Ứng dụng GIS sắp xếp lại hệ thống thu gom chất thải rắn tại thành phố Huế

49 TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 59, 2010 ỨNG DỤNG GIS SẮP XẾP LẠI HỆ THỐNG THU GOM CHẤT THẢI RẮN TẠI THÀNH PHỐ HUẾ Nguyễn Tiến Hoàng, Lê Bảo Tuấn Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế Lê Văn Thăng Viện Tài nguyên Môi trường và Công nghệ sinh học, Đại học Huế TÓM TẮT Trong những năm gần đây, thành phố Huế đã có nhiều bước tiến trong công tác quản lý chất thải rắn. Tỷ lệ thu gom chất thải rắn đạt 95% trên toàn thành phố. Tuy nhiên, thực tiễn cho thấy hệ thống thu gom chất thải rắn tồn tại một số bất cập. Hình thức thu gom chủ yếu mang tính thủ công, hệ thống thùng rác hoạt động chưa đạt hiệu quả cao. Công tác quản lý thiếu công cụ hiện đại hỗ trợ. Xuất phát từ thực tế đó, đề tài nghiên cứu hai vấn đề: xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về hệ thống thu gom chất thải rắn và ứng dụng công nghệ GIS thử nghiệm sắp xếp lại hệ thống thùng rác trên địa bàn nghiên cứu. Cơ sở dữ liệu GIS đề tài xây dựng là cơ sở để đánh giá hiện trạng hệ thống thu gom chất thải rắn và cung cấp dữ liệu, quy trình để nâng cao công tác quản lý chất thải rắn bằng công nghệ GIS tại thành phố Huế. Từ khóa: buffer, chất thải rắn, GIS. 1. Mở đầu Với vị thế là một thành phố di sản, thành phố Festival, trung tâm du lịch của cả nước, công tác bảo vệ môi trường được ưu tiên hàng đầu ở đô thị Huế. Trong những năm gần đây, thành phố ngày càng mở rộng về quy mô và dân số tiếp tục tăng nhanh (khoảng 1,2%/năm). Cùng với đó, lượng chất thải rắn phát sinh tăng trung bình từ 8 – 10% mỗi năm. Thành phố đã có nhiều nỗ lực trong việc xây dựng và vận hành hệ thống thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn. Tỷ lệ thu gom chất thải rắn đạt 95% trên toàn địa bàn [1]. Tuy nhiên, trong xu thế phát triển của thành phố, hệ thống thu gom và quản lý chất thải rắn vẫn tồn tại một số bất cập như hình thức thủ công, thời gian thu gom kéo dài. Đặc biệt trong thời đại khoa học kĩ thuật hiện đại, việc áp dụng công nghệ GIS vào công tác quản lý chất thải rắn là một bước đi cần thiết để nâng cao hiệu quả quản lý hệ thống thu gom chất thải rắn. Do giới hạn về mặt thời gian, phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ là khu vực Nam sông Hương của thành phố Huế gồm 9 phường thuộc khu vực thành thị và 3 xã ở khu vực nông thôn. 50 2. Dữ liệu và phương pháp nghiên cứu Cơ sở dữ liệu GIS về hệ thống thu gom chất thải rắn tại thành phố Huế gồm 3 thành phần: hệ thống thùng rác, các bãi xe gom và các điểm hẹn tập kết rác. Mỗi thành phần được tích hợp hai loại dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. 2.1. Dữ liệu không gian Dữ liệu không gian được xác định bằng máy định vị Garmin GPS eTrex. Dữ liệu máy định vị cung cấp bao gồm tọa độ địa lý và cao độ của đối tượng nghiên cứu. Trong giới hạn nghiên cứu của đề tài, dữ liệu không gian chỉ bao gồm tọa độ địa lý của các đối tượng: thùng rác, bãi xe gom và điểm hẹn. Tọa độ địa lý xác định theo hệ quy chiếu trắc địa WGS84 (World Geodetic System), lưới chiếu tọa độ phẳng UTM (Universal Transverse Mercator). Tuy nhiên, cao độ của đối tượng có thể sử dụng cho các mục đích khác như dự báo tình trạng ngập nước của hệ thống thu gom chất thải rắn trong mùa lũ. 2.2. Dữ liệu thuộc tính Dữ liệu thuộc tính được thu thập bằng các phương pháp quan sát, điều tra, đo đạc và thu thập tài liệu. Đề tài sử dụng phần mềm MapInfo 8.0 để quản lý dữ liệu bằng cách tích hợp các dữ liệu thuộc tính này vào các đối tượng bản đồ tương ứng. Dữ liệu thuộc tính có hai loại: loại không thay đổi theo thời gian (thể tích, màu sắc, loại thùng, loại xe, tình trạng thùng…) và loại thay đổi theo thời gian (lượng rác thu gom). Dữ liệu thuộc tính của đề tài được lưu trữ, quản lý bằng phần mềm MapInfo 8.0 dưới dạng bảng. 2.3. Xây dựng bản đồ hệ thống thu gom chất thải rắn Các bản đồ địa lý thông thường và bản đồ GIS đều được xây dựng theo một quy trình nhất định. Đề tài sử dụng phần mềm MapInfo để biên tập nội dung bản đồ [3]. Quy trình xây dựng bản đồ hệ thống thu gom chất thải rắn tại thành phố Huế được trình bày trong Hình 1. Hình 1. Quy trình xây dựng bản đồ hệ thống thu gom chất thải rắn 51 Phạm vi ứng dụng của bản đồ: - Đánh giá hiện trạng hệ thống thu gom chất thải rắn tại khu vực Nam sông Hương, thành phố Huế. - Cung cấp cơ sở dữ liệu cho công tác quản lý chất thải rắn. - Hình thành một hệ thống mở để cập nhật và biến đổi dữ liệu, phân tích không gian, trợ giúp các quyết định quản lý và quy hoạch hệ thống thu gom chất thải rắn trong tương lai. 2.4. Quy trình thử nghiệm sắp xếp hệ thống thùng rác Quy trình tổng quát Quá trình sắp xếp hệ thống thùng rác phải căn cứ vào đặc điểm riêng của từng tiểu vùng, giải quyết những bất cập của hệ thống và tính toán những vấn đề phát sinh sau khi sắp xếp lại hệ thống. Đề tài tập trung ứng dụng bài toán phân tích không gian kết hợp các phương pháp đánh giá nhanh nguồn phát sinh chất thải rắn và tham khảo ý kiến cộng đồng để đưa ra quyết định. Hình 2. Quy trình sắp xếp hệ thống thùng rác Mỗi tiểu vùng có đặc điểm riêng nên quy trình áp dụng cũng có sự khác nhau. Tuy nhiên, về cơ bản, đề tài sắp xếp hệ thống thùng rác theo quy trình tổng quát như Hình 2. Sự thành công của kết quả sắp xếp phụ thuộc vào tất cả các khâu của quy trình, từ thu thập dữ liệu đến quyết định giải pháp cuối cùng. Đối với trường hợp thùng quá tải, giải pháp được lựa chọn có thể là: tăng thùng tại vị trí quá tải, thay thùng có thể tích lớn hơn, tăng thùng trên tuyến hay tăng chuyến thu gom. Trường hợp thùng chứa ít rác, điều 52 chỉnh vị trí thùng hay thay thùng có thể tích nhỏ hơn có thể được áp dụng. Tham khảo ý kiến cộng đồng Cộng đồng là đối tượng trực tiếp sử dụng hệ thống thùng rác nên quá trình sắp xếp hệ thống thùng rác cần xem xét ý kiến của cộng đồng. Đề tài đã tiến hành tham khảo ý kiến người dân đang sử dụng, chưa sử dụng hệ thống thùng rác và khách du lịch. Đánh giá nhanh nguồn phát sinh chất thải rắn [4] Dựa vào phương pháp đã được áp dụng và điều kiện cụ thể ở Việt Nam, đề tài đã xây dựng công thức đánh giá nhanh dùng để sắp xếp hệ thống thùng rác tại thành phố Huế. Các công thức được sử dụng: Tải lượng thải chất thải rắn (kg/ngày): Li = Fi × P. Trong đó: Fi là hệ số thải chất thải rắn loại i, kg/đvhđ; P là công suất hoạt động của nguồn, đvhđ/ngày (đvhđ là đơn vị hoạt động của nguồn). Số thùng rác cần bố trí trong một ngày:
 =   ×  × Trong đó: G là khối lượng riêng của chất thải rắn sinh hoạt, G = 300 kg/m3 [2]; F là hệ số sử dụng thùng đạt hiệu quả, F = 0,8 [2]; Vi là thể tích loại thùng i (m 3). Đối với nguồn thải dân cư, Fi là lượng chất thải rắn bình quân tính theo đầu người, có giá trị 0,7 kg/người.ngày (ước tính đến năm 2010, theo UBND Thành phố Huế); P là số dân trong phạm vi chịu tải của thùng. Đối với nhà hàng, Fi là lượng chất thải rắn bình quân tính theo số khách; P là số khách trung bình của nhà hàng trong ngày. Qua khảo sát một số nhà hàng trong khu vực nghiên cứu, trung bình Fi đạt khoảng 0,35 kg/khách.ngày. Kết quả đánh giá nhanh là cơ sở để xác định số thùng rác cần thiết tại mỗi vị trí hoặc số thùng trên tuyến. Trong quy trình sắp xếp, đánh giá nhanh cung cấp dữ liệu cho bài toán phân tích không gian và nâng cao độ tin cậy của kết quả sắp xếp. Phân tích không gian bằng phần mềm MapInfo 8.0 Đề tài ứng dụng phép toán phân tích không gian Buffer generation (Hình 3) của MapInfo 8.0. Kết quả đánh giá nhanh và theo dõi diễn biến rác trong các thùng rác là cơ sở xác định Buffer giới hạn (phạm vi chịu tải đáp ứng) cho mỗi thùng rác theo tiểu vùng. Khi thực hiện phép toán phân tích không gian, lớp Buffer của toàn bộ các thùng rác trong khu vực sắp xếp được chồng ghép lên bản đồ hiện trạng. Mỗi thùng rác hiển thị hai Buffer: thực tế và đáp ứng. Từ đó, phép toán Buffer thực hiện được những công việc sau: 53 Dễ dàng đối chiếu giữa thực tế và khả năng đáp ứng của thùng để xác định phạm vi gây ra tình trạng quá tải và những vị trí đặt thùng không hợp lí. Xác định phạm vi không gian không có sự phục vụ của thùng rác. Xác định tình trạng phân bố của hệ thống thùng rác. Quá trình phân tích mô hình không gian dẫn đến các quyết định thêm thùng vào vị trí đặt thùng hiện tại hay di chuyển vị trí thùng hay lựa chọn vị trí đặt thùng mới và số thùng đặt tại vị trí đó. Sau khi tiến hành sắp xếp, phép toán buffer tiếp tục được thực hiện cho hệ thống mới để xem xét tính hợp lí của hệ thống và đưa ra những điều chỉnh trước khi đối chiếu thực tế. 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Hiện trạng hệ thống thu gom chất thải rắn ở khu vực Nam sông Hương Thành phố vẫn duy trì áp dụng hai hình thức thu gom: thủ công và thủ công kết hợp cơ giới. Trong đó, thu gom bằng xe gom là chủ yếu. Đây là hình thức thủ công, thời gian thu gom kéo dài và làm giảm sự chủ động của người dân. Thành phố đã kết hợp thu gom rác từ các thùng rác. Thùng rác phát huy được tính chủ động và ý thức đổ rác đúng nơi quy định của người dân. Đây là hình thức cơ giới hóa, việc thu gom diễn ra nhanh, tạo điều kiện ban đầu cho tiến trình phân loại rác tại nguồn và làm giảm đáng kể tình trạng vứt rác bừa bãi. Tuy nhiên, hệ thống thùng rác chưa được áp dụng rộng rãi và phần lớn đóng vai trò giảm tải hoặc phụ trợ cho xe gom đẩy tay. Trong phạm vi khu vực nghiên cứu, chỉ có 239 thùng rác, đạt tỷ lệ 6 thùng/km2 và 666 người/thùng rác, chưa kể các thùng đặt trong các cơ quan, doanh nghiệp, trường học. Hệ thống thùng rác được bố trí dọc các tuyến đường giao thông, một số ít đặt trong các khu dân cư, cơ quan, doanh nghiệp. 23% số thùng bố trí phù hợp với lượng rác phát sinh. Số thùng còn lại ở trong tình trạng quá tải (58%) hoặc chứa ít rác (17%) hoặc không được sử dụng (2%) (xem thêm Bảng 1). Ở các thùng quá tải, rác bị đổ lên vỉa hè, lề đường hoặc bờ sông. Loại thùng có chân và thùng thấp thu gom lượng rác không đáng kể nhưng sự bố trí các thùng này rất cần thiết để phục vụ khách du lịch và cải tạo cảnh quan thành phố. Kết quả tham vấn cộng đồng cho thấy 95% những người được hỏi (trong số 200 người) quan tâm đến vấn đề nâng cao chất lượng hoạt động thu gom rác thải. Qua trao đổi với cộng đồng, đề tài thu thập được những thông tin sau: Buffer giới hạn Buffer thực tế Hình 3. Trình diễn phép toán buffer 54 Thực trạng mô hình thu gom đang được áp dụng Phạm vi chịu tải của các thùng rác (cung cấp dữ liệu cho bài toán Buffer) và xác định tương đối lượng rác phát sinh Nguyên nhân bất cập của hệ thống thùng rác Mong muốn và ý kiến của người dân về sự điều chỉnh mới. Bảng 1. Tình trạng bất cập của hệ thống thùng rác tại các tiểu vùng TT Tiểu vùng Tỷ lệ thùng Quá tải Chứa ít rác Đặt không hợp lý Hư hỏng 1 KQH Nam Vỹ Dạ 71% 10% 53% 47%* 2 Trung tâm 32% 58% 63% 10% 3 Ven sông An Cựu 90% 0% 0% 61% 4 Ven trung tâm 65% 27% 5% 5% 5 Phục vụ du lịch - 100% - 30% Chú thích: *% là tỷ lệ thùng tính trên tổng số thùng rác tại mỗi tiểu vùng Trên cơ sở thống kê, phân tích số liệu kết hợp quan sát, theo dõi thường xuyên, đề tài rút ra những kết luận cơ bản về hệ thống thu gom chất thải rắn tại thành phố Huế như sau: Hình thức thu gom chính là thu gom bằng xe đẩy tay, hệ thống thùng rác chỉ đóng vai trò phụ trợ. Hệ thống thùng rác được bố trí thiếu đồng bộ, số lượng thùng ít, 15% số thùng đang ở trong tình trạng hư hỏng, hiệu quả thu gom không cao. Các điểm hẹn tập kết rác được bố trí chưa hợp lí. Thành phố chưa tiến hành phân loại rác tại nguồn, chất thải rắn của các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và một phần chất thải nguy hại y tế vẫn được thu gom cùng với chất thải rắn sinh hoạt. 3.2. Cơ sở dữ liệu thử nghiệm sắp xếp hệ thống thùng rác Dữ liệu không gian Hệ thống thùng rác được sắp xếp dựa trên kết quả phân tích không gian lớp thùng rác hiện có. Do hạn chế về mặt thời gian nên đề tài chỉ sắp xếp hệ thống thùng rác trên một số tiểu vùng ở khu vực Nam sông Hương. Bảng 2 thống kê số lượng thùng rác của lớp sắp xếp mới. Lớp thùng rác mới được hình thành từ hai mảng: mảng điều chỉnh 55 vị trí thùng rác cũ và mảng định vị thùng rác thêm mới (Hình 4). Đề tài sử dụng MapInfo 8.0 để ghép nối hai mảng và lưu thành bản ghi thùng rác mới. Bảng 2. Số lượng thùng rác của lớp sắp xếp mới Tiểu vùng Số thùng Thêm mới Điều chỉnh vị trí Giữ nguyên KQH Nam Vỹ Dạ 18 10 17 Trung tâm 7 8 5 Ven sông An Cựu 34 - 23 Ven trung tâm 18 18 21 Phục vụ du lịch 15 25 18 Tổng thùng 92 61 84 Dữ liệu thuộc tính Đây là sản phẩm ghép nối dữ liệu thuộc tính của lớp thùng rác cũ và dữ liệu thuộc tính sắp xếp cho các thùng rác thêm mới (Bảng 3). Đối với loại thùng chứa rác sinh hoạt, đề tài lựa chọn loại thùng cao, thể tích 240l, màu xanh dương để thêm mới. Loại thùng này có kích thước vừa phải, dễ lựa chọn vị trí lắp đặt và phù hợp với lượng rác phát sinh. Màu xanh dương là màu phổ biến của các thùng rác đang sử dụng nên dễ đồng bộ. Loại thùng 660l thay cho hai thùng cao đặt đôi ở một số ít vị trí. Đối với loại thùng phục vụ du lịch, đề tài lựa chọn hai loại: thùng có chân và thùng thấp có màu sắc và kích cỡ như đang sử dụng. Trong đó, thùng thấp được đặt ở khu vực có các hoạt động dịch vụ. Bảng 3. Số lượng thùng rác thêm mới theo thuộc tính TT Tiểu vùng Thùng cao (Xanh dương) Thùng có chân (Da cam) Thùng thấp (Xanh lơ) Thùng 1000l 1 KQH Nam Vỹ Dạ 16 - - 2 2 Trung tâm 7 - - - 3 Ven sông An Cựu 30 - - 4 4 Ven trung tâm 18 - - - 5 Phục vụ du lịch - 10 5 - Tổng thùng 71 10 5 6 56 Hình 4. Hệ thống thùng rác tại tiểu vùng ven sông An Cựu trước và sau khi sắp xếp 4. Kết luận 1. Tình hình quản lý và thu gom chất thải rắn tại thành phố Huế đang có nhiều chuyển biến tích cực. Thành phố là một trong những địa phương có tỷ lệ thu gom chất thải rắn cao nhất trong cả nước. Tuy nhiên, qua nghiên cứu hệ thống thu gom ở khu vực Nam sông Hương, đề tài nhận thấy hình thức thu gom còn mang tính thủ công. Quá trình áp dụng mô hình thu gom cơ giới hóa diễn ra chậm và thiếu quy hoạch chặt chẽ. Điển hình là sự hoạt động kém hiệu quả của hệ thống thùng rác và tình trạng rác đổ dọc tuyến đường, bờ sông vẫn xảy ra thường xuyên. 2. Nhìn chung, ý thức người dân đối với việc đổ rác đúng nơi quy định chưa cao. Cơ quan quản lý chất thải rắn và người dân chưa có sự phối hợp cần thiết dẫn đến những bất cập của hệ thống thu gom. 3. Đề tài đã xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về hệ thống thu gom chất thải rắn. Cơ sở dữ liệu này giúp đánh giá chi tiết hiện trạng hệ thống thu gom và thử nghiệm sắp xếp lại hệ thống thùng rác ở một số khu vực. Quy trình sắp xếp mà đề tài xây dựng đã kết hợp công nghệ GIS với các phương pháp khác để giải quyết đầy đủ mối quan hệ giữa hệ thống thu gom và các yếu tố tác động. Đây là căn cứ quan trọng để thành phố tiến hành điều chỉnh quy hoạch mạng lưới thu gom chất thải rắn. 4. Phương pháp kết hợp công nghệ GIS và GPS là một phương pháp hiện đại cho hiệu quả cao khi thành lập bản đồ, đặc biệt khi yêu cầu tính nhanh chóng và chính xác. Điều này là hạn chế của phương pháp thành lập bản đồ truyền thống. Trước Sau 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bộ Tài nguyên và Môi trường, Ngân hàng Thế giới và Dự án Kinh tế chất thải (2005), Báo cáo diễn biến môi trường Việt Nam 2004 về Chất thải rắn, Hà Nội. 2. Trần Hiếu Nhuệ, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Kim Thái, Quản lý chất thải rắn, tập 1: Chất thải rắn đô thị, NXB Xây dựng, Hà Nội, (2001). 3. Nguyễn Thế Thận, Trần Công Yên, Tổ chức hệ thống thông tin địa lý - GIS và phần mềm MapInfo 4.0, NXB Xây dựng, Hà Nội, (2000). 4. Economopoulos A.P., Assessment of Sources of Air, Water, and Land Pollution – Part 1: Rapid Inventory Techniques in Environmental Pollution, World Health Organization, Geneva, Switzerland, (1993). REARRANGING THE SOLID WASTE COLLECTING SYSTEM USING GIS IN HUE CITY Nguyen Tien Hoang, Le Bao Tuan College of Sciences, Hue University Le Van Thang Institute of Resources, Environment and Biotechnology, Hue University SUMMARY In recent years, Hue city has made some significant advances in controlling solid wastes.. Its solid waste collection has contributed 95% of the whole city's. However, there still exist some limitations in reality including the mainly manual form of waste collection, the ineffectiveness of dustbin system and the lack of modern technology in management. Under these circumstances, this study was carried out with two major contents including the development of GIS database for the waste collection system and the application of GIS technology for rearrangement of waste containers in the study area. The obtained GIS database can be used as the foundation for the accessing of the existing waste collection system providing data as well as an implementation process for improving the solid waste control in the city. Key words: buffer, solid waste, GIS.