bai tap phan tich he thong quan ly moi truong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG & TNTN
---/----/---

Bài tập

Môn học: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG QUẢN LÝ TÀI
NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Sinh viên thực hiện
VŨ HỒNG NGỌC

MSSV: M2915024

Giảng viên hướng dẫn
NGUYỄN HIẾU TRUNG

Cần Thơ, 2016


Bài tập 1: Phân tích các HTMT trong hình dưới đây
(“thực tế”  “nhận thức”)

Thảo luận:
1. Các hệ thống
Các hệ thống (thực tế và nhận thức): HT sản xuất công nghiệp (khu công nghiệp); HT
đô thị và HT sản xuất nông nghiệp (trồng trọt và chăn nuôi)
 Quan điểm
Đối tượng hệ thống sản xuất nông nghiệp
Quan điểm NC hay Lực lượng lao động

khía cạnh xem xét
Thành phần cấu Hộ gia đình
trúc
Động thái
Luồn tín hiệu

Hoạt động sản xuất Chất thải

Nông trại, vườn
cây, ruộng lúa
Thay đổi cơ cấu cây
trồng vật nuôi
Trình độ, kỹ thuật Giống, sản lượng
sản xuất

Thành phần, nồng
độ chất thải
Tăng, giảm lượng
chất thải
Chất lượng nước,
mùi, màu,...

1


Đối tượng hệ thống sản xuất công nghiệp
Quan điểm NC hay Lực lượng lao động Hoạt động kinh tế
khía cạnh xem xét
Thành phần cấu Phòng, ban, các bộ Nhà máy, khu chế
trúc

phận chuyên môn
biến, đường giao
thông
Động thái
Tăng, giảm số Sự phát triển quy
lượng công nhân mô, đa dạng sản
viên
phẩm,...
Luồn tín hiệu
Trình độ, số lượng Doanh thu, chi phí
lao động

Chất thải
Thành phần, nồng
độ chất thải
Tăng, giảm lượng
chất thải
Chất lượng nước,
mùi, màu,...

Đối tượng hệ thống đô thị
Quan điểm NC hay Cơ sở hạ tầng
khía cạnh xem xét
Thành phần cấu Nhà, chợ, đường
trúc
giao thông, cầu,
cống
Động thái
Sự phát triển và
biến đổi bố cục,

công trình kiến
trúc,...
Luồn tín hiệu
Tính hiện đại, tiện
nghi

Hoạt động kinh tế

Chất thải

Dịch vụ, du lịch, Thành phần, nồng
thương mại,
độ chất thải
Sự phát triển quy Tăng, giảm lượng
mô, đa dạng sản chất thải
phẩm,...
Khách du lịch, thu Chất lượng nước,
nhập đầu người
mùi, màu,...

 Đối tượng quan sát: vùng sản xuất nông nghiệp (trồng trọt và chăn nuôi), khu công
nghiệp và khu đô thị
 Mô hình hệ thống mở có giao tiếp với môi trường bên ngoài
 Ranh giới (cụ thể, trừu tượng)
2. Vận hành bên trong các hệ thống, đầu vào đầu ra của các phần tử (phân rã hệ
thống)
HT sản xuất nông nghiệp
Đầu vào: hạt
giống, nước, phân
bón

Cây trồng, vật nuôi

Đầu ra: nông sản,
chất thải

Sản xuất, chế biến
hàng hóa

Đầu ra: Sản phẩm
tiêu dùng, chất thải

HT sản xuất công nghiệp:
Đầu vào: nông sản

2


HT đô thị
Đầu vào: thức ăn,
sản phẩm tiêu
dùng

ăn uống, sinh hoạt
hằng ngày

Đầu ra: chất thải

3. Quan hệ giữa phần tử trong hệ thống (kinh tế, kỹ thuật, xã hội)
Giữa các phần tử của đối tượng vùng sản xuất nông nghiệp có sự liên lạc, nối kết hay

trao đổi thông qua các luồng thông tin - tín hiệu: Trình độ, kỹ thuật sản xuất; Giống, sản
lượng; Chất lượng nước, mùi, màu,...
Giữa các phần tử của đối tượng khu công nghiệp có sự liên lạc, nối kết hay trao đổi
thông qua các luồng thông tin - tín hiệu: Trình độ, số lượng lao động; Doanh thu, chi phí;
Chất lượng nước, mùi, màu,...
Giữa các phần tử của đối tượng khu đô thị có sự liên lạc, nối kết hay trao đổi thông
qua các luồng thông tin - tín hiệu: Tính hiện đại, tiện nghi của cơ sở hạ tầng; Khách du lịch,
thu nhập đầu người; Chất lượng nước, mùi, màu,...
4. Động thái: Thay đổi theo không gian và thời gian
Trong quá trình phát triển theo thời gian các đối tượng có biểu hiện sự vận động, biến đổi
theo thời gian và hoạt động của các đối tượng luôn có mục đích nâng cao mức sống và phát
triển kinh tế

3


Bài tập 2: Thực hành phân tích vấn đề
(Mô hình tương quan dao động)
Vấn đề:
Một thành phố có hệ thống cấp thoát nước đô thị đang bị quá tải do sự gia tăng dân số và phát
triển kinh tế xã hội. Để cải thiện vấn đề này, các nhà quản lý cần biết được Lượng nước thải
phát sinh (Q) và Tải lượng nước thải (COD) sẽ như thế nào trong tương lai để làm cơ sở lựa
chọn giải pháp.
Thông tin:
-

Dân số hiện nay (P(t)): 150.000 dân.
Tốc độ gia tăng dân số (BR-DR): 0.075 %/năm
Nhu cầu sử dụng nước (WD): 130 lít/người/ngày (0.013 m3/người/ngày).
Đặc trưng nước thải có (C(t)): COD = 250 mg/l

Công thức tính toán:
 Tính dân số:

P(t+∆t) = P(t) + ∆t*(BR-DR)*P(t)

Trong đó:
-

t : năm hiện tại;
∆t : số năm tính toán (đề bài tính dân số hàng năm nên ∆t =1) ;
BR: số lượng sinh;
DB: số lượng tử;

Với (BR-DR): 0.075 %/năm
→ Dân số = dân số hiện tại + (tốc độ gia tăng dân số * dân số hiện tại)
 Lượng nước thải:
 Tải lượng ô nhiễm COD:

Q(t) = P(t) * WD(t)
COD load = C(t) * q(t) * k

Trong đó:
-

t: năm tính toán;
C(t): nồng độ COD của nước thải ở năm tính toán;
q(t): lượng nước thải ở năm tính toán;
k: hệ số chuyển đổi giữa lưu lượng nước thải và hàm lượng COD (giả sử bằng 1)

Yêu cầu:
1. Xác định lượng nước thải Q (m3) và tải lượng COD (kg) sinh ra hằng năm (từ 2015 –
2030).
2. Đến năm 2020, nhu cầu sử dụng nước giảm còn 90 lít/người/ngày và nước thải có
nồng độ COD = 200 mg/l. Xác định lượng nước thải Q (m3) và tải lượng COD (kg)
sinh ra hằng năm (từ 2015 – 2030).

4


1.
Phân tích bằng công cụ Excel
Bước 1: mở bảng tính Excel và nhập các giá trị được cho

Bước 2: nhập các công thức tính cho các đối tượng
 Dân số: đánh công thức cho ô B10
=B9+(A10-A9)*$B$2*B9. Sao chép
thức trên cho các ô giá trị bên dưới.

công


Lưu lượng nước thải: đánh công thức cho
ô C9 =(B9*$B$3/1000)*365. Sao chép công thức
trên cho các ô giá trị bên dưới.

 Tải lượng COD: Lưu lượng nước thải: đánh công thức cho ô D9 =C9*$B$4/1000. Sao
chép công thức trên cho các ô giá trị bên dưới

Bước 3: Nhập số liệu tính toán cho câu 2

Từ 2015 – 2020 nhu cầu sử dụng nước giảm mỗi năm 8 lít/người/ngày. Từ 2020 – 2030 nhu
cầu sử dụng nước là 90 lít/người/ngày

5


Từ 2015 – 2020 nồng độ COD giảm mỗi năm 10 mg/l. Từ 2020 – 2030 nồng độ COD = 200
mg/l

Bước 4: Thực hiện tính toán tương tự cho câu 2
 Lưu lượng nước thải: đánh công thức cho ô G9 =(B9*E9/1000)*365. Sao chép công
thức trên cho các ô giá trị bên dưới.

 Tải lượng COD: Lưu lượng nước thải: đánh công thức cho ô H9 =G9*F9/1000. Sao
chép công thức trên cho các ô giá trị bên dưới

Bước 5: Vẽ đồ thị biểu diễn cho các giá trị WD và COD. Chọn Insert/ 2-D Line/ Line xuất
hiện một đồ thị như hình

6


 Đưa chuộc phải vào đồ thị chọn Select data...

 Hộp thoại Select data souce xuất hiện. Chọn vùng giá trị cho Chart data range. Trong
mục Legend entries (Series) xóa bỏ các trường không cần thiết. Chọn Ok.

Bước 6: Chọn Change Chart Type trên thanh công cụ, hộp thoại Change Chart Type xuất
hiện. Chọn mục combo, thay đổi Chart Type của tất cả data thành Line và chọn Secondary
Axis cho 2 data tải lượng COD

7


 Thêm Legend cho biểu đồ

Excel – kết quả

8


2.
Phân tích bằng công cụ VENSIM
Bước 1: Mở phần mềm Vensim. Vẽ sơ đồ các biến và mối quan hệ như hình
-

Dân số: stock - vì dân số thay đổi theo thời gian = dân số hiện tại +/- lượng dân số biến
động
Lượng dân số biến động là Flow – vì lượng này sẽ +/- cho Dân số
Lưu lượng nước thải, tải lượng COD là variables (biến)

Bước 2: Gán giá trị cho các biến:
 Tỉ lệ gia tăng ds có Type là Constant; Unit là 1 (do biến này không có đơn vị);
Equations 0.075

 Biến động dân số có Type là “Auxiliary”; Unit là “nguoi”; Equations “dan so*ti le
tang ds”

9

 Dân số có Type là “Level”; Unit là “nguoi”; Equations = integ “bien dong ds”; Initial
value “150000”

 Biến Nhu cau ds nuoc 1 có Type là “Auxiliary”, sub-Type “with Lookup”, chọn As
Graph để hiển thị bảng Graph Lookup sau đó nhập dữ liệu tương ứng ; Unit là
“m3/nguoi”; Equations = with lookup “time”

 Biến Nhu cau ds nuoc 2 có Type là “Auxiliary”, sub-Type “with Lookup”, chọn As
Graph để hiển thị bảng Graph Lookup sau đó nhập dữ liệu tương ứng ; Unit là
“m3/nguoi”; Equations = with lookup “time”

10


 Biến Luu luong nuoc thai có Type là “Auxiliary”, sub-Type “nomal”; Unit là “m3”;
Equations “IF THEN ELSE(KB=2, Nhu cau su dung nuoc 2 , Nhu cau sd nuoc 1 )*Dan
so*365”

 Biến Kịch bản (KB) có Type là “Costant”, sub-Type “nomal”; Unit là “1”; Equations
“2”; Comment “1: kịch bản không tiết kiệm (0.13 m3); 2: kịch bản tiết kiệm nước (năm
2020 sử dụng 0.09 m3)”

 Biến Nong do COD có có Type là “Costant”, sub-Type “nomal”; Unit là “kg/m3”;
Equations “0.25”

11


 Biến Nong do COD 2 có Type là “Auxiliary”, sub-Type “with lookup”, chọn As

Graph để hiển thị bảng Graph Lookup sau đó nhập dữ liệu tương ứng ; Unit là “kg/m3”;
Equations = with lookup “time”

 Biến Tai luong COD có Type là “Auxiliary”, sub-Type “nomal”; Unit là “kg”;
Equations “IF THEN ELSE(KB=1, Nong do COD , nong do COD 2)*Luu luong nuoc
thai”

Bước 3: chạy chương trình. Đặc tên cho kịch bản vào ô Simulation results file mane rồi chọn
biểu tượng Simulate.

 Vào Edit: KB thay đổi giá trị Equations “1” rồi chạy kịch bản 1 tương tự.
Bước 4: Trên thanh công cụ chọn biểu tượng IQ Object, trong hộp thoại chọn Output
Workbench tool/ Auxiliary/ Tai luong COD. Mục Custom Graph or Analysis Tool for Output
chọn Graph để hiển thị biểu đồ thể hiện tải lượng COD qua các năm theo 2 kịch bản.

12


Tương tự đối với lưu lượng nước thải ta có kết quả:

13


Bài tập 3: phương pháp quy hoạch tuyến tính
Một nông dân có A ha đất để canh tác, ông ta dự định trồng khoai tây và lúa. Ông ta
cũng có một số giới hạn phân bón chuẩn bị sẵn là F và một số tiền vốn P để canh
tác. Chi phí tương ứng cho hai loại cây trông trên là (F1, P1) cho khoai tây và (F2,
P2) cho lúa.
Giả sử thu hoạch quy ra tiền cho mỗi ha khoai tây là S1, cho mỗi ha lúa là S2. Nếu dành để
trồng khoai tây x1 ha và lúa x2 ha. Giải bài tóan cho diện tích canh tác khoai và lúa cao cho

đạt thu nhập cao nhất với diện tích, phân bón và nguồn vốn sẵn có.
Giải bài toán QHTT bằng Solver trên Excel
Giả sử
Người nông dân có diện tích đất canh tác A= 6 ha
Lượng phân bón chuẩn bị sẵn là F = 8 kg. Số tiền vốn P = 10 triệu. Lượng phân bón và chi
phí cần thiết cho khoai tây F1 = 1kg/ha, P1 = 2 triệu/ha; Lượng phân bón và chi phí cần thiết
cho lúa là F2 = 2 kg/ha, P2 = 1 triệu/ha. Lợi nhuận khi trồng khoai tây S1 = 3 triệu/ha và lúa
là S2 = 2 triệu/ha.
Bài toán chọn số ha trồng khai tây và trồng lúa là bài toán QHTT có:
Hàm mục tiêu cực đại: f(x) = 3* x1 + 2* x2 => max
Các ràng buộc
x1 + x2 ≤ 6 (1) (giới hạn đất trồng)
x1 + 2* x2 ≤ 8 (2) (giới hạn phân bón)
2* x1 + x2 ≤ 10 (3) (giới hạn tiền vốn canh tác)
x1≥ 0 ; x2 ≥ 0 (giá trị không âm)
Bước 1: Tổ chức dữ liệu trên bảng tính.

Sau khi nạp xong dữ liệu vào bảng tính tiến hành giải bài toán.
14


Bước 2: Chọn ô chứa hàm mục tiêu (D5) và chọn Data/Solver. Hộp thoại Solver Parameters
xuất hiện.

Bước 3: Khai báo các thông số cho Solver.
Set Objective: Nhập ô chứa địa chỉ tuyệt đối của hàm mục tiêu ($D$5)
To: Xác định giá trị cần đạt đến của hàm mục tiêu trong trường hợp này là “Max”
By Changing Variable Cells: Nhập địa chỉ tuyệt đối của các ô ghi các giá trị ban đầu của
biến ($B$4:$C$4)
Subject to the Constraints: Nhập các ràng buộc của bài toán. Nhấp nút Add, bảng Add

Constraint xuất hiện và thêm các ràng buộc
-

Cell Reference: Ô hoặc vùng ô chứa công thức của các ràng buộc.
Ô dấu: Cho phép ta lựa chọn dấu của các ràng buộc tương ứng.
Constraint: Ô chứa giá trị vế phải của các ràng buộc tương ứng

Bước 4: Sau khi hoàn tất ta chọn Solve để chạy Solver, hộp thoại kết quả xuất
hiện và chọn kiểu báo cáo Keep Solver Solution (Giữ kết quả và in ra bảng tính). Chọn OK.

15


Kết quả của bài toán được thể hiện ở hình bên dưới

Kết luận: phương án tìm được là x1 = 4; x2 = 2 và giá trị cực đại của hàm mục tiêu f(x) =
16
Lưu ý: Để kích hoạt Solver ta thực hiện các thao tác như trong hình

16