Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng GIS kết hợp WQI đánh giá tình trạng nước mặt tại hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm trên địa bàn thành phô Hồ Chí Minh

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:213

Thêm vào BST

Báo xấu

118
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài đề xuất ứng dụng GIS với công cụ Arcmap và WQI để phân vùng chất lượng nước ở hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm thành phố là một hướng đi có ý nghĩa thực tiễn để quản lý môi trường kênh rạch, làm cơ sở đánh giá chất lượng nước một cách tổng quát, đồng thời cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng một cách đơn giản, trực quan và nâng cao ý thức bảo vệ môi trường cho cộng đồng. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng GIS kết hợp WQI đánh giá tình trạng nước mặt tại hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm trên địa bàn thành phô Hồ Chí Minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS KẾT HỢP WQI ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG NƯỚC MẶT TẠI HỆ THỐNG KÊNH TÂN HÓA – LÒ GỐM TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Ngành: Môi Trường Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường GVHD: ThS. Nguyễn Trung Dũng SVTH: Lê Dương Ngọc Phú MSSV: 1311090457 LỚP: 13DMT01 TP. Hồ Chí Minh, Tháng 07/2017
LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đề tài này là công trình nghiên cứu khoa học của tác giả. Các số liệu, kết quả nêu trong đề tài là trung thực và có nguồn gốc. Tác giả xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng phản biện và pháp luật về các kết quả nghiên cứu của đề tài này. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017 Sinh viên thực hiện Lê Dương Ngọc Phú i
LỜI CẢM ƠN Qua bốn năm học tập, nghiên cứu, rèn luyện ở trường nhờ sự chỉ dạy tận tình của quý thầy cô trường Đại học Công nghệ TP. HCM đặc biệt là quý thầy cô Khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường đã giúp em có được ngày càng nhiều kiến thức và những hiểu biết sâu sắc trong học tập cũng như trong thực tiễn hằng ngày. Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, trước hết em xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường, trường Đại học Công nghệ TP.HCM đã trang bị cho em vốn kiến thức quý báu trong suốt những năm học. Em vô cùng cám ơn Thầy Nguyễn Trung Dũng đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Bên cạnh đó, em cũng xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến anh Trịnh Trọng Nguyễn đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian làm thí nghiệm phân tích tại Mobilab cũng như trong suốt quá trình làm đồ án này. Mặc dù đã rất cố gắng để hoàn thiện Đồ án tốt nghiệp này nhưng có thể đề tài vẫn còn nhiều thiếu sót, vì vậy em mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô, Hội đồng phản biện để đề tài này hoàn thiện hơn. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017 Sinh viên thực hiện Lê Dương Ngọc Phú ii
TÓM TẮT Nước là vô cùng quan trọng đối với cuộc sống và sinh hoạt của mọi người, hiện trang ô nhiễm nguồn tài nguyên nước tại nước ta ngày càng nghiêm trọng. Ở thành phố Hồ Chí Minh ô nhiễm nước tại các kênh ngày càng ở mức nghiêm trọng hơn và khó nắm bắt thông tin về tình trạng chất lượng nước. Để khắc phục tình trạng đó cần có một hệ thống chỉ số phép nhìn nhận chất lượng nước một cách tổng hợp về các chỉ tiêu lý – hóa – sinh của nguồn nước, được đánh giá theo một thang điểm thống nhất, dễ hiểu với các đối tượng phổ thông. Một trong các chỉ số đó là “Chỉ số chất lượng nước – WQI” cùng với đó là việc kết hợp hệ thống thông tin môi trường (GIS) để giúp nhà quản lý cũng như người dân nắm bắt kịp thông tin, diễn biến của môi trường. Tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng GIS kết hợp WQI đánh giá tình trạng nước mặt tại hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm trên địa bàn thành phô Hồ Chí Minh”. Kênh Tân Hóa – Lò Gốm là một trong những dòng kênh thoát nước chính của TP. HCM với tổng chiều tài lên đến 7.84 km chảy qua các quận Tân Phú, Quận 11, Quận 6, Tân Bình. Đến năm 2015 kênh Tân Hóa – Lò Gốm được cải tạo lại, chất lượng nước đươc cải thiện tốt hơn và giúp cho cuộc sống của người dân ở khu vực này được cải thiện. Kết quả quá trình phân tích cho thấy 7/10 chỉ tiêu phân tích đều vượt QCVN 08- MT:2015/BTNMT - cột B2 đó là các chỉ tiêu Amoni, TSS, DO, COD, BOD5, Coliform, Phosphate. Sau tính toán WQI đề cho thấy chỉ số chất lượng nước của kênh rất thấp cả giờ triều lên và giờ triều xuống đều năm trong thang màu đỏ ( nước ô nhiễm nặng cần phải có biện pháp xử lý). So sánh với báo cáo kết quả 2015 của Sở tài nguyên và môi trường thành phố Hồ Chí Minh cho thấy chất lượng nước tại kênh Tân Hóa – Lò Gốm có xu hướng tái ô nhiễm. Và trong nghiên cứu đã ứng dụng công nghệ GIS với phần mềm Arcmap để xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu thông số quan trắc môi trường nước mặt tại kênh Tân Hóa – Lò Gốm. Qua đó cho thấy ứng dụng công nghệ mới có nhiều tiện ích và là giải pháp hiện đại, hiểu quả cho việc quản lý môi trường. iii
SUMMARY Water is extremely important to human life and dayly activities, In our Contry pollution of water resources is in serios problem. In Ho Chi Minh City, water pollution in Canal is more serious and it’s difficult to collect information on water quality. To overcome this situation, there is a need for an index system for water quality by using summary of physical - chemistry – biological indicators base on standard index score, easy to understand for most of people. One of the indicators is the "Water Quality Index - WQI" toghether with the Geographic Information System (GIS) to help managers as well as people catch up with information about environment change. I was started on the thesis topic: “GIS application research combined with WQI to assessment of water status in Tan Hoa - Lo Gom canal system in Ho Chi Minh City”. Tan Hoa – Lo Gom canal system is one of the main drainage canal of Ho Chi Minh City. With a total length of 7.84 km, HCM City runs through Tan Phu district, district 11, district 6 and Tan Binh district. By 2015, the Tan Hoa - Lo Gom Canal system will be rehabilitated to improve water quality and improve people life of living in this area. The results of the analysis showed that 7 out of 10 of analyzed items exceeded QCVN 08-MT:2015/BTNMT - column B2 which are Amoni, TSS, DO, COD, BOD5, Coliform, Phosphate. After calculated the WQI, the water quality index of the canal was very low during both the tide is hight and the tide is low time, which were all in the red scale (heavy polluted water required for treatment). Compared with the 2015 report of the Ho Chi Minh City Natural Resources and Environment Department, the water quality in Tan Hoa - Lo Gom canal system tends to be re-polluted. And in the research using GIS with Arcmap software to build and manage the water in Tan Hoa - Lo Gom Canal. Through that, the apply of new technology has many advantages, it is a modern and effective solution for managing the environment. iv
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ii TÓM TẮT ..................................................................................................................iii DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................xi DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................xiv DANH MỤC VIẾT TẮT ..........................................................................................xvi MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................................6 1.1. Tài nguyên nước ........................................................................................................ 6 1.1.1. Khái niệm tài nguyên nước[6] ............................................................................. 6 1.1.2. Phân loại tài nguyên nước[6] ............................................................................... 6 1.1.3. Quy luật biến động tài nguyên nước theo thời gian[6] ........................................ 6 1.1.3.1. Tính chu kỳ ................................................................................................. 6 1.1.3.2. Tính ngẫu nhiên .......................................................................................... 7 1.2. Ô nhiễm môi trường nước ......................................................................................... 7 1.2.1. Khái niệm môi trường nước và ô nhiễm môi trường nước ................................ 7 1.2.2. Nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước ................................................................ 8 1.2.3. Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước....................................................... 8 1.2.4. Các tiêu chuẩn, chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước hay mức độ ô nhiễm nước.. 9 1.3 Khu vực nghiên cứu ................................................................................................. 11 1.3.1 Vị trí ................................................................................................................... 11 1.3.1.1 Vị trí địa lý khu vực................................................................................... 11 1.3.1.2 Vai trò của khu vực ................................................................................... 12 1.3.2 Điều kiện tự nhiên ............................................................................................. 12 1.3.2.1 Đặc điểm khí hậu ....................................................................................... 12 1.3.2.2 Đặc điểm địa hình ...................................................................................... 14 1.3.2.3 Đặc điểm thủy văn sông rạch .................................................................... 15 1.3.3 Điều kiện kinh tế xã hội..................................................................................... 17 v
1.3.3.1 Đặc điểm xã hội ......................................................................................... 17 1.3.3.2 Đặc điểm hiện trạng kinh tế....................................................................... 17 1.3.4 Hiện trạng môi trường khu vực ......................................................................... 18 1.3.4.1 Chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm trước khi cải tạo .................... 18 1.3.4.2 Chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm sau khi cải tạo ....................... 20 1.4 Tổng quan về chỉ số chất lượng nước WQI ............................................................. 23 1.4.1 Tổng quan về chỉ số chất lượng nước WQI [2] .................................................. 23 1.4.1.1 Tổng quan về chỉ số môi trường ................................................................ 23 1.4.1.2 Mục đích của chỉ số môi trường ................................................................ 23 1.4.1.3 Khái niệm WQI: ........................................................................................ 23 1.4.1.4 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng chỉ số WQI của một số quốc gia trên thế giới. .................................................................................................................. 26 1.4.1.5 Tình hình nghiên cứu và áp dụng WQI tại Việt Nam ............................... 27 1.5 Tổng quan về ứng dụng GIS [5] ................................................................................ 27 1.5.1 Khái niệm GIS ................................................................................................... 27 1.5.2 Các khả năng xử lỷ của GIS .............................................................................. 29 1.5.3 Định nghĩa hệ thống thông tin môi trường ........................................................ 30 1.5.4 Công nghệ cơ sở dữ liệu trong nghiên cứu môi trường..................................... 30 1.5.5 Vai trò của GIS trong nghiên cứu môi trường................................................... 31 1.5.6 Một số công trình nghiên cứu xây dựng HTTTMT .......................................... 31 1.5.7 Các nghiên cứu ứng dụng GIS trong quản lý môi trường ................................. 33 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU .........................35 2.1 Vật liệu nghiên cứu................................................................................................... 35 2.1.1 Dụng cụ và thiết bị ............................................................................................ 35 2.1.1.1 Dụng cụ ..................................................................................................... 35 2.1.1.2 Thiết bị....................................................................................................... 35 2.1.2 Hóa chất ............................................................................................................. 35 vi
2.1.2.1 Phosphate:................................................................................................. 35 2.1.2.2. BOD .......................................................................................................... 36 2.1.2.3. COD [10] .................................................................................................... 75 2.1.2.4 Độ đục ....................................................................................................... 75 2.1.2.5. N-NH4+ ..................................................................................................... 76 2.1.2.6. Coliform ................................................................................................... 76 2.2 Thời gian và địa điểm ............................................................................................... 76 2.3 Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................... 76 2.4 Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................... 76 2.4.1 Phương pháp lấy mẫu ........................................................................................ 76 2.4.1.1 Khảo sát vị trí các điểm lấy mẫu ............................................................... 77 2.4.1.2 Lấy mẫu, vận chuyển và lưu trữ ............................................................... 77 2.4.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu .................................................................. 78 2.4.2.1 Phân tích chỉ tiêu P-PO43-[9],[13] .................................................................. 79 2.4.2.2 Phân tích chỉ tiêu Tổng Coliform (MPN)[8]............................................... 82 2.4.2.3 DO ............................................................................................................. 83 2.4.2.4 BOD ( nhu cầu oxy sinh hóa) [9] ................................................................ 85 2.4.2.5 Độ đục ....................................................................................................... 88 2.4.2.6 Phân tích chỉ tiêu COD bằng thiết bị Elox 100 [10] .................................... 89 2.4.2.2 Phân tích chỉ tiêu NH4+ bằng thiết bị Amonitor [11]................................... 94 2.4.2.3 TSS (Tổng chất rắn lơ lửng) ...................................................................... 97 2.4.2.4 Nhiệt độ, pH .............................................................................................. 97 2.4.4 Phương pháp xây dựng chỉ số WQI [1] ........................................................... 101 2.4.4.1. Các yêu cầu đối với việc tính toán WQI ................................................ 101 2.4.4.2. Quy trình tính toán.................................................................................. 101 vii
2.4.4.3 Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc ......................................................... 101 2.4.4.4. Tính toán WQI ........................................................................................ 102 2.4.4.5. So sánh chỉ số chất lượng nước đã được tính toán với bảng đánh giá ... 105 2.4.5 Phương pháp mô hình Streeter – Phelps: ..................................................... 106 2.4.5.1 Cách tiếp cận cân bằng vật chất .............................................................. 106 2.4.5.2 Độ thiếu hụt oxy ...................................................................................... 108 2.4.5.3 Độ thiếu hụt ban đầu................................................................................ 108 2.4.5.4 Phương trình diễn biến của DO: .............................................................. 109 2.4.5.5 Sự nạp không khí ..................................................................................... 110 2.4.6 Phương pháp tham khảo ý kiến của các chuyên gia ........................................ 111 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...........................................................112 3.1 Kết quả phân tích các chỉ tiêu................................................................................. 112 3.2 Kết quả phân tích phosphate................................................................................... 113 3.2.1 Kết quả phân tích triều lên............................................................................... 113 3.2.2 Kết quả phân tích phosphate giờ triều xuống .................................................. 115 3.3 Kết quả phân tích coliform .................................................................................... 119 3.3.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 119 3.3.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 121 3.4 Kết quả phân tích DO ............................................................................................. 125 3.4.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 125 3.4.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 127 3.5 Kết quả phân tích BOD5 ......................................................................................... 131 3.5.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 131 3.5.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 133 3.6 Kết quả phân tích độ đục ........................................................................................ 136 3.6.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 136 3.6.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 138 3.7 Kết quả phân tích COD .......................................................................................... 141 viii
3.7.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 141 3.7.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 143 3.8 Kết quả phân tích Amoni ........................................................................................ 147 3.8.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 147 3.7.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 149 3.8 Kết quả phân tích TSS ............................................................................................ 153 3.8.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 153 3.8.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 155 3.9 Kết quả phân tích pH .............................................................................................. 159 3.9.1 Kết quả phân tích giờ triều lên ........................................................................ 159 3.9.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống ................................................................... 161 3.10 nhận xét chung về kết quả phân tích lý hóa trên kênh Tân Hóa – Lò Gốm ......... 164 3.10.1 Về pH, chất rắn lơ lửng, độ đục .................................................................... 164 3.10.2 Ô nhiễm chất hữu cơ ..................................................................................... 165 3.10.3 Chất dinh dưỡng ............................................................................................ 166 3.10.4 Các vi sinh vật gây bệnh ................................................................................ 167 3.11. Kết quả tính toán chỉ số WQI .............................................................................. 168 3.11.1 Diễn biến chất lượng nước mặt theo chỉ số WQI tại các vị trí lấy mẫu thuộc hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm khi triều lên ........................................................... 168 3.11.2 Diễn biến chất lượng nước mặt theo chỉ số WQI tại các vị trí lấy mẫu thuộc hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm khi triều xuống. ..................................................... 171 3.11.3 Biểu đồ diễn biến chất lượng nước mặt của kênh Tân Hóa – Lò Gốm tại các vị trí lấy ......................................................................................................................... 175 3.12 Thành lập bản đồ và kết quả quan trắc ................................................................. 178 3.13 Tính toán lan truyền chất theo mô hình streeter ................................................... 187 3.13.1 Thông tin về kênh và nguồn xả ..................................................................... 187 3.13.1.1 Thông tin về kênh .................................................................................. 187 3.13.1.2 Thông tin về nguồn xả ........................................................................... 187 3.13.2 Đồ thị streeter ................................................................................................ 189 3.14 Đánh giá và đề xuất biện pháp ............................................................................. 196 3.14.1 Đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm .............. 196 ix
3.14.2 Đề xuất giải pháp sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm ..................................................................................................................... 196 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................197 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................199 PHỤ LỤC 1: MỘT SỐ HÌNH ẢNH GHI NHẬN TRONG QUÁ TRÌNH QUAN TRẮC KÊNH TÂN HÓA- LÒ GỐM ......................................................................1 PHỤ LỤC 2: BẢNG MAC CRADY ........................................................................6 PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH....................................................................8 x
DANH MỤC HÌNH Hình 1.2: Một đoạn Kênh Tân Hóa – Lò Gốm sau khi cải tạo ...................................21 Hình 2.1: Bản đồ hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm trên địa bạn thành phố Hồ Chí Minh ............................................................................................................................77 Hình 2.2 Kết quả dựng đường chuẩn phosphate .........................................................82 Hình 2.3 Máy đo DO ...................................................................................................84 Hình 2.4: Cấu tạo máy Elox100 ..................................................................................90 Hình 2.5: Sơ đồ quá trình phân tích của máy ..............................................................91 Hình 2.6: Sơ đồ ống dẫn..............................................................................................92 Hình 2.7: Điện cực và cell xử lí mẫu của máy Elox100 .............................................93 Hình 2.8: Nguyên lí hoạt động điện hóa của máy Elox100 ........................................94 Hình 2.9: Sơ đồ hình chiếu ngang hệ thống của máy Amonitor .................................95 Hình 2.10: Cấu tạo máy amonitor ...............................................................................96 Hình 2.11: Thiết bị Turbimax (đầu dò đo TSS) .........................................................97 Hình 2.12: Đo nhiệt độ trên tại điểm ấy mẫu trên kênh Tân Hóa-Lò Gốm ................98 Hình 2.13: Máy đo pH ................................................................................................98 Hình 3.1: Biểu đồ thể hiện kết quả phosphate tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên. .....114 Hình 3.2: Biểu đồ phosphate triều xuống ..................................................................116 Hình 3.4: Biểu đồ thể hiện kết quả coliform tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống. ..122 Hình 3.6: Biểu đồ thể hiện kết quả DO tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống ...........128 Hình 3.7: Biểu đồ thể hiện kết quả BOD5 tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên ............132 Hình 3.8: Biểu đồ thể hiện kết quả BOD5 tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống .......134 Hình 3.9. Biểu đồ thể hiện kết quả độ đục tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên............137 Hình 3.10 Biểu đồ thể hiện kết quả độ đục tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống. ....139 Hình 3.12: Biểu đồ thể hiện kết quả COD tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống. ......144 Hình 3.13: Biểu đồ thể hiện kết quả amoni tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên. .........148 Hình 3.14: Biểu đồ thể hiện kết quả amoni tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống. ....150 Hình 3.15: Biểu đồ thể hiện kết quả BOD5 tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên. .........154 Hình 3.16: Biểu đồ thể hiện kết quả TSS tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống. .......156 Hình 3.17: Biểu đồ thể hiện kết quả pH tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên. ..............160 Hình 3.18: Biểu đồ thể hiện kết quả pH tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống. .........162 xi
Hình 3.19: Rác thải tại cầu Ông Buông lúc triều xuống ngày 28/3 ............................164 Hình 3.20: Thu gom lục bình tại cầu Ông Buông lúc triều lên ngày 28/3 ..................165 Hình 3.21: Nước thải sinh hoạt được thải ra tại cầu Tân Hóa vào ngày 21/2/2017....166 Hình 3.22: Cống xả nước thải tại cầu Tân Hóa lúc triều xuống ngảy 7/3 ..................167 Hình 3.24. Biểu đồ đánh giá chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm lúc triều lên bằng chỉ số WQI..........................................................................................................170 Hình 3.25. Biểu đồ đánh giá chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm lúc triều xuống bằng chỉ số WQI..........................................................................................................173 Hình 3.26. Biểu đồ đánh giá chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm lúc triều xuống bằng chỉ số WQI..........................................................................................................173 Hình 3.27. Cầu Phạm Văn Chí triều lên .....................................................................175 Hình 3.29. Cầu Phạm Văn Chí triều xuống ................................................................175 Hình 3.30. Cầu Hậu Giang khi triều xuống ................................................................175 Hình 3.31 Cầu Ông Buông khi triều lên .....................................................................176 Hình 3.32 Cầu Tân Hóa khi triều lên ..........................................................................176 Hình 3.33. Cầu Ông Buông khi triều xuống ...............................................................176 Hình 3.34 Cầu Tân Hóa khi triều xuống .....................................................................176 Hình 3.35 Bảng đồ phân vùng ô nhiễm theo chỉ số WQI kênh Tân Hóa – Lò Gốm ..177 Hình 3.36 Bản đồ khu vực tiến hành lấy mẫu quan trắc .............................................178 Hình 3.37 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Phạm Văn Chí giờ triều xuống ..........179 Hình 3.38 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Phạm Văn Chí giờ triều lên ...............180 Hình 3.39 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Hậu Giang giờ triều xuống ................181 Hình 3.40 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Hậu Giang giờ triều lên......................182 Hình 3.41 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Ông Buông giờ triều xuống ...............183 Hình 3.42 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Ông Buông giờ triều lên ....................184 Hình 3.43 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Tân Hóa giờ triều xuống ....................185 Hình 3.44 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Tân Hóa giờ triều lên .........................186 Hình 3.45 Đồ thị ..........................................................................................................189 Hình 3.46 Đồ thị từng nguồn xả..................................................................................190 Hình 3.47 Nồng độ tại cầu Phạm Văn Chí tính theo mô hình Streeter .......................191 Hình 3.48 Nồng độ tại cầu Hậu Giang tính theo mô hình Streeter .............................192 Hình 3.49 Nồng độ tại cầu Ông Buông tính theo mô hình Streeter ............................193 xii
Hình 3.50 Nồng độ tại cầu Tân Hóa tính theo mô hình Streeter ................................194 Hình 3.51 Bản đồ thể hiện WQI tại kênh Tân Hóa – Lò Gốm ...................................195 xiii
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các đặc trưng nhiệt độ ...............................................................................12 Bảng 1.2: Các đặc trưng chế độ mưa .........................................................................13 Bảng 1.3: Độ ẩm tương đối trong các tháng tại Tp. Hồ Chí Minh ............................13 Bảng 1.4: Tổng sản phẩm trên địa bàn tháng 12 năm 2016 .......................................17 Bảng 1.5: Các thông số phân tích chất lượng nước tại kênh Tân Hóa – Lò Gốm .....22 Bảng 2.1: Dãy bình định mức dùng để lập đường chuẩn xác định nồng độ phosphate .....................................................................................................................................81 Bảng 2.2: Chọn hệ số pha loãng .................................................................................86 Bảng 2.3: Lập dãy đường chuẩn xác định độ đục ......................................................88 Bảng 2.4: Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt ...................................99 Bảng 2.5: Quy định các giá trị qi, BPi ........................................................................102 Bảng 2.6: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa ........................104 Bảng 2.7: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH ...........................104 Bảng 2.8: Mức đánh giá chất lượng môi trường nước mặt ........................................105 Bảng 3.1: Kết quả phân tích phosphate giờ triều lên .................................................113 Bảng 3.2: Kết quả phân tích phosphate giờ triều xuống ............................................115 Bảng 3.3: Kết quả phân tích coliform giờ triều lên ....................................................119 Bảng 3.4: Kết quả phân tích coliform giờ triều xuống ..............................................121 Bảng 3.5: Kết quả phân tích DO giờ triều lên ............................................................125 Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện kết quả DO tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên. ..............126 Bảng 3.6: Kết quả phân tích DO giờ triều xuống ......................................................127 Bảng 3.7: Kết quả phân tích BOD5 giờ triều lên .......................................................131 Bảng 3.8: Kết quả phân tích BOD5 giờ triều xuống ..................................................133 Bảng 3.11: Kết quả phân tích COD giờ triều lên .......................................................141 Bảng 3.12: Kết quả phân tích COD giờ triều xuống ..................................................143 Bảng 3.13: Kết quả phân tích amoni giờ triều lên .....................................................147 Bảng 3.14: Kết quả phân tích amoni giờ triều xuống ................................................149 Bảng 3.15: Kết quả phân tích TSS giờ triều lên ........................................................153 Bảng 3.16: Kết quả phân tích TSS giờ triều xuống ...................................................155 Bảng 3.17: Kết quả phân tích pH giờ triều lên ..........................................................159 xiv
Bảng 3.18: Kết quả phân tích pH giờ triều lên ..........................................................161 Bảng 3.19:Diễn biến chất lượng nước mặt theo chỉ số WQI tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên. ......................................................................................................................168 Bảng 3.20 Diễn biến chất lượng nước mặt theo chỉ số WQI tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống. ................................................................................................................171 xv
DANH MỤC VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Biochemical Oxygen 1 BOD Nhu cầu oxy sinh hóa Demand 2 BTNMT Bộ tài nguyên môi trường 3 COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học 4 CLN Chất lượng nước 5 DO Dessolved Oxygen Nồng độ oxy hòa tan trong nước 6 ĐH Đại học 7 GRDP Tổng sản phẩm trên địa bàn 8 MPN/100ml Số coliform trong 100ml mẫu National Sanitation 9 NSF Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ Foundation 10 N-NH4 Amoni tính theo N 11 NCKH Nghiên cứu khoa học 12 NXB Nhà Xuất Bản 13 P-PO43- Hàm lượng phosphate 14 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 15 SD Standard Deviation Độ lệch chuẩn 16 TSS Total Suspended Solids Tổng chất rắn lơ lửng 17 TPHCM Thành Phố Hồ Chí Minh 18 ThS Thạc sĩ 19 TCVN Tiêu Chuẩn Việt Nam WQI- The Canadian Council of 20 CCME Ministers of the Environment 21 WQISI Chỉ số chất lượng nước thông số 22 WQI Water Quality Index Chỉ số chất lượng nước xvi
MỞ ĐẦU 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của con người. Nước trong tự nhiên bao gồm toàn bộ nước từ các đại dương, sông suối, ao hồ, nước ngầm... Trên trái đất nước ngọt chiếm một tỉ lệ rất nhỏ so với nước mặn. Nước mặt rất cần thiết cho sự sống và phát triển, nước giúp cho các tế bào sinh vật trao đổi chất, tham gia vào các phản ứng sinh hóa và tạo nên các tế bào mới. Vì vậy, có thể nói rằng ở đâu có nước thì ở đó có sự sống. Nước được dùng cho đời sống, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ. Sau khi sử dụng thì nước trở thành nước thải và chúng sẽ bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau. Ngày nay, cùng với sự bùng nổ dân số và tốc độ phát triển cao của các ngành công, nông nghiệp… Chúng đã để lại rất nhiều hậu quả phức tạp, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm môi trường nước. Vấn đề này đang là mối nguy đáng lo ngại rất nhiều người cũng như rất nhiều quốc gia trên thế giới. Ở Việt Nam hiện nay toàn bộ nước thải sinh hoạt chưa được xử lý và được thải bỏ ra sông, hồ, ao các con kênh, rạch...(ví dụ: Chất thải từ các cơ sở giặt tẩy, may quần jean xả thải trực tiếp ra môi trường làm che lấp hoàn toàn con kênh tại xã Vĩnh Lộc B, huyện Bình Chánh,...) Vì vậy, dẫn đến tình trạng ô nhiễm nguồn nước và bốc mùi khó chịu, làm mất cảnh quan và ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe của con người và các loài động thực vật sống gần khu vực xã thải. Trong nghiên cứu này, tôi quan tâm đến hệ thống kênh rạch Thành phố Hồ Chí Minh đây là hệ thống tiếp nhận nguồn nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Kênh Tân Hóa – Lò Gốm là một trong những hệ thống kênh đang phải hằng ngày chứa một lượng lớn nước thải đổ vào, gây ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng. Thành phố Hồ Chí Minh đã có những dự án cải tạo, gần đây nhất là dự án xây dụng, nạo vét kênh dọc hai bên kênh Tân Hóa – Lò Gốm. Tuy nhiên, chất lượng nước sau cải vẫn chưa được đánh giá. Trước đây, việc đánh giá chất lượng nước và mức độ ô nhiễm các thủy vực thường dựa vào các chỉ số chất lượng nước riêng biệt và so sánh với giá trị giới hạn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy chuẩn trong nước nhưng chưa có nghiên cứu đầy đủ nào về chất lượng nước của các kênh thuộc địa bàn thành phố. Cách làm này cũng nói lên một phần không nhỏ về mức độ ô nhiểm nhưng vẫn còn các hạn chế: Thứ nhất, đánh giá từng thông số riêng biệt không nói lên chất lượng nước tổng quát của con sông. Thứ hai, với các thông số riêng lẻ, có thông số đạt và có thông số vượt tiêu 1
chuẩn hoặc thấp hơn tiêu chuẩn (ví dụ: DO) cho phép nên việc đánh giá chất lượng nước sông chỉ có các nhà khoa học có chuyên môn mới hiểu được. Do vậy, sẽ khó thông tin tình trạng chất lượng nước sông cho công chúng, gây khó khăn khi các nhà quản lý đưa ra các quyết định nhằm bảo vệ hay khai thác nguồn nước hợp lý. Để khắc phục khó khăn trên, cần có một hoặc một hệ thống chỉ số phép nhìn nhận chất lượng nước một cách tổng hợp về các chỉ tiêu lý – hóa – sinh của nguồn nước, được đánh giá theo một thang điểm thống nhất, dễ hiểu với các đối tượng phổ thông. Một trong các chỉ số đó là “Chỉ số chất lượng nước – WQI”. Chỉ số WQI với ưu điểm là đơn giản dễ hiểu, có tính khái quát cao có thể sử dụng cho mục đích đánh giá diễn biến chất lượng nước theo không gian và thời gian, là nguồn thông tin phù hợp cho cộng đồng, cho những nhà quản lý không phải chuyên gia về môi trường nước. Và trong thời đại hội nhập, tân tiến, thay đổi liên tục theo xu hướng hiện đại hóa, công nghệ thông tin phát triển không ngừng nhờ đó mà con người nắm bắt, xử lý thông tin một cách nhanh nhất, sớm nhất và chính xác nhất. Nhờ những bước tiến xa và nhanh của thời đại công nghệ thông tin như hiện nay cũng góp phần không nhỏ đến quá trình phát triển nhanh chóng của khoa học, đặc biệt là ngành khoa học bản đồ mà đỉnh cao của nó là hệ thống thông tin địa lý GIS đã cập nhật, tổng hợp, phân tích, quản lý, truy xuất thông tin dễ dàng nhanh chóng và có tính chính xác cao. Khoa học thông tin địa lý là sự kết hợp của ngành là sự kết hợp của các ngành bản đồ, địa lý và công nghệ thông tin. Trong quản lý môi trường GIS có vai trò cực kì quan trọng GIS giúp cho các nhà quản trị phân tích được những yêu tố môi trường dựa trên hệ thộng cơ sỡ dữ liệu thông tin nhận được từ viễn thám không gian để thực hiện tích hợp dữ liệu, phân tích địa lý không gian và lập bản đồ phân bố không gian nhằm theo dõi biến động tài nguyên và tình hình phát triển phục vụ quy hoạch, quản lý tài nguyên môi trường và đưa ra được các chiến lược bảo vệ môi trường. Trên thế giới và ở Việt Nam đã có những nghiên cứu ứng dụng GIS với WQI và đã thu được nhiều kết quả khả quan. Với những lý do nêu trên, tác giả đề xuất ứng dụng GIS với công cụ Arcmap và WQI để phân vùng chất lượng nước ở hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm thành phố là một hướng đi có ý nghĩa thực tiễn để quản lý môi trường kênh rạch, làm cơ sở đánh giá chất lượng nước một cách tổng quát, đồng thời cung cấp thông tin môi trường cho 2
cộng đồng một cách đơn giản, trực quan và nâng cao ý thức bảo vệ môi trường cho cộng đồng. 2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu chính  Đánh giá chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm thông qua chỉ số chất lượng nước WQI và ứng dụng GIS. 2.2 Mục tiêu cụ thể  Xây dựng chỉ số WQI cho hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm  Đánh giá chất lượng nước hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm theo chỉ số WQI  Phân vùng chất lượng nước bằng ứng dụng Arcmap kết hợp WQI 3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  Nội dung chính: Nghiên cứu, khảo sát thực địa và lấy mẫu  Nội dung 1: Thu thập, tổng hợp tài liệu.  Nội dung 2: Phân tích các thông số chất lượng nước cho hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm  Nội dung 3: Lập bản đồ phân vùng chất lượng nước dựa trên WQI và ứng dụng GIS 4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU  Thời gian thực hiện đề tài: 02/2017 đến 07/2017  Phạm vi nghiên cứu: khu vực dọc kênh Tân Hóa – Lò Gốm, Thành phố Hồ Chí Minh 5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  Phương pháp thu thập số liệu: dự liệu được thu thập từ kết quả nghiên cứu, các tài liệu và các web liên quan  Phương pháp khảo sát thực địa: tiến hành khảo sát khu vực nghiên cứu  Phương pháp phân tích: các thông số đo 3