Tin tức

QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ BẰNG PHẦN MỀM CAP 30/07/2014

0
Điều kiện tiên quyết của sự phát triển bền vững của xã hội là độ an toàn của môi trường đối với các yếu tố độc hại trong môi trường không khí, nước và đất. An tòan và bền vững trong phát triển xã hội - đó là hai khái niệm liên quan chặt chẽ với nhau có một ý nghĩa quan trọng khi phân tích nhằm lựa chọn các định hướng và các phương pháp nhằm đạt được mực sống vật chất cũng như tinh thần cao của con người.



Để giải quyết bài toán thực tế nhằm đảm bảo an toàn về mặt môi trường cần phải có các đánh giá định lượng và đi kèm với nó là phương pháp tính toán, dự báo mức độ an toàn phụ thuộc vào các yếu tố khách quan cũng như chủ quan. Bài viết trình bày kết quả đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin kết hợp với phương pháp mô phỏng truyền thống nhằm xây dựng một công cụ hữu hiệu trợ giúp cho công tác dự báo ô nhiễm môi trường không khí - là một phần quan trọng trong công tác quy hoạch phát triển của khu công nghiệp và đô thị.

Kết quả cụ thể của đề tài là chương trình máy tính CAP (Computation for Air Pollution) được phát triển tại Viện Cơ học ứng dụng, Trung tâm KHTN & CN Quốc gia trong những năm qua hỗ trợ cho bài toán thông qua quyết định nhằm nâng cao hiệu quả công tác quản lý môi trường không khí.

1. Mở đầu

Sự phát triển nhanh chóng của khoa học và kỹ thuật vào những năm cuối của thế kỷ 20 này đã làm gia tăng ảnh hưởng của con người lên sinh quyển. Vấn đề nghiên cứu hậu quả các tác động của hoạt động con người lên môi trường đòi hỏi chúng ta phải nghiên cứu nhiều quá trình tác động tương hỗ diễn ra trong sinh quyển. Trong tập hợp các vấn đề môi trường đó, bài toán ô nhiễm môi trường không khí tại các thành phố và khu công nghiệp chiếm một vị trí quan trọng.

Hội nghị lịch sử năm 1992 của các nguyên thủ quốc gia tại Rio-de-Zaneiro (Brazil) về môi trường đã xác định một giai đoạn mơi strong phát triển nhân loại: giai đoạn phát triển bền vững. Quan điểm này đòi hỏi mỗi quốc gia phải chuyển các tiêu chuẩn hai chiều cổ điển sang các tiêu chuẩn ba chiều (môi trường - kinh tế - xã hội). Việc bảo đảm cho các ưu tiên môi trường ngày nay càng trở thành phần tử quan trọng của tiến bộ xã hội. Các ưu tiên này ngày càng trở thành các giá trị tuyệt đối. Ngày hôm nay và chắc chắn trong tương lai bất kỳ quyết định kinh tế, chính trị vỡ các yêu cầu về môi trường hay y tế đã được luận chứng từ trước là không thể chấp nào phá nhận được.

Nếu làm ngơ có nghĩa là làm cho số phận của hàng triệu con người đang sống và cho thế hệ mại sau phải hứng chịu các hậu quả không lường trước được. Từ đó công tác quản lý chất lượng môi trường đòi hỏi phải áp dụng những ý tưởng và công nghệ mới đáp ứng được đòi hỏi của giai đoạn mới. Quản lý chất lượng hệ sinh thái đòi hỏi lưu trữ các mảng thông tin (với sự trợ giúp của các phương tiện hiện đại và các mô hình mô phỏng nhằm xử lý các dữ liệu) cho phép giải quyết bài toán dự báo và điều quan trọng nhất là phải đánh giá được các hậu quả về mặt môi trường cho các quyết định được thông qua. Hệ thống thông tin quản lý môi trường đáp ứng các yêu cầu hiện đại phải bao gồm một ngân hàng dữ liệu đầy đủ, các chương trình phần mềm xử lý số liệu cho phép làm việc trong chế độ đối thoại người máy và có mô hình phỏng cho đối tượng cần quản lý.

2. Yêu cầu cấp thiết từ thực tiễn quản lý chất lượng môi trường

Trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng, bên cạnh các kết qủa phát triển kinh tế - xã hội đạt được, đã xuất hiện các vấn đề môi trường nan giải. Sự gia tăng nhanh dân số, sự tập trung đô thị và công nghiệp hóa đã đặt ra nhiều vấn đề môi trường cần giải quyết, trong đó có vấn đề ô nhiễm môi trường không khí là một trong những vấn đề trọng tâm. Nhiều cơ quan tổ chức và cá nhân các nhà khoa học đã thực hiện nhiều công trình nghiên cứu các cấp và đã thu đượ nhiều thành tựu quý giá, trong đó có các kết quả về nghiên cứu quan trắc chất lượng môi trường không khí tại nhiều khu công nghiệp của đất nước. Các công trình đã tập trung được một khối lượng các dữ liệu rất lợn.

Tuy nhiên để giải quyết bài toán thực tế nhằm đảm bảo an toàn về mặt môi trường cần phải có các đánh giá định lượng và đi kèm với nó là phương pháp tính toán, dự báo mức độ an toàn phụ thuộc vào các yếu tố khách quan cũng như chủ quan. Ngoài ra, sự phát triển nhanh chóng của các khu vực kinh tế trọng điểm đang đặt ra cho các nhà quản lý những bài toán khó khăn trong việc thông qua các quyết định một mặt cần phải nhanh chóng, mặt khác phải có cơ sở khoa học mang tầm vóc chiến lược nhằm giải quyết tốt khía cạnh môi trường. Do vậy việc xây dựng các công cụ trợ giúp thông qua quyết định trong lĩnh vực môi trường không khí là một đòi hỏi cấp thiết của thực tiễn.

Có thể thấy rằng nhiều chương trình máy tính được viết cho các bài toán môi trường còn chưa quan tâm đến tính mềm dẻo về mặt giao diện, nên người sử dụng các chương trình ấy gặp trở ngại nhất định trong công việc của mình. Không hiếm khi các cán bộ môi trường Việt Nam phải dử dụng nhiều chương máy tính nước ngoài, trong đó có nhiều hệ số quan hệ chưa thật thích nghi với điều kiện Việt Nam, để xử lý số liệu thông tin làm cơ sở cho các quyết định môi trường. Điều này chắc chắn sẽ không thể chấp nhận trong tương lai.

Tính cấp thiết về mặt thực tiễn của đề tài là xây dựng công cụ (dựa trên công nghệ thông tin địa lý) giúp cho cá nhà quản lý môi trường Việt Nam được tiện lợi trong công việc của mình. Đề tài này vận dụng các kết quả nghiên cứu của Phòng Tin học Môi trường, Viện Cơ học ứng dụng để trên cùng một chương trình máy tính, thực hiện các việc nhập số liệu, truy cập, sửa chữa dữ liệu, phóng to thu nhỏ cá lớp bản đồ địa lý, biểu diễn kết quả (như vùng ô nhiễm nhất...), quản lý thí nghiệm tính toán; lấy kết quả ra tự vẽ đồ thị, đường đồng mức, biểu diễn các mối quan hệ tương quan có các đánh giá kết luận cần thiết, thể hiện các kết quả dự báo cho các điều kiện kinh tế xã hội khác nhau liên quan đến vùng môi trường chất lượng không khí vùng cần quan tâm.

3. Mục tiêu của đề tài

Xây dựng công cụ dưới dạng một chương trình máy tính hỗ trợ cho bài toán quan trắc, quy hoạch và đánh giá tác động môi trường không khí cho các khu công nghiệp của đất. Công cụ này cho phép người sử dụng quản lý được các nguồn thải công nghiệp trong vùng, nguồn đang hoạt động lên môi trường xung quanh, dự báo khả năng ảnh hưởng các nguồn thải lên khu dân cư. Các chức năng của GIS cho phép người sử dụng xác định được vùng ảnh hưởng nặng nhất, khoảng cách từ điểm đạt giá trị cực đại tới vùng dân cư, diện tích vùng ô nhiễm... Tóm lại công cụ cần đạt được của đề tài là có thể đưa ra các đánh giá cho các kịch bản kinh tế - xã hội trong vùng môi trường đang xét.
Đề tài được thực hiện theo đúng nội dung đã được đăng ký với Chương trình Công nghệ thông tin:

1- Tóm tắt một số phương pháp, mô hình toán lý nhiễm bẩn khí quyển do công nghiệp;

2- Lựa chọn một số mô hình tiến tới thích nghi trong điều kiện Việt Nam;


3- Viết các phần mềm thực thi nội dung 2

4- Khả năng của CAP... (Hình dưới)

Kết qủa tính toán của CAP phiên bản 2.0
Phần mềm CAP có nhiều phiên bản khác nhau. Phiên bản 1.0 ra đời năm 1995 gồm mô đun nhỏ. Sau đây là tên gọi một số mô đun chính và chức năng của chúng:

- COXR, COXU - Tính phân bố nồng độ chất bẩn tại mặt đất theo chiều gió;
- CMXR, CMAXU - Tính phân bố nồng độ cực đại của chất bẩn tại mặt đất theo chiều gió;
- CXYHR, CXYHU - Tính phân bố nồng độ chất bẩn tại mặt đất theo chiều gió tại một số điểm trên mặt đất;
- COXRN, COXUN - Tính phân bố nồng độ chất bẩn tại mặt đất theo chiều gió - trường hợp nhiều ống khói nằm sát nhau.

Phần mềm CAP phiên bản 1.5 (cho nguồn bề mặt) và 2.0 (cho nguồn điểm) ra đời năm 1997 - 1998. Cả hai phiên bản này đã ứng dụng công nghệ Hệ thông tin địa lý quan trắc môi trường (GIMS). Các phiên bản 1.5 và 2.0 cho phép:

1- Đảm bảo nhanh chóng cho các tổ chức quan tâm có được một công cụ hữu hiệu trong công tác quản lý chất lượng môi trường không khí. CAP là công cụ cho phép hiển thị bức tranh lan truyền chất ô nhiễm từ các nguồn thải khác nhau để trên cơ sở đó rút ra các kết luận cần thiết giúp cho sự quản lý kịp thời chất lượng không khí tại vùng được xét.

2- Cho phép tính toán hàm lượng các chất hóa học khác nhau trong chất thải, nồng độ của chúng các khoảng cách khác nhau tính từ vị trí làm mốc nào đó (chẳng hạn nguồn sông...). Từ các dữ liệu đo đạc tiến hành kiểm tra các tính gần với thực tế của mô hình được dùng. Dựa trên phép so sánh các kết qủa tính toán theo mô hình và đo thực tế để hiệu chỉnh lại một số hệ số của mô hình. Theo nghĩa này CAP là một công cụ tính toán thí nghiệm.

3- Đánh giá được ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau như các điều kiện khí tượng vào sự phân bố các tác nhân ô nhiễm... tại vùng đang xét.

4- Cho phép từ vệc tính toán được thiết lập, so sánh tình trạng môi trường không khí tại vùng được xét với tiêu chuẩn chất lượng môi trường không khí Việt Nam (TCVN 1995).
Gần đây nhất các tác giả đã bước đầu thành công trong ý tưởng ứng dụng công nghệ GIMS (kết hợp GIS và mô hình toán học) trong bài toán ô nhiễm môi trường không khí trong môi trường giao thông ở các đô thị lớn.

Phương pháp tiếp cận mới kết hợp giữa CSDL, mô hình toán học csac qúa trình vật lý, sinh, hóa học và công nghệ GIS sẽ tạo ra một công nghệ đa năng cho phép nghiên cứu các hệ sinh thái dưới tác động khác nhau của con người. Đây là một công cụ hữu hiệu trong quản lý, quy hoạch và đánh giá tác động môi trường không khí.
Tác giả hy vọng qua bài viết này có thể chia sẻ một số kinh nghiệm đã có và mong muốn sự hợp tác với các đồng nghiệp tại mọi miền đất nước.

Theo  TS. Bùi Tá Long
Viện trưởng Viện Cơ học ứng dụng, Trung tâm KHTN & CN Quốc gia

VĂN BẢN TRỰC TUYẾN
QUẢN LÝ VB&HSCV
HỆ THỐNG QUẢN LÝ CÁN BỘ