình phức tạp ở trên độ cao phát thải của ống khói

c Mô hình ISC3 (Industrial Source Complex Model Version 3) (EPA,1995)

Mô hình này được EPA sử dụng trong mô hình quản lý chất lượng không khí được áp dụng cho nguồn phát thải của nhà máy công nghiệp với địa hình đơn giản

Mô hình dựa trên mô hình Gauss cơ bản Dữ liệu khí tượng đầu vào của mô hình đơn giản (Ví dụ: tốc độ gió, hướng gió, độ cao tối đa, độ bao phủ của mây, cấp độ ổn định khí quyển Pasquill-Gifford của mỗi giờ) ISC3 dùng chuỗi các điều kiện khí tượng theo giờ để dự đoán nồng độ tại những điểm đo từ một giờ đến một năm ISC3 gồm những thuật toán để tính toán sự phát thải của nguồn đường và nguồn vùng

Điểm thuận lợi chính của ISC3 so với AERMOD và ADMS là sử dụng đơn giản

và khả năng dự báo (Ví dụ: cùng kết quả thu được bởi nhiều người sử dụng khác nhau trong nhiều trường hợp khác nhau) Số dữ liệu khí tượng dùng cho mô hình ISC3 rất

ít như tốc độ gió, hướng gió, độ ổn định và độ sâu hòa trộn giả định Địa hình và

thông số về nguồn thải Điểm không thuận lợi của mô hình là không thể cung cấp cho

mô hình các thay đổi cải tiến của cấu trúc lớp biên khí quyển và kết quả của quá trình khuếch tán rối

d Mô hình EPISODE (Air-QUIS)

EPISODE là dạng mô hình phát tán số kiểu Gauss, mô hình này được nghiên cứu bởi Gronskei và cộng sự (1993) EPISODE là một mô hình khối đặc, 3 lớp (theo chiều đứng) giải quyết những phương trình vận chuyển khuếch tán cơ bản Dựa trên những số liệu phát thải đầu vào phụ thuộc thời gian và phân phối theo không gian, gió và độ bất ổn định, mô hình xuất ra các giá trị nồng độ phụ thuộc thời gian tại bất

kỳ điểm tiếp nhận nào trong khu vực mô hình hoá

Những nguồn phân phối theo vùng (dân cư, công nghiệp nhỏ, vv…) được xử lý trên một hệ thống lưới khoảng 0,5 - 1 km Chồng lên trên hệ lưới này, các nguồn giao thông và nguồn điểm được xử lý bằng những mô hình lưới phụ riêng biệt (phát tán

xả thải giao thông nguồn đường của Gauss và mô hình quỹ đạo cụm khói cho nguồn điểm) Phản ứng hóa học xảy ra giữa NO - NO2 - O3 cũng được tính đến trong mô hình

Khu vực gió đầu vào của mô hình có thể đồng chất hoặc không đồng chất đối với mỗi bước thời gian, phụ thuộc vào dữ liệu khí tượng đầu vào sẵn có

e Mô hình AIR-POLL (Air-Pollution Assessment: Khoa Môi Trường – Đại học Khoa học Tự nhiên)

Trong nước các nhà khoa học cũng đã xây dựng các mô hình tính toán ô nhiễm không khí dựa theo lý thuyết của GAUSS và Berliand Có các nhóm nghiên cứu chính

về các mô hình này như nhóm của GS Lê Đình Quang, Phạm Ngọc Hồ ở Hà Nội (dựa trên lý thuyết của Berliand), nhóm của TSKH Bùi Tá Long ở TP.HCM (dựa trên lý thuyết của Berliand), nhóm của Bộ môn Tin học Môi Trường - Đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM (ứng dụng cả 2 mô hình GAUSS và Berliand)

Đây là mô hình được xây dựng dựa trên sự chọn lọc những ưu và hạn chế của các mô hình thông dụng, đồng thời có tính đến các điều kiện thực tế của VN về CSDL,

số liệu đầu vào, ứng dụng GIS…

Mô hình có thể tính toán các cấp độ ổn định khí quyển một cách tự động dựa trên các dữ liệu nhiều năm của vận tốc gió và hướng gió, bức xạ, độ che phủ mây phục vụ cho mô hình GAUSS hoặc tính toán các tham số rối K1, K0 phục vụ cho mô hình Berliand Mô hình cũng có thể tính toán phân bố nồng độ các chất ô nhiễm của

1 nguồn điểm cao theo 2 phương pháp GAUSS hoặc Berliand, tính toán nồng độ trung bình do nhiều nguồn thải gây ra, đồng thời kết quả có thể thể hiện trên bản đồ số

f So sánh các mô hình

ADMS và AERMOD có nhiều thành phần tính toán dựa trên cùng một cơ sở

Ví dụ như cả hai đều tính toán vận tốc rối theo phương thẳng đứng của sự khuếch tán trong những điều kiện đối lưu Mặt khác, ISC3 đã sử dụng mô hình Gauss, một mô hình đã được sử dụng rộng rãi trên 30 năm Thuật toán của AERMOD cho kết quả tốt hơn (ví dụ như trong trường hợp xét đến yếu tố địa hình) do đó có thể so sánh tốc

độ chạy của mô hình AERMOD với mô hình ADMS Thuật toán downwash trong AERMOD không thay đổi nhiều so với ISC3, ngược lại thuật toán downwash trong ADMS dựa trên kinh nghiệm khi thử nghiệm trong ống tạo gió ADMS là mô hình duy nhất có thể tính toán sự di chuyển và khuếch tán ngay khi phát thải

Bên cạnh đó AERMOD cho phép đưa vào những thông số theo phương thẳng đứng của gió và nhiệt độ Ngược lại ADMS chỉ yêu cầu những thông số được quan sát ở gần mặt đất

ISC3 yêu cầu xác định rõ ràng khu vực được tính là ở nông thôn hay thành thị

để có thể xác định sự khuếch tán theo phương ngang và phương đứng (Passquill- Gifford cho nông thôn hay McElroy-Pooler cho thành phố) AERMOD và ADMS có thể thêm vào các điều kiện của bề mặt như hơi ẩm của đất (thông qua tham số Bowen Ratio và Priestle), bề mặt anbedo (thiết lập bán kính của mạng lưới tính toán) độ gồ ghề của mặt đất Độ gồ ghề ảnh hướng đến gió theo phương thẳng đứng và nhiệt độ

và tỉ lệ khuếch tán ở lớp bề mặt và một số biến có ảnh hưởng đến sự khuếch tán của những vùng lân cận và những khu công nghiệp khác

ISC3 dùng những dữ liệu khí tượng thông thường để tính toán độ cao của lớp hòa trộn Nếu độ nâng của luồng khói nhỏ hơn độ cao hòa trộn, chùm khói tiếp tục

hòa trộn Nếu độ nâng của luồng khói lớn hơn độ cao hòa trộn, chùm khói sẽ không khuếch tán xuống mặt đất ADMS và AERMOD có thuật toán để tính sự thậm nhập từng phần của một luồng khói Số lượng đó tùy thuộc vào lực nổi của luồng khói và cường độ của sự nghịch đảo Những tham số này rất quan trọng đối với lực nổi của chùm khói hay cho từng chùm khói tương tác với nhau ở mức nghịch đảo thấp

Mô hình do Bộ môn tin học môi trường xây dựng (GS.TS Nguyễn Kỳ Phùng,

CN Nguyễn Thị Huỳnh Trâm) dựa vào hai mô hình lý thuyết chính của GAUSS và Berliand để xây dựng Vì các số liệu đo đạc khí tượng của chúng ta chỉ đo 4 lần/ngày (trong khi đó trên thế giới đo 5p/lần) cho nên mô hình thiết lập để có thể sử dụng cho các mục đích khác nhau, từ yêu cầu tính giá trị tức thời đến tính trung bình ngày đêm, trung bình mùa,… Phần mềm có thêm các tiện ích tính hệ số rối K0, K1 cũng như hệ

số nhám Z0, các bản đồ hoa gió, bản đồ GIS thể hiện kết quả tính toán, các đồ thị,

và nhiều tiện ích khác

1.2.2 Môi trường nước

1.2.2.1 Mô hình dự báo ô nhiễm môi trường nước [1]

Hiện nay, có nhiều mô hình dự báo ô nhiễm nguồn nước đang được sử dụng tại Việt Nam như: IPC, QUAL, QUAL2EU, QUAL2K, BASIN, SWAT… Nhìn chung,

có thể phân chia mô hình chất lượng nước sông thành 3 nhóm như sau:

 Nhóm 1: Mô hình dùng để đánh giá nhanh

+ Dự báo chất lượng nước sông ở trạng thái ổn định (steady state)

+ Dữ liệu đầu vào tương đối đơn giản

+ Hỗ trợ nhanh trong việc ra quyết định

+ Các mô hình như IPC

 Nhóm 2: Mô hình dự báo chất lượng nước không tích hợp trên nền GIS

+ Dự báo chất lượng nước sông theo thời gian (dynamic)

+ Dữ liệu đầu vào tương đối phức tạp

+ Có nhiều thông số động học, thông số thực nghiệm cần phải nghiên cứu theo thời gian để hoàn thiện mô hình

+ Các mô hình như QUAL, QUAL2EU, QUAL2K

 Nhóm 3: Mô hình dự báo chất lượng nước tích hợp trên nền GIS

+ Dự báo chất lượng nước sông theo thời gian (dynamic)

+ Tích hợp các lớp thông tin đầu vào cho mô hình như: địa hình, mạng lưới sông suối…

+ Hiển thị kết quả về không gian trên nền GIS

+ Dữ liệu đầu vào tương đối phức tạp

+ Có nhiều thông số động học, thông số thực nghiệm cần phải nghiên cứu theo thời gian để hoàn thiện mô hình

+ Các mô hình như BASIN, SWAT

Đối với việc thực hiện đánh giá tác động môi trường, có thể sử dụng các nhóm

mô hình 1 hoặc 2 là đủ Nhóm mô hình 3 là không cần thiết vì tính phức tạp trong việc sử dụng rất cao

a Nhóm mô hình 1 - Mô hình IPC

+ Mô hình gồm các môđun độc lập và 01 môđun liên kết

o Mô hình chất lượng nước sông (BOD, COD, DO, Coliform, chất ô nhiễm được coi không bị biến đổi)

o Mô hình chất lượng nước hồ (chủ yếu là BOD và dinh dưỡng N, P)

o Riêng mô hình tính toán chi phí kinh tế hỗ trợ ra quyết định được liên kết với các môđun trên

+ Nguồn diện và nguồn điểm

+ Danh sách các loại ngành nghề được phân loại và liệt kê trong mô hình, quản lý dưới dạng các ISIC Cơ sở dữ liệu về các ngành sản xuất cho phép cập nhật

+ Quá trình tính toán tải lượng ô nhiễm phát thải từ các ngành nghề, các nhà máy, dự án sử dụng bảng hệ số phát thải của Tổ chức Y tế Thế giới Bảng

hệ số này được thiết lập sẵn trong mô hình và cho phép cập nhập để phù hợp cho từng địa phương

+ Kết quả dữ liệu đầu ra ở dưới dạng các bảng dữ liệu, đồ thị và có thể xuất qua GIS dưới dạng Atlas

- Các thông số đầu vào chính:

+ Mô hình chất lượng nước sông:

o Chế độ thủy lực của sông

o Hiện trạng chất lượng nước sông

o Tiêu chuẩn chất lượng mong muốn

o Các nguồn điểm (lưu lượng, tải lượng ô nhiễm)

o Các nguồn diện (non-point source)

o Qui mô phát triển kinh tế xã hội + Mô hình chất lượng nước hồ:

o Diện tích hồ

o Hiện trạng chất lượng nước hồ

o Tiêu chuẩn chất lượng mong muốn

o Các nguồn thải vào hồ + Mô hình tính toán chi phí kinh tế hỗ trợ ra quyết định (các thông tin kinh

tế tối thiểu yêu cầu trong mô hình):

o Giá nhân công

o Giá năng lượng (điện)

o Giá vật tư chuyên dùng như nước giải nhiệt, xử lý nước cấp, dầu

DO, xăng, than hoạt tính