DMCA.com Protection Status

PHẦN MỀM CƠ SỞ DỮ LIỆU BIỂN VÙNG ĐẦM THỦY TRIỀU – VỊNH CAM RANH CÓ HỖ TRỢ CHƯƠNG TRÌNH DỰ BÁO Ô NHIỄM BIỂN  quan tâm

Được đăng bởi: Ngo Tien

Cập nhật lúc 10:31 ngày 03/01/2018

Nghiên cứu – trao đổi

PHẦN MỀM CƠ SỞ DỮ LIỆU BIỂN VÙNG ĐẦM THỦY TRIỀU – VỊNH CAM RANH CÓ HỖ TRỢ CHƯƠNG TRÌNH DỰ BÁO Ô NHIỄM BIỂN

Ngô Mạnh Tiến và Trần Văn Chung - Viện Hải Dương Học, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VAST)


Tóm tắt: Xuất phát từ phần mềm CSDL được xây dựng từ phiên bản 1.0 của đề tài tỉnh Khánh Hòa “Nghiên cứu khả năng tự làm sạch, đề xuất các giải pháp nhằm bảo vệ và cải thiện chất lượng môi trường đầm Thủy Triều - vịnh Cam Ranh” (2011-2013), và cập nhật trên cơ sở nguồn số liệu từ đề tài cấp VAST “Đánh giá sức tải môi trường một số đầm, vịnh ven bờ Nam Trung bộ phục vụ quy hoạch phát triển nuôi trồng thủy sản và du lịch” (2011-2013) và các nguồn số liệu khác có liên quan đến vùng nghiên cứu. Phần mềm CSDL ở phiên bản 2, không chỉ đơn thuần là một nơi chứa các thông tin dữ liệu khảo sát mới nhất mà còn liên kết với một số hệ hỗ trợ quyết định trong đó có chương trình dự báo nhanh các quá trình ô nhiễm, sự cố bất ngờ có thể xảy ra trong Đầm Thủy Triều và vịnh Cam Ranh như lan truyền gây ô nhiễm rác thải, tràn dầu hoặc ô nhiễm hóa chất xảy ra trong trong vùng nghiên cứu.

I. Mở đầu

Vực nước nghiên cứu bao gồm Đầm Thủy Triều và phần trong của Vịnh Cam Ranh (giới hạn bởi các kinh độ 109o7,171’ và 109o,12967’ Đông, các vĩ độ 11o49,227’ và 12o7,011’ Bắc) làmột vực nước tương đối kín và thường được phân biệt thành 2 phần. Đầm Thủy Triều kéo dài từ phía nam núi Cù Hin đến Mỹ Ca, phần này dài khoảng 16 km và có chiều ngang hẹp, chỗ hẹp nhất chỉ đạt khoảng 250 m. Phần trong của vịnh Cam Ranh có chiều dài hơn 19 km, chiều ngang chỗ rộng nhất khoảng 7 km, thông với phần ngoài qua eo Sộp rộng 1,4 km. Việc cung cấp đầy đủ thông tin dữ liệu, kết hợp với một chương trình dự báo lan truyền vật chất, hy vọng sẽ đáp ứng cho công tác dự báo vật chất gây ô nhiễm tại địa phương, với 03 phương thức dự báo chính: lan truyền hạt (particle transport) cho vật chất hoàn toàn lơ lửng, lan truyền hóa chất (Chemical Spill) và lan truyền dầu (Oil spill).

II.Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

1. Các nhómthông tin và giao diệnquản lý dữ liệu trong phần mềm

Được thiết kế thành 01 form chung với các thông số: trạm vị, ngày thu mẫu, kết quả phân tích (các thông số về Vật lý, Sinh học, Hóa học, Nhiễm bẩn, Trầm tích, Thực vật phù du…). Tùy thuộc vào các trạm thu mẫu gì thì điền vào các thông số đó.

Bao gồm 06 nhóm tham số thông tin cơ bản, gồm:

  1. Thông tin Yếu tố vật lý

Thể hiện các yếu tố vật lý theo trạm và thời gian gồm (Tầng thu mẫu , Giờ thu mẫu và các thông số vật lý đính kèm

Hình 1. Thể hiện các yếu tố Vật lý trong phần mềm CSDL

  1. Thông tin Yếu tố Sinh học

Thể hiện các yếu tố sinh học theo trạm và thời gian thu mẫu, tầng thu mẫu và các yếu tố sinh học

Hình 2. Yếu tố Sinh học trong phần mềm CSDL


  1. Thông tin Yếu tố Hóa học

Thể hiện các yếu tố hóa học theo trạm và thời gian, tầng thu mẫu và các thông số hóa học đính kèm

Hình 3. Yếu tố Hóa học trong phần mềm CSDL


  1. Thông tin Yếu tố Nhiễm bẩn

Thể hiện các yếu tố nhiễm bẩn theo trạm và thời gian, tầng thu mẫu, và các yếu tố nhiễm bẩn

Hình 4. Yếu tố Nhiễm bẩn trong phần mềm CSDL


  1. Thông tin Yếu tố môi trường trầm tích

Thể hiện các yếu tố môi trường trầm tích theo trạm và thời gian, tầng thu mẫu các thông số trầm tích đính kèm

Hình 5. Yếu tố môi trường trầm tích trong phần mềm CSDL


  1. Thông tin Yếu tố thực vật phù du

Thể hiện các yếu tố thực vật phù du theo trạm và thời gian gồm (Tên loài, Định tính, Mật độ (1000 TB/L), Sinh khối (mgC/m3))

Hình 6. Yếu tố thực vật phù du trong phần mềm CSDL

2. Hệ hỗ trợ quyết định cho dự báo nhanh quá trình ô nhiễm, sự cố bất ngờ

a. Truy cập thông tin

Khi đăng nhập vào hệ thống không cần tài khoản sử dụng, hệ thống sẽ hiển thị các thông tin dạng chỉ xem, không thể chỉnh sửa.

Danh sách các trạm sẽ được liệt kê ở phía trên và cây tham số ở phía dưới. Thời gian quản lý cho từng trạm tính dạng ngày/tháng/năm.

b. Xuất nhập dữ liệu và đầu vào cho dự báo ô nhiễm

Chức năng Xuất và Nhập Excel file là một chức năng rất hữu ích, vì người nhập chỉ cần nhập các số liệu theo một format nhất định trong Excel file khi đi thu thập, sau đó chức năng import sẽ hỗ trợ việc nhập các số liệu đó một cách tự động vào trong hệ thống.

Chức năng truy cập vào chương trình dự báo ô nhiễm được thể hiện như sau:

Hình 7. Thanh công cụ xử lý và phân tích

Để sử dụng nhanh các chức năng của chương trình, có thể sử dụng từ thanh công cụ ta có thể dùng để xử lý và phân tích ảnh và cung cấp các thông tin về phần mềm lần lượt từ trái sang, Print Figure, Save Figure, Zoom In, Zoom Out, Pan, Data Cursor, Simulation (dùng cho các mô phỏng chất gây ô nhiễm), Pause, Re-simulation, Information, quay ảnh 3D và dừng tức thời chương trình

- Menu “Particle transport”. Trong menu này có các thực đơn là “Transport”. Trong thực đơn này có hai thực đơn, một là thực đơn “Model”, trong “Model” có 3 trình đơn là “Particle transport”; “Chemical spill” và “Oil spill”. Ngoài ra còn có các đơn lệnh Save Results (lưu kết quả) và Close (thoát khỏi chương trình).

Lan truyền vật chất (Particle transport): Thực hiện tính lan truyền vật chất từ một nhóm vật chất chỉ chịu sự tác động của các yếu tố vật lý, như lan truyền rác trôi

Lan truyền hóa chất (Chemical spill): Ngoài các thao tác tính cho lan truyền chất, cần phải cung cấp thông tin cho tính toán mô hình lan truyền hóa chất

Lan truyền dầu (Oil spill)

Điểm khác biệt lớn nhất của “Oil spill” bổ sung thêm một số thông tin đầu vào như tỷ trọng dầu, kích cỡ phần tử dầu (lớn nhất, nhỏ nhất), thời gian bốc hơi, phân hủy và tổng lượng dầu thải ra.

III. Kết quả nghiên cứu

  1. Về phần mềm quản lý CSDL

Hình 8. Của sổ chính CSDL

Phần mềm đã kết hợp với các bản đồ số thể hiện các thông tin của Vịnh Cam Ranh – Khánh Hòa: thông tin về các giá trị đo đạc, các tọa độ trạm vị khảo sát theo thời gian.

  • Có thể xuất/nhập thông tin ra các bảng kiểu Excel, thuận tiện cho người sử dụng.

  • Giao diện đơn giản, hiệu quả. Tích hợp các tính năng cần thiết cho quản lý dữ liệu.

  • Sử dụng CSDL hỗ trợ tính năng xuất nhập nhanh, tương thích tốt với hệ điều hành Microsoft Windows cho các phiên bản khác nhau.

  • Phân quyền rõ ràng giữa người quản trị và người sử dụng.

  • Được lập trình theo kiểu hệ quản trị cơ sở dữ liệu nội dung, vì vậy lập trình viên có thể thay đổi các trường thông tin một cách linh hoạt và nhanh chóng.

Mọi truy cập vào/ra của phần mềm với CSDL là trong suốt.

  1. Về module dự báo

Các tác vụ để thực hiện mô hình lan truyền hóa chất cũng tương tự như trên, nhưng chúng ta chọn “Chemical spill” thay cho “Particle transport”. Điểm khác biệt lớn nhất của “Chemical spill” bổ sung thêm một thông tin đầu vào nữa. Ví dụ, chúng tôi thử mô phỏng lan truyền hóa chất tại nhà máy đường Cam Ranh vào tháng 07 như sau:
- Bước 1: Chọn mô hình thử nghiệm: Particle transpost\Transport (Seasonal wind)\Model\Particle transport, như trên hình trên.

- Bước 2: Chọn tháng cần mô phỏng, ví dụ tháng 07, chẳng hạn



- Bước 3: Chọn cách đưa nguồn thả vào mô hình cần dự báo, có 02 cách chính (i) chọn “bản đồ” và click chuột vào vị trí nguồn thả và (ii) chọn bàn phím và nhập giá trị kinh – vĩ vào











Hình 9. Chọn thông số đầu vào


Bước 4: Ở lan truyền hóa chất, thông số quan trọng cần nhập thêm cho đầu vào cho thể hiện trên hình bên dưới.


Hình 10. Thông số chu kỳ bán rã hóa chất


Để sử dụng cho mô hình lan truyền hóa chất ngoài cung cấp thông tin vị trí thải, tháng thải, chúng ta còn phải cung cấp loại hóa chất mà cụ thể là chu kỳ bán rã (giờ) và tổng lượng thải ra (tấn).


Bước 5: Chạy mô hình lan truyền hóa chất


Hình 11. Mô phỏng sau 1 giờ

Hình 12. Mô phỏng sau 10 giờ

Chú ý khi sử dụng mô đun “Chemical spill” khả năng lan truyền tùy thuộc nhiều vào chu kỳ bán rã và khối lượng của hóa chất đưa vào trong tính toán (tùy vào chất thải mà có các chu kỳ bán rã khác nhau) .

Để thực hiện lưu kết quả bạn chọn “Particle transpost\Save results” vào thư mục mong muốn, người sử dụng chỉ nhập thư mục cần lưu trong bảng thông báo. Nếu không thay đổi gì, thì chương trình được ngầm định thư mục lưu là “D:\ThuyTrieu_CamRanh\Output”. Đây là việc lựa chọn của chúng ta, nhằm tiện lợi trong phân tích các kết quả mô phỏng. Trong thư mục lưu trữ, các kết quả tính toán theo từng giờ mô phỏng được lưu đầy đủ bao gồm các tập tin dạng *.dat (tập tin số liệu),*.bmp (dạng ảnh), *.fig (dạng ảnh trong Matlab).


IV. Kết luận

Tất cả các phân tích trên cho ta cái nhìn tổng quan về hệ thống, từng module chức năng được phân tích một cách chi tiết cho module, từ đó cung cấp cách nhìn rõ hơn ở cấp ứng dụng, đáp ứng về các yêu cầu sau:

  • Độ tin cậy: Hệ thống được lập trình trên nền hướng đối tượng, sử dụng nền tảng Dotnet Framework, nên có độ tin cậy cao.

  • Tính bảo mật: Hệ thống sử dụng phương pháp mã hoá các mật khẩu truy nhập để những người không có nhiệm vụ sử dụng chương trình khó có thể truy cập để thay đổi được số liệu.

  • Dễ sử dụng: Chương trình được thiết kế trên giao diện đồ họa với các cửa sổ, hộp thoại và hướng dẫn sử dụng hợp lý.

  • Tính mềm dẻo: Người lập trình có thể thay đổi nhanh chóng, dễ dàng các kiểu tham số dữ liệu vì đây là phần mềm viết theo kiểu CSDL quản trị nội dung.

  • Tính mở: Hệ thống này dễ dàng phát triển để sửa đổi, bổ sung các chức năng mới phù hợp với đặc thù riêng của từng module.

Một chương trình dự báo nhanh ô nhiễm được liên kết trong bộ phần mềm CSDL đã được phát triển,cho phép người dùng tương tác dễ dàng và linh động hơn trong các vấn đề ô nhiễm biển. Nói chung, đây là loại chương trình cung cấp thông tin có giá trịcó thể được sử dụng cho hỗ trợ trong việc ra quyết định xử lý trong trường hợp khẩn cấp tình hình rác thải, chất gây ô nhiễm do tình cờ hay cố ý trong môi trường biển. Với mô đun lan truyền hóa chất, tràn dầu được đưa vào, nhóm tác giả hy vọng các kết quả trong chương trình được sử dụng cho các cảnh báo vùng bị nhiễm hóa chất, về các sự cố xảy ra khi có tràn dầu.

Từ kết quả đã đạt được, nhóm tác giả sẽ tiếp tục phát triển phần mềm quản lý CSDL theo hướng sử dụng hoàn toàn mã nguồn mở, loại bỏ hoàn toàn các phần mềm phụ trợ cho chương trình. Việc hình thành CSDL này, giúp chúng ta quản lý tốt nguồn dữ liệu hiện có của vùng, cung cấp các thông tin, các giải pháp, các thông số kỹ thuật để các nhà quản lý đưa ra các chính sách hoạch định, quy hoạch các công trình, vận chuyển hàng hải biển một cách hợp lý, tiết kiệm, tránh lãng phí không cần thiết.


TÀI LIỆU THAM KHẢO

  1. Ngô Mạnh Tiến, Nguyễn Hoàng Thái Khang, Vũ Văn Tác, Phan Quảng, 2014. Cơ sở dữ liệu Hải dương học Vịnh Vân Phong - Tỉnh Khánh Hòa. Tuyển tập nghiên cứu biển XX (2014), ISSN 1859-2120, tr 10-18.

  2. Trần Văn Chung, 2016. Chương trình mô phỏng quá trình lan truyền vật chất tại Vịnh Vân Phong. Khoa học công nghệ và môi trường Khánh Hòa, số 6.2016, ISSN 1859 – 1981, 20-25.

  3. Trần Văn Chung, Nguyễn Hữu Huân, Bùi Hồng Long, 2013. Giới thiệu chương trình dự báo lan truyền vật chất ở vực nước Thủy Triều – Cam Ranh. Khoa học công nghệ và môi trường Khánh Hòa, số 6.2013, ISSN 1859 – 1981, 35-37.