Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám để đánh giá chất lượng nước sông Đáy giai đoạn 20142015 (Luận văn thạc sĩ)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.74 MB, 128 trang )
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM ĐỂ
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG ĐÁY
GIAI ĐOẠN 2014 – 2015
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
NGUYỄN THỊ THANH LOAN
HÀ NỘI, NĂM 2017
1
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM ĐỂ
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG ĐÁY
GIAI ĐOẠN 2014 – 2015
NGUYỄN THỊ THANH LOAN
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 60440301
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. TRỊNH LÊ HÙNG
HÀ NỘI, NĂM 2017
2
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Kết quả nghiên cứu của luận văn là những đóng góp riêng dựa trên số
liệu thu thập, những kết quả nghiên cứu kế thừa các công trình khoa học khác
đều được trích dẫn theo đúng quy định.
Nếu luận văn có sự sao chép từ các công trình khoa học khác, tác giả
xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Học viên
Nguyễn Thị Thanh Loan
i
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp
đỡ của nhiều cá nhân và cơ quan đơn vị. Nay luận văn đã hoàn thành, tôi xin
bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc tới:
PGS.TS. Trịnh Lê Hùng, người đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều
kiện thuận lợi, cùng những ý kiến đóng góp sâu sắc nhất để tôi hoàn thành
luận văn tốt nghiệp này.
Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới TS. Lê Thị Trinh đã hướng dẫn
chu đáo và chỉ dẫn tận tình trong suốt thời gian hoàn thành luận văn tốt
nghiệp.
Đồng thời tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô Khoa Môi trường,
Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã hết lòng giảng dạy,
truyền đạt kiến thức và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè và những
người thân yêu nhất, đã giành cho tôi hết tình cảm và điều kiện, chia sẻ với tôi
những lúc khó khăn nhất để tôi có thể hoàn thành tốt khóa học này.
Hà Nội, ngày
tháng
năm 2017
Học viên
Nguyễn Thị Thanh Loan
ii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ……………………………………………………………………………….. i
LỜI CẢM ƠN …………………………………………………………………………………….. ii
MỤC LỤC …………………………………………………………………………………………. iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ……………………………………………………………. v
DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ…………………………………………………….. vi
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ………………………………………………………. vii
MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………………………………. 1
1. Tính cấp thiết của luận văn ………………………………………………………………… 1
2. Mục tiêu nghiên cứu………………………………………………………………………….. 3
3. Nội dung nghiên cứu …………………………………………………………………………. 3
CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU………………….. 4
1.1 Tổng quan về ô nhiễm môi trường nước……………………………………………. 4
1.1.1 Hiện trạng ô nhiễm nước mặt ở Việt Nam ……………………………………….. 4
1.1.2 Hiện trạng chất lượng nước sông Đáy những năm gần đây ……………….. 6
1.1.3 Các nguyên nhân gây ô nhiễm nước mặt …………………………………………. 8
1.2 Tổng quan về GIS và viễn thám………………………………………………………. 11
1.2.1 Tổng quan về GIS ………………………………………………………………………. 11
1.2.2 Tổng quan về viễn thám ………………………………………………………………. 20
1.3 Tổng quan tình hình ứng dụng tư liệu GIS và viễn thám trong nghiên cứu
ô nhiễm nước ……………………………………………………………………………………… 26
1.3.1 Trên thế giới ………………………………………………………………………………. 26
1.3.2 Trong nước ………………………………………………………………………………… 31
1.4 Tổng quan về địa bàn nghiên cứu ……………………………………………………. 39
CHƯƠNG 2 – ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU …………………………………………………………………………………………………. 45
2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ………………………………………………………. 45
iii
2.2 Phương pháp nghiên cứu………………………………………………………………… 45
2.2.1 Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu …………………………………….. 45
2.2.2 Phương pháp đánh giá chất lượng môi trường nước mặt bằng chỉ số
WQI ………………………………………………………………………………………………….. 52
2.2.3 Phương pháp ứng dụng công nghệ GIS trong đánh giá chất lượng môi
trường nước mặt …………………………………………………………………………………. 56
2.2.4 Phương pháp ứng dụng tư liệu viễn thám đánh giá chất lượng môi
trường nước mặt …………………………………………………………………………………. 57
CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ……………… 59
3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước lưu vực sông Đáy ……………. 59
3.2 Đánh giá chất lượng nước sông Đáy giai đoạn 2014 – 2015 ……………….. 61
3.2.1 Tính toán chỉ số WQI ………………………………………………………………….. 61
3.2.2 Phân vùng chất lượng nước sông Đáy giai đoạn 2014 – 2015 ………….. 65
3.3 Thành lập bản đồ thông số chất lượng nước bằng phương pháp nội suy bề
mặt trong GIS …………………………………………………………………………………….. 70
3.4 Đánh giá phân bố một số thông số chất lượng nước từ tư liệu viễn thám 75
3.5 Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng nước sông Đáy ………………………… 80
3.5.1 Giải pháp kỹ thuật ………………………………………………………………………. 80
3.5.2 Giải pháp quản lý ……………………………………………………………………….. 81
3.5.3 Giải pháp kinh tế ………………………………………………………………………… 81
3.5.4 Giải pháp tuyên truyền và giáo dục cộng đồng……………………………….. 81
3.5.5 Giải pháp xây dựng mạng lưới quan trắc và thu thập thông tin ………… 82
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ……………………………………………………………. 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
iv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
GIS
: Hệ thống thông tin địa lý
WQI
: Chỉ số chất lượng nước
GPS
: Hệ thống định vị toàn cầu
NSMI : Chỉ số chất rắn lơ lửng
COD
: Nhu cầu oxy hóa học
BOD
: Nhu cầu oxy sinh hóa
TSS
: Tổng chất rắn lơ lửng
v
DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ
Bảng 1.1 Các bộ cảm viễn thám sử dụng phổ biến trong đánh giá chất lượng
nước ………………………………………………………………………………………………….. 22
Bảng 2.1 Tọa độ các điểm quan trắc sông Đáy của các năm 2014 – 2015 ….. 46
Bảng 2.2 Bảng quy định các giá trị qi và BPi ………………………………………….. 54
Bảng 2.3 Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO%bão hòa ……………….. 54
Bảng 2.4 Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH …………….. 55
Bảng 2.5 Bảng xác định giá trị WQI tương ứng với mức đánh giá chất lượng
nước ………………………………………………………………………………………………….. 56
Bảng 3.1 Giá trị WQI cho các đợt và năm 2014 ……………………………………… 62
Bảng 3.2 Giá trị WQI cho các đợt và năm 2015 ……………………………………… 63
vi
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Tỷ lệ giữa các vùng về tổng lượng các chất ô nhiễm trong nước thải
sinh hoạt ……………………………………………………………………………………………… 9
Hình 1.2 Các thành phần của GIS …………………………………………………………. 11
Hình 1.3 Mô tả các chức năng của GIS …………………………………………………. 13
Hình 1.4 Nội suy IDW [10]………………………………………………………………….. 16
Hình 1.5 Nội suy Spline [10] ……………………………………………………………….. 16
Hình 1.6 Nội suy Kriging [10] ……………………………………………………………… 17
Hình 1.7 Mô tả các giá trị của Kriging ………………………………………………….. 18
Hình 1.8 Nội suy Trend [10] ………………………………………………………………… 19
Hình 1.9 Nội suy Natural Neighbor [10] ……………………………………………….. 19
Hình 1.10 Cơ chế hoạt động của hệ thống viễn thám ………………………………. 21
Hình 1.11 Kết quả nội suy hàm lượng Canxi, Magie, Clo trong nước ngầm
khu vực Bhadravathia bằng phương pháp IDW [46] ……………………………….. 27
Hình 1.12 Kết quả nội suy hàm lượng pH trong nghiên cứu của Gharbia et al
(2016) [47]…………………………………………………………………………………………. 28
Hình 1.13 Vị trí các điểm lấy mẫu chất lượng nước trong nghiên cứu của
Weipi He [31] …………………………………………………………………………………….. 29
Hình 1.14 Kết quả xác định phân bố hàm lượng NO3-N và NH3-N trong
nghiên cứu của Weipi He [31] ……………………………………………………………… 30
Hình 1.15 Bản đồ phân bố các trạm quan trắc chất lượng nước khu vực Quảng
Ninh – Hải Phòng [8] ………………………………………………………………………….. 33
Hình 1.16 Bản đồ phân bố hàm lượng chất ô nhiễm BOD và COD khu vực
Quảng Ninh – Hải Phòng [8] ……………………………………………………………….. 34
Hình 1.17 Hàm hồi quy giữa giá trị hàm lượng chất lơ lửng và tỉ lệ ảnh
kênh4/kênh2 ảnh Landsat 7 ETM+ khu vực hồ Trị An [19] …………………….. 35
vii
Hình 1.18 Bản đồ hiện trạng phân bố hàm lượng chất lơ lửng (SPM) khu vực
ven bờ sông Hồng (ngày 25/09/2014) từ ảnh vệ tinh VNREDSat – 1A……… 38
Hình 1.19 Bản đồ phân bố hàm lượng Chl-a trung bình vùng biển Việt Nam
vào tháng 8 năm 2008 và 2011 …………………………………………………………….. 39
Hình 1.20 Bản đồ khu vực nghiên cứu ………………………………………………….. 40
Hình 2.1 Vị trí lấy mẫu phân tích chất lượng nước sông Đáy …………………… 48
Hình 2.2 Ảnh vệ tinh Sentinel – 2A ngày 08/10/2015 khu vực sông Đáy ….. 50
Hình 2.4 Kênh 3 (kênh xanh lục, green) ảnh Sentinel – 2A ngày 08/10/201551
Hình 2.5 Kênh 4 (kênh đỏ, red) ảnh Sentinel – 2A ngày 08/10/2015 ………… 51
Hình 3.1 Bản đồ phân vùng chất lượng nước sông Đáy tháng 9, tháng 11 năm
2014 ………………………………………………………………………………………………….. 66
Hình 3.2 Bản đồ phân vùng chất lượng nước sông Đáy tháng 9, tháng 11 năm
2015 ………………………………………………………………………………………………….. 67
Hình 3.3 Kết quả đánh giá độ chính xác của các phương pháp nội suy đối với
thông số TSS ……………………………………………………………………………………… 71
Hình 3.4 Bản đồ phân bố hàm lượng TSS tháng 9, 11 năm 2014 ……………… 72
Hình 3.5 Bản đồ phân bố hàm lượng TSS tháng 9, 11 năm 2015 ……………… 73
Hình 3.6 Kết quả xác định chỉ số NSMI từ ảnh vệ tinh Sentinel – 2A ……….. 76
Hình 3.7 Kết quả xác định chỉ số độ đục từ ảnh vệ tinh Sentinel – 2A ………. 76
Hình 3.8 Kết quả đánh giá phân bố hàm lượng chất lơ lửng trên cơ sở chỉ số
NSMI xác định từ ảnh vệ tinh Sentinel – 2A ………………………………………….. 77
Hình 3.9 Kết quả đánh giá phân bố độ đục trên cơ sở chỉ số độ đục xác định
từ ảnh vệ tinh Sentinel – 2A …………………………………………………………………. 78
viii
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận văn
Tài nguyên nước là thành phần chủ yếu của môi trường, là yếu tố đặc
biệt quan trọng bảo đảm thực hiện thành công các chiến lược, quy hoạch, kế
hoạch phát triển kinh tế, xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia [5].
Trong thời gian vừa qua, do sự phát triển mạnh mẽ của kinh tế đất nước đã
dẫn đến nguồn tài nguyên thiên nhiên quý hiếm và quan trọng này đang phải
đối mặt với nguy cơ ô nhiễm và cạn kiệt, đặc biệt là tài nguyên nước mặt.
Sông Đáy là một con sông lớn ở miền Bắc nước ta, chảy qua các tỉnh
thành Hà Nội, Hà Nam, Ninh Bình và Nam Định với dòng chảy gần song
song bên hữu ngạn hạ lưu sông Hồng. Sông Đáy có chiều dài khoảng 240 km
và lưu vực (cùng với phụ lưu sông Nhuệ) hơn 7500 km2, ngoài chức năng cơ
bản thoát lũ từ thượng nguồn còn có vai trò quan trọng trong cấp nước phục
vụ các hoạt động kinh tế – xã hội cho toàn khu vực. Tuy nhiên trong những
năm gần đây tình trạng ô nhiễm nước sông ngày càng tăng, đe dọa nghiêm
trọng đến khả năng cấp và thoát nước phục vụ cho phát triển kinh tế – xã hội.
Ngày nay, có rất nhiều giải pháp nhằm cải thiện chất lượng nước sông
đã được đưa ra như ban hành các văn bản pháp luật kèm theo các chế tài hợp
lý, thành lập các Ủy ban Bảo vệ Môi trường Lưu vực sông, áp dụng các công
cụ kinh tế như thu phí nước thải, lập quỹ Bảo vệ Môi trường, xây dựng các
chương trình quan trắc, giám sát môi trường lưu vực sông… Tuy nhiên, các
giải pháp hiện nay vẫn chưa đạt được hiệu quả như mong đợi. Ô nhiễm nước
tại lưu vực sông Đáy vẫn đang là vấn đề nan giải đối với các nhà quản lý và
ngày càng nhức nhối đối với cộng đồng, đối tượng chịu tác động trực tiếp từ
vấn đề này. Với mục tiêu đặt ra là tiến tới phát triển tổng hợp và bền vững lưu
vực sông, sự phối hợp và chia sẻ thông tin giữa các ngành, các địa phương là
điều hết sức cần thiết.
1
Thiết nghĩ, việc tạo ra một công cụ hỗ trợ cho quản lý môi trường dựa
trên hệ thống thông tin địa lý cấp cao, tạo môi trường giao tiếp gần gũi, giúp
cộng đồng dễ dàng tiếp cận và theo dõi chất lượng môi trường, tăng mức độ
xã hội hóa công tác bảo vệ môi trường theo chủ trương của Nhà nước là hết
sức cần thiết.
Trước đây, ở Việt Nam và nhiều nước trên thế giới, để đánh giá mức độ
ô nhiễm nước mặt thường dựa vào việc phân tích các thông số chất lượng
nước riêng biệt, sau đó so sánh giá trị từng thông số đó với giá trị giới hạn
được quy định trong các tiêu chuẩn/quy chuẩn trong nước hoặc quốc tế. Tuy
nhiên, cách làm này có rất nhiều hạn chế do việc đánh giá từng thông số riêng
rẽ không nói lên diễn biến chất lượng tổng quát của nước mặt. Để khắc phục
khó khăn trên, cần phải có một hoặc một hệ thống chỉ số cho phép lượng hóa
được chất lượng nước. Một trong các chỉ số chất lượng nước được ứng dụng
rộng rãi và mang lại hiệu quả nhất trong đánh giá chất lượng nguồn nước trên
thế giới là chỉ số chất lượng nước WQI (Water Quality Index). Chỉ số WQI
được đề xuất vào những năm 70 thế kỷ trước dựa trên các thông số quan trắc
chất lượng nước. Đây được xem là phương pháp chuẩn ở nhiều quốc gia trong
đánh giá chất lượng môi trường nước mặt.
Phương pháp đánh giá chất lượng nước mặt dựa trên các thông số chất
lượng nước ở các trạm quan trắc mặc dù có nhiều ưu điểm, tuy nhiên phương
pháp này cũng có nhược điểm khi không thể thực hiện với khu vực có quy mô
lớn do tốn kém nhiều thời gian, chi phí, và trên thực tế cũng không thể tiến
hành quan trắc với mật độ dày đặc. Những nhược điểm này có thể khắc phục
khi kết hợp với công nghệ GIS và viễn thám.
Ứng dụng công nghệ GIS, viễn thám và chỉ số WQI trong đánh giá chất
lượng nước đã được thực hiện ở nhiều nước trên thế giới và thu được những
kết quả khả quan. Công nghệ GIS với những ưu điểm vượt trội so với các
2
phương pháp nghiên cứu truyền thống như khả năng phân tích không gian,
chồng xếp lớp, nội suy bề mặt…là một công cụ mạnh trong thành lập bản đồ
chất lượng nước có chi phí thấp, cho được bộ số liệu trong tính toán định
lượng trên toàn khu vực. Trong khi đó, công nghệ viễn thám với diện tích phủ
trùm rộng, thời gian cập nhật nhanh chóng và dải phổ đa dạng có thể kết hợp
hiệu quả với GIS trong nghiên cứu ô nhiễm môi trường nước.
Từ những phân tích trên cho thấy, việc ứng dụng công nghệ GIS và
viễn thám kết hợp chỉ số chất lượng nước WQI trong bảo vệ môi trường các
lưu vực sông được triển khai trong thực tiễn vừa đóng góp không nhỏ cho
việc cải thiện, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và đưa ra được những giải pháp
cho công tác bảo vệ môi trường tại các lưu vực sông. Trên cơ sở đó, đề tài
“Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám để đánh giá chất lượng nước
sông Đáy giai đoạn 2014 – 2015” được chọn thực hiện, nhằm góp thêm một
hướng ứng dụng công nghệ mới phục vụ quản lý chất lượng môi trường nước.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu đánh giá chất lượng nước sông Đáy giai đoạn 2014 – 2015
bằng công nghệ GIS, viễn thám.
3. Nội dung nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu trên, trong đề tài nghiên cứu các nội dung chính
sau:
Thu thập, tổng hợp số liệu quan trắc, ảnh viễn thám lưu vực nước sông
Đáy giai đoạn 2014 – 2015;
Đánh giá diễn biến chất lượng nước sông Đáy giai đoạn 2014 – 2015;
Ứng dụng công cụ GIS và viễn thám thành lập bản đồ đánh giá chất
lượng nước sông Đáy giai đoạn 2014 – 2015;
Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng nước sông Đáy.
3
CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Tổng quan về ô nhiễm môi trường nước
Ô nhiễm nước là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính chất vật lý – hóa
học – sinh học của nước, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho
nguồn nước trở nên độc hại với con người và sinh vật, làm giảm độ đa dạng
sinh học trong nước. Xét về tốc độ lan truyền và quy mô ảnh hưởng thì ô
nhiễm nước là vấn đề đáng lo ngại hơn ô nhiễm đất.
Hiến chương châu Âu định nghĩa về nước: “Ô nhiễm nước là sự biến đổi
nói chung do con người đối với chất lượng nước, làm nhiễm bẩn nước và gây
nguy hiểm cho con người, cho nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho
động vật nuôi và các loài hoang dã” [2].
Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô
nhiễm: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, sinh học, ô nhiễm bởi các
tác nhân vật lý.
1.1.1 Hiện trạng ô nhiễm nước mặt ở Việt Nam
Hiện nay ở Việt Nam, tốc độ công nghiệp hoá và đô thị hoá khá nhanh
và sự gia tăng dân số gây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nước
trong vùng lãnh thổ. Môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng
nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn. Ở các
thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi
trường nước do không có công trình và thiết bị xử lý chất thải. Ô nhiễm nước
do sản xuất công nghiệp là rất nặng; ở ngành công nghiệp dệt may, ngành
công nghiệp giấy và bột giấy, nước thải thường có độ pH trung bình từ 9-11;
chỉ số nhu cầu ô xy sinh hoá (BOD), nhu cầu ô xy hoá học (COD) có thể lên
đến 700mg/1 và 2.500mg/1; hàm lượng chất rắn lơ lửng… cao gấp nhiều lần
giới hạn cho phép [1].
4
Ở thành phố Thái Nguyên, tổng lượng nước thải công nghiệp từ các cơ
sở sản xuất giấy, luyện gang thép, luyện kim màu, khai thác than chiếm
khoảng 15% lưu lượng nước sông Cầu; nước thải sản xuất giấy có màu nâu,
mùi khó chịu, giá trị pH từ 8,4-9, hàm lượng NH4+ là 4mg/1, hàm lượng chất
hữu cơ cao,… [1]
Khảo sát một số làng nghề sắt thép, đúc đồng, nhôm, chì, giấy, dệt
nhuộm ở Bắc Ninh cho thấy có lượng nước thải hàng ngàn m3/ngày không
qua xử lý, gây ô nhiễm nguồn nước và môi trường trong khu vực.
Tình trạng ô nhiễm nước ở các đô thị thấy rõ nhất là ở thành phố Hà
Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Ở các thành phố này, nước thải sinh hoạt
không có hệ thống xử lý tập trung mà trực tiếp xả ra nguồn tiếp nhận (sông,
hồ, kênh, mương). Mặt khác, còn rất nhiều cơ sở sản xuất không xử lý nước
thải, phần lớn các bệnh viện và cơ sở y tế lớn chưa có hệ thống xử lý nước
thải; một lượng rác thải rắn lớn trong thành phố không được thu gom hết… là
những nguồn quan trọng gây ra ô nhiễm nước.
Không chỉ ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh mà ở các đô thị khác như
Hải Phòng, Huế, Đà Nẵng, Nam Định, Hải Dương… nước thải sinh hoạt cũng
không được xử lý ô nhiễm, nguồn nước nơi tiếp nhận nước thải đều vượt quá
tiểu chuẩn cho phép (TCCP), các thông số chất lơ lửng (SS), BOD, COD, DO
đều vượt từ 5-10 lần, thậm chí 20 lần TCCP [1].
Về tình trạng ô nhiễm nước ở nông thôn và khu vực sản xuất nông
nghiệp, hiện nay Việt Nam có gần 76% dân số đang sinh sống ở nông thôn,
phần lớn các chất thải của con người và gia súc không được xử lý nên thấm
xuống đất hoặc bị rửa trôi, làm cho tình trạng ô nhiễm nguồn nước về mặt
hữu cơ và vi sinh vật ngày càng cao. Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và
Phát triển nông thôn, số vi khuẩn FecalColiform trung bình biến đổi từ 1.500 –
5
3.500MNP/100ml ở các vùng ven sông Tiền và sông Hậu, tăng lên tới 3.800 12.500MNP/100ml ở các kênh tưới tiêu [1].
Trong sản xuất nông nghiệp, do lạm dụng các loại thuốc BVTV, các
nguồn nước ở sông, hồ, kênh, mương bị ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến môi
trường nước và sức khoẻ người dân.
Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tổng diện
tích mặt nước sử dụng cho nuôi trồng thủy sản đến năm 2012 của cả nước là
1.059.000 ha [1].
Do hoạt động nuôi trồng thuỷ sản một cách ồ ạt, thiếu quy hoạch,
không tuân theo quy trình kỹ thuật nên gây ra nhiều tác động tiêu cực tới môi
trường nước. Cùng với việc sử dụng nhiều và không đúng cách các loại hoá
chất trong nuôi trồng thuỷ sản, các thức ăn dư lắng xuống đáy ao, hồ, lòng
sông làm cho môi trường nước bị ô nhiễm các chất hữu cơ, làm phát triển một
số loài sinh vật gây bệnh và xuất hiện một số tảo độc; thậm chí đã có dấu hiệu
xuất hiện thủy triều đỏ ở một số vùng ven biển Việt Nam.
Có nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan dẫn đến tình trạng ô
nhiễm môi trường nước, như sự gia tăng dân số, cơ sở hạ tầng yếu kém, lạc
hậu, nhận thức của người dân về vấn đề môi trường còn chưa cao… Đáng chú
ý là sự bất cập trong hoạt động quản lý, bảo vệ môi trường. Nhận thức của
nhiều cấp chính quyền, cơ quan quản lý, tổ chức và cá nhân có trách nhiệm về
nhiệm vụ bảo vệ môi trường nước chưa sâu sắc và đầy đủ; chưa thấy rõ ô
nhiễm môi trường nước là loại ô nhiễm gây nguy hiểm trực tiếp, hàng ngày và
khó khắc phục đối với đời sống con người cũng như sự phát triển bền vững
của đất nước.
1.1.2 Hiện trạng chất lượng nước sông Đáy những năm gần đây
Hiện nay, tình trạng ô nhiễm nước lưu vực sông Đáy ngày càng trở nên
nghiêm trọng: Nước sông chịu tác động rất lớn của nước thải công nghiệp,
6
sinh hoạt,… Theo báo cáo quan trắc thường niên của các đơn vị quản lý, tại
một số điểm trên sông, hàm lượng chất hữu cơ trong nước cao, giá trị COD
vượt quá giới hạn cho phép chất lượng nước mặt loại A từ 2-3 lần trong khi
giá trị BOD5 vượt quá giới hạn này từ 4-6 lần, hàm lượng DO rất thấp chỉ đạt
2,89 mg/l [12].
Tại Hội nghị Ủy ban Bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ – sông Đáy
lần thứ 8 diễn ra tại Hòa Bình tháng 1/2017 vừa qua, báo cáo đánh giá hiện
trạng chất lượng nước giai đoạn 2015 – 2016 tại lưu vực này vẫn chưa được
cải thiện rõ rệt. Tình trạng ô nhiễm nước thải công nghiệp vẫn diễn biến phức
tạp; công tác phối hợp giữa các địa phương chưa thực sự đồng bộ và hiệu
quả…[3]
Theo kết quả phân tích của Trung tâm Quan trắc Môi trường thuộc
Tổng cục Môi trường, tổng số đoạn sông được đánh giá phù hợp cho các mục
đích tưới tiêu, nuôi trồng thủy sản gồm 14 đoạn (các đoạn sông chảy qua Hà
Nội, Hà Nam, Ninh Bình – Nam Định và đoạn hợp lưu sông Đào đến hợp lưu
sông Ân). Tuy vậy, nhìn chung chất lượng nước sông Đáy cũng bị suy giảm,
nhất là ở đoạn thượng lưu thuộc khu vực cầu Mai Lĩnh, bởi tiếp nhận nước
thải từ các quận, huyện: Đan Phượng, Quốc Oai, Hoài Đức, Chương Mỹ. Các
nhánh sông khác thuộc lưu vực sông Nhuệ – Đáy tại thời điểm quan trắc tháng
7/2016, chất lượng nước còn tương đối tốt, phần lớn các điểm có giá trị WQI
nằm trong khoảng 50-75, có thể sử dụng cho mục đích tưới tiêu và nuôi trồng
thủy sản [3].
Chất lượng nước của các con sông nội thành Hà Nội thuộc lưu vực
sông Nhuệ – Đáy rất kém, giá trị các thông số qua các đợt quan trắc đều vượt
quy chuẩn cho phép nhiều lần. Chẳng hạn giá trị DO tại các điểm trên sông
Tô Lịch (Nghĩa Đô, Cầu Mới), sông Lừ (Phương Liệt, Định Công), sông Sét
(cầu Sét), sông Kim Ngưu (Tựu Liệt) nằm trong khoảng 1-1,3mg/l. Hàm
7
lượng Amoni dao động từ 2,1-10,5mg/l… Nước sông Đáy ô nhiễm mang tính
cục bộ. Sông Đáy chủ yếu bị ô nhiễm hữu cơ ở từng đoạn sông với các mức
độ khác nhau. Càng về hạ lưu mức ô nhiễm trên sông Đáy có xu hướng giảm.
Hạ lưu sông Đáy (từ Kim Sơn – Ninh Bình ra cửa Đáy), do nguồn thải ở
thượng nguồn dồn về đã được pha loãng cộng với quá trình tự làm sạch của
dòng sông nên chất lượng nước ở hạ lưu sông Đáy được cải thiện so với các
đoạn trên [3].
1.1.3 Các nguyên nhân gây ô nhiễm nước mặt
Ô nhiễm nguồn nước xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau. Do
tiếp nhận nhiều loại nguồn thải, môi trường nước mặt đang ở trong tình trạng
ô nhiễm tại nhiều nơi, tùy theo đặc trưng của từng khu vực khác nhau. Có 4
nguồn thải chính tác động đến môi trường nước mặt ở nước ta: nước thải
nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt và y tế. Mức độ gia tăng các nguồn nước
thải hiện nay ngày càng lớn với quy mô mở rộng ở hầu hết các vùng miền
trong cả nước [1].
Nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là một trong những nguyên nhân chính gây ô
nhiễm nguồn nước mặt. Nước thải sinh hoạt chiếm trên 30% tổng lượng thải
trực tiếp ra các sông hồ, hay kênh rạch dẫn ra sông [1].
8
Hình 1.1 Tỷ lệ giữa các vùng về tổng lượng các chất ô nhiễm trong nước
thải sinh hoạt
Nguồn: Báo cáo môi trường quốc gia 2012
Lượng nước thải sinh hoạt đổ ra các hệ thống sông, hồ hàng năm đều
tăng do tốc độ đô thị hóa cao. Mức đô thị hóa diễn ra với tốc độ nhanh chóng,
năm 1990 cả nước có 550 đô thị, trong khi đó đến tháng 6 năm 2012 đã là 758
đô thị. Ngay cả ở khu vực nông thôn, lượng nước thải sinh hoạt chiếm tỉ lệ rất
lớn và tăng nhanh qua từng năm. Trong khi đó, phần lớn các đô thị ở Việt
Nam đều chưa có nhà máy xử lý nước thải tập trung, hoặc đã xây dựng nhưng
chưa đi vào hoạt động cũng như hoạt động không có hiệu quả, khiến tình
trạng ô nhiễm nguồn nước mặt do nước thải sinh hoạt càng thêm trầm trọng
[1].
Nước thải công nghiệp
Nước thải công nghiệp là nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp,
tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải. Hàm lượng nước thải của các ngành
công nghiệp này có chứa xyanua (CN-), H2S, NH4+ vượt hàng chục lần tiêu
chuẩn cho phép nên đã gây ô nhiễm nặng nề các nguồn nước mặt trong vùng
9
dân cư. Mức độ ô nhiễm nước ở các khu công nghiệp, khu chế xuất, cụm công
nghiệp tập trung là rất lớn.
Ô nhiễm môi trường nước mặt do nước thải công nghiệp tập trung ở các
trung tâm công nghiệp như Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh, Bình Dương,
thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai… Sự gia tăng nước thải từ các khu công
nghiệp trong những năm gần đây là rất lớn với tốc độ gia tăng cao hơn nhiều
so với sự gia tăng tổng lượng nước thải chung trong toàn quốc. Nhiều khu
công nghiệp, nhà máy xả nước thải chưa qua xử lý ra các hệ thống sông, hồ
xung quanh. Chất lượng nước mặt tại một số khu vực tập trung các nhà máy,
xí nghiệp… đang ở mức báo động với nhiều thông số chất lượng nước vượt
nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép [1].
Nước thải y tế
Nhiều địa phương ở nước ta, đặc biệt là tại các thành phố lớn tập trung
nhiều bệnh viện các cấp, nhiều trung tâm y tế đang hoạt động. Mặc dù nhiều
bệnh viện lớn đã được trang bị hệ thống xử lý nước thải, nhưng các cơ sở y tế
với quy mô nhỏ phần lớn xả nước thải y tế chưa qua xử lý hoặc xử lý chưa
triệt để ra môi trường xung quanh.
Nước thải y tế được xem là nguồn thải rất độc hại nếu không được xử
lý trước khi thải ra môi trường do chứa nhiều hóa chất độc hại với nồng độ
cao và chứa nhiều vi trùng, vi khuẩn lây lan bệnh truyền nhiễm. Mức độ gia
tăng lượng nước thải y tế ở nước ta ngày càng nhanh chóng do sự gia tăng số
lượng các bệnh viện và cơ sở y tế. Ô nhiễm nguồn nước mặt do nước thải, rác
thải y tế đang là một vấn đề gây bức xúc ở nhiều địa phương ở Việt Nam [1].
Nước thải nông nghiệp
Các hoạt động chăn nuôi gia súc; phân, nước tiểu gia súc, thức ăn thừa
không qua xử lý đưa vào môi trường và các hoạt động sản xuất nông nghiệp
10
khác; thuốc trừ sâu, phân bón từ các ruộng lúa, dưa, vườn cây, rau chứa các
chất hóa học độc hại có thể gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và nước mặt [1].
1.2 Tổng quan về GIS và viễn thám
1.2.1 Tổng quan về GIS
Khái niệm cơ bản
GIS (Geographical Information System) là hệ thống chuyên làm việc với
dữ liệu địa lý. Cho đến nay, nhiều định nghĩa về GIS theo cấu trúc và chức
năng đã và đang được sử dụng. Tuy nhiên, cách định nghĩa theo chức năng
đang được sử dụng phổ biến hơn. Theo chức năng, GIS là một hệ thống nhằm
thu thập, lưu trữ, truy vấn, tích hợp, thao tác, phân tích và hiển thị dữ liệu
không gian. Với khả năng lưu trữ, xử lý và phân tích không gian mạnh, GIS
đang trở thành một công cụ hết sức hiệu quả trong nghiên cứu, quản lý tài
nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường [10].
Các thành phần của GIS [10]
Một hệ thống GIS hoàn chỉnh thường bao gồm 5 thành phần chính, bao
gồm phần cứng, phần mềm, dữ liệu, phương pháp và con người (hình 1.2).
Hình 1.2 Các thành phần của GIS
11
Phần cứng là hệ thống máy tính trên một hệ GIS hoạt động. Ngày nay,
phần mềm GIS có khả năng chạy trên rất nhiều dạng phần cứng, từ máy chủ
trung tâm đến các trạm hoạt động độc lập hoặc liên kết mạng.
Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lưu
trữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Thành phần phần mềm GIS bao gồm
hệ điều hành và các phần mềm ứng dụng.
Dữ liệu là một thành phần rất quan trọng trong một hệ GIS. Các dữ liệu
địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp
hoặc được mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại. Dữ liệu được sử dụng
trong GIS không chỉ là số liệu địa lý riêng lẻ mà còn phải được thiết kế trong
một cơ sở dữ liệu.
Phương pháp là hợp phần rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt
động của hệ thống, là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công
nghệ GIS. Hệ thống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận
này phải được bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu
quả để phục vụ người sử dụng thông tin.
Con người là thành phần quan trọng nhất của một hệ thống GIS. Con
người là nhân tố thực hiện tất cả các thao tác điều hành sự hoạt động của hệ
thống GIS.
Chức năng của GIS [10]
Hiện nay, các phần mềm hệ thống GIS thương mại được phát triển rất đa
dạng với nhiều tính năng và tiện ích khác nhau. Nhìn chung, một hệ thống GIS
có rất nhiều chức năng, tuy nhiên có thể thấy các chức năng của GIS đều xoay
quanh dữ liệu (data): thu thập dữ liệu, lưu trữ dữ liệu, truy vấn dữ liệu, phân
tích, trình bày kết quả, chức năng xuất nhập dữ liệu.
12
Hình 1.3 Mô tả các chức năng của GIS
Xem thêm: Tiểu luận Lịch sử nghệ thuật
Chức năng thu thập dữ liệu là khả năng của hệ thống GIS cho phép nhập
dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau như từ bản đồ giấy, số liệu bảng tọa độ, dữ
liệu ảnh vệ tinh, dữ liệu từ hệ thống định vị toàn cầu (GPS). Hơn nữa, các dữ
liệu được lưu trữ theo một định dạng dữ liệu từ một phần mềm có thể nhập vào
các hệ phần mềm khác. Ví dụ, phần mềm ArcGIS cho phép nhập dữ liệu từ các
phần mềm Mapinfo, MicroStation, IDRISI và nhiều phần mềm GIS mã nguồn
mở.
Chức năng lưu trữ dữ liệu của hệ thống GIS hỗ trợ lưu dữ liệu cả dạng
cấu trúc dữ liệu Vector và cấu trúc dữ liệu Raster. Khả năng lưu trữ dữ liệu của
các hệ GIS cho phép xây dựng các ngân hàng dữ liệu không gian phục vụ công
tác quản lý tài nguyên và môi trường. Cơ sở dữ liệu lớp phủ thực vật, cơ sở dữ
liệu bản đồ đất, cơ sở dữ liệu địa chính là những ví dụ hữu ích về khả năng của
GIS trong lưu trữ dữ liệu phục vụ quản lý chuyên ngành quản lý tài nguyên.
Chức năng truy vấn dữ liệu là chức năng cơ bản nhất của tất cả các phần
mềm GIS. Nhiều hệ thống GIS tích hợp cả hệ quản trị cơ sở dữ liệu bên trong
nó dựa trên mô hình dữ liệu quan hệ như phần mềm ArcGIS, IDRISI để giúp tổ
13
chức thông tin của một hệ GIS. Dữ liệu được tổ chức theo mô hình dữ liệu
quan hệ này cho phép truy vấn thông tin của các đối tượng riêng biệt cũng như
theo các điều kiện nào đó theo giá trị thuộc tính hoặc không gian địa lý.
Chức năng phân tích dữ liệu là nhóm chức năng quan trọng của các hệ
phần mềm GIS, đặc biệt trong phân tích dữ liệu không gian. Hầu hết các hệ
thống GIS đều cung cấp các công cụ phân tích không gian cơ bản như hiển thị
dữ liệu, phân tích liền kề, chồng xếp bản đồ, phân tích mạng lưới. Tuy nhiên,
một số phần mềm GIS thương mại hiện nay tích hợp rất nhiều các thuật toán,
các mô hình tính toán cho phép phân tích dữ liệu không gian. Người sử dụng
chỉ việc lựa chọn thuật toán phù hợp với lĩnh vực ứng dụng cụ thể. Ví dụ, hệ
phần mềm IDRISI tích hợp các thuật toán thống kê, các mô hình phân tích đa
biến, các thuật toán cho đánh giá và quy hoạch sử dụng đất, các thuật toán và
mô hình giúp mô hình hóa chuyển đổi sử dụng đất và mô hình hóa các xu
hướng biến đổi khí hậu Trái đất.
Chức năng hiển thị dữ liệu của các hệ thống GIS là khả năng cho phép
hiển thị dữ liệu dưới nhiều dạng khác nhau như bản đồ, biểu đồ hoặc các báo
cáo.
Chức năng xuất dữ liệu là khả năng của hệ thống GIS cho phép xuất dữ
liệu được xuất dưới dạng bản đồ giấy, ảnh, tài liệu bản đồ hoặc qua mạng
Internet.
Phương pháp ứng dụng công nghệ GIS
Ô nhiễm nước được đánh giá thông qua việc sử dụng số liệu thu được
từ trạm quan trắc. Mặc dù vậy, các số liệu đo đạc này chỉ có thể đánh giá
được chất lượng nước cục bộ xung quanh điểm đo. Công nghệ GIS với khả
năng phân tích không gian mạnh, trong đó có khả năng nội suy bề mặt có thể
sử dụng hiệu quả nhằm xây dựng bản đồ phân bố hàm lượng các thông số
chất lượng nước từ kết quả đã biết ở các vị trí lấy mẫu.
14
Có nhiều phương pháp nội suy bề mặt như IDW, Kriging, Spline…có
thể sử dụng hiệu quả trong nội suy nhằm thành lập bản đồ phân bố các thông
số chất lượng nước. Trong các phần mềm GIS thông dụng hiện nay như
AcrGIS, MapInfo, MicroStation…đều cung cấp các công cụ nội suy không
gian phục vụ công tác thành lập bản đồ.
Nội suy không gian là quá trình tính toán của các điểm chưa biết từ
điểm đã biết trên miền bao đóng của tập giá trị đã biết rằng một phương pháp
hay hàm toán học nào đó. Hiện nay, có nhiều thuật toán nội suy khác nhau,
nhưng mỗi thuật toán có điểm mạnh riêng.
Trong Arcgis 10.1, cung cấp một số phép nội suy như: IDW, Kriging,
Spline, Trend, Natural Neighbor.
Trong đó, ba phép nội suy phổ biến là IDW, Spline và Kriging.
Nội suy giá trị trung bình trọng số (IDW)
Phương pháp IDW xác định các giá trị cell bằng cách tính trung bình
các giá trị của các điểm mẫu trong vùng lân cận của mỗi cell. Điểm càng gần
điểm trung tâm (mà ta đang xác định) thì càng có ảnh hưởng nhiều hơn. IDW
là phương pháp nội suy có tốc độ tính toán nhanh và dễ thực hiện và có thể
được sử dụng hiệu quả khi có một tập hợp các điểm dày đặc, phân bố rộng
khắp trên bề mặt tính toán.
15
HÀ NỘI, NĂM 2017L ỜI CAM ĐOANTôi xin cam kết ràng buộc đây là khu công trình điều tra và nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả điều tra và nghiên cứu của luận văn là những góp phần riêng dựa trên sốliệu tích lũy, những tác dụng điều tra và nghiên cứu thừa kế những khu công trình khoa học khácđều được trích dẫn theo đúng pháp luật. Nếu luận văn có sự sao chép từ những khu công trình khoa học khác, tác giảxin trọn vẹn chịu nghĩa vụ và trách nhiệm. Học viênNguyễn Thị Thanh LoanLỜI CẢM ƠNTrong quy trình triển khai luận văn, tôi đã nhận được sự chăm sóc, giúpđỡ của nhiều cá thể và cơ quan đơn vị chức năng. Nay luận văn đã triển khai xong, tôi xinbày tỏ lòng biết ơn chân thành, thâm thúy tới : PGS.TS. Trịnh Lê Hùng, người đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điềukiện thuận tiện, cùng những quan điểm góp phần thâm thúy nhất để tôi hoàn thànhluận văn tốt nghiệp này. Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới TS. Lê Thị Trinh đã hướng dẫnchu đáo và hướng dẫn tận tình trong suốt thời hạn triển khai xong luận văn tốtnghiệp. Đồng thời tôi xin gửi lời cảm ơn đến những thầy, cô Khoa Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP. Hà Nội đã hết lòng giảng dạy, truyền đạt kỹ năng và kiến thức và giúp sức tôi trong suốt quy trình học tập. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến mái ấm gia đình, bè bạn và nhữngngười thân yêu nhất, đã giành cho tôi hết tình cảm và điều kiện kèm theo, san sẻ với tôinhững lúc khó khăn vất vả nhất để tôi hoàn toàn có thể triển khai xong tốt khóa học này. TP. Hà Nội, ngàythángnăm 2017H ọc viênNguyễn Thị Thanh LoaniiMỤC LỤCLỜI CAM ĐOAN ……………………………………………………………………………….. iLỜI CẢM ƠN …………………………………………………………………………………….. iiMỤC LỤC …………………………………………………………………………………………. iiiDANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ……………………………………………………………. vDANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ …………………………………………………….. viDANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ………………………………………………………. viiMỞ ĐẦU ……………………………………………………………………………………………. 11. Tính cấp thiết của luận văn ………………………………………………………………… 12. Mục tiêu nghiên cứu và điều tra ………………………………………………………………………….. 33. Nội dung điều tra và nghiên cứu …………………………………………………………………………. 3CH ƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ………………….. 41.1 Tổng quan về ô nhiễm thiên nhiên và môi trường nước ……………………………………………. 41.1.1 Hiện trạng ô nhiễm nước mặt ở Nước Ta ……………………………………….. 41.1.2 Hiện trạng chất lượng nước sông Đáy những năm gần đây ……………….. 61.1.3 Các nguyên do gây ô nhiễm nước mặt …………………………………………. 81.2 Tổng quan về GIS và viễn thám ………………………………………………………. 111.2.1 Tổng quan về GIS ………………………………………………………………………. 111.2.2 Tổng quan về viễn thám ………………………………………………………………. 201.3 Tổng quan tình hình ứng dụng tư liệu GIS và viễn thám trong nghiên cứuô nhiễm nước ……………………………………………………………………………………… 261.3.1 Trên quốc tế ………………………………………………………………………………. 261.3.2 Trong nước ………………………………………………………………………………… 311.4 Tổng quan về địa phận nghiên cứu và điều tra ……………………………………………………. 39CH ƯƠNG 2 – ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊNCỨU …………………………………………………………………………………………………. 452.1 Đối tượng, khoanh vùng phạm vi nghiên cứu và điều tra ………………………………………………………. 45 iii2. 2 Phương pháp nghiên cứu và điều tra ………………………………………………………………… 452.2.1 Phương pháp tích lũy và tổng hợp tài liệu …………………………………….. 452.2.2 Phương pháp nhìn nhận chất lượng môi trường tự nhiên nước mặt phẳng chỉ sốWQI ………………………………………………………………………………………………….. 522.2.3 Phương pháp ứng dụng công nghệ GIS trong nhìn nhận chất lượng môitrường nước mặt …………………………………………………………………………………. 562.2.4 Phương pháp ứng dụng tư liệu viễn thám nhìn nhận chất lượng môitrường nước mặt …………………………………………………………………………………. 57CH ƯƠNG 3 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ……………… 593.1 Các yếu tố ảnh hưởng tác động đến chất lượng nước lưu vực sông Đáy ……………. 593.2 Đánh giá chất lượng nước sông Đáy quy trình tiến độ năm trước – năm ngoái ……………….. 613.2.1 Tính toán chỉ số WQI ………………………………………………………………….. 613.2.2 Phân vùng chất lượng nước sông Đáy quá trình năm trước – năm ngoái ………….. 653.3 Thành lập map thông số kỹ thuật chất lượng nước bằng giải pháp nội suy bềmặt trong GIS …………………………………………………………………………………….. 703.4 Đánh giá phân bổ một số ít thông số kỹ thuật chất lượng nước từ tư liệu viễn thám 753.5 Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng nước sông Đáy ………………………… 803.5.1 Giải pháp kỹ thuật ………………………………………………………………………. 803.5.2 Giải pháp quản lý ……………………………………………………………………….. 813.5.3 Giải pháp kinh tế tài chính ………………………………………………………………………… 813.5.4 Giải pháp tuyên truyền và giáo dục hội đồng ……………………………….. 813.5.5 Giải pháp thiết kế xây dựng mạng lưới quan trắc và tích lũy thông tin ………… 82K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ……………………………………………………………. 83T ÀI LIỆU THAM KHẢOPHỤ LỤCivDANH MỤC CHỮ VIẾT TẮTGIS : Hệ thống thông tin địa lýWQI : Chỉ số chất lượng nướcGPS : Hệ thống xác định toàn cầuNSMI : Chỉ số chất rắn lơ lửngCOD : Nhu cầu oxy hóa họcBOD : Nhu cầu oxy sinh hóaTSS : Tổng chất rắn lơ lửngDANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒBảng 1.1 Các bộ cảm viễn thám sử dụng thông dụng trong nhìn nhận chất lượngnước ………………………………………………………………………………………………….. 22B ảng 2.1 Tọa độ những điểm quan trắc sông Đáy của những năm năm trước – năm ngoái ….. 46B ảng 2.2 Bảng pháp luật những giá trị qi và BPi ………………………………………….. 54B ảng 2.3 Bảng pháp luật những giá trị BPi và qi so với DO % bão hòa ……………….. 54B ảng 2.4 Bảng pháp luật những giá trị BPi và qi so với thông số kỹ thuật pH …………….. 55B ảng 2.5 Bảng xác lập giá trị WQI tương ứng với mức nhìn nhận chất lượngnước ………………………………………………………………………………………………….. 56B ảng 3.1 Giá trị WQI cho những đợt và năm năm trước ……………………………………… 62B ảng 3.2 Giá trị WQI cho những đợt và năm năm ngoái ……………………………………… 63 viDANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊHình 1.1 Tỷ lệ giữa những vùng về tổng lượng những chất ô nhiễm trong nước thảisinh hoạt ……………………………………………………………………………………………… 9H ình 1.2 Các thành phần của GIS …………………………………………………………. 11H ình 1.3 Mô tả những công dụng của GIS …………………………………………………. 13H ình 1.4 Nội suy IDW [ 10 ] ………………………………………………………………….. 16H ình 1.5 Nội suy Spline [ 10 ] ……………………………………………………………….. 16H ình 1.6 Nội suy Kriging [ 10 ] ……………………………………………………………… 17H ình 1.7 Mô tả những giá trị của Kriging ………………………………………………….. 18H ình 1.8 Nội suy Trend [ 10 ] ………………………………………………………………… 19H ình 1.9 Nội suy Natural Neighbor [ 10 ] ……………………………………………….. 19H ình 1.10 Cơ chế hoạt động giải trí của mạng lưới hệ thống viễn thám ………………………………. 21H ình 1.11 Kết quả nội suy hàm lượng Canxi, Magie, Clo trong nước ngầmkhu vực Bhadravathia bằng chiêu thức IDW [ 46 ] ……………………………….. 27H ình 1.12 Kết quả nội suy hàm lượng pH trong điều tra và nghiên cứu của Gharbia et al ( năm nay ) [ 47 ] …………………………………………………………………………………………. 28H ình 1.13 Vị trí những điểm lấy mẫu chất lượng nước trong điều tra và nghiên cứu củaWeipi He [ 31 ] …………………………………………………………………………………….. 29H ình 1.14 Kết quả xác lập phân bổ hàm lượng NO3-N và NH3-N trongnghiên cứu của Weipi He [ 31 ] ……………………………………………………………… 30H ình 1.15 Bản đồ phân bổ những trạm quan trắc chất lượng nước khu vực QuảngNinh – TP. Hải Phòng [ 8 ] ………………………………………………………………………….. 33H ình 1.16 Bản đồ phân bổ hàm lượng chất ô nhiễm BOD và COD khu vựcQuảng Ninh – Hải Phòng Đất Cảng [ 8 ] ……………………………………………………………….. 34H ình 1.17 Hàm hồi quy giữa giá trị hàm lượng chất lơ lửng và tỉ lệ ảnhkênh4 / kênh2 ảnh Landsat 7 ETM + khu vực hồ Trị An [ 19 ] …………………….. 35 viiHình 1.18 Bản đồ thực trạng phân bổ hàm lượng chất lơ lửng ( SPM ) khu vựcven bờ sông Hồng ( ngày 25/09/2014 ) từ ảnh vệ tinh VNREDSat – 1A ……… 38H ình 1.19 Bản đồ phân bổ hàm lượng Chl-a trung bình vùng biển Việt Namvào tháng 8 năm 2008 và 2011 …………………………………………………………….. 39H ình 1.20 Bản đồ khu vực điều tra và nghiên cứu ………………………………………………….. 40H ình 2.1 Vị trí lấy mẫu nghiên cứu và phân tích chất lượng nước sông Đáy …………………… 48H ình 2.2 Ảnh vệ tinh Sentinel – 2A ngày 08/10/2015 khu vực sông Đáy ….. 50H ình 2.4 Kênh 3 ( kênh xanh lục, green ) ảnh Sentinel – 2A ngày 08/10/201551 Hình 2.5 Kênh 4 ( kênh đỏ, red ) ảnh Sentinel – 2A ngày 08/10/2015 ………… 51H ình 3.1 Bản đồ phân vùng chất lượng nước sông Đáy tháng 9, tháng 11 năm2014 ………………………………………………………………………………………………….. 66H ình 3.2 Bản đồ phân vùng chất lượng nước sông Đáy tháng 9, tháng 11 năm2015 ………………………………………………………………………………………………….. 67H ình 3.3 Kết quả nhìn nhận độ đúng mực của những chiêu thức nội suy đối vớithông số TSS ……………………………………………………………………………………… 71H ình 3.4 Bản đồ phân bổ hàm lượng TSS tháng 9, 11 năm năm trước ……………… 72H ình 3.5 Bản đồ phân bổ hàm lượng TSS tháng 9, 11 năm năm ngoái ……………… 73H ình 3.6 Kết quả xác lập chỉ số NSMI từ ảnh vệ tinh Sentinel – 2A ……….. 76H ình 3.7 Kết quả xác lập chỉ số độ đục từ ảnh vệ tinh Sentinel – 2A ………. 76H ình 3.8 Kết quả nhìn nhận phân bổ hàm lượng chất lơ lửng trên cơ sở chỉ sốNSMI xác lập từ ảnh vệ tinh Sentinel – 2A ………………………………………….. 77H ình 3.9 Kết quả nhìn nhận phân bổ độ đục trên cơ sở chỉ số độ đục xác địnhtừ ảnh vệ tinh Sentinel – 2A …………………………………………………………………. 78 viiiMỞ ĐẦU1. Tính cấp thiết của luận vănTài nguyên nước là thành phần hầu hết của thiên nhiên và môi trường, là yếu tố đặcbiệt quan trọng bảo vệ thực thi thành công xuất sắc những kế hoạch, quy hoạch, kếhoạch tăng trưởng kinh tế tài chính, xã hội, bảo vệ quốc phòng, bảo mật an ninh vương quốc [ 5 ]. Trong thời hạn vừa mới qua, do sự tăng trưởng can đảm và mạnh mẽ của kinh tế tài chính quốc gia đãdẫn đến nguồn tài nguyên vạn vật thiên nhiên quý và hiếm và quan trọng này đang phảiđối mặt với rủi ro tiềm ẩn ô nhiễm và hết sạch, đặc biệt quan trọng là tài nguyên nước mặt. Sông Đáy là một con sông lớn ở miền Bắc nước ta, chảy qua những tỉnhthành Thành Phố Hà Nội, Hà Nam, Tỉnh Ninh Bình và Tỉnh Nam Định với dòng chảy gần songsong bên hữu ngạn hạ lưu sông Hồng. Sông Đáy có chiều dài khoảng chừng 240 kmvà lưu vực ( cùng với phụ lưu sông Nhuệ ) hơn 7500 km2, ngoài tính năng cơbản thoát lũ từ thượng nguồn còn có vai trò quan trọng trong cấp nước phụcvụ những hoạt động giải trí kinh tế tài chính – xã hội cho toàn khu vực. Tuy nhiên trong nhữngnăm gần đây thực trạng ô nhiễm nước sông ngày càng tăng, rình rập đe dọa nghiêmtrọng đến năng lực cấp và thoát nước Giao hàng cho tăng trưởng kinh tế tài chính – xã hội. Ngày nay, có rất nhiều giải pháp nhằm mục đích cải tổ chất lượng nước sôngđã được đưa ra như phát hành những văn bản pháp lý kèm theo những chế tài hợplý, xây dựng những Ủy ban Bảo vệ Môi trường Lưu vực sông, vận dụng những côngcụ kinh tế tài chính như thu phí nước thải, lập quỹ Bảo vệ Môi trường, kiến thiết xây dựng cácchương trình quan trắc, giám sát môi trường tự nhiên lưu vực sông … Tuy nhiên, cácgiải pháp lúc bấy giờ vẫn chưa đạt được hiệu suất cao như mong đợi. Ô nhiễm nướctại lưu vực sông Đáy vẫn đang là yếu tố nan giải so với những nhà quản lý vàngày càng nhức nhối so với hội đồng, đối tượng người tiêu dùng chịu tác động ảnh hưởng trực tiếp từvấn đề này. Với tiềm năng đặt ra là tiến tới tăng trưởng tổng hợp và bền vững và kiên cố lưuvực sông, sự phối hợp và san sẻ thông tin giữa những ngành, những địa phương làđiều rất là thiết yếu. Thiết nghĩ, việc tạo ra một công cụ tương hỗ cho quản lý thiên nhiên và môi trường dựatrên mạng lưới hệ thống thông tin địa lý cấp cao, tạo môi trường tự nhiên tiếp xúc thân mật, giúpcộng đồng thuận tiện tiếp cận và theo dõi chất lượng thiên nhiên và môi trường, tăng mức độxã hội hóa công tác làm việc bảo vệ thiên nhiên và môi trường theo chủ trương của Nhà nước là hếtsức thiết yếu. Trước đây, ở Nước Ta và nhiều nước trên quốc tế, để nhìn nhận mức độô nhiễm nước mặt thường dựa vào việc nghiên cứu và phân tích những thông số kỹ thuật chất lượngnước riêng không liên quan gì đến nhau, sau đó so sánh giá trị từng thông số kỹ thuật đó với giá trị giới hạnđược pháp luật trong những tiêu chuẩn / quy chuẩn trong nước hoặc quốc tế. Tuynhiên, cách làm này có rất nhiều hạn chế do việc nhìn nhận từng thông số kỹ thuật riêngrẽ không nói lên diễn biến chất lượng tổng quát của nước mặt. Để khắc phụckhó khăn trên, cần phải có một hoặc một mạng lưới hệ thống chỉ số cho phép lượng hóađược chất lượng nước. Một trong những chỉ số chất lượng nước được ứng dụngrộng rãi và mang lại hiệu suất cao nhất trong nhìn nhận chất lượng nguồn nước trênthế giới là chỉ số chất lượng nước WQI ( Water Quality Index ). Chỉ số WQIđược yêu cầu vào những năm 70 thế kỷ trước dựa trên những thông số kỹ thuật quan trắcchất lượng nước. Đây được xem là chiêu thức chuẩn ở nhiều vương quốc trongđánh giá chất lượng môi trường tự nhiên nước mặt. Phương pháp nhìn nhận chất lượng nước mặt dựa trên những thông số kỹ thuật chấtlượng nước ở những trạm quan trắc mặc dầu có nhiều ưu điểm, tuy nhiên phươngpháp này cũng có điểm yếu kém khi không hề triển khai với khu vực có quy môlớn do tốn kém nhiều thời hạn, ngân sách, và trên trong thực tiễn cũng không hề tiếnhành quan trắc với tỷ lệ chi chít. Những điểm yếu kém này hoàn toàn có thể khắc phụckhi tích hợp với công nghệ GIS và viễn thám. Ứng dụng công nghệ GIS, viễn thám và chỉ số WQI trong nhìn nhận chấtlượng nước đã được triển khai ở nhiều nước trên quốc tế và thu được nhữngkết quả khả quan. Công nghệ GIS với những ưu điểm tiêu biểu vượt trội so với cácphương pháp điều tra và nghiên cứu truyền thống cuội nguồn như năng lực nghiên cứu và phân tích khoảng trống, chồng xếp lớp, nội suy mặt phẳng … là một công cụ mạnh trong xây dựng bản đồchất lượng nước có ngân sách thấp, cho được bộ số liệu trong đo lường và thống kê địnhlượng trên toàn khu vực. Trong khi đó, công nghệ tiên tiến viễn thám với diện tích quy hoạnh phủtrùm rộng, thời hạn update nhanh gọn và dải phổ phong phú hoàn toàn có thể kết hợphiệu quả với GIS trong nghiên cứu và điều tra ô nhiễm môi trường tự nhiên nước. Từ những nghiên cứu và phân tích trên cho thấy, việc ứng dụng công nghệ tiên tiến GIS vàviễn thám phối hợp chỉ số chất lượng nước WQI trong bảo vệ thiên nhiên và môi trường cáclưu vực sông được tiến hành trong thực tiễn vừa góp phần không nhỏ choviệc cải tổ, giảm thiểu ô nhiễm môi trường tự nhiên và đưa ra được những giải phápcho công tác làm việc bảo vệ thiên nhiên và môi trường tại những lưu vực sông. Trên cơ sở đó, đề tài “ Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám để nhìn nhận chất lượng nướcsông Đáy tiến trình năm trước – năm ngoái ” được chọn thực thi, nhằm mục đích góp thêm mộthướng ứng dụng công nghệ tiên tiến mới Giao hàng quản lý chất lượng môi trường tự nhiên nước. 2. Mục tiêu nghiên cứuNghiên cứu nhìn nhận chất lượng nước sông Đáy quá trình năm trước – năm ngoái bằng công nghệ GIS, viễn thám. 3. Nội dung nghiên cứuĐể đạt được tiềm năng trên, trong đề tài nghiên cứu và điều tra những nội dung chínhsau : Thu thập, tổng hợp số liệu quan trắc, ảnh viễn thám lưu vực nước sôngĐáy quy trình tiến độ năm trước – năm ngoái ; Đánh giá diễn biến chất lượng nước sông Đáy tiến trình năm trước – năm ngoái ; Ứng dụng công cụ GIS và viễn thám xây dựng map nhìn nhận chấtlượng nước sông Đáy tiến trình năm trước – năm ngoái ; Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng nước sông Đáy. CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU1. 1 Tổng quan về ô nhiễm môi trường tự nhiên nướcÔ nhiễm nước là sự đổi khác theo chiều xấu đi những đặc thù vật lý – hóahọc – sinh học của nước, với sự Open những chất lạ ở thể lỏng, rắn làm chonguồn nước trở nên ô nhiễm với con người và sinh vật, làm giảm độ đa dạngsinh học trong nước. Xét về vận tốc Viral và quy mô ảnh hưởng tác động thì ônhiễm nước là yếu tố đáng lo lắng hơn ô nhiễm đất. Hiến chương châu Âu định nghĩa về nước : “ Ô nhiễm nước là sự biến đổinói chung do con người so với chất lượng nước, làm nhiễm bẩn nước và gâynguy hiểm cho con người, cho nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, vui chơi, chođộng vật nuôi và những loài hoang dã ” [ 2 ]. Theo thực chất những tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra những loại ônhiễm : ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, sinh học, ô nhiễm bởi cáctác nhân vật lý. 1.1.1 Hiện trạng ô nhiễm nước mặt ở Việt NamHiện nay ở Nước Ta, vận tốc công nghiệp hoá và đô thị hoá khá nhanhvà sự ngày càng tăng dân số gây áp lực đè nén ngày càng nặng nề so với tài nguyên nướctrong vùng chủ quyền lãnh thổ. Môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làngnghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn. Ở cácthành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môitrường nước do không có khu công trình và thiết bị giải quyết và xử lý chất thải. Ô nhiễm nướcdo sản xuất công nghiệp là rất nặng ; ở ngành công nghiệp dệt may, ngànhcông nghiệp giấy và bột giấy, nước thải thường có độ pH trung bình từ 9-11 ; chỉ số nhu yếu ô xy sinh hoá ( BOD ), nhu yếu ô xy hoá học ( COD ) hoàn toàn có thể lênđến 700 mg / 1 và 2.500 mg / 1 ; hàm lượng chất rắn lơ lửng … cao gấp nhiều lầngiới hạn được cho phép [ 1 ]. Ở thành phố Thái Nguyên, tổng lượng nước thải công nghiệp từ những cơsở sản xuất giấy, luyện gang thép, luyện kim màu, khai thác than chiếmkhoảng 15 % lưu lượng nước sông Cầu ; nước thải sản xuất giấy có màu nâu, mùi không dễ chịu, giá trị pH từ 8,4 – 9, hàm lượng NH4 + là 4 mg / 1, hàm lượng chấthữu cơ cao, … [ 1 ] Khảo sát một số ít làng nghề sắt thép, đúc đồng, nhôm, chì, giấy, dệtnhuộm ở TP Bắc Ninh cho thấy có lượng nước thải hàng ngàn m3 / ngày khôngqua giải quyết và xử lý, gây ô nhiễm nguồn nước và môi trường tự nhiên trong khu vực. Tình trạng ô nhiễm nước ở những đô thị thấy rõ nhất là ở thành phố HàNội và thành phố Hồ Chí Minh. Ở những thành phố này, nước thải sinh hoạtkhông có mạng lưới hệ thống giải quyết và xử lý tập trung chuyên sâu mà trực tiếp xả ra nguồn tiếp đón ( sông, hồ, kênh, mương ). Mặt khác, còn rất nhiều cơ sở sản xuất không giải quyết và xử lý nướcthải, phần đông những bệnh viện và cơ sở y tế lớn chưa có mạng lưới hệ thống giải quyết và xử lý nướcthải ; một lượng rác thải rắn lớn trong thành phố không được thu gom hết … lànhững nguồn quan trọng gây ra ô nhiễm nước. Không chỉ ở TP.HN, thành phố Hồ Chí Minh mà ở những đô thị khác nhưHải Phòng, Huế, TP. Đà Nẵng, Tỉnh Nam Định, Thành Phố Hải Dương … nước thải hoạt động và sinh hoạt cũngkhông được giải quyết và xử lý ô nhiễm, nguồn nước nơi đảm nhiệm nước thải đều vượt quátiểu chuẩn được cho phép ( TCCP ), những thông số kỹ thuật chất lơ lửng ( SS ), BOD, COD, DOđều vượt từ 5-10 lần, thậm chí còn 20 lần TCCP [ 1 ]. Về thực trạng ô nhiễm nước ở nông thôn và khu vực sản xuất nôngnghiệp, lúc bấy giờ Nước Ta có gần 76 % dân số đang sinh sống ở nông thôn, phần đông những chất thải của con người và gia súc không được giải quyết và xử lý nên thấmxuống đất hoặc bị rửa trôi, làm cho thực trạng ô nhiễm nguồn nước về mặthữu cơ và vi sinh vật ngày càng cao. Theo báo cáo giải trình của Bộ Nông nghiệp vàPhát triển nông thôn, số vi trùng FecalColiform trung bình biến hóa từ 1.500 – 3.500 MNP / 100 ml ở những vùng ven sông Tiền và sông Hậu, tăng lên tới 3.800 12.500 MNP / 100 ml ở những kênh tưới tiêu [ 1 ]. Trong sản xuất nông nghiệp, do lạm dụng những loại thuốc BVTV, cácnguồn nước ở sông, hồ, kênh, mương bị ô nhiễm, ảnh hưởng tác động lớn đến môitrường nước và sức khoẻ người dân. Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tổng diệntích mặt nước sử dụng cho nuôi trồng thủy hải sản đến năm 2012 của cả nước là1. 059.000 ha [ 1 ]. Do hoạt động giải trí nuôi trồng thuỷ sản một cách ồ ạt, thiếu quy hoạch, không tuân theo tiến trình kỹ thuật nên gây ra nhiều tác động ảnh hưởng xấu đi tới môitrường nước. Cùng với việc sử dụng nhiều và không đúng cách những loại hoáchất trong nuôi trồng thuỷ sản, những thức ăn dư lắng xuống đáy ao, hồ, lòngsông làm cho môi trường tự nhiên nước bị ô nhiễm những chất hữu cơ, làm tăng trưởng mộtsố loài sinh vật gây bệnh và Open 1 số ít tảo độc ; thậm chí còn đã có dấu hiệuxuất hiện thủy triều đỏ ở 1 số ít vùng ven biển Nước Ta. Có nhiều nguyên do khách quan và chủ quan dẫn đến thực trạng ônhiễm thiên nhiên và môi trường nước, như sự ngày càng tăng dân số, hạ tầng yếu kém, lạchậu, nhận thức của người dân về yếu tố môi trường tự nhiên còn chưa cao … Đáng chúý là sự chưa ổn trong hoạt động giải trí quản lý, bảo vệ môi trường tự nhiên. Nhận thức củanhiều cấp chính quyền sở tại, cơ quan quản lý, tổ chức triển khai và cá thể có nghĩa vụ và trách nhiệm vềnhiệm vụ bảo vệ môi trường tự nhiên nước chưa thâm thúy và khá đầy đủ ; chưa thấy rõ ônhiễm thiên nhiên và môi trường nước là loại ô nhiễm gây nguy hại trực tiếp, hàng ngày vàkhó khắc phục so với đời sống con người cũng như sự tăng trưởng bền vữngcủa quốc gia. 1.1.2 Hiện trạng chất lượng nước sông Đáy những năm gần đâyHiện nay, thực trạng ô nhiễm nước lưu vực sông Đáy ngày càng trở nênnghiêm trọng : Nước sông chịu tác động ảnh hưởng rất lớn của nước thải công nghiệp, hoạt động và sinh hoạt, … Theo báo cáo giải trình quan trắc thường niên của những đơn vị chức năng quản lý, tạimột số điểm trên sông, hàm lượng chất hữu cơ trong nước cao, giá trị CODvượt quá số lượng giới hạn được cho phép chất lượng nước mặt loại A từ 2-3 lần trong khigiá trị BOD5 vượt quá số lượng giới hạn này từ 4-6 lần, hàm lượng DO rất thấp chỉ đạt2, 89 mg / l [ 12 ]. Tại Hội nghị Ủy ban Bảo vệ thiên nhiên và môi trường lưu vực sông Nhuệ – sông Đáylần thứ 8 diễn ra tại Hòa Bình tháng 1/2017 vừa mới qua, báo cáo giải trình nhìn nhận hiệntrạng chất lượng nước quy trình tiến độ năm ngoái – năm nay tại lưu vực này vẫn chưa đượccải thiện rõ ràng. Tình trạng ô nhiễm nước thải công nghiệp vẫn diễn biến phứctạp ; công tác làm việc phối hợp giữa những địa phương chưa thực sự đồng nhất và hiệuquả … [ 3 ] Theo hiệu quả nghiên cứu và phân tích của Trung tâm Quan trắc Môi trường thuộcTổng cục Môi trường, tổng số đoạn sông được nhìn nhận tương thích cho những mụcđích tưới tiêu, nuôi trồng thủy hải sản gồm 14 đoạn ( những đoạn sông chảy qua HàNội, Hà Nam, Tỉnh Ninh Bình – Tỉnh Nam Định và đoạn hợp lưu sông Đào đến hợp lưusông Ân ). Tuy vậy, nhìn chung chất lượng nước sông Đáy cũng bị suy giảm, nhất là ở đoạn thượng lưu thuộc khu vực cầu Mai Lĩnh, bởi tiếp đón nướcthải từ những Q., huyện : Đan Phượng, Quốc Oai, Hoài Đức, Chương Mỹ. Cácnhánh sông khác thuộc lưu vực sông Nhuệ – Đáy tại thời gian quan trắc tháng7 / năm nay, chất lượng nước còn tương đối tốt, phần đông những điểm có giá trị WQInằm trong khoảng chừng 50-75, hoàn toàn có thể sử dụng cho mục tiêu tưới tiêu và nuôi trồngthủy sản [ 3 ]. Chất lượng nước của những con sông nội thành của thành phố TP.HN thuộc lưu vựcsông Nhuệ – Đáy rất kém, giá trị những thông số kỹ thuật qua những đợt quan trắc đều vượtquy chuẩn được cho phép nhiều lần. Chẳng hạn giá trị DO tại những điểm trên sôngTô Lịch ( Nghĩa Đô, Cầu Mới ), sông Lừ ( Phương Liệt, Định Công ), sông Sét ( cầu Sét ), sông Kim Ngưu ( Tựu Liệt ) nằm trong khoảng chừng 1-1, 3 mg / l. Hàmlượng Amoni giao động từ 2,1 – 10,5 mg / l … Nước sông Đáy ô nhiễm mang tínhcục bộ. Sông Đáy hầu hết bị ô nhiễm hữu cơ ở từng đoạn sông với những mứcđộ khác nhau. Càng về hạ lưu mức ô nhiễm trên sông Đáy có xu thế giảm. Hạ lưu sông Đáy ( từ Kim Sơn – Tỉnh Ninh Bình ra cửa Đáy ), do nguồn thải ởthượng nguồn dồn về đã được pha loãng cộng với quá trình tự làm sạch củadòng sông nên chất lượng nước ở hạ lưu sông Đáy được cải tổ so với cácđoạn trên [ 3 ]. 1.1.3 Các nguyên do gây ô nhiễm nước mặtÔ nhiễm nguồn nước xuất phát từ nhiều nguyên do khác nhau. Dotiếp nhận nhiều loại nguồn thải, thiên nhiên và môi trường nước mặt đang ở trong tình trạngô nhiễm tại nhiều nơi, tùy theo đặc trưng của từng khu vực khác nhau. Có 4 nguồn thải chính ảnh hưởng tác động đến môi trường tự nhiên nước mặt ở nước ta : nước thảinông nghiệp, công nghiệp, hoạt động và sinh hoạt và y tế. Mức độ ngày càng tăng những nguồn nướcthải lúc bấy giờ ngày càng lớn với quy mô lan rộng ra ở hầu hết những vùng miềntrong cả nước [ 1 ]. Nước thải sinh hoạtNước thải hoạt động và sinh hoạt là một trong những nguyên do chính gây ônhiễm nguồn nước mặt. Nước thải hoạt động và sinh hoạt chiếm trên 30 % tổng lượng thảitrực tiếp ra những sông hồ, hay kênh rạch dẫn ra sông [ 1 ]. Hình 1.1 Tỷ lệ giữa những vùng về tổng lượng những chất ô nhiễm trong nướcthải sinh hoạtNguồn : Báo cáo thiên nhiên và môi trường vương quốc 2012L ượng nước thải hoạt động và sinh hoạt đổ ra những mạng lưới hệ thống sông, hồ hàng năm đềutăng do vận tốc đô thị hóa cao. Mức đô thị hóa diễn ra với vận tốc nhanh gọn, năm 1990 cả nước có 550 đô thị, trong khi đó đến tháng 6 năm 2012 đã là 758 đô thị. Ngay cả ở khu vực nông thôn, lượng nước thải hoạt động và sinh hoạt chiếm tỉ lệ rấtlớn và tăng nhanh qua từng năm. Trong khi đó, phần đông những đô thị ở ViệtNam đều chưa có xí nghiệp sản xuất giải quyết và xử lý nước thải tập trung chuyên sâu, hoặc đã kiến thiết xây dựng nhưngchưa đi vào hoạt động giải trí cũng như hoạt động giải trí không có hiệu suất cao, khiến tìnhtrạng ô nhiễm nguồn nước mặt do nước thải hoạt động và sinh hoạt càng thêm trầm trọng [ 1 ]. Nước thải công nghiệpNước thải công nghiệp là nước thải từ những cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải vận tải đường bộ. Hàm lượng nước thải của những ngànhcông nghiệp này có chứa xyanua ( CN – ), H2S, NH4 + vượt hàng chục lần tiêuchuẩn được cho phép nên đã gây ô nhiễm nặng nề những nguồn nước mặt trong vùngdân cư. Mức độ ô nhiễm nước ở những khu công nghiệp, khu công nghiệp, cụm côngnghiệp tập trung chuyên sâu là rất lớn. Ô nhiễm thiên nhiên và môi trường nước mặt do nước thải công nghiệp tập trung chuyên sâu ở cáctrung tâm công nghiệp như TP.HN, Hải Phòng Đất Cảng, Quảng Ninh, Tỉnh Bình Dương, thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai … Sự ngày càng tăng nước thải từ những khu côngnghiệp trong những năm gần đây là rất lớn với vận tốc ngày càng tăng cao hơn nhiềuso với sự ngày càng tăng tổng lượng nước thải chung trong toàn nước. Nhiều khucông nghiệp, nhà máy sản xuất xả nước thải chưa qua giải quyết và xử lý ra những mạng lưới hệ thống sông, hồxung quanh. Chất lượng nước mặt tại 1 số ít khu vực tập trung chuyên sâu những nhà máy sản xuất, nhà máy sản xuất … đang ở mức báo động với nhiều thông số kỹ thuật chất lượng nước vượtnhiều lần so với tiêu chuẩn được cho phép [ 1 ]. Nước thải y tếNhiều địa phương ở nước ta, đặc biệt quan trọng là tại những thành phố lớn tập trungnhiều bệnh viện những cấp, nhiều TT y tế đang hoạt động giải trí. Mặc dù nhiềubệnh viện lớn đã được trang bị mạng lưới hệ thống giải quyết và xử lý nước thải, nhưng những cơ sở y tếvới quy mô nhỏ phần đông xả nước thải y tế chưa qua giải quyết và xử lý hoặc giải quyết và xử lý chưatriệt để ra môi trường tự nhiên xung quanh. Nước thải y tế được xem là nguồn thải rất ô nhiễm nếu không được xửlý trước khi thải ra thiên nhiên và môi trường do chứa nhiều hóa chất ô nhiễm với nồng độcao và chứa nhiều vi trùng, vi trùng lây lan bệnh truyền nhiễm. Mức độ giatăng lượng nước thải y tế ở nước ta ngày càng nhanh gọn do sự ngày càng tăng sốlượng những bệnh viện và cơ sở y tế. Ô nhiễm nguồn nước mặt do nước thải, rácthải y tế đang là một yếu tố gây bức xúc ở nhiều địa phương ở Nước Ta [ 1 ]. Nước thải nông nghiệpCác hoạt động giải trí chăn nuôi gia súc ; phân, nước tiểu gia súc, thức ăn thừakhông qua giải quyết và xử lý đưa vào môi trường tự nhiên và những hoạt động giải trí sản xuất nông nghiệp10khác ; thuốc trừ sâu, phân bón từ những ruộng lúa, dưa, vườn cây, rau chứa cácchất hóa học ô nhiễm hoàn toàn có thể gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và nước mặt [ 1 ]. 1.2 Tổng quan về GIS và viễn thám1. 2.1 Tổng quan về GISKhái niệm cơ bảnGIS ( Geographical Information System ) là mạng lưới hệ thống chuyên thao tác vớidữ liệu địa lý. Cho đến nay, nhiều định nghĩa về GIS theo cấu trúc và chứcnăng đã và đang được sử dụng. Tuy nhiên, cách định nghĩa theo chức năngđang được sử dụng phổ cập hơn. Theo công dụng, GIS là một mạng lưới hệ thống nhằmthu thập, tàng trữ, truy vấn, tích hợp, thao tác, nghiên cứu và phân tích và hiển thị dữ liệukhông gian. Với năng lực tàng trữ, giải quyết và xử lý và nghiên cứu và phân tích khoảng trống mạnh, GISđang trở thành một công cụ rất là hiệu suất cao trong điều tra và nghiên cứu, quản lý tàinguyên vạn vật thiên nhiên và giám sát thiên nhiên và môi trường [ 10 ]. Các thành phần của GIS [ 10 ] Một mạng lưới hệ thống GIS hoàn hảo thường gồm có 5 thành phần chính, baogồm phần cứng, ứng dụng, tài liệu, chiêu thức và con người ( hình 1.2 ). Hình 1.2 Các thành phần của GIS11Phần cứng là mạng lưới hệ thống máy tính trên một hệ GIS hoạt động giải trí. Ngày nay, ứng dụng GIS có năng lực chạy trên rất nhiều dạng phần cứng, từ máy chủtrung tâm đến những trạm hoạt động giải trí độc lập hoặc link mạng. Phần mềm GIS cung ứng những công dụng và những công cụ thiết yếu để lưutrữ, nghiên cứu và phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Thành phần ứng dụng GIS bao gồmhệ quản lý và điều hành và những ứng dụng ứng dụng. Dữ liệu là một thành phần rất quan trọng trong một hệ GIS. Các dữ liệuđịa lý và tài liệu thuộc tính tương quan hoàn toàn có thể được người sử dụng tự tập hợphoặc được mua từ nhà cung ứng tài liệu thương mại. Dữ liệu được sử dụngtrong GIS không chỉ là số liệu địa lý riêng không liên quan gì đến nhau mà còn phải được phong cách thiết kế trongmột cơ sở tài liệu. Phương pháp là hợp phần rất quan trọng để bảo vệ năng lực hoạtđộng của mạng lưới hệ thống, là yếu tố quyết định hành động sự thành công xuất sắc của việc tăng trưởng côngnghệ GIS. Hệ thống GIS cần được điều hành quản lý bởi một bộ phận quản lý, bộ phậnnày phải được chỉ định để tổ chức triển khai hoạt động giải trí mạng lưới hệ thống GIS một cách có hiệuquả để ship hàng người sử dụng thông tin. Con người là thành phần quan trọng nhất của một mạng lưới hệ thống GIS. Conngười là tác nhân thực thi toàn bộ những thao tác điều hành sự hoạt động giải trí của hệthống GIS.Chức năng của GIS [ 10 ] Hiện nay, những ứng dụng mạng lưới hệ thống GIS thương mại được tăng trưởng rất đadạng với nhiều tính năng và tiện ích khác nhau. Nhìn chung, một mạng lưới hệ thống GIScó rất nhiều công dụng, tuy nhiên hoàn toàn có thể thấy những tính năng của GIS đều xoayquanh tài liệu ( data ) : thu thập dữ liệu, tàng trữ tài liệu, truy vấn tài liệu, phântích, trình diễn hiệu quả, tính năng xuất nhập tài liệu. 12H ình 1.3 Mô tả những công dụng của GISChức năng thu thập dữ liệu là năng lực của mạng lưới hệ thống GIS được cho phép nhậpdữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau như từ map giấy, số liệu bảng tọa độ, dữliệu ảnh vệ tinh, tài liệu từ mạng lưới hệ thống xác định toàn thế giới ( GPS ). Hơn nữa, những dữliệu được tàng trữ theo một định dạng tài liệu từ một ứng dụng hoàn toàn có thể nhập vàocác hệ ứng dụng khác. Ví dụ, ứng dụng ArcGIS cho phép nhập tài liệu từ cácphần mềm Mapinfo, MicroStation, IDRISI và nhiều ứng dụng GIS mã nguồnmở. Chức năng tàng trữ tài liệu của mạng lưới hệ thống GIS tương hỗ lưu dữ liệu cả dạngcấu trúc dữ liệu Vector và cấu trúc tài liệu Raster. Khả năng tàng trữ tài liệu củacác hệ GIS được cho phép thiết kế xây dựng những ngân hàng nhà nước tài liệu khoảng trống Giao hàng côngtác quản lý tài nguyên và thiên nhiên và môi trường. Cơ sở tài liệu lớp phủ thực vật, cơ sở dữliệu map đất, cơ sở tài liệu địa chính là những ví dụ hữu dụng về năng lực củaGIS trong tàng trữ tài liệu Giao hàng quản lý chuyên ngành quản lý tài nguyên. Chức năng truy vấn tài liệu là công dụng cơ bản nhất của tổng thể những phầnmềm GIS. Nhiều mạng lưới hệ thống GIS tích hợp cả hệ quản trị cơ sở tài liệu bên trongnó dựa trên quy mô tài liệu quan hệ như ứng dụng ArcGIS, IDRISI để giúp tổ13chức thông tin của một hệ GIS. Dữ liệu được tổ chức triển khai theo quy mô dữ liệuquan hệ này được cho phép truy vấn thông tin của những đối tượng người tiêu dùng riêng không liên quan gì đến nhau cũng nhưtheo những điều kiện kèm theo nào đó theo giá trị thuộc tính hoặc khoảng trống địa lý. Chức năng nghiên cứu và phân tích tài liệu là nhóm chức năng quan trọng của những hệphần mềm GIS, đặc biệt quan trọng trong nghiên cứu và phân tích tài liệu khoảng trống. Hầu hết những hệthống GIS đều phân phối những công cụ nghiên cứu và phân tích khoảng trống cơ bản như hiển thịdữ liệu, nghiên cứu và phân tích liền kề, chồng xếp map, nghiên cứu và phân tích mạng lưới. Tuy nhiên, 1 số ít ứng dụng GIS thương mại lúc bấy giờ tích hợp rất nhiều những thuật toán, những quy mô đo lường và thống kê được cho phép nghiên cứu và phân tích tài liệu khoảng trống. Người sử dụngchỉ việc lựa chọn thuật toán tương thích với nghành nghề dịch vụ ứng dụng đơn cử. Ví dụ, hệphần mềm IDRISI tích hợp những thuật toán thống kê, những quy mô nghiên cứu và phân tích đabiến, những thuật toán cho nhìn nhận và quy hoạch sử dụng đất, những thuật toán vàmô hình giúp quy mô hóa quy đổi sử dụng đất và quy mô hóa những xuhướng biến hóa khí hậu Trái đất. Chức năng hiển thị tài liệu của những mạng lưới hệ thống GIS là năng lực cho phéphiển thị dữ liệu dưới nhiều dạng khác nhau như map, biểu đồ hoặc những báocáo. Chức năng xuất dữ liệu là năng lực của mạng lưới hệ thống GIS được cho phép xuất dữliệu được xuất dưới dạng map giấy, ảnh, tài liệu map hoặc qua mạngInternet. Phương pháp ứng dụng công nghệ tiên tiến GISÔ nhiễm nước được nhìn nhận trải qua việc sử dụng số liệu thu đượctừ trạm quan trắc. Mặc dù vậy, những số liệu đo đạc này chỉ hoàn toàn có thể đánh giáđược chất lượng nước cục bộ xung quanh điểm đo. Công nghệ GIS với khảnăng nghiên cứu và phân tích khoảng trống mạnh, trong đó có năng lực nội suy mặt phẳng có thểsử dụng hiệu suất cao nhằm mục đích thiết kế xây dựng map phân bổ hàm lượng những thông sốchất lượng nước từ tác dụng đã biết ở những vị trí lấy mẫu. 14C ó nhiều chiêu thức nội suy mặt phẳng như IDW, Kriging, Spline … cóthể sử dụng hiệu suất cao trong nội suy nhằm mục đích xây dựng map phân bổ những thôngsố chất lượng nước. Trong những ứng dụng GIS thông dụng lúc bấy giờ nhưAcrGIS, MapInfo, MicroStation … đều phân phối những công cụ nội suy khônggian ship hàng công tác làm việc xây dựng map. Nội suy khoảng trống là quy trình giám sát của những điểm chưa biết từđiểm đã biết trên miền bao đóng của tập giá trị đã biết rằng một phương pháphay hàm toán học nào đó. Hiện nay, có nhiều thuật toán nội suy khác nhau, nhưng mỗi thuật toán có điểm mạnh riêng. Trong Arcgis 10.1, cung ứng 1 số ít phép nội suy như : IDW, Kriging, Spline, Trend, Natural Neighbor. Trong đó, ba phép nội suy phổ cập là IDW, Spline và Kriging. Nội suy giá trị trung bình trọng số ( IDW ) Phương pháp IDW xác lập những giá trị cell bằng cách tính trung bìnhcác giá trị của những điểm mẫu trong vùng lân cận của mỗi cell. Điểm càng gầnđiểm TT ( mà ta đang xác lập ) thì càng có tác động ảnh hưởng nhiều hơn. IDWlà giải pháp nội suy có vận tốc giám sát nhanh và dễ thực thi và có thểđược sử dụng hiệu suất cao khi có một tập hợp những điểm rậm rạp, phân bổ rộngkhắp trên mặt phẳng đo lường và thống kê. 15
Source: https://mindovermetal.org
Category: Ứng dụng hay
