Trang Chính
Đinh Thị Hồng Thảo
Các vấn đề về quản lý tại các nhà máy xử lý rác thải đang được đặt lên hàng đầu bởi sự gia tăng dân số và tiêu dùng dẫn đến số lượng chất thải ngày càng tăng. Hơn nữa, sự phát triển công nghệ tạo ra các loại rác thải điện tử khó xử lý. Những thách thức này đòi hỏi một mô hình quản lý xử lý rác dựa trên công nghệ GIS.
Mang đến nhiều lợi ích từ việc thu thập, phân tích và trình diễn các số liệu từ dữ liệu không gian, hiện nay GIS đang được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực, ngành nghề như: Quy hoạch đô thị, giao thông vận tải, bảo vệ và quản lý tài nguyên thiên nhiên, khoa học sức khỏe, lâm nghiệp, địa chất, phòng chống và cứu trợ thiên tai, và các khía cạnh khác nhau của mô hình và kỹ thuật môi trường.
Tại nước ta, công nghệ GIS dã nhanh chóng được ứng dụng vào quản lý lĩnh vực này, cụ thể như quản lý quản lý và xử lý chất thải có chọn lọc và tối ưu hóa WC&T, giúp tự động hóa quá trình lập kế hoạch và quản lý tại các nhà máy.
Từ đó, tối ưu hóa việc lựa chọn địa điểm chôn lấp, thu gom và vận chuyển chất thải. Ngoài ra, công nghệ GIS đã được ứng dụng thành công trong việc lựa chọn địa điểm các trung tâm tái chế rác, tối ưu hóa việc quản lý rác thải ở các khu vực ven biển; Sử dụng dữ liệu nhân khẩu học và kinh tế xã hội địa phương để ước tính sự phát sinh chất thải rắn; Dự đoán mức độ phát sinh chất thải ở cấp địa phương.
GIS là một công cụ tập hợp những quy trình dựa trên máy tính để lập bản đồ, lưu trữ và thao tác dữ liệu địa lý, phân tích các sự vật hiện tượng thực trên trái đất từ đó để dự đoán tác động và hoạch định chiến lược.
Theo đặc điểm của các bản đồ phức tạp, ý tưởng chính về việc chồng các bản đồ chuyên đề khác nhau để xác định vị trí phù hợp lần đầu tiên được đưa ra vào cuối những năm 1960. Ý tưởng này sau đó đã được áp dụng trong nhiều ứng dụng lựa chọn địa điểm chôn lấp rác được tối ưu hóa trong bối cảnh GIS sơ khai. Thông qua GIS các nhà máy xử lý chất rác thải có thể lựa chọn đúng vị trí chôn lấp rác.
Việc bố trí các bãi chôn lấp là một nhiệm vụ khó khăn vì nó đòi hỏi sự tích hợp của nhiều dữ liệu môi trường và kinh tế xã hội khác nhau, cũng như sự phát triển của các thông số kỹ thuật và pháp lý phức tạp. Thách thức của quá trình này là đưa ra những lựa chọn thân thiện với môi trường và hợp lý về mặt kinh tế. Vì lý do này, trong vài thập kỷ qua, nhiều nghiên cứu đánh giá bãi chôn lấp đã được thực hiện bằng cách sử dụng GIS và phân tích quyết định đa tiêu chuẩn. Có thể kể đến như:
GIS kết hợp quy trình phân tích hệ thống
Quy trình phân tích thứ bậc
GIS và hệ thống mờ
Phân tích không gian nhân tố và GIS
Các phương pháp tích hợp dựa trên GIS
Một phần lớn các ứng dụng này tạo ra đầu ra nhị phân trong khi hầu hết các ứng dụng gần đây nhằm đánh giá “chỉ số phù hợp”. Các bước chính của mô hình phân bổ bãi chôn lấp dựa trên GIS điển hình (Hình 1) như sau.
Khái niệm về các tiêu chí đánh giá và thứ bậc của các vấn đề phân bổ bãi chôn lấp bao gồm:
Tạo cơ sở dữ liệu không gian. Sự phát triển của các lớp GIS để lập mô hình được thực hiện. Các lớp này tương ứng với các biến chính.
Các lớp tiêu chuẩn xây dựng trong môi trường GIS. Đồ thị chuẩn là biến chính hoặc phụ.
Xây dựng các tiêu chí. các lớp trong môi trường GIS. Bản đồ tiêu chí là các biến chính hoặc phụ.
Chuẩn hóa các tiêu chí – các lớp. Bước này liên quan đến việc phân loại lại các lớp để sử dụng các thang đo lường chung. Trong hầu hết các trường hợp, thang đo thứ tự được sử dụng.
Ước tính tầm quan trọng tương đối của các tiêu chuẩn. Ước tính này đạt được thông qua trọng số, chẳng hạn như sử dụng Quy trình phân tích thứ bậc (AHP) và so sánh theo cặp giữa các biến.
Tính chỉ số phù hợp. Quy trình tiêu chuẩn cho bước này là sự chồng chất có trọng số của các tiêu chuẩn / lớp đã được tiêu chuẩn hóa.
Phân vùng khu vực khảo sát là giai đoạn tiếp theo của mô hình hóa. Thao tác phân loại này dựa trên chỉ số khả năng ứng dụng và tiết lộ các lĩnh vực phù hợp nhất cho ứng dụng.
Phân tích độ nhạy và xác nhận của mô hình.
Cần lưu ý rằng đối với hầu hết các chức năng trên, nền địa lý của khu vực khảo sát (dạng số) là bắt buộc. Hình 1 cho thấy luồng dữ liệu của chương trình được sử dụng. Ưu điểm chính của việc áp dụng công nghệ GIS trong quá trình sàng lọc bãi chôn lấp của nhà máy để xử lý rác là: “Lựa chọn quy trình loại trừ khu vực mục tiêu, phân vùng và chức năng đệm theo các tiêu chí sàng lọc được cung cấp và phân tích dữ liệu triển khai tiềm năng ‘giả thuyết’ và khảo sát và dân số. Các kịch bản tiềm năng khác nhau liên quan đến tăng trưởng và phát triển khu vực, cũng như kiểm tra tầm quan trọng của các yếu tố ảnh hưởng khác nhau, xử lý và tương quan một lượng lớn dữ liệu địa lý phức tạp và trình bày trực quan kết quả đầu ra thông qua đồ họa.”
Ngoài ra, việc kết hợp các phương pháp phân tích không gian khác nhau, chẳng hạn như thống kê địa lý, quy trình phân tích phân cấp, mô hình logic mờ, v.v., tạo nên lợi ích của phương pháp mô hình hóa dựa trên GIS. Cuối cùng, một lựa chọn đặc biệt hữu ích cho các mô hình ra quyết định dựa trên GIS là kết hợp kiến thức chuyên môn với ý kiến của người dân và các bên liên quan.
Việc tối ưu hóa hệ thống tuyến đường thu gom và vận chuyển chất thải rắn tại các nhà máy là yếu tố then chốt của một hệ thống quản lý chất thải rắn thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí. Phát triển các mô hình định tuyến tối ưu là nhiệm vụ vô cùng phức tạp, dựa trên nhiều tiêu chí lựa chọn khác nhau, hầu hết đều có bản chất không gian.
Vấn đề định tuyến phương tiện là một vấn đề phổ biến: Mỗi phương tiện phải lái xe trong khu vực nghiên cứu và ghé thăm tất cả các thùng rác theo cách để giảm thiểu tổng chi phí lái xe: thường được xác định về khoảng cách hoặc thời gian và mức tiêu thụ nhiên liệu, lượng khí thải CO2, v.v.
Trong những năm gần đây, do sự phát triển của công nghệ và gia tăng về lượng thông tin, mô hình GIS được ứng dụng như một biện pháp hỗ trợ giúp tối ưu quá trình quản lý tại các nhà máy xử lý tái chế rác. Sử dụng các kỹ thuật mô hình hóa không gian và các công cụ mới do GIS cung cấp để tối ưu hóa WC&T giúp tiết kiệm đáng kể về kinh tế và môi trường bằng cách giảm thời gian di chuyển, khoảng cách, mức tiêu thụ nhiên liệu và phát thải chất ô nhiễm.
Lợi ích của mô hình quản lý nhà máy sử dụng công nghệ GIS để xử lý rác
Mang đến nhiều lợi ích từ việc thu thập, phân tích và trình diễn các số liệu từ dữ liệu không gian, hiện nay GIS đang được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực, ngành nghề như: Quy hoạch đô thị, giao thông vận tải, bảo vệ và quản lý tài nguyên thiên nhiên, khoa học sức khỏe, lâm nghiệp, địa chất, phòng chống và cứu trợ thiên tai, và các khía cạnh khác nhau của mô hình và kỹ thuật môi trường.
Tại nước ta, công nghệ GIS dã nhanh chóng được ứng dụng vào quản lý lĩnh vực này, cụ thể như quản lý quản lý và xử lý chất thải có chọn lọc và tối ưu hóa WC&T, giúp tự động hóa quá trình lập kế hoạch và quản lý tại các nhà máy.
Từ đó, tối ưu hóa việc lựa chọn địa điểm chôn lấp, thu gom và vận chuyển chất thải. Ngoài ra, công nghệ GIS đã được ứng dụng thành công trong việc lựa chọn địa điểm các trung tâm tái chế rác, tối ưu hóa việc quản lý rác thải ở các khu vực ven biển; Sử dụng dữ liệu nhân khẩu học và kinh tế xã hội địa phương để ước tính sự phát sinh chất thải rắn; Dự đoán mức độ phát sinh chất thải ở cấp địa phương.
GIS là một công cụ tập hợp những quy trình dựa trên máy tính để lập bản đồ, lưu trữ và thao tác dữ liệu địa lý, phân tích các sự vật hiện tượng thực trên trái đất từ đó để dự đoán tác động và hoạch định chiến lược.
Mô hình tối ưu hóa lựa chọn bãi chôn lấp dựa trên GIS
Theo đặc điểm của các bản đồ phức tạp, ý tưởng chính về việc chồng các bản đồ chuyên đề khác nhau để xác định vị trí phù hợp lần đầu tiên được đưa ra vào cuối những năm 1960. Ý tưởng này sau đó đã được áp dụng trong nhiều ứng dụng lựa chọn địa điểm chôn lấp rác được tối ưu hóa trong bối cảnh GIS sơ khai. Thông qua GIS các nhà máy xử lý chất rác thải có thể lựa chọn đúng vị trí chôn lấp rác.
Việc bố trí các bãi chôn lấp là một nhiệm vụ khó khăn vì nó đòi hỏi sự tích hợp của nhiều dữ liệu môi trường và kinh tế xã hội khác nhau, cũng như sự phát triển của các thông số kỹ thuật và pháp lý phức tạp. Thách thức của quá trình này là đưa ra những lựa chọn thân thiện với môi trường và hợp lý về mặt kinh tế. Vì lý do này, trong vài thập kỷ qua, nhiều nghiên cứu đánh giá bãi chôn lấp đã được thực hiện bằng cách sử dụng GIS và phân tích quyết định đa tiêu chuẩn. Có thể kể đến như:
GIS kết hợp quy trình phân tích hệ thống
Quy trình phân tích thứ bậc
GIS và hệ thống mờ
Phân tích không gian nhân tố và GIS
Các phương pháp tích hợp dựa trên GIS
Một phần lớn các ứng dụng này tạo ra đầu ra nhị phân trong khi hầu hết các ứng dụng gần đây nhằm đánh giá “chỉ số phù hợp”. Các bước chính của mô hình phân bổ bãi chôn lấp dựa trên GIS điển hình (Hình 1) như sau.
Khái niệm về các tiêu chí đánh giá và thứ bậc của các vấn đề phân bổ bãi chôn lấp bao gồm:
Tạo cơ sở dữ liệu không gian. Sự phát triển của các lớp GIS để lập mô hình được thực hiện. Các lớp này tương ứng với các biến chính.
Các lớp tiêu chuẩn xây dựng trong môi trường GIS. Đồ thị chuẩn là biến chính hoặc phụ.
Xây dựng các tiêu chí. các lớp trong môi trường GIS. Bản đồ tiêu chí là các biến chính hoặc phụ.
Chuẩn hóa các tiêu chí – các lớp. Bước này liên quan đến việc phân loại lại các lớp để sử dụng các thang đo lường chung. Trong hầu hết các trường hợp, thang đo thứ tự được sử dụng.
Ước tính tầm quan trọng tương đối của các tiêu chuẩn. Ước tính này đạt được thông qua trọng số, chẳng hạn như sử dụng Quy trình phân tích thứ bậc (AHP) và so sánh theo cặp giữa các biến.
Tính chỉ số phù hợp. Quy trình tiêu chuẩn cho bước này là sự chồng chất có trọng số của các tiêu chuẩn / lớp đã được tiêu chuẩn hóa.
Phân vùng khu vực khảo sát là giai đoạn tiếp theo của mô hình hóa. Thao tác phân loại này dựa trên chỉ số khả năng ứng dụng và tiết lộ các lĩnh vực phù hợp nhất cho ứng dụng.
Phân tích độ nhạy và xác nhận của mô hình.
Cần lưu ý rằng đối với hầu hết các chức năng trên, nền địa lý của khu vực khảo sát (dạng số) là bắt buộc. Hình 1 cho thấy luồng dữ liệu của chương trình được sử dụng. Ưu điểm chính của việc áp dụng công nghệ GIS trong quá trình sàng lọc bãi chôn lấp của nhà máy để xử lý rác là: “Lựa chọn quy trình loại trừ khu vực mục tiêu, phân vùng và chức năng đệm theo các tiêu chí sàng lọc được cung cấp và phân tích dữ liệu triển khai tiềm năng ‘giả thuyết’ và khảo sát và dân số. Các kịch bản tiềm năng khác nhau liên quan đến tăng trưởng và phát triển khu vực, cũng như kiểm tra tầm quan trọng của các yếu tố ảnh hưởng khác nhau, xử lý và tương quan một lượng lớn dữ liệu địa lý phức tạp và trình bày trực quan kết quả đầu ra thông qua đồ họa.”
Ngoài ra, việc kết hợp các phương pháp phân tích không gian khác nhau, chẳng hạn như thống kê địa lý, quy trình phân tích phân cấp, mô hình logic mờ, v.v., tạo nên lợi ích của phương pháp mô hình hóa dựa trên GIS. Cuối cùng, một lựa chọn đặc biệt hữu ích cho các mô hình ra quyết định dựa trên GIS là kết hợp kiến thức chuyên môn với ý kiến của người dân và các bên liên quan.
GIS tối ưu hóa việc thu gom và vận chuyển chất thải
Việc tối ưu hóa hệ thống tuyến đường thu gom và vận chuyển chất thải rắn tại các nhà máy là yếu tố then chốt của một hệ thống quản lý chất thải rắn thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí. Phát triển các mô hình định tuyến tối ưu là nhiệm vụ vô cùng phức tạp, dựa trên nhiều tiêu chí lựa chọn khác nhau, hầu hết đều có bản chất không gian.
Vấn đề định tuyến phương tiện là một vấn đề phổ biến: Mỗi phương tiện phải lái xe trong khu vực nghiên cứu và ghé thăm tất cả các thùng rác theo cách để giảm thiểu tổng chi phí lái xe: thường được xác định về khoảng cách hoặc thời gian và mức tiêu thụ nhiên liệu, lượng khí thải CO2, v.v.
Trong những năm gần đây, do sự phát triển của công nghệ và gia tăng về lượng thông tin, mô hình GIS được ứng dụng như một biện pháp hỗ trợ giúp tối ưu quá trình quản lý tại các nhà máy xử lý tái chế rác. Sử dụng các kỹ thuật mô hình hóa không gian và các công cụ mới do GIS cung cấp để tối ưu hóa WC&T giúp tiết kiệm đáng kể về kinh tế và môi trường bằng cách giảm thời gian di chuyển, khoảng cách, mức tiêu thụ nhiên liệu và phát thải chất ô nhiễm.