Bài giảng Phân tích hệ thống môi trường

ả hệ thống bằng hình vẽ (Tiến trình biến đổi Ni tơ trong khí quyển) Phương pháp trình bày cấu trúc hệ thống Mô tả bằng lời văn Đi kèm với các hình vẽ, hệ thống thường được mô tả bằng lời văn: ví dụ: hệ thống DLST bao gồm các tuyến . . . . và các điểm tham quan . . Ưu điểm của diễn đạt bằng lời văn là có thể mô tả và giải thích tỷ mỹ các thành phần, mối liên hệ tương tác giữa các thành phần. Nhược điểm là dài dòng, không hấp dẫn người đọc. Thường được dùng để thuyết minh kết hợp với các cách khác. Phương pháp trình bày cấu trúc hệ thống Diễn đạt bằng sơ đồ khối Khi sử dụng sơ đồ khối, có thể dùng các hình (khối) khác nhau để diễn đạt các thành phần, các mũi tên khác nhau thể hiện các luồng thông tin tín hiệu và mối liên hệ tương tác. Ranh giới hệ thống được vẽ bằng khung không liền nét. Ưu điểm của cách biểu thị bằng sơ đồ khối tương đối đơn giản, dể hiểu, dễ định hướng về thành phần, cấu trúc và động thái vận hành của hệ thống. Tuy nhiên, đối với các hệ thống nhiều thành phần, cách diển đạt bằng sơ đồ khối khó diển đạt hết những quan hệ phức tạp, đa phương. Hình 1.33: Ví dụ mô tả hệ thống bằng sơ đồ khối 6.2.5) Xác định ranh giới hệ thống: phân định giữa hệ thống và môi trường: Ranh giới này có thể là: Vật chất – vật lý (biên giới tỉnh, thành phố, da cơ thể, vỏ máy ) Trừu tượng hay phi vật chất (như là hội viên của một tổ chức xã hội nào đó, đoàn viên, đảng viên, người có vé vào cổng, nhân viện khu DLST có đeo phù hiệu. . .). Ranh giới hệ thống rất quan trọng vì nhiều lý do: Các ranh giới bảo đảm và xác định hệ thống như là một tổng thể có mục đích . Các quan hệ giữa HT và môi trường của nó diễn ra chủ yếu là ở biên giới. Ở ranh giới HT, các tín hiệu đi vào (input= biến vào) và đi ra khỏi hệ thống (output=biến ra) Ranh giới liên quan đến chi phí của quá trình phân tích đánh giá. Môi trường của một hệ thống là tổng hợp tất cả các phần tử bên ngoài hệ thống. Thuộc tính của môi trường thay đổi, tín hiệu vào hệ thống thay đổi làm cho bản thân hệ thống biến đổi. Ngược lại, do hoạt động của hệ thống, thuộc tính của các phần tử trong môi trường cũng bị thay đổi. Môi trường của một hệ thống tập hợp các phần tử được định nghĩa có mục đích chủ định. Các phần tử đó không thuộc về hệ thống nhưng thể hiện có mối liên hệ với nó và các mối liên hệ đó phải có ý nghĩa đối với mục tiêu của hệ thống. Hình 1.34: Sơ đồ diễn đạt phân tích cấu trúc và xác định ranh giới hệ thống 6.2.6) Phân tích các tiến trình luồng (flows) trong hệ thống: Biến vào - biến ra Các mối liên hệ tương tác giữa các phần tử trong và ngoài hệ thống Các tiến trình (process) trong khoa học hệ thống được hiểu là những luồng thông tin tín hiệu chuyển tải qua hệ thống, chúng đi từ môi trường vào hệ thống (inflow), qua các thành phần (throughflow) rồi đi ra ngoài (outflow). Luồng đại diện cho các đại lượng biến đổi theo thời gian mà khi mô phỏng bằng toán học ta thường gọi là biến số. Ví dụ: Thức ăn, nước, không khí. . . là các luồng đi qua cơ thể sinh vật. Nguyên vật liệu, tiền, nhân lực, trang thiết bị, thông tin thị trường là các luồng đi qua một xí nghiệp. Vật chất (dinh dưỡng khoáng, các chất vô cơ hữu cơ dưới dạng đất, nước và không khí) và năng lượng (nhiệt, bức xạ mặt trời. . .) , chủng loài sinh vật (hạt giống, bào tử, động vật di cư) là các luồng đi qua các hệ sinh thái. 6.2.6) Phân tích các tiến trình - luồng (flows) trong hệ thống: Biến vào - biến ra Các mối liên hệ tương tác giữa các phần tử trong và ngoài hệ thống [2] Biến vào (Input) của hệ thống được coi là tất cả những luồng gì mà môi trường tác động vào hệ thống, Biến vào của một phần tử trong hệ thống là đại lượng vào do sự tác động của các phần tử lân cận hoặc từ môi trường bên ngoài. Biến ra (Output) của hệ thống là những gì mà hệ thống tác động vào môi trường. Biến ra của một phần tử trong hệ thống là đại lượng xuất ra từ phần tử đó đến các phần tử lân cận hoặc ra môi trường bên ngoài. Hình 1.35: Biến trung gian là các đại lượng tồn tại tạm thời trong hệ thống (bán thành phẩm, chất thải tại nhà máy. . Hình 1.36: Ví dụ về tiến trình Hình 1.37: Ví dụ về tiến trình trong hệ sinh thái 6.2.7) Phân tích động thái diễn biến của hệ thống theo thời gian Diễn biến theo thời thời gian hay động thái hệ thống là một nội dung quan trọng nhất khi phân tích hoạt động hệ thống. Biết được diễn biến theo thời gian của hệ thống, người quyết định mới có cơ sở lựa chọn các phương án quyết định. Ví dụ, biết diễn biến theo thời gian của tải lượng các chất ô nhiễm mới có thể đề ra biện pháp cải tiến hệ thống quản lý môi trường, đưa ra các giải pháp giảm thiểu, khắc phục. Phân tích động thái là sự diễn đặt bằng đồ thị diễn biến theo thời gian của một hay nhiều biến số trong hệ thống đang phân tích. Đồ thị đó thường được gọi là BOT (behavior over time). Sử dụng BOTG để sơ đồ hóa hiểu biết và nhận thức của chúng ta về hệ thống . (Xem phần tư duy hệ thống). 6.2.8) Cơ cấu cấp bậc của các hệ thống (hierarchy) : vị trí của hệ thống trong tổng thể và phạm vi nghiên cứu: Các hệ thống thường có sự sắp xếp theo cơ cấu cấp bậc hình nhánh cây. Một hệ thống thông thường có thể bao gồm các phân hệ, và bản thân hệ thống đó cũng có thể là phân hệ của hệ thống bậc trên. Việc xác định vị trí của hệ thống trong tổng thể sẽ giúp ích rất nhiều trong việc giới hạn phạm vi nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khoa học. Ví dụ, hệ sinh thái địa cầu bao gồm 3 loại hệ sinh thái cơ bản: HST tự nhiên (Đồng cỏ, rừng, ao, hồ, núi đá. . ) ; HST đô thị (các thành phố lớn, khu công nghiệp) và hệ sinh thái nông nghiệp. Khi xác định vấn đề nghiên cứu môi trường, tùy theo “vấn đề” xảy ra ở một khu vực cụ thể hay xảy ra toàn cầu. Nếu cụ thể, chúng ta sẽ giới hạn trong phạm vi HST tương ứng và chỉ quan tâm trực tiếp HST đang nghiên cứu và những hệ sinh thái lân cận về mặt địa lý. 6.2.8) Cơ cấu cấp bậc của các hệ thống (hierarchy) : vị trí của hệ thống trong tổng thể và phạm vi nghiên cứu [2] Hình 1.38: Cơ cấu cấp bậc của các hệ thống 6.2.8) Cơ cấu cấp bậc của các hệ thống (hierarchy) : vị trí của hệ thống trong tổng thể và phạm vi nghiên cứu [2] Hình 1.39: Cơ cấu cấp bậc của các hệ thống Vùng Đông Nam Bộ Thành phố Hồ Chí Minh Nội thành: quận x,y, Ngoại thành Đường phố Nhà ở Ruộng Đất nông nghiệp 6.2.9) Tính trội hay tính ưu việt của hệ thống Tính trội của hệ thống là tính chất của một hệ thống mà tính chất đó không thể có trong các phần tử riêng rẽ. Khi thiết lập một hệ thống như một cơ thể hữu cơ, có sự phân định chức năng cụ thể, không trùng lắp nên hệ thống sẽ tạo ra những đặc tính mới mà từng phần tử đứng riêng lẻ không có được. Vd: Hệ sinh thái có khả năng tạo ra sinh khối vì tích hợp sinh vật và môi trường vật lý. Bản thân môi trường vật lý không tạo ra sinh khối và sinh vật không tồn tại được nếu không có môi trường Doanh nghiệp kết hợp máy móc và nguyên nhiên liệu với họat động quản lý tạo ra sản phẩm và dịch vụ, chất thải. . . 9. PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN HỆ THỐNG DÙNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ TRONG NGHIÊN CỨU VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG TiẾP CẬN HỆ THỐNG (System approach) Trong thực tiễn có những trường hợp đòi hỏi chúng ta phát hiện vấn đề và giải quyết vấn đề phát sinh của hệ thống trong quá trình tồn tại và phát triển của nó. Tùy theo tầm quan trọng của vấn đề mà ta quyết định có tiến hành phân tích hệ thống tòan diện hay không. Tiến cận hệ thống giúp tiết kiệm và thời gian và công sức vì không phải làm việc thừa. Giải quyết vấn đề của hệ thống Cách tiếp cận đa ngành được nhận biết khi cách tiếp cận của các chuyên gia chuyên môn hóa đơn ngành, mỗi người xác định với chuyên môn gốc của ngành mình khi hoàn thành cả việc phân tích vấn đề (một phần) và đưa ra giải pháp từng phần. Cách tiếp cận này chỉ thành công nếu người quản lý dự án với thái độ đa ngành làm cho mọi người hành động tích hợp các phân tích vấn đề từng phần trong phân tích toàn cục và thực hiện sự tích hợp giải pháp từng phần thành một hay nhiều giải pháp toàn cục. 9.1) Cách tiếp cận vấn đề đa ngành (multi - disciplinary problem approach) Hình 1.40: Cách tiếp cận đa ngành Là cách tiếp cận áp dụng bởi những người giải quyết vấn đề tối thiểu với kiến thức cơ bản của một vài đơn ngành và một xu hướng xác định vấn đề thay vì với chuyên ngành gốc của anh ta hay bất kỳ chuyên ngành nào khác. Nghĩa là, tập hợp kiến thức nhiều lĩnh vực đơn ngành để giải quyết cùng một vấn đề thay vì chỉ phân tích và giải quyết với kiến thức chuyên ngành của chính mình. 9.2) Cách tiếp cận vấn đề liên ngành (interdisciplinary problem approach) Hình 1.41: Cách tiếp cận liên ngành 10. KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG 10.1. Khái niệm công nghệ hệ thống Công nghệ hệ thống là một cách tiếp cận liên ngành và các phương pháp cho phép thực hiện các hệ thống lớn, phức tạp thành công. Công nghệ hệ thống là một phương pháp luận vận dụng lý thuyết hệ thống. Theo nghĩa cụ thể, công nghệ hệ thống là việc thiết kế ra các công trình xây dựng, máy móc, thiết bị hay cả dây chuyền sản xuất và công nghệ nhằm đạt được các mục tiêu xác định trước. Thiết kế, xây dựng các hệ thống lớn, phức tạp 10.1. Khái niệm công nghệ hệ thống Công nghệ hệ thống đã có nhiều phát huy tác dụng trong các lĩnh vực: 1. Xây dựng các chiến lược phát triển kinh tế quốc gia. 2. Quy hoạch tổng thể, quy hoạch vùng, đô thị. 3. Lĩnh vực tổ chức nghiên cứu khoa học. 4. Thiết kế các hệ thống kỹ thuật phức hợp như các hệ thống năng lượng, các hệ thống sản xuất tự động . . . 5. Phát triển công nghệ phần mềm 6. Quy hoạch chiến lược phát triển Du lịch sinh thái quy mô lớn. 1. Xác định các yêu cầu, mục tiêu hệ thống, phân tích hệ thống: các thành phần và chức năng, mối quan hệ giữa các thành phần . . . 2. Người phụ trách tổng công trình thực hiện thiết kế hệ thống tổng thể: 3. Phân rã thành các hệ thống con, phân cho những chuyên gia có chuyên môn thích hợp để thiết kế chi tiết 4. Tich hợp thành hệ thống tổng thể 5. Lắp đặt và thi công thực hiện hệ thống 6. Vận hành thử nghiệm, hòan thiện hệ thống 7. Cải tiến hệ thống trong quá trình phát triển 8. Thu hồi, hủy bỏ hệ thống 10.2. Các giai đoạn của công nghệ hệ thống trong các dự án lớn phức hợp Hình 1.42: Các tiến trình cơ bản trong công nghệ hệ thống CÂU HỎI THẢO LUẬN NHÓM 1) Biểu bằng sơ đồ khối thành phần của hệ sinh thái rừng ngập mặn Cần Giờ và môi trường bên ngoài của nó? 2) Biểu bằng sơ đồ khối thành phần của Khu công nghiệp Tân Tạo và môi trường bên ngoài của nó? 3) Biểu bằng sơ đồ khối thành phần của một khu du lịch sinh thái và môi trường bên ngoài của nó? 4) Vẽ sơ đồ đường dẫn trong môi trường tự nhiên của Chì (Pb) trong hệ sinh thái đô thị TpHCM? 5) Vẽ sơ đồ đường dẫn trong môi trường tự nhiên của Thuốc trừ sâu trong hệ sinh thái đô thị TpHCM?