Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Xác lập cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ địa tin học xây dựng cơ sở dữ liệu đánh giá chất lượng môi trường nước mặt vùng mỏ Cẩm Phả, Quảng Ninh

O V O T O Ờ -

Ễ Ệ Ằ

Ở Ứ Ệ

Ở Ệ

Ờ Ớ

VÙNG M NG NINH

À Ộ - 2018

O V O T O Ờ -

Ễ Ệ Ằ

Ở Ứ Ệ

Ở Ệ

Ờ Ớ

VÙNG M

NGÀNH : Ắ - B Ồ

Ã Ố : 9520503

Ĩ

Ờ Ớ Ẫ

1. PGS.TS

2. TS

À Ộ 2018

Ờ

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của

riêng tôi. ác số liệu sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng,

đã công bố theo đúng quy định. ác kết quả nghiên cứu trong luận án do tôi

tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan.

ghiên cứu sinh

guyễn hị ệ ằng

Ờ ............................................................................................. i

........................................................................................................ ii

Ắ ...................................................................... v

B B Ể ............................... Error! Bookmark not defined.

Ì Ẽ ................................................................................. xi

Ở .......................................................................................................... 1

. Tính c p thiết của đ tài ................................................................................ 1

2. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................... 4

3. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 4

4. ối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 5

5. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 5

6. Những điểm mới của luận án ........................................................................ 6

7. Luận điểm bảo vệ .......................................................................................... 6

8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ....................................................................... 6

9. ơ sở tài liệu thực hiện luận án ..................................................................... 7

0. u trúc luận án .......................................................................................... 7

. Lời cảm ơn .................................................................................................. 7

1 Ổ Ứ ......................... 9

1.1 hái niệm nước m t và đánh giá ch t lượng nước m t .............................. 9

.2 Những yếu tố ảnh hưởng tới ch t lượng nước m t ................................... 13

1.2.1 Nước thải sinh hoạt ................................................................................ 13

1.2.2 Nước thải công nghiệp ........................................................................... 15

1.2.3 Nước thải y tế ......................................................................................... 17

1.2.4 Nước thải nông nghiệp ........................................................................... 17

1.3 Sử dụng ch số WQ đánh giá ch t lượng nước m t ................................. 17

iii

1.4 T ng quan các công trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa tin học xây

dựng SL và đánh giá ch t lượng nước m t ................................................ 20

1.4. Trên thế giới ........................................................................................... 20

1.4.2 Trong nước ............................................................................................. 29

1.5 hai thác khoáng sản và ảnh hưởng của nó tới ch t lượng nước m t v ng

m m Phả, Quảng Ninh .............................................................................. 37

.5. Tài nguyên nước m t ở v ng m Quảng Ninh ...................................... 37

.5.2 nh hưởng của khai thác khoáng sản tới ch t lượng nước m t v ng m

m Phả, Quảng Ninh ..................................................................................... 39

.6 Tiểu kết chương ...................................................................................... 47

2 Ở Ứ

Ở Ệ Ờ

Ớ .................................................................................................. 48

2. Nghiên cứu lựa chọn giải pháp ứng dụng địa tin học xây dựng cơ sở dữ

liệu phục vụ đánh giá ch t lượng môi trường nước m t ................................. 48

2. . hái niệm v ịa tin học và SL ....................................................... 48

2. .2 hả n ng ứng dụng k thuật địa tin học xây dựng cơ sở dữ liệu và đánh

giá ch t lượng môi trường nước m t ............................................................... 51

2.2 Sơ đồ quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường nước m t ... 56

2.3 Phương pháp tính toán ch số WQ ........................................................... 59

2.4 ng dụng k thuật địa tin học khai thác S L ch t lượng nước m t ..... 62

2.4. Thành lập bản đồ ch t lượng nước m t b ng phương pháp nội suy ...... 62

2.4.2 Phân tích thống kê không gian ............................................................... 64

2.4.3 Mô hình hóa ch t lượng môi trường nước ............................................. 66

2.5 Lựa chọn công nghệ ph hợp với v ng m m Phả, Quảng Ninh ......... 69

2.5. ết hợp các ph n m m S và ph n m m môi trường trong xây dựng

S L nước m t ............................................................................................... 69

2.5.2 Tích hợp tư liệu viễn thám và S ......................................................... 71

2.6 Tiểu kết chương 2...................................................................................... 77

3 Ệ Ở Ệ

Ờ Ớ

.................................................................................... 78

3. c điểm khu vực nghiên cứu .................................................................. 78

3.2 c điểm tư liệu sử dụng trong luận án .................................................... 81

3.2. Số liệu quan tr c ch t lượng nước m t................................................... 81

3.2.2 ữ liệu viễn thám ................................................................................... 84

3.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng nước m t khu vực m Phả, Quảng

Ninh ................................................................................................................. 87

3.4 hai thác, sử dụng cơ sở dữ liệu phục vụ đánh giá, giám sát ch t lượng

môi trường nước m t ....................................................................................... 89

3.4. Xây dựng bản đồ chuyên đ các thông số môi trường nước m t .......... 89

3.4.2 ánh giá ch t lượng nước m t b ng phương pháp thống kê ................ 91

3.4.3 ánh giá biến động hàm lượng các thông số ch t lượng nước theo qu ... 98

3.4.4 ánh giá ch t lượng nước m t b ng ch số WQ ................................. 101

3.4.5 Xác định hàm lượng các thông số ch t lượng nước m t b ng tư liệu viễn

thám ............................................................................................................... 115

3.5 ết luận chương 3 ................................................................................... 130

À .................................................................... 131

À Ệ .......................................................................... 135

1 .................................................................................................. 146

................................................................................................. 158

Ắ

STT

vi t tắt

gh ti ng iệt

GIS - Geographical Information

ệ thông tin địa l

1 System

2 WQI - Water Quality Index

h số ch t lượng nước

TSS - Total Suspended Sediment T ng ch t r n h a tan

3 BOD

- Biochemical Oxygen

Nhu c u oxi sinh hóa

4 Demain

NSMI - Normalized Suspended

5 h số vật ch t lơ lửng chu n hóa

Material Index

6 COD

àm lượng ch t hóa học h a tan

7 SWAT

Mô hình thủy v n, thủy lực SW T

8 SPOT

Vệ tinh SPOT

9 TKV

Tập đoàn Than hoáng sản Việt Nam

10 CSDL

ơ sở dữ liệu

Phương pháp nội suy khoảng cách

11 IDW

ngược có trọng số

12 NIR - Near Infrared

ận hồng ngoại

13 SWIR - Shortware Infrared

ồng ngoại sóng ng n

14 QCVN

Quy chu n Việt Nam

15 RGB

Red - Green - Blue

International Water

Resources

16 IWRA

Association

United

Nations

Economic

17 UNECE

Commission for Europe

B B Ể

ảng . T ng lượng nước thải và thải lượng các ch t ô nhiễm trong nước

thải t các khu công nghiệp [20 ..................................................................... 16

ảng .2 ảng xác định giá trị WQ tương ứng với mức đánh giá ch t lượng

nước [2 ......................................................................................................... 20

ảng 2. ác bộ cảm viễn thám sử dụng ph biến trong đánh giá ch t lượng

nước [42 ......................................................................................................... 55

ảng 2.2. ảng quy định các giá trị qi, BPi..................................................... 60

ảng 3. Tên trạm quan tr c và các thông số môi trường nước m t v ng m

Phả ................................................................................................................... 83

ảng 3.2 c điểm các kênh ph ảnh vệ tinh Sentinel-2A ............................ 85

ảng 3.3 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu - 2012 ................. 103

ảng 3.4 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu - 2012 ................. 104

ảng 3.5 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu - 2012 ................ 105

ảng 3.6 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu V- 2012 ............... 106

ảng 3.7 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu - 2014 ................. 106

ảng 3.8 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu – 2014 ............... 107

ảng 3.9 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu - 2014 ............... 108

ảng 3. 0 ết quả tính WQ cho t ng thông số của qu V - 2014 ............ 109

ảng 3. WQ n m cho các qu và cho cả n m 20 2 ................................ 111

ảng 3. 2 WQ n m cho các qu và cho cả n m 20 4 ................................ 112

ảng 3. 3 ảng đánh giá LN m t tại các điểm quan tr c trong các quý I ÷

IV 2012 .......................................................................................................... 113

ảng 3. 4 ảng đánh giá LN m t tại các điểm quan tr c trong các qu ÷ V

20141 ............................................................................................................................. 13

vii

ảng 3.15 àm lượng ch t lơ lửng trong nước biển ven bờ m Phả, Quảng

Ninh tại các trạm quan tr c và điểm l y m u qu và 4 n m 20 6 ............. 118

ảng 3. 6 So sánh kết quả xác định hàm lượng TSS t ảnh vệ tinh Sentienl-

2A ngày 6 04 20 6 ...................................................................................... 126

ảng 3. 7 So sánh kết quả xác định hàm lượng TSS t ảnh vệ tinh Sentienl-

2 ngày 02 2 20 6 ...................................................................................... 126 + trong nước biển ven bờ m Phả, Quảng Ninh

ảng 3.18 àm lượng NH4

tại các trạm quan tr c và điểm l y m u qu và 4 n m 2016 ...................... 127

viii

Ì Ẽ

ình . T lệ phân bố tài nguyên nước theo các lưu vực sông [ 9 .............. 10

ình .2 T lệ giữa các v ng v t ng lượng các ch t ô nhiễm trong nước

thải sinh hoạt [ 9 .......................................................................................... 14

ình .3 Nước thải sinh hoạt gây ô nhiễm ở Quảng Ninh nguồn: internet . 15

ình .4 Vị trí một số trạm quan tr c trong nghiên cứu của lssgeer et al.

(2017). ............................................................................................................. 22

ình .5 iao diện ứng dụng S phục vụ quản l ch t lượng nước m t trong

nghiên cứu của oubakri, Rhinane 20 7 ..................................................... 22

ình .6 iao diện ứng dụng S quản l ch t lượng nước ở Washington

(Bilhimer, 2012) ............................................................................................. 23

ình .7 ết quả nội suy hàm lượng anxi, Magie, lo trong nước ng m khu

vực hadravathia b ng phương pháp W..................................................... 24

ình .8 ết quả nội suy hàm lượng p trong nghiên cứu của harbia et al

(2016) .............................................................................................................. 25

ình .9 Vị trí các điểm l y m u ch t lượng nước trong nghiên cứu của Weipi

He [46] ............................................................................................................. 26

ình .10 ết quả xác định phân bố hàm lượng NO3-N và N 3-N trong

nghiên cứu của Weipi e ................................................................................ 26

ình .11 Tư liệu ảnh Landsat 8 và sơ đồ các điểm l y m u ch t lượng nước

trong nghiên cứu của Li et al. 20 8 [50 ...................................................... 27

ình . 2 nhiễm nước m t do khai thác than ở suối iễn Vọng, Mông

ương, m Phả nguồn nternet) .................................................................. 40

ình . 3 Tác động của khai thác than đối với các thành ph n tài nguyên,

môi trường ...................................................................................................... 43

ình . 4 Tác động bồi l p sông suối trong khai thác than tại m Phả,

Quảng Ninh nguồn nternet .......................................................................... 45

ình . 5 iễn biến một số thông số ch t lượng nước khu vực m Phả,

Quảng Ninh giai đoạn 2005 – 2009 nguồn: T ng ông ty than khoáng sản

Việt Nam ........................................................................................................ 46

ình 2. Minh họa v các k thuật trong công nghệ ịa tin học nguồn

Internet) ........................................................................................................... 48

ình 2.2 Ví dụ v cơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường nước m t khu vực

Parkowe, Ba Lan (Absalon et al., 2002) [25].................................................. 53

ình 2.3 Sơ đồ quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường nước

m t ................................................................................................................... 57

ình 2.4 Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ phân bố các thông số ch t lượng

nước t cơ sở dữ liệu ....................................................................................... 63

ình 2.5 Ví dụ v sử dụng phương pháp nội suy không gian trong đánh giá

ch t lượng nước khu vực hồ Tonle Sap, ambodia a – Simple Kriging, b –

Ordiginal Kriging, c – IDW) (Chum et al., 2017) [36] ................................... 64

ình 2.6 Sự thay đ i v không gian đối với các thông số ch t lượng nước p ,

COD, TN, F (Lee and White,1992) [48] ......................................................... 66

ình 2.7 ác thành tố chính trong mô hình môi trường ................................. 67

ình 2.8 Mô tả mô hình QU TOX trong đánh giá ô nhiễm nước ngọt ...... 68

ình 2.9 iao diện ph n m m QWin ata Manager ................................... 70

ình 2. 0 ết quả xác định hàm lượng chlorophyll-a t ảnh vệ tinh Spot, khu

vực hồ chứa Te- hi, ài Loan Yang et al., 1996) [76] ................................. 72

Hình 2.11 ác thành ph n của bức xạ M t Trời đi tới nguồn nước được bộ

cảm biến ghi nhận ........................................................................................... 73

Hình 2.12 ác thành ph n bức xạ thu nhận t đ u thu [54, 55] ..................... 75

ình 3. ản đồ hành chính thành phố m Phả, Quảng Ninh ..................... 78

ình 3.2 Một số hoạt động kinh tế – xã hội tại m Phả, Quảng Ninh ......... 81

ình 3.3 Tư liệu ảnh Sentinel-2 chụp ngày 6 4 20 6 khu vực m Phả,

Quảng Ninh, R =432 ................................................................................... 86

ình 3.4 Tư liệu ảnh Sentinel-2 chụp ngày 0 2 20 6 khu vực m Phả,

Quảng Ninh, R =432 ................................................................................... 86

ình 3.5 Nhập dữ liệu trong QWin .............................................................. 88

ình 3.6 iển thị cơ sở dữ liệu và đồ thị thông số môi trường nước m t m

Phả, Quảng Ninh trong ph n m m QWin .................................................... 89

ình 3.7 Ví dụ nhập dữ liệu ch t lượng nước m t trong ph n m m QWin . 90

ình 3.8 Ví dụ kết quả thành lập bản đồ thông số oliform qu V 20 6 .... 90

ình 3.9 Ví dụ kết quả thành lập bản đồ thông số O qu V 20 6 ........... 91

ình 3. 0 ồ thị thông số O 5 các đợt quan tr c tại các trạm đo giai đoạn

2011 - 20 6 và giới hạn theo Q VN 08:2008 ................................................ 92

ình 3. ồ thị thông số ộ p các đợt quan tr c tại các trạm đo giai đoạn

2011 - 20 6 và giới hạn theo Q VN 08:2008 ................................................ 93

ình 3. 2 ồ thị thông số NO2 các đợt quan tr c tại các trạm đo giai đoạn

2014 - 20 6 và giới hạn theo Q VN 08:2008 ................................................ 94

ình 3. 3 ồ thị thông số oliform các đợt quan tr c tại các trạm đo giai

đoạn 20 - 20 6 và giới hạn theo Q VN 08:2008. ...................................... 95

ình 3. 4 ồ thị thông số kim loại n ng t ng Fe các đợt quan tr c tại các

trạm đo giai đoạn 2011 - 20 6 và giới hạn theo Q VN 08:2008 ................... 96

ình 3. 5 ồ thị thông số u mỡ các đợt quan tr c tại các trạm đo giai đoạn

2011 - 20 6 và giới hạn theo Q VN 08:2008 ................................................ 98

ình 3. 6 ồ thị diễn biến hàm lượng TSS theo m a giai đoạn 20 - 20 6

tại 5 điểm quan tr c nước m t ở m Phả, Quảng Ninh .............................. 99

ình 3. 7 ồ thị diễn biến hàm lượng p theo m a giai đoạn 20 – 20 6

tại 5 điểm quan tr c nước m t ở m Phả, Quảng Ninh ............................ 100

ình 3. 8 ết quả xác định ch số NSM đối với khu vực m Phả, Quảng

Ninh t ảnh vệ tinh Sentinel-2 ngày 6 04 20 6 a và 02 2 20 6 b .... 117

ình 3. 9 Sơ đồ các điểm quan tr c, l y m u ch t lượng nước khu vực m

Phả, Quảng Ninh ........................................................................................... 118

ình 3.20 ết quả xác định hàm hồi quy giữa giá trị ch số NSM và hàm

lượng ch t lơ lửng trong nước biển khu vực m Phả, Quảng Ninh ngày

16/04/2016 ..................................................................................................... 120

ình 3.2 ết quả xác định hàm hồi quy giữa giá trị ch số NSM và hàm

lượng ch t lơ lửng trong nước biển khu vực m Phả, Quảng Ninh ngày

02/12/2016 ..................................................................................................... 122

ình 3.22 ết quả xác định hàm lượng ch t lơ lửng trong nước m t khu vực

ven biển m Phả t ảnh vệ tinh Sentinel-2 ngày 6 04 20 6 .................. 123

ình 3.23 Phóng to kết quả xác định hàm lượng TSS t ảnh vệ tinh Sentinel

2 ngày 6 04 20 6 khu vực m Phả, Quảng Ninh, đoạn g n thành phố

m Phả ........................................................................................................ 123

ình 3.24 Phóng to kết quả xác định hàm lượng TSS t ảnh vệ tinh Sentinel 2

ngày 6 04 20 6 khu vực m Phả, Quảng Ninh, đoạn g n biển Vân ồn........ 124

ình 3.25 ết quả xác định hàm lượng ch t lơ lửng trong nước m t khu vực

ven biển m Phả t ảnh vệ tinh Sentinel-2 ngày 02 2 20 6 .................. 124

ình 3.26 Phóng to kết quả xác định hàm lượng TSS t ảnh vệ tinh Sentinel

2 ngày 02 2 20 6 khu vực m Phả, Quảng Ninh, đoạn g n thành phố

m Phả ........................................................................................................ 125

ình 3.27 Phóng to kết quả xác định hàm lượng TSS t ảnh vệ tinh Sentinel 2

ngày 02 2 20 6 khu vực m Phả, Quảng Ninh, đoạn g n biển Vân ồn........ 125 + trong nước m t khu vực ven

ình 3.28 ết quả xác định hàm lượng N 4

biển m Phả t ảnh vệ tinh Sentinel-2 ngày 6 04 20 6 ......................... 129 + trong nước m t khu vực ven

ình 3.29 ết quả xác định hàm lượng N 4

biển m Phả t ảnh vệ tinh Sentinel-2 ngày 02 2 20 6 ......................... 129

Ở

1 nh c p thi t củ t i

Nước là một nguồn tài nguyên vô c ng qu giá, là thành ph n thiết yếu

của sự sống và môi trường. ó thể coi nước là thành ph n quyết định đến sự

tồn tại và phát triển của m i quốc gia.

Việt Nam là một nước có nguồn tài nguyên nước m t phong phú. o

đ c th v vị trí địa l và đ c điểm đi u kiện tự nhiên, t ng lượng nước m t

của nước ta phân bố không đồng đ u cả v thời gian và không gian, d n đến

tình trạng có những v ng bị l lụt thường xuyên, trong khi đó có những v ng

lại bị khô hạn k o dài. ơn nữa, m c d có nguồn tài nguyên nước dồi dào,

tuy nhiên tài nguyên nước m t ở Việt Nam không phải là vô tận. Nước m t

c ng dễ bị t n thương do được khai thác tối đa phục vụ cho các nhu c u sinh

hoạt và phát triển kinh tế xã hội. ên cạnh đó, c ng với sự phát triển mạnh m

của kinh tế - xã hội, những ảnh hưởng tiêu cực của các hoạt động này đến

nguồn nước khiến tình trạng ô nhiễm nước m t diễn ra nghiêm trọng. Tốc độ

công nghiệp hoá, đô thị hoá nhanh chóng, hoạt động giao thông đường thủy,

hoạt động khai thác khoáng sản, hoạt động nuôi trồng thủy hải sản và sự gia

t ng dân số gây áp lực ngày càng n ng n đối với tài nguyên nước m t ở các

hệ thống sông, hồ c ng như ven biển. Môi trường nước m t ở nhi u khu vực

trên thế giới đang bị ô nhiễm n ng n bởi nước thải, khí thải và ch t thải r n.

Xây dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng nước m t đang là một v n đ có tính c p

thiết, phục vụ công tác quản l , bảo vệ và sử dụng b n vững nguồn tài nguyên

nước m t ở Việt Nam.

Việt Nam là một quốc gia có nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú,

trong đó một số loại có trữ lượng thuộc loại lớn ở khu vực như than đá, s t,

d u khí...Khai thác m là ngành công nghiệp giữ vai tr quan trọng trong n n

kinh tế Việt Nam, góp ph n quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội ở

nước ta thời gian qua. ên cạnh những lợi ích to lớn mang lại, công nghiệp

khai thác m c ng tác động mạnh m đối với các thành ph n tài nguyên, môi

trường, phá vỡ thế hài h a vốn có của cảnh quan thiên nhiên trên một diện

tích rộng lớn. Tại các khu vực khai thác m lộ thiên, do không có ao chứa

l ng, xử l nên ph n lớn các nhà máy đưa trực tiếp nước thải ra môi trường

mà không qua b t k hình thức xử l nào. ên cạnh đó, trong những n m

trước đây, nhi u đơn vị khai thác khoáng sản ch quan tâm đến lợi ích kinh tế

trước m t mà xem nhẹ công tác bảo vệ môi trường. ậu quả là nhi u thành

ph n tài nguyên và môi trường v ng m bị tác động và biến đ i mạnh m , ảnh

hưởng trực tiếp ho c gián tiếp đến đời sống dân sinh trong khu vực mà nước

m t là một đối tượng quan trọng.

ng như nhi u v ng khác trong cả nước, m Phả là thành phố công-

nông nghiệp. ên cạnh công nghiệp m , các loại hình công nghiệp khác như

nhiệt điện, xi m ng, cơ khí v.v...ngày càng được phát triển. ng với quá

trình công nghiệp hoá và đô thị hoá, dân số ngày một t ng, nhu c u cung c p

nước cho các ngành công-nông nghiệp và sinh hoạt ngày càng lớn. Một

nghịch l đang diễn ra gay g t: công nghiệp càng phát triển, dân số càng t ng

thì tài nguyên nước m t ngày càng bị suy thoái cả v số lượng và ch t lượng.

ác nguồn nước m t trong các ao hồ, sông suối và nước ven biển v ng m

m Phả đang bị ô nhiễm tr m trọng. Ngoài những nguyên nhân ph quát do

ô nhiễm không khí, ch t thải r n, ch t thải l ng t hoạt động công nghiệp,

giao thông vận tải, nông nghiệp và sinh hoạt của người dân, ch t lượng nước

m t v ng m m Phả c n bị suy giảm n ng n bởi nguyên nhân khai thác

m . Nước m lộ thiên, h m l ; nước m t các cơ sở tuyển khoáng, nước

chảy tràn t bãi thải và bãi chứa than v.v…là các nhân tố làm gia t ng quy mô

và mức độ ô nhiễm làm suy giảm nghiêm trọng ch t lượng nước m t v ng m

m Phả. ân số ngày càng t ng, các hoạt động du lịch, công nghiệp khai

thác khoáng sản, cơ khí, xi m ng ngày càng mở rộng là các nguyên nhân t ng

hợp làm suy giảm ch t lượng tài nguyên nước m t v ng m m Phả. Mọi

nghiên cứu xác định nguyên nhân, phân tích các thành ph n, đánh giá ch t

lượng nguồn nước m t v ng m m Phả Quảng Ninh là nhu c u c p thiết

nh m xác định diễn biến ch t lượng nước, phân v ng và nhận diện các thành

ph n ô nhiễm, hướng tới xây dựng các giải pháp xử l , quản l các nguồn

nước m t trong khu vực, góp ph n ng n ng a, giảm thiểu các tác động tiêu

cực, nâng cao ch t lượng nước sạch cho dân cư v ng Quảng Ninh nói chung

và khu vực m Phả nói riêng.

ó nhi u phương pháp đánh giá ch t lượng nước m t. M i phương

pháp đ u có ưu nhược điểm và đi u kiện ứng dụng riêng. là đánh giá b ng

phương pháp nào c ng phải dựa trên cơ sở dữ liệu. M c d đã được quan tr c

nhi u, nhưng dữ liệu nước m t v ng m m Phả Quảng Ninh v n c n bị

phân tán v định dạng, v c u trúc, v chu n hoá dữ liệu v.v…Một cơ sở dữ

liệu đ y đủ, được xây dựng b ng các phương pháp và công nghệ hiện đại với

các khả n ng cập nhật, quản l , phân tích, hiển thị và chia sẻ kịp thời là cơ sở

cho công tác đánh giá chính xác và hiệu quả các thành ph n tài nguyên, môi

trường nói chung và tài nguyên nước m t nói riêng [ 0 . ông nghệ địa tin

học mà tiêu biểu là viễn thám và hệ thông tin địa l S là các công cụ hiện

đại đáp ứng các yêu c u đó.

Với những l do trên, đ tài luận án “Xác lập cơ sở khoa học ứng

dụng công nghệ địa tin học xây dựng cơ sở dữ liệu đánh giá chất lượng

môi trường nước mặt vùng mỏ Cẩm Phả, Quảng Ninh” là xu t phát t yêu

c u thực tiễn và có tính khoa học. ết quả nhận được trong luận án góp ph n

nâng cao hiệu quả ứng dụng công nghệ ịa tin học c ng như cung c p thông

tin kịp thời, giúp các nhà quản l trong giám sát, đánh giá và bảo vệ môi

trường nước m t khu vực khai thác m .

2 ục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là xác lập được cơ sở khoa học ứng

dụng công nghệ địa tin học trong xây dựng cơ sở dữ liệu đánh giá ch t lượng

môi trường nước m t v ng m m Phả, Quảng Ninh.

3 ội dung nghiên cứu

ể đạt được mục tiêu trên, trong luận án tiến hành nghiên cứu các nội

dung sau:

 Nghiên cứu t ng quan v tài nguyên nước m t và các nguyên nhân gây

ra sự suy thoái ch t lượng ở v ng m C m Phả, các phương pháp đánh giá

ch t lượng nước m t; t ng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên

quan đến ứng dụng công nghệ địa tin học trong xây dựng cơ sở dữ liệu và

đánh giá ch t lượng nước m t.

 Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng và khai thác cơ sở dữ liệu nước

m t b ng công nghệ địa tin học phục vụ công tác quản l , giám sát và đánh

giá ch t lượng nước m t.

 Thu thập số liệu quan tr c ch t lượng nước m t tại 5 điểm quan tr c

trong đ t li n và 20 điểm khu vực ven biển m Phả phục vụ xây dựng cơ sở

dữ liệu. Thu thập dữ liệu viễn thám ảnh vệ tinh Sentinel-2 phục vụ xác

định hàm lượng một số thông số ch t lượng nước khu vực ven biển.

 Nghiên cứu kết hợp các ph n m m S và ph n m m quản l , đánh giá

môi trường QWin trong xây dựng cơ sở dữ liệu môi trường nước m t.

 hai thác sử dụng cơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường nước m t nh m

thành lập các bản đồ chuyên đ v các thông số ch t lượng nước, đánh giá

ch t lượng nước b ng ch số WQ , đánh giá ch t lượng nước kết hợp với tư

liệu viễn thám.

 Thử nghiệm ứng dụng ph n m m QWin và WQ trong đánh giá ch t

lượng môi trường nước m t vùng m C m Phả.

4 ối tượng v phạm vi nghiên cứu

ối tượng nghiên cứu

Xu t phát t yêu c u của đ tài, đối tượng nghiên cứu của luận án là

ch t lượng nước m t v ng m m Phả.

hạm vi nghiên cứu

Phạm vi không gian: luận án lựa chọn thực nghiệm ở khu vực m Phả

- Quảng Ninh.

Phạm vi thời gian: đ tài luận án xây dựng với các số liệu quan tr c môi

trường nước m t được đo trực tiếp tại m Phả giai đoạn 20 - 2016. Trong

luận án c ng sử dụng 02 cảnh ảnh vệ tinh quang học Sentinel 2 n m 20 6

nh m đánh giá phân bố hàm lượng một số thông số ch t lượng nước khu vực

ven biển m Phả.

5 hương pháp nghiên cứu

 Phương pháp phân tích, t ng hợp: t ng hợp, phân tích các nghiên

cứu trong và ngoài nước liên quan đến nội dung luận án; các số liệu, tài liệu

v ch t lượng nước m t khu vực nghiên cứu.

 Phương pháp thu thập số liệu: trong luận án tiến hành thu thập số

liệu tại 5 điểm quan tr c ch t lượng nước m t khu vực đ t li n và 20 điểm

khu vực ven biển m Phả, Quảng Ninh giai đoạn 20 - 2016.

 Phương pháp S: kết hợp các ph n m m S Map nfo, rc S và

ph n m m đánh giá môi trường QWin Manager trong xây dựng và khai thác

cơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường nước m t khu vực m Phả, Quảng Ninh.

 Phương pháp thống kê: sử dụng trong phân tích thống kê nh m đánh

giá diễn biến theo qu và n m ch t lượng môi trường nước m t khu vực m

Phả, Quảng Ninh tại 5 trạm đo trong đ t li n.

 Phương pháp viễn thám: sử dụng trong xử l ảnh vệ tinh quang học

Sentinel 2 nh m xác định phân bố hàm lượng một số thông số ch t lượng

nước khu vực ven biển m Phả, Quảng Ninh.

6 hững iểm mới củ luận án

hứ nh t, kết hợp các ph n m m S và ph n m m quản l , đánh giá

môi trường QWin trong xây dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng nước m t là

phương án ph hợp và hiệu quả đối với hiện trạng cơ sở hạ t ng và số liệu

quan tr c ch t lượng nước m t khu vực khai thác m ở nước ta hiện nay.

hứ h i, cơ sở dữ liệu xây dựng trong luận án là công cụ hiệu quả phục

vụ quản l , đánh giá và giám sát ch t lượng môi trường nước m t thông qua

thành lập các bản đồ thông số ch t lượng nước, đánh giá b ng ch số WQ , kết

hợp tư liệu viễn thám trong xác định hàm lượng các thông số ch t lượng nước…

7 uận iểm bảo vệ

uận iểm 1: ông nghệ ịa tin học là công cụ hiệu quả trong xây dựng

cơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường nước m t khu vực khai thác m trên cơ sở

tích hợp các ph n m m S và ph n m m quản l , đánh giá môi trường.

uận iểm 2: Cơ sở dữ liệu nước m t xây dựng trong nghiên cứu giúp

quản l , giám sát và đánh giá ch t lượng môi trường nước m t khu vực m

Phả Quảng Ninh một cách hiệu quả theo thời gian và không gian thông qua

các k thuật phân tích, thống kê không gian.

8 Ý ngh kho học v thực tiễn

Ý ngh kho học: ết quả nghiên cứu của đ tài luận án giúp hoàn

thiện cơ sở khoa học và chứng minh tính hiệu quả, tính tin cậy của phương

pháp ứng dụng công nghệ ịa tin học trong xây dựng và khai thác cơ sở dữ

liệu môi trường nước m t.

Ý ngh thực tiễn: cơ sở dữ liệu môi trường nước m t xây dựng trong

đ tài luận án có thể được khai thác ứng dụng phục vụ công tác quản l , giám

sát và sử dụng b n vững tài nguyên nước m t nói chung, tài nguyên nước m t

khu vực khai thác m nói riêng.

9 ơ sở t i liệu thực hiện luận án

Bản ồ ị hình: ản đồ địa hình tỷ lệ :25 000 n m 2000 do ục ản

đồ ộ T ng tham mưu xây dựng. ản đồ này được sử dụng để n n ch nh ảnh

vệ tinh các thời điểm v hệ tọa độ với hệ quy chiếu VN2000 c ng như phục

vụ xây dựng các bản đồ .

ữ liệu qu n trắc: bao gồm các số liệu đo đạc, quan tr c ch t lượng

nước m t khu vực nghiên cứu giai đoạn 2011 - 2016, trong đó có 5 điểm quan

tr c khu vực đ t li n và 20 điểm khu vực ven biển m Phả, Quảng Ninh.

ư liệu viễn thám: 02 cảnh ảnh vệ tinh quang học độ phân giải cao

Sentinel-2 chụp ngày 6 4 20 6 và 02 2 20 6 khu vực m Phả, Quảng Ninh.

10 u trúc luận án

Luận án bao gồm ph n mở đ u, kết luận, tài liệu tham khảo và nội dung

chính được trình bày trong 03 chương:

hương : T ng quan v v n đ nghiên cứu

hương 2: ơ sở khoa học ứng dụng địa tin học xây dựng cơ sở dữ liệu

đánh giá ch t lượng môi trường nước m t

hương 3: Thực nghiệm xây dựng và khai thác cơ sở dữ liệu nh m

đánh giá ch t lượng môi trường nước m t khu vực m Phả, Quảng Ninh.

11 ời cảm ơn

Luận án được hoàn thành tại bộ môn Tr c địa M , trường đại học M -

ịa ch t, dưới sự hướng d n khoa học của P S.TS i u im Trúc và TS.

Vương Trọng ha.

Trong quá trình học tập và thực hiện luận án, N S luôn nhận được sự

giúp đỡ nhiệt tình của bộ môn Tr c địa m c ng các đơn vị chức n ng thuộc

trường đại học M - ịa ch t; Sự tạo đi u kiện của an giám hiệu Trường

ại học Tài nguyên và Môi trường à Nội, sự ủng hộ của Lãnh đạo khoa

Tr c địa, ản đồ và Thông tin địa l thuộc Trường ại học Tài nguyên và

Môi trường à Nội; các Th y cô giáo, các chuyên gia, các nhà khoa học và

các bạn đồng nghiệp hoạt động trong lĩnh vực Tr c địa - ản đồ ở các đơn vị

như Trường ại học Tài nguyên và Môi trường à Nội; Trường ại học M -

ịa ch t; ục o đạc, ản đồ và Thông tin địa l Việt Nam; ọc viện

thuật Quân sự, ội Tr c địa - ản đồ - Viễn thám Việt Nam, v.v…

Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn ông ty ph n Tin học, ông

nghệ và Môi trường – Vinacomin đã giúp đỡ tôi được tham khảo tài liệu, các

kết quả khảo sát và số liệu quan tr c môi trường giai đoạn 20 – 2016.

c biệt, N S bày t l ng biết ơn chân thành và sâu s c đến P S.TS

i u im Trúc và TS. Vương Trọng ha - người Th y r t tận tụy giúp đỡ

N S hoàn thành luận án này.

Xin trân trọng cảm ơn các Th y trong ội đồng đã đọc, góp và đánh

giá để N S hoàn thiện hơn luận án.

Xin trân trọng cảm ơn. .

1. Ổ Ứ

1.1 hái niệm nước m t v ánh giá ch t lượng nước m t

ước m t

Theo ”Thuật ngữ thủy v n và môi trường nước”, tài nguyên nước là

lượng nước trên một v ng đã cho ho c lưu vực, biểu diễn ở dạng nước có thể

khai thác, bao gồm nước m t và nước dưới đ t.

i u 2, Luật Tài nguyên nước Việt Nam 20 2 quy định: ”Tài nguyên

nước của Việt Nam bao gồm các nguồn nước m t, nước mưa, nước dưới

đ t, nước biển thuộc lãnh th Việt Nam”. Như vậy, có thể hiểu, tài nguyên

nước của một khu vực là toàn bộ lượng nước có trong đó mà con người có thể

khai thác, sử dụng được cho sinh hoạt, sản xu t trong hiện tại và tương lai.

Nước m t là một dạng tài nguyên nước. Theo Luật Tài nguyên nước

Việt Nam 20 2 , ”nước m t là nước tồn tại trên đ t li n và hải đảo”. Nước

m t là nước trong sông, hồ ho c nước ngọt trong v ng đ t ngập nước. Nước

m t được b sung một cách tự nhiên bởi nước mưa và chúng m t đi khi chảy

vào đại dương, bốc hơi và th m xuống đ t [9 .

o đ c điểm vị trí địa l và đi u kiện tự nhiên, hơn 60 lượng nước

của Việt Nam tập trung ở lưu vực sông Mê ong, 6 tập trung ở lưu vực

sông ồng – Thái ình và khoảng 4 ở lưu vực sông ồng Nai. các lưu

vực sông khác, t ng lượng nước m t ch chiếm ph n nh c n lại hình 1.1)

[19]. ên cạnh đó, t ng lượng nước m t của Việt Nam c ng phân bố không

đ u giữa các m a do lượng mưa phân bố không đồng đ u cả v thời gian và

không gian. Lượng mưa thay đ i theo m a và thời điểm m a mưa, m a khô ở

các v ng là khác nhau.

H 19]

T ng lượng nước m t của các lưu vực sông ở nước ta đạt khoảng 830 đến 840 tỷ m3 n m, trong đó khoảng 3 0 – 3 5 tỷ m3 là nước nội sinh chiếm khoảng 37 , c n lại 520 - 525 tỷ m3 là nước chảy t các nước láng gi ng

vào lãnh th Việt Nam [19 . Như vậy, nếu tính theo bình quân đ u người, nước ta đạt khoảng 9560 m3 người, th p hơn chu n 0000 m3 người n m của

quốc gia có tài nguyên nước ở mức trung bình theo quan điểm của WR –

iệp hội Nước quốc tế, và nếu tính theo lượng nước nội sinh thì c n th p hơn.

Với sự gia t ng dân số c ng như quá trình sử dụng nước thiếu hợp l , Việt

Nam có thể đối m t với nguy cơ khan hiếm nước, ảnh hưởng đến sự phát triển

n định v kinh tế, xã hội và an ninh lương thực.

ánh giá ch t lượng nước m t

h t lượng nước là một ch tiêu quan trọng có liên quan tới t t cả khía

cạnh của hệ sinh thái và đời sống con người, như sức kh e cộng đồng, sản

xu t lương thực, hoạt động kinh tế và đa dạng sinh học.

X t trên khía cạnh quản l , ch t lượng nước được xác định bởi nhu c u

sử dụng cuối c ng của nó. Với các mục đích sử dụng nước như giải trí, n

uống, môi trường sống cho động thực vật thủy sinh, mức trong sạch của

nguồn nước thường đ i h i ở c p độ cao hơn so với các một số các mục đích

khác như đáp ứng nhu c u cho hoạt động thủy điện. o đó, theo nghĩa rộng

ch t lượng nước là bao gồm các nhân tố vật l , hóa học và sinh học c n thiết

để đảm bảo cho nhu c u sử dụng theo y ban kinh tế Liên hiệp quốc châu

Âu (UNECE), 1995).

ánh giá ch t lượng nước là yêu c u quan trọng đối với sức kh e của

con người và ch t lượng môi trường. ể đánh giá ch t lượng nước c ng như

mức độ gây ô nhiễm nước, có thể dựa vào một số ch tiêu cơ bản và quy định

giới hạn của t ng ch tiêu đó tuân theo Luật ảo vệ môi trường của một quốc

gia ho c tiêu chu n quốc tế quy định cho t ng loại nước sử dụng cho các mục

đích khác nhau. ác ch tiêu cơ bản trong đánh giá ch t lượng nước m t có

thể gộp thành 3 nhóm, bao gồm nhóm ch tiêu vật l , ch tiêu hóa học và ch

tiêu sinh học.

* Chỉ tiêu vật lý

- ộ pH: là ch tiêu quan trọng để kiểm tra ch t lượng nước c p và

nước thải. ựa vào giá trị p ta s quyết định phương pháp xử l , và đi u

ch nh lượng và loại hoá ch t thích hợp trong quá trình xử l . Sự thay đ i giá

trị p trong nước có thể d n đến những thay đ i v thành ph n các ch t trong

nước do quá trình h a tan ho c kết tủa; ho c thúc đ y hay ng n ch n những

phản ứng hóa học, sinh học xảy ra trong nước. p được xác định b ng máy

đo p ho c b ng phương pháp chu n độ.

- ộ m u: do các ch t gumid, hợp ch t keo của s t, do nhiễm b n của

các loại nước thải hay do sự phát triển của rong tảo. ộ màu được xác định

b ng phương pháp so màu với thang Platin - coban và tính b ng độ

- ộ ục: do các ch t r n lơ lửng, các ch t hữu cơ phân rã ho c do

động thực vật thủy sinh gây nên. ộ đục làm giảm khả n ng truy n ánh sáng

do vậy ảnh hưởng đến quá trình quang hợp dưới nước. độ đục càng lớn, môi

trường nước bị nhiễm b n càng cao và c n phải có biện pháp xử l .

- h t rắn lơ lửng (TSS : h t r n lơ lửng là các hạt nh hữu cơ ho c

vô cơ có trong nước thải. h t r n lơ lửng có ảnh hưởng đến ch t lượng nước

khi sử dụng cho sản xu t, cho sinh hoạt, cản trở và tiêu tốn nhi u hóa ch t

trong quá trình xử l .

* Chỉ tiêu hóa học

- m lượng oxy hò t n trong nước (Dissolved Oxygen - DO): hàm

lượng oxy h a tan trong nước mg l là lượng oxy t không khí có thể h a tan

vào nước trong đi u kiện nhiệt độ, áp su t xác định. Oxy h a tan trong nước

tham gia vào quá trình trao đ i ch t, duy trì n ng lượng quá trình phát triển,

sinh sản và tái sản xu t cho các loài sinh vật dưới nước. àm lượng oxy h a

tan cho ta biết ch t lượng nước. Oxy h a tan th p cho biết nước có nhi u ch t

hữu cơ, nhu c u oxy hóa t ng nên tiêu thu nhi u oxy trong nước. Oxy h a tan

cao, nước nhi u rong tảo tham gia quang hợp giải phóng oxy;

- hu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand - BOD): là

lượng oxy c n thiết để vi sinh vật tiêu thụ trong cå quá trình oxy hoá các ch t

hữu cơ trong nước, nh t là nước thải sinh hoạt. h số O là thông số quan

trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước. h số này càng cao cho th y

nước bị ô nhiễm càng nhi u;

- hu cầu oxy hó học (Chemical Oxygen Demand - COD): đây c ng

là thông số c n thiết để đánh giá ch t lượng nguồn nước. Thông thường O

được sử dụng nhi u hơn O , do khi phân tích ch số O đ i h i thời gian lâu hơn 5 ngày ở nhiệt độ 200C);

- im loại n ng Pb, u, Ni, d, g, Sn, r, v.v… là một số kim loại

n ng đi vào trong nước do nước thải công nghiệp ho c đô thị. hủ yếu là chì,

đồng, k m, thủy ngân, v.v…Những kim loại này ở đi u kiện p khác nhau s

tồn tại những hình thái khác nhau và gây ô nhiễm môi trường;

3-,

- ác hợp ch t phốtpho: thường ở dạng 2PO4

-, HPO4

2-, PO4

polyphotphat,và phốtpho hữu cơ. ây là một trong những nguồn dinh dưỡng

chủ yếu cho các thực vật dưới nước. Tuy nhiên yếu hàm lượng quá cao s gây

phú dưỡng hoá trong ao hồ;

2- : có trong nước do khoáng ch t ho c

- m lượng sunph t (SO4

có nguồn gốc hữu cơ. Với hàm lượng lớn hơn 250mg l gây t n hại sức 2- phản ứng với ch t hữu cơ

kh e cho con người. đi u kiện yếm khí SO4

tạo thành khí 2S gây m i hôi và có tính độc cao cho sinh vật thủy sinh

nh t là trong nuôi trồng thủy sản. ễ gây hiện tượng n m n kim loại đối

với các thiết bị dưới nước.

- ác hợp ch t nitơ: quá trình phân hủy các ch t hữu cơ sinh ra - . o đó các hợp ch t này thường

-), nitrat (NO3

+), nitrit (NO2

amoniac (NH4

được xem là các ch t ch thị d ng để nhận biết mức độ nhiễm b n của nguồn - cao là môi trường dinh dưỡng tốt cho tảo, rong phát

nước. Nồng độ NO3

triển, gây ảnh hưởng đến ch t lượng nước d ng trong sinh hoạt.

- m lượng ch t dầu mỡ, có thể là ch t b o, acid hữu cơ, chúng gây

khó kh n trong quá trình vận chuyển nước, ng n cản oxy hoà tan.

* Chỉ tiêu sinh học

Trong nước thiên nhiên có nhi u loại vi tr ng, siêu vi tr ng, rong tảo và

nhi u loại thủy vi sinh khác. T y theo tính ch t, các loại vi sinh vật trong

nước có thể vô hại ho c có hại. Nhóm có hại bao gồm các loại vi tr ng gây

bệnh, các loại rong rêu, tảo, v.v…Nhóm này c n loại b kh i nước trước khi

sử dụng. Trong ch t thải của người và động vật luôn có loại vi khu n . oli

sinh sống và phát triển. ó là vi khu n đ c trưng cho mức độ nhiễm tr ng của

nước ảnh hưởng đến ch t lượng nước sinh hoạt.

1 2 hững y u tố ảnh hưởng tới ch t lượng nước m t

1.2.1 Nước thải sinh ho t

Nước thải sinh hoạt là một trong những nguyên nhân chính gây ô

nhiễm nguồn nước m t. Nước thải sinh hoạt chiếm trên 30 t ng lượng thải

trực tiếp ra các sông hồ, hay kênh rạch d n ra sông [20].

ối với khu vực ồng b ng sông ửu Long, Tây Nguyên và trung du,

mi n núi phía c, t lệ v t ng lượng các ch t ô nhiễm trong nước thải sinh

hoạt khu vực thành thị th p hơn so với khu vực nông thôn. Sự khác nhau rõ

rệt nh t được ghi nhận ở khu vực ông Nam ộ khi t ng lượng các ch t ô

nhiễm trong nước thải khu vực thành thị lớn hơn r t nhi u so với khu vực

nông thôn hình .2).

H 2

19]

Lượng nước thải sinh hoạt đ ra các hệ thống sông, hồ hàng n m đ u

t ng do tốc độ đô thị hóa cao. T lệ t ng dân số khu vực đô thị nhanh g p ba

l n mức độ t ng dân số cả nước. ô thị hóa diễn ra với tốc độ nhanh chóng,

n m 990 cả nước có 550 đô thị, trong khi đó đến tháng 6 n m 20 2 đã là 758

đô thị. Ngay cả ở khu vực nông thôn, lượng nước thải sinh hoạt chiếm t lệ r t

lớn và t ng nhanh qua t ng n m. Trong khi đó, ph n lớn các đô thị ở Việt

Nam đ u chưa có nhà máy xử l nước thải tập trung, ho c đã xây dựng nhưng

chưa đi vào hoạt động c ng như hoạt động không có hiệu quả, khiến tình trạng

ô nhiễm nguồn nước m t do nước thải sinh hoạt càng thêm tr m trọng [20].

H 1.3 t gây ô n

1.2.2 Nước thải công nghiệp

ng với sự b ng n của cuộc cách mạng khoa học k thuật, quá trình

công nghiệp hóa đang diễn ra một cách nhanh chóng ở t t cả các nước trên thế

giới. Nhi u ngành công nghiệp được mở rộng quy mô sản xu t c ng như

phạm vi phân bố. ng với sự phát triển công nghiệp và sự gia t ng lượng

nước thải ra môi trường. các nước đang phát triển, việc đ u tư cho hệ thống

xử l nước thải công nghiệp c n hạn chế. Số lượng khu công nghiệp có hệ

thống xử l nước thải ở Việt Nam v n đang ở mức trung bình 50 - 60 , hơn

nữa hơn 50 trong số đó v n chưa hoạt động có hiệu quả.

nhiễm môi trường nước m t do nước thải công nghiệp tập trung ở

các trung tâm công nghiệp, khai thác khoáng sản như à Nôi, ải Ph ng,

Quảng Ninh, ình ương, thành phố ồ hí Minh, ồng Nai...Sự gia t ng

nước thải t các khu công nghiệp và khu khai thác khoáng sản trong những

n m g n đây là r t lớn. Tốc độ gia t ng này cao hơn nhi u so với sự gia t ng

t ng lượng nước thải chung trong toàn quốc. Theo số liệu của ộ Tài nguyên

và Môi trường, lượng nước thải phát sinh t các khu công nghiệp v ng ông

Nam ộ lớn nh t trong 6 v ng kinh tế của cả nước, chiếm khoảng 50 [19].

T ng lượng nước thải và thải lượng các ch t ô nhiễm trong nước thải các khu

công nghiệp ở Việt Nam được thể hiện trong bảng .1 [20].

20]

Lượng T ng lượng các ch t ô nhiễm kg ngày V ng hu vực

TSS COD T ng N T ng P BOD

à Nội nước thải (m3 ngày 36.577 8.047 11.668 2.122 5.011 2.926

ải Ph ng 14.026 3.086 1.922 814 4.474 1.122 ồng Quảng Ninh 8.050 1.771 1.103 467 2.568 644 b ng ải ương 23.806 5.237 1.381 1.904 3.261 7.594 sông ưng Yên 12.350 2.717 1.692 716 3.940 988 ồng Vĩnh Phúc 21.300 4.686 2.918 1.235 6.795 1.704

c Ninh 38.946 8.568 5.336 2.259 12.424 3.116

à N ng 23.792 5.234 3.260 1.380 7.590 1.903

924 Th a Thiên uế 4.200 575 244 1.340 336 uyên

hải mi n Quảng Nam 13.024 2.865 1.784 755 4.154 1.042

Trung Quảng Ngãi 3.950 869 541 229 1.260 316

ình ịnh 13.842 3.045 1.896 803 4.416 1.107

7.905 4.616 TP. HCM 57.700 12.694 18.406 3.347

ồng Nai 179.066 39.395 24.532 57.122 10.386 14.325

5.426 7.484 V ng Tàu 93.550 20.581 12.816 29.842

ình ương 45.900 10.098 6.288 2.662 14.642 3.672 ông Nam ộ Tây Ninh 11.700 2.574 1.603 679 3.732 936

ình Phước 100 22 14 6 32 8

Long An 25.384 5.585 3.478 8.098 1.472 2.031

n Thơ 11.300 2.486 1.548 3.605 655 904

ồng b ng

à Mau 2.400 528 329 766 139 192 sông ửu

Long

1.2.3 Nước thải y t

Nước thải y tế được xem là nguồn thải r t độc hại nếu không được xử

l trước khi thải ra môi trường do thành ph n của nước thải y tế chứa nhi u

hóa ch t độc hại với nồng độ cao và chứa nhi u vi tr ng, vi khu n lây lan

bệnh truy n nhiễm. Mức độ gia t ng lượng nước thải y tế ở nước ta ngày càng

nhanh chóng do sự gia t ng số lượng các bệnh viện và cơ sở y tế [20].

nhiễm do nước thải y tế nhìn chung tập trung ở các thành phố lớn, nơi có

những bệnh viện, cơ sở y tế lớn d n đến lượng nước thải y tế hàng ngày vượt

quá khả n ng xử l .

1.2.4 Nước thải nông nghiệp

ên cạnh các nguồn nước thải trên, nước thải nông nghiệp c ng là một

nguồn gây ô nhiễm môi trường nước m t. Ngành nông, lâm nghiệp và thủy

sản v n đóng góp một t trọng lớn trong P quốc gia. oạt động nông

nghiệp sử dụng phân bón không đúng quy trình, sử dụng quá nhi u hóa ch t

bảo vệ thực vật…đang là nguồn gây ô nhiễm môi trường nước ở các lưu vực

sông, suối. Nước thải t hoạt động nông nghiệp có chứa hóa ch t bảo vệ thực

vật, thuốc tr sâu là những thành ph n hết sức độc hại cho môi trường và sức

kh e con người. c biệt, ở các khu vực sản xu t nông nghiệp, người dân

thường sử dụng trực tiếp nước sông, hồ làm nước sinh hoạt hay nuôi trồng

thủy sản [20].

1.3 ử dụng ch số ánh giá ch t lượng nước m t

h số ch t lượng nước ế ắ W I là một ch số được tính toán t

các thông số quan tr c ch t lượng nước, d ng để mô tả định lượng v ch t

lượng nước và khả n ng sử dụng của nguồn nước đó và được biểu diễn qua

một thang điểm [21].

WQ thông số ế ắ W ISI) là ch số ch t lượng nước tính toán

cho m i thông số.

h số WQ được d ng để đánh giá nhanh ch t lượng nước m t lục địa

một cách t ng quát. ên cạnh đó, ch số WQ có thể được sử dụng như một

nguồn dữ liệu để xây dựng bản đồ phân v ng ch t lượng nước c ng như cung

c p thông tin môi trường cho cộng đồng một cách đơn giản, dễ hiểu, trực

quan giúp nâng cao nhận thức của người dân v môi trường.

h số WQ được xây dựng dựa trên các nguyên t c sau [21]:

- ảo đảm tính ph hợp;

- ảo đảm tính chính xác;

- ảo đảm tính nh t quán;

- ảo đảm tính liên tục;

- ảo đảm tính s n có;

- ảo đảm tính có thể so sánh.

WQ được xu t hiện đ u tiên ở M vào thập niên 70 thế kỷ trước và

được áp dụng rộng rãi ở nhi u bang trên nước M . iện nay, ch số WQ

được triển khai nghiên cứu và sử dụng rộng rãi ở nhi u quốc gia như n ộ,

anada, hile, nh, c, Malaysia....

M , ch số WQ được xây dựng cho m i bang, đa số các bang tiếp

cận theo phương pháp của Qu Vệ sinh Quốc gia M National Sanitation

Foundation - NSF , gọi t t là WQI - NSF. ây được xem là bộ ch số n i

tiếng và được ứng dụng rộng rãi nh t trên thế giới đến nay.

ối với các quốc gia châu u chủ yếu sử dụng phương pháp phát triển

t ch số WQ - NSF của oa , tuy nhiên m i Quốc gia, thậm chí m i địa

phương lựa chọn các thông số và phương pháp tính ch số phụ riêng.

ối với một số quốc gia châu như Malaysia, n ộ đã phát triển

phương pháp đánh giá ch t lượng nước t ch số WQ - NSF của M . ên

cạnh đó, nhưng m i quốc gia này c ng xây dựng nhi u loại ch số WQ cho

t ng mục đích sử dụng.

Tại Việt Nam đã có nhi u nghiên cứu và đ xu t áp dụng bộ ch số

WQ như WQ 2 và WQ 4 trong đánh giá ch t lượng nước sông Sài n tại

Phú ường, ình Phước và Phú n giai đoạn 2003 - 2007. N m 20 , để

thống nh t cách tính toán ch số WQ , T ng ục Môi trường đã chính thức

ban hành s tay hướng d n tính toán ch số ch t lượng nước b ng ch số WQ

theo quyết định số 879 Q -T MT ngày 0 tháng 07 n m 20 . Theo quyết

định này, ch số ch t lượng nước được áp dụng đối với số liệu quan tr c môi

trường nước m t lục địa và áp dụng đối với cơ quan quản l nhà nước v môi

trường; các t chức, cá nhân có tham gia vào mạng lưới quan tr c môi trường

và tham gia vào công việc công bố thông tin v ch t lượng môi trường cho

công đồng.

Cho đến nay có thể kể đến mô hình WQ do tác giả Lê Trình áp dụng

cho sông, kênh rạch của thành phố ồ hí Minh [16] và mô hình WQ do

Tôn Th t Lãng áp dụng tại sông ồng Nai [7 . ên cạnh đó có thể kể đến

nghiên cứu của Nguyễn uy Phú n m 2012) [12] khi sử dụng ch số WQ

phục vụ đánh giá ch t lượng nước sông ồng đoạn chảy qua thành phố à

Nội. Phạm Thế nh và Nguyễn V n uy 20 3 [1] sử dụng ch số WQ đánh

giá hiện trạng ch t lượng môi trường nước m t thành phố à Lạt. Trong

nghiên cứu này, t kết quả xác định ch số WQ , các tác giả đã đ xu t một số

biện pháp quản l t ng hợp tài nguyên nguồn nước m t của thành phố à Lạt

theo hướng phát triển b n vững [ ].

Quy trình tính toán và sử dụng WQ trong đánh giá ch t lượng môi

trường nước bao gồm các bước sau [21]:

) Bước 1: Thu thập, tập hợp số liệu quan tr c t trạm quan tr c môi

trường nước m t lục địa số liệu đã qua xử l .

b) Bước 2: Tính toán các giá trị WQ thông số.

c) Bước 3: Tính toán WQI.

d) Bước 4: So sánh WQ với bảng các mức đánh giá ch t lượng nước.

Sau khi tính toán được WQ , sử dụng bảng .2 để so sánh, đánh giá, cụ

thể như sau:

2 g x đị ị W I ơ ứ ứ đ [21]

iá trị oại ức ánh giá ch t lượng nước h ng m u WQI

Xanh nước I 91 – 100 Sử dụng tốt cho mục đích c p nước sinh hoạt biển

Sử dụng cho mục đích c p nước sinh hoạt II 76 – 90 Xanh lá cây nhưng c n các biện pháp xử l ph hợp

Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và mục đích III 51 – 75 Vàng tương đương khác

Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích IV 26 – 50 Da cam tương đương khác

Nước ô nhiễm n ng, c n các biện pháp xử l V 0 – 25 trong tương lai

1.4 ổng qu n các c ng trình nghiên cứu ứng dụng c ng nghệ ị tin học

x y dựng v ánh giá ch t lượng nước m t

1.4 rên th giới

Trong những thập kỷ g n đây, công nghệ địa tin học nói chung, công

nghệ viễn thám và S đã trở thành công cụ hiệu quả trong xây dựng cơ sở dữ

liệu phục vụ đánh giá môi trường nước m t trên thế giới. o số liệu quan tr c

ch t lượng nước là các thông số rời rạc, việc tiếp cận và khai thác các số liệu

này là r t hạn chế. ơ sở dữ liệu ch t lượng nước m t xây dựng b ng công

nghệ ịa tin học với các ưu điểm n i bật như khả n ng lưu trữ, xử l và phân

tích dữ liệu không gian, đ c biệt là chức n ng nội suy đã được áp dụng để tính

toán hàm lượng các thông số ch t lượng nước ở các điểm xung quanh trên cơ

sở các điểm l y m u. Nhi u phương pháp nội suy như khác nhau W,

riging, Spline...đã được áp dụng trong các nghiên cứu trên thế giới c ng như

ở Việt Nam trong đánh giá ch t lượng nước.

Silberbauer 997 sử dụng công nghệ S trong xây dựng cơ sở dữ

liệu và quan tr c ch t lượng nước ở Nam Phi [67]. Trong nghiên cứu này, tác

giả đã sử dụng ph n m m S rc nfo và các ứng dụng được viết b ng ngôn

ngữ rc Macro Language ML phục vụ đánh giá ch t lượng nước trên cơ

sở 750 điểm quan tr c thực địa. Zaidi (2012) [79] sử dụng tư liệu viễn thám

và S trong xây dựng cơ sở dữ liệu và mô hình quản l , dự báo ch t lượng

nước m t ở Pakistan. Trong nghiên cứu trên, tư liệu ảnh vệ tinh quang học

Landsat và SPOT 5 đã được sử dụng nh m thiết lập mối quan hệ không gian

với các thông số ch t lượng nước đo được, t đó tác giả xây dựng các mô

hình dự báo ch t lượng nước m t dựa theo t ng tải trọng tối đa hàng ngày.

Zeilhofer et al. (2008) [80] phát triển hệ thống S phục vụ theo dõi và

quản l ch t lượng nước lưu vực sông ở bang Mato rosso, mi n trung

razil. iai đoạn đ u của dự án, các tác giả tập trung vào xây dựng cơ sở dữ

liệu c ng như các modules lưu rữ và xử l cơ sở dữ liệu này. Một số mô hình

như N Flow và QU L2 c ng được tích hợp vào hệ thống này nh m mô

ph ng d ng chảy và ch t lượng nước ở các lưu vực sông, thử nghiệm cho lưu

vực sông uiaba razil .

Nghiên cứu của lssgeer et al. 20 7 [27] sử dụng các công cụ trong

S nh m xây dựng bản đồ phân bố hàm lượng một số thông số ch t lượng

nước khu vực sông Nerus, Terengganu Malaysia . Trong nghiên cứu này, các

tác giả sử dụng dữ liệu ch t lượng nước giai đoạn 20 0 – 20 3 và kết quả thu

thập thực địa n m 20 6 hình .4 nh m mô hình hóa phân bố các thông số

ch t lượng nước, t đó đánh giá ch t lượng nước giai đoạn 20 0 – 2016 [27].

oubakri và Rhinane 20 7 [29] sử dụng công nghệ S trong xây

dựng ứng dụng nh m hiển thị và phân tích dữ liệu ch t lượng môi trường

nước m t khu vực ouregreg Maroc . ng dụng này được xây dựng trên n n

Web, cho ph p người d ng có thể tiếp cận dễ dàng nguồn dữ liệu c ng như

cung c p khả n ng phân tích các dữ liệu ch t lượng nước, t đó giúp nhà quản

l đưa ra các biện pháp kịp thời trong theo dõi, đánh giá ch t lượng nước

hình .5).

H ị ắ ứ

H G ứ ng GIS

ứ

Bilhimer (2012) [28] ứng dụng công nghệ S trong xây dựng hệ thống

cảnh bảo và quản l nh m cải thiện ch t lượng môi trường nước m t ở

Washington M , trong đó tác giả xây dựng ứng dụng S phục vụ lưu trữ,

cập nhật và xử l số liệu đo đạc hình .6 .

H G ứ GI W

(Bilhimer, 2012)

McKinney, Annning (2009) trong [52 đã sử dụng công nghệ S trong

xác định sự phân bố không gian của các thông số ch t lượng nước khu vực

Tây Nam nước M . Trong nghiên cứu này, các lớp dữ liệu raster với độ phân

giải không gian 00 m đại diện cho đ c tính không gian của lưu vực, khu vực

thoát nước, mật độ dân số, sử dụng đ t và sử dụng nước được sử dụng nh m

mô hình hóa phân bố không gian của các thông số ch t lượng nước.

Meyer (2006) [53] sử dụng phương pháp nội suy khoảng cách ngược có

trọng số W nh m đánh giá phân bố hàm lượng O trong nước m t khu vực

vịnh Tampa M . ng sử dụng phương pháp nội suy W, Oke et al.

(2013) [59] đã xây dựng các bản đồ thông số ch t lượng nước trên lưu vực

sông Ogun - Osun Nigeria . Trong nghiên cứu này, các tác giả đã chứng

minh r ng hàm lượng các ch t gây ô nhiễm ở lưu vực sông Ogun - Osun thay

đ i theo m a, trong đó d ng chảy là một nguyên nhân góp ph n gây ô nhiễm,

đ c biệt là với các ch số O , PO4-P, .coli và F. Phương pháp nội suy W

c n được sử dụng trong các nghiên cứu như của Raikar và cộng sự 20 2 khi

phân tích ch t lượng nước ng m ở khu vực hadravathi n ộ t 7 điểm

quan tr c l y m u [51].

H 1.7 ế x

ơ I W

Gharbia et al. 2016 [40] đã sử dụng S trên cơ sở thuật toán nội suy

Ordinary riging trong đánh giá phân bố các thông số ch t lượng nước m t

các hồ khu vực dải aza Palestine . Trong nghiên cứu này, các tác giả sử

dụng 325 điểm l y m u ch t lượng nước m t, sau đó tiến hành nội suy cho

toàn khu vực. ết quả nhận được cho th y, độ chính xác khi sử dụng thuật

toán Ordinary riging lên đến trên 90 .

ên cạnh những nghiên cứu trên, thuật toán nội suy riging c ng được

sử dụng trong một số nghiên cứu khác như của Nas 2009 [57], Gunarathna et

al. (2016) [43 khi đánh giá ch t lượng nước m t ở Sri Lanka và Th Nhĩ .

H 1.8 ế H ứ G

Tư liệu viễn thám c ng được kết hợp với k thuật S trong đánh giá

ch t lượng môi trường nước m t. o trên các kênh ảnh của ảnh vệ tinh quang

học có khả n ng thể hiện đ c điểm phản xạ của một số thông số ch t lượng

nước như TSS, O , O , ch t diệp lục…, phản xạ ph t các kênh ảnh này

có thể được sử dụng kết hợp kết quả quan tr c nh m xây dựng hàm hồi quy

đánh giá ch t lượng nước [62 - 64]. N m 2008, He et al. [46] đã sử dụng tư

liệu viễn thám quang học và S trong nghiên cứu đánh giá ô nhiễm nước

m t các hồ ở c inh Trung Quốc . Trong nghiên cứu này, các tác giả đã sử

dụng dữ liệu ảnh đa ph L N S T TM và 76 điểm l y m u ch t lượng nước

nh m xác định hàm lượng ch t diệp lục chlorophyll , ch t hữu cơ h a tan

(COD - chemical oxygen demand , total nitrogen TN , ammonia nitrogen

N 3-N ,…trong các hồ chứa nước ở thành phố c inh Trung Quốc .

Nghiên cứu này đã chứng minh r ng, các kênh ph ở dải sóng nhìn th y và

hồng ngoại có thể sử dụng để xây dựng các mô hình tính toán hàm lượng các

tạp ch t trên với độ chính xác đảm bảo [46].

H 1.9 ị đ ứ W H 46]

H 1.10 ế x đị NO3- H3- ứ

W H

Trong nhi u nghiên cứu khác, như của heng, Lei 200 [35], Olet

(2010) [60], Wang et al (2009) [73], Sudheer K. et al (2006) [69], Xing-Ping

Wen (2010) [78], Yuan - Fong Su (2008) [77], Doxaranet al. (2002) [38],

Doxaran et al. (2006) [37]...các tác giả c ng sử dụng tư liệu viễn thám và số

liệu các trạm quan tr c trong đánh giá hàm lượng ch t lơ lửng, ch t diệp lục

khu vực cửa sông và ven biển. ết quả nhận được t các nghiên cứu này đã

được sử dụng trong xây dựng các hệ thống giám sát ch t lượng nước m t khu

vực cửa sông và ven biển và cung c p cơ sở khoa học phục vụ công tác ứng

phó tình trạng ô nhiễm nước và cải thiện ch t lượng nước.

H 1.11 ơ đ đ

ứ [50]

Nghiên cứu của Li et al. 20 8 [50] sử dụng ảnh vệ tinh Landsat và k

thuật phân tích không gian trong S nh m đánh giá ảnh hưởng của quá trình

đô thị hóa đến ch t lượng nuwocs m t khu vực trung tâm thành phố Thượng

ải Trung Quốc giai đoạn 2007 – 20 7. Trong nghiên cứu này, các tác giả

sử dụng 02 cảnh ảnh Landsat, bao gồm ảnh Landsat 5 TM ngày 23 7 2007 và

ảnh Landsat 8 OL ngày 6 8 20 7, mô hình số độ cao M c ng giá trị các

thông số ch t lượng nước tại các điểm l y m u hình . để đánh giá sự

thay đ i trong ch t lượng nước, t đó phân tích ảnh hưởng của quá trình đô

thị hóa đến ch t lượng nước m t.

Ngoài dữ liệu ảnh viễn thám quang học độ phân giải trung bình và cao

L N S T, SPOT , dữ liệu ảnh độ phân giải th p MO S c ng đã được sử

dụng trong nhi u nghiên cứu nh m đánh giá hàm lượng ch t lơ lửng, ch t

diệp lục trong nước biển. o ưu điểm diện tích v ng chụp rộng, dải ph và số

lượng kênh ph lớn, ảnh MO S t ra có hiệu quả đ c biệt trong nghiên cứu

môi trường biển và ven bờ. Trong nghiên cứu của uzman et al (2009) [44],

tác giả sử dụng dữ liệu ảnh MO S xác định hàm lượng ch t lơ lửng khu vực

vịnh Mayaguez Perto Rico trên cơ sở đánh giá mối quan hệ với hiện trạng

xói m n và trượt lở đ t. Nghiên cứu trên đã chứng minh r ng, kênh ảnh

MO S bước sóng trong khoảng 0.589 - 0.645 m có khả n ng thể hiện sự

phân bố hàm lượng ch t lơ lửng, ch t diệp lục tốt nh t. ác tác giả c ng đã sử

dụng máy đo quang ph bức xạ c m tay R 500 để hiệu ch nh ph b m t

nh m t ng cường độ chính xác trong tính toán. ng sử dụng dữ liệu ảnh đa

ph độ phân giải th p MO S trong đánh giá ch t lượng nước v ng ven biển có

thể kể đến các nghiên cứu của Wong et al 2008 [75], Brando et al (2006) [30].

Nước thải m là nguyên nhân gây ô nhiễm các nguồn nước m t và nước

ng m. ánh giá ch t lượng nước thải m là nhu c u c p thiết và là đ tài quan

tâm thường xuyên của nhi u trung tâm khoa học và các nhà khoa học trên thế

giới. Trong những n m g n đây, k thuật địa tin học được coi là công cụ hiệu

quả trong đánh giá ch t lượng nước thải m . V n đ đánh giá ch t lượng nước

thải m được thế giới quan tâm t r t sớm. Mays đã đi sâu ứng dụng S đánh

giá độ rủi ro khi nghiên cứu tài nguyên nước các d ng sông [51]. Alaghmand

et al. [26] đã ứng dụng S trong mô hình hóa ô nhiễm các nguồn nước m t.

Slobodan P. Simonovic có các công bố v ứng dụng S trong đánh giá ch t

lượng các nguồn nước m t ở a-na-da. Pierre-Yves [65] công bố hiệu quả của

sử dụng S trong lập bản đồ ô nhiễm nước m t tại các nguồn nước m t

Thụy- iển. Tsedey Wondmu ebiru công bố các ch số và mô hình bản đồ

S ô nhiễm nước m t. Các nhà khoa học a Lan như Szczepanska và

Twardowska c ng đã thành công khi ứng dụng sự tích hợp mô hình SW T và

S để đánh giá ch t lượng nước v ng than Silesia [70]. Trong nghiên cứu

trên, Szczepanska và Twardowska đã chứng minh có tới khoảng 50 triệu t n

nước thải được đưa ra môi trường hàng n m do khai thác than ở khu vực

Silesia, a Lan, d n đến ô nhiễm môi trường n ng n , trong đó có ô nhiễm

môi trường nước m t [70].

Ngoài các nghiên cứu trên, có thể kể đến nghiên cứu của Tomic ở khu

vực khai thác m olubara, Lazarevac (Serbia, 2014) [71]. Tác giả đã sử

dụng kết hợp dữ liệu viễn thám và S để xác định các thông số ch t lượng

nước phục vụ đánh giá ô nhiễm nguồn nước m t do khai khoáng. Woldai

(2011) [74] c ng sử dụng tư liệu viễn thám, trong đó có ảnh hàng không và

ảnh vệ tinh và S để quan tr c ô nhiễm nước m t do khai khoáng ở Th Nhĩ

. Tác giả c ng sử dụng kênh hồng ngoại nhiệt ảnh L N S T nh m phát

hiện các khu vực khai thác m b t thường v nhiệt nh m cảnh báo cháy ng m.

N m 2002, vans và các cộng sự đã sử dụng tư liệu ảnh viễn thám S

trong nghiên cứu ô nhiễm nước m t do khai thác d u ở Maracaibo

(Venezuela) [39 . ác nghiên cứu trên đã chứng minh r ng, công nghệ địa tin

học là một công cụ hiệu quả trong đánh giá ch t lượng nước nói chung, quan

tr c ô nhiễm nước m t do khai khoáng nói riêng.

1.4 rong nước

Trước đây, ở Việt Nam, để đánh giá mức độ ô nhiễm nước m t thường

dựa vào việc phân tích các thông số ch t lượng nước riêng biệt, sau đó so

sánh giá trị t ng thông số đó với giá trị giới hạn được quy định trong các tiêu

chu n quy chu n trong nước ho c quốc tế. Tuy nhiên, cách làm này có r t

nhi u hạn chế do việc đánh giá t ng thông số riêng r không nói lên diễn biến

ch t lượng t ng quát của nước m t. ể kh c phục khó kh n trên, c n phải có

một ho c một hệ thống ch số cho ph p lượng hóa được ch t lượng nước. Một

trong các ch số ch t lượng nước được ứng dụng rộng rãi và mang lại hiệu quả

nh t trong đánh giá ch t lượng nguồn nước trên thế giới là chí số ch t lượng

nước WQ Water Quality Index).

h số WQ được đ xu t vào những n m 70 thế kỷ trước dựa trên các

thông số quan tr c ch t lượng nước. ây được xem là phương pháp chu n ở

nhi u quốc gia trong đánh giá ch t lượng môi trường nước m t.

Lê V n Th ng và cộng sự 20 3 [15] đánh giá xu thế biến đ i ch t

lượng nước Sông ương giai đoạn 2003 - 2012 theo không gian và thời gian

b ng ch số WQ . Nghiên cứu của Trương V n àn và cộng sự 20 4 [3] đã

sử dụng ch số WQ đánh giá ch t lượng nước m t phục vụ nuôi trồng thủy,

hải sản khu vực đ m phá xã Phú M , huyện Phú Vang, t nh Th a Thiên uế.

Nhìn chung, các nghiên cứu trên đã chứng minh tính hiệu quả của phương

pháp sử dụng ch số WQ trong đánh giá ch t lượng nước m t ở Việt Nam.

M c d có nhi u ưu điểm, tuy nhiên việc áp dụng ch số WQ ch giúp

đánh giá ch t lượng nước một cách cục bộ ở các điểm quan tr c mà không thể

đánh giá cho toàn bộ khu vực nghiên cứu. Những hạn chế này có thể được

kh c phục khi sử dụng công nghệ địa tin học nói chung, công nghệ S và

viễn thám nói riêng.

Trong lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa tin học nh m đánh

giá ch t lượng nước ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu xác định

hàm lượng chlorophyll trong nước biển, đánh giá ch t lượng nước một số hồ

dữ trữ nước… t ảnh SPOT, MO S. ác nhà khoa học tại ục Viễn thám

quốc gia, ộ Tài nguyên và Môi trường (2011) [23] trong dự án nghiên cứu

khoa học ử GI x ơ

ậ đ ế

đ ị đ ó ơ ế

ọ đ ắ ” đã sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh quang học SPOT ước

lượng hàm lượng một số thông số ch t lượng nước khu vực ven biển ải

Ph ng - Quảng Ninh. Trịnh Lê ng (2014) [72] sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh

quang học Landsat và kết quả quan tr c ch t lượng nước tại 0 điểm l y m u

để đánh giá phân bố hàm lượng ch t lơ lửng trong nước m t hồ Trị n. ên

cạnh đó c ng có thể kể đến một số nghiên cứu của Nguyễn Thị Thu à và

cộng sự 20 6 [5 , Nguyễn V n Thảo 20 6 [ 4 , Nguyễn Quốc Phi và cộng

sự 20 4 [11 …

ên cạnh các nghiên cứu trên, cho đến nay ở Việt Nam đã có nhi u đ

tài, dự án nghiên cứu khoa học trong ứng dụng công nghệ địa tin học đánh giá

ch t lượng nước. ó thể kể đến đến đ tài Nghiên cứu ứng dụng ảnh vệ tinh

để xác định nhiệt độ và hàm lượng chlorophyll b m t nước biển” của Lê

Minh Sơn ục viễn thám quốc gia, 2008 , đ tài nghiên cứu khoa học c p bộ

Sử dụng ảnh vệ tinh đa thời gian để đánh giá ảnh hưởng do biến động của

một số đối tượng bao gồm sử dụng đ t, r ng ngập m n, hàm lượng ch t lơ

lửng trong b m t nước biển đến biến động đường bờ khu vực t nh à Mau”

của Lê Thị Phương Mai ục Viễn thám quốc gia, 20 2 [8]. Trong các đ tài

này, các tác giả đã sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh MO S, SPOT để xác định

hàm lượng ch t lơ lửng, ch t diệp lục khu vực ven biển t nh à Mau.

Những n m v a qua, để nhanh chóng có được các công nghệ bảo vệ môi

trường tiên tiến, các cơ quan đơn vị sản xu t khai thác khoáng sản ở nước ta,

đ c biệt là T V đã có nhi u thành tựu v bảo vệ môi trường. ể áp dụng

công nghệ mới đã thực hiện phương châm không ch đi theo hướng tự nghiên

cứu mà chủ động hợp tác với các đối tác nước ngoài ức, àn Quốc, Nhật

ản để tiếp thu, nghiên cứu thử nghiệm, áp dụng công nghệ s n có của các

nước vào đi u kiện thực tế môi trường v ng m , nhờ đó đã rút ng n thời gian,

đảm bảo hiệu quả của công tác bảo vệ môi trường, bước đ u cải thiện môi

trường v ng than Quảng Ninh. iện nay, v cơ bản T V đã n m b t và làm

chủ được các công nghệ bảo vệ môi trường chính trong ngành m như quan

tr c môi trường, xử l nước thải, cải tạo phục hồi môi trường, trồng cây phủ

xanh bãi thải, phun sương chống bụi... T V và các đơn vị thành viên đã đ u

tư một số cơ sở phân tích, thực nghiệm: vườn ươm cây trồng ông ty

TN MTV Môi trường tại m Phả, 2 ph ng phân tích dữ liệu môi trường

Viện N M ; ông ty P Tin học, ông nghệ, Môi trường đạt chu n

quốc gia tại à Nội. ác đơn vị này tích l y nhi u n ng lực, kinh nghiệm

trong việc nghiên cứu, tư v n đ u tư v xử l ô nhiễm, bảo vệ môi trường

không ch ở v ng than Quảng Ninh mà ở cả các v ng sản xu t khai thác m

trong cả nước [2].

Việc ứng dụng ịa tin học nói chung và phục vụ công tác môi trường nói

riêng ở nước ta được quan tâm và phát triển manh m t những n m 990,

sau khi Nhà nước thực hiện chính sách mở cửa” phát triển kinh tế và khơi

thông dòng chảy đ u tư và hợp tác quốc tế ở nước ta. Trong những n m đó,

d mới b t đ u, nhưng công nghệ ịa tin học, S, PS… đã tìm được ứng

dụng trong các lĩnh vực khác nhau, phát triển với tốc độ nhanh chóng và trở

thành ph biến. i đ u trong lĩnh vực này là ngành tr c địa bản đồ, quân sự và

các dự án liên doanh hay có tài trợ của nước ngoài. ến nay h u như mọi

ngành kinh tế quốc dân, xã hội, môi trường đ u đã ứng dụng công nghệ ịa

tin học. Những ứng dụng ph biến như bản đồ dân số, bản đồ quy hoạch lâm

nghiệp, bản đồ ô nhiễm môi trrường, bản đồ phân bố nước, bản đồ phân bố

khoáng sản... và c n r t nhi u các thể loại khác mà khó có thể liệt kê hết ra

đây được.

Trong ngành m , việc ứng dụng máy tính nói chung và công nghệ ịa

tin học nói riêng trước n m 990 c n r t hạn chế, nhưng đến nay đã có những

bước phát triển vững ch c và nhanh chóng. Vào thời điểm đó, đi đ u trong

những đóng góp lớn phải kể đến các đơn vị sản xu t m đã nhanh chóng nhập

v các thiết bị đo đạc hiện đại như toàn đạc điện tử, máy đo xa điện tử, laze,

máy định vị PS… Nhi u ph n m m tin học được ứng dụng, đ c biệt là các

ứng dụng tích hợp đa chức n ng, xây dựng quản l S L, viễn thám, S….

Và tình hình triển khai phát triển nhanh chóng đ c biệt sau khi T ng ông ty

Than Việt Nam được thành lập 994 với quyết tâm phát triển hiện đại hóa

ngành khai khoáng. i đ u là các đơn vị như ông ty ng dụng Tin học

T.Ltd , ông ty Phát triển Tin học, ông nghệ và Môi trường T . ến

nay, v n đ ứng dụng công nghệ ịa tin học nói chung, hay S và bảo vệ

môi trường nói riêng đã được phát triển r t ph biến d với các c p độ khác

nhau ở h u như t t cả các đơn vị sản xu t kinh doanh và khai thác khoáng sản.

Sau đây là liệt kê những kết quả chính v phát triển công nghệ trong lĩnh vực

khai khoáng ở nước ta.

- ự án IE 9 / 3 “ ờ

" [24] - công trình hợp tác giữa ộ ông Thương Viện hoa học

và ông nghệ M , T V với hương trình Phát triển của Liên ợp Quốc

UN P được thực hiện trong thời gian 995-2000, với kết quả ánh giá

được hiện trạng môi trường các m than Quảng Ninh; Lập kế hoạch kiểm soát

môi trường, phục hồi đ t, chống bụi, xử l nước thải m trong khai thác; Xây

dựng ph ng thí nghiệm hiện đại và đào tạo đội ng cán bộ môi trường tiêu chu n

mà đến nay đã có chứng ch Ph ng thí nghiệm chu n Quốc gia V L Z 070.

- ự án “ ă ờ ă ờ ỏ

đ ó ” - công trình hợp tác với T chức viện trợ phát

triển S Thụy iển với ộ ông Thương 2000-2003 , trong đó có sự

tham gia của các cơ quan nghiên cứu như Viện N M - TKV (IMSAT),

Viện N M và Luyện kim V LUM , Viện ông nghệ óa học… đã

xây dựng mạng lưới các thành viên nghiên cứu môi trường công nghiệp Việt

Nam - NV RON T để chia sẻ thông tin và h trợ công tác.

Nhi u công nghệ hiện đại trên thế giới đã được giới thiệu ứng dụng như

công nghệ S xây dựng và quản l cơ sở dữ liệu môi trường - các ph n m m

rcView, rc S, Map nfo, QWin… Tuy nhiên, một điểm yếu thực tế

thường x y ra là khi chuyên gia nước ngoài rút đi, có hiện tượng các cán bộ

đã được đào tạo chuyển đ i công tác sang việc khác, thiết bị được viện trợ

xuống c p không kịp thay thế, k n ng áp dụng thực tế bị hạn chế… d n đến

việc ứng dụng công nghệ mới chưa triệt để và chưa hiệu quả.

Trên cơ sở những kiến thức thu nhận được, t thời gian trước n m 2000

đó đến nay, công tác quan tr c theo dõi môi trường được thực hiện một cách

nghiêm túc và khoa học. ã sử dụng thiết bị công nghệ hiện đại, xây dựng hệ

thống quan tr c môi trường, thực hiện quan tr c định k và quan tr c phục vụ

nghiên cứu khoa học cho các khu vực nhạy cảm tại v ng m . T n su t thực

hiện đo đạc thông số môi trường thường làm hàng quí để n m b t thông tin và

xử l kịp thời 4 l n quan tr c một n m ; ối tượng được quan tr c là các đơn

vị sản xu t kinh doanh với đủ các loại hình hoạt động trong ngành m , như

m khai thác lộ thiên, khai thác h m l , tuyển chế biến, kho vận - vật tư, xếp

dỡ, đ u nguồn nước thải công nghiệp. ịa bàn được quan tr c bao phủ các

khu công nghiệp m chính như m Phả, n ai, Uông í… ối với môi

trường nước, các thông sô thành ph n hóa học như Màu s c và độ đục, hợp

ch t hữu cơ, kim loại - s t, k m, chì, đồng…, kim loại n ng, nitơ, photpho,

asen, ch t r n, độ p … Ngoài ra công tác quan tr c môi trường c n được

thực hiện để đánh giá tác động môi trường TM trong khuôn kh các dự án

đ u tư phát triển sản xu t và dự án cải tạo phục hồi môi trường.

ết quả quan tr c được báo cáo định k , làm cơ sở để theo dõi đánh giá

ch t lượng nước, thực hiện các biện pháp xử l ph hợp, phục vụ nghiên cứu

khoa học, c ng như xác định mức độ trách nhiệm pháp l của cơ sở sản xu t

để đóng phí bảo vệ môi trường… Trên cơ sở kết quả quan tr c, đã áp dụng

các giải pháp công nghệ hợp l xử l ô nhiễm, cải tạo phục hồi môi trường

các m khoáng sản, tập trung vào công nghệ cải tạo phục hồi môi trường các

bãi thải và xử l nước thải các m than n định, thoát nước, trồng cây, cải tạo

cảnh quan ãi thải Nam èo Nai, Lộ Phong ; xử l nước thải m than nâng

độ p , xử l kim loại n ng, lọc c n, làm khô b n ọc Sáu, ửa ng …

- ự án ỏ ”, công trình hợp tác

giữa T ng công ty Than Việt Nam TVN và T chức ợp tác quốc tế Nhật

ản J với nhi u kết quả r t tốt đẹp. Thời gian thực hiện 5 n m, 200

đến 2006. ã thành lập Trung tâm n toàn m với các ph ng thí nghiệm gồm

nhi u thiết bị hiện đại nh t khu vực để phát triển công nghệ kiểm soát an toàn

cháy n khí và bục nước trong m h m l , đã tiến hành chuyển giao công

nghệ tiên tiến của thế giới v nghiên cứu và quản lí khí m và nước m , đảm

bảo an toàn trong khai thác than, áp dụng thực tế và l p đ t hệ thống quan tr c

tập trung tại m Mạo hê - T V…

- ự án Á ỏ ò

”, công trình hợp tác giữa Trung tâm N ng lượng Than J O L Nhật

ản và Tập đoàn ông nghiệp Than - hoáng sản Việt nam, Viện N M

và J O L c ng là cơ quan thực hiện. Thời gian thực hiện 5 n m, t

0 04 2002 đến 3 03 2007. Phía Việt Nam đã tiếp thu công nghệ, xây dựng

mô hình m u ở m Mạo hê, làm cơ sở cho việc nhân rộng các m h m l

khác. ự án đã thực hiện tốt việc chuyển giao kĩ thuật trong nghiên cứu địa

ch t thủy v n các nội dung: thuật nghiên cứu thuỷ v n, nước m t, nước

ng m; thuật th m d khảo sát; thuật khoan trong l ; thuật tr c địa

khảo sát; thuật tháo khô và bịt l p; Xây dựng mô hình địa ch t thuỷ v n

và mô ph ng d ng ch y nước ng m; Xây dựng hướng d n v ph ng chống

hiểm họa do bục nước gây ra. ết quả áp dụng thực tiễn đã tiếp nhận thiết bị,

chuyển giao công nghệ, thành lập hệ thống quan tr c thủy v n trên m t đ t và

trong l , thu thập thông tin, đo địa vật l ... c biệt trong số thiết bị chuyển

giao có ph n m m Vulcan tích hợp xây dựng cơ sở dữ liệu địa ch t m và

thành lập mô hình địa ch t thủy v n, các máy tr c địa toàn đạc điện tử Sokia

và máy định vị vệ tinh PS độ chính xác cao để xác định tọa độ điểm.

- Tập thể các tác giả oàn V n iển, Nguyễn hí Quang, i u im

Trúc, Phạm oàng ia, Nguyễn ng Sin, Nguyễn V n ư, Trịnh ng

Tâm, Nguyễn Mạnh iệp và nnk [4] đã thực hiện công trình “X ơ

đị đ ế

” một dự án áp dụng thực tế trong ngành khoáng sản bao tr m t t cả các

m than nước ta ông ty PT Tin học, ông nghệ và Môi trường, TVN. à

Nội. 200 . Thành công chính của công trình này là l n đ u tiên đưa ra và xây

dựng được một hệ thống cơ sở dữ liệu S L lớn, tập trung trong ngành

khai khoáng v thông tin địa ch t môi trường các khoáng sàng than, với c u

trúc định dạng tiêu chu n hệ thống S L của ph n m m Mocrosoft Ms

ccess , đồng thời có áp dụng công nghệ S và S L quan hệ Relational

geological databsse phục vụ truy cập và xử l được bởi các ph n m m tích

hợp m khác nhau.

Trong phạm vi v ng m , các cơ quan đơn vị thường xuyên thực hiện

công tác quan tr c giám sát môi trường là Viện N M MS T , ông ty

P Tin học, ông nghệ và Môi trường V T , ông ty TN MTV Môi

trường, Sở N Quảng Ninh…

- ác tác giả i u im Trúc, Nguyễn hí Quang và nnk [18] trong công

trình “ ứ ứ H đị ỹ

GI x đ ơ ỏ

than” ông ty PT Tin học, ông nghệ và Môi trường TVN. à Nội. 996

đã thực hiện thành công dự án áp dụng thực tế xây dựng bản đồ quản l ranh

giới các m than trên cả nước. ã giới thiệu và ứng dụng công nghệ thông tin,

hệ thống thông tin địa l S thành lập bản đồ quản l ranh giới m . ông

nghệ S được ứng dụng l n đ u r t có hiệu quả trong ngành than t n m

996, thực hiện cho t t cả các khu vực ngành than quản l , t v ng than các

t nh Quảng Ninh, Lạng Sơn, Thái Nguyên đến mi n Trung. ết quả dự án đã

xây dựng bản đồ n n số hóa các v ng than, cơ sở dữ liệu tọa độ, ranh giới, trữ

lượng... ; ã liên kết hệ thống bản đồ Quy hoạch ranh giới m . t ng n ng

su t lao động, độ chính xác, lưu trữ cập nhật thuận tiện; ã in ra hàng tr m

bản đồ quy hoạch các v ng than rõ ràng, sạch đẹp. ng tác giả i u im

Trúc 20 [ 7 đã sử dụng công nghệ tin học phục vụ xây dựng cơ sở dữ

liệu và phân tích môi trường nước khu vực Uông í, Quảng Ninh.

Nhìn chung, các nghiên cứu trong nước đã ph n nào chứng minh tính

hiệu quả trong ứng dụng công nghệ ịa tin học phục vụ xây dựng cơ sở dữ

liệu và đánh giá ch t lượng nước m t. M c d vậy, các nghiên cứu, đ c biệt

đối với khu vực khai thác m c n mang tính riêng r , chưa có nghiên cứu nào

đánh giá một cách t ng thể khả n ng ứng dụng công nghệ ịa tin học trong

xây dựng cơ sở dữ liệu c ng như khai thác cơ sở dữ liệu này phục vụ đánh giá

ch t lượng nước c ng như quản l nguồn tài nguyên nước m t.

1.5 h i thác khoáng sản v ảnh hưởng củ nó tới ch t lượng nước m t

v ng m m hả uảng inh

i nguyên nước mặt ở vùng mỏ Quảng Ninh

Quảng Ninh có hệ thống sông, suối dài trên 10 km, diện tích lưu vực x p x 3000km2. Các sông lớn là sông Ka Long, Tiên Yên, Ba Ch có diện tích lưu vực g n 1000 km2. Mạng lưới sông, suối dày đ c, mật độ trung bình 1

- 1,9km/km2, có nơi đến 2-2,4km/km2. Ngoài các con sông lớn, t nh Quảng

Ninh còn có một số con sông nh có chi u dài khoảng 0km, lưu vực dưới 300km2 các sông phân b dọc theo ven biển t thị xã Móng ái đến huyện

Hoàng Bồ, ông Tri u, Yên ưng. Tính t phía B c đến phía Nam t nh là các

con sông: Tín Coóng, Hà Cối, m Hà, ồng ái Xiêng, à Thành, ồng

M , Mông ương, iễn Vọng, Trới Míp, Yên Lập, Tràng Bảng, C u B ng,…

Quảng Ninh là t nh có tài nguyên nước khá phong phú và đ c s c. Lượng nước các sông khá phong phú, ước tính 8.776 tỷ m3 phát sinh trên toàn lưu vực. Dòng chảy lên tới 118 l/s/km2 ở những nơi có mưa lớn. H u hết các đô

thị trong v ng đ u có hệ thống sông, suối chảy qua. Trong vùng có một số

sông, suối lớn như sông iễn Vọng, sông Mông ương, sông Man, sông

Trới, sông V Oai, sông inh Th y, sông Tiên Yên, sông Ka Long,... Trong

vùng có hệ thống hồ chứa tự nhiên và nhân tạo r t phong phú. Một số hồ được

sử dụng kết hợp cho mục đích c p nước sinh hoạt và cung c p nước tưới cho

nông nghiệp. Một số hồ nước lớn cung c p nước sinh hoạt trong v ng như hồ

Cao Vân, hồ Yên Lập, hồ ồng Giang, hồ Lưỡng K , hồ Khe Rửa, hồ Tràng Vinh,... với trữ lượng nước khai thác ước đạt khoảng 300.000m3 ngđ.

Nhìn chung, các sông lớn ở Quảng Ninh tập trung chủ yếu ở các khu

vực mi n ông t nh, trong đó có v ng m C m Phả. ác sông đ u b t nguồn

t các v ng núi cao, độ dốc lớn ở thượng lưu và giảm d n ở hạ lưu, v mùa

mưa thường xảy ra mưa l , m a đông lưu lượng nước r t th p. T ng lượng nước đ u ứng với t n su t 75% ở các con sông khoảng 5 tỷ m3 nước hàng n m, trong đó có thể khai thác được khoảng 1 tỷ m3 nước trong n m để

phục vụ cho sản xu t và đời sống con người. Khi nghiên cứu ch t lượng nước

m t vùng Quảng Ninh, c n lưu r ng: h u hết các sông lớn trong t nh chảy

qua các địa phương tại khu vực hạ lưu đ u bị ảnh hưởng của thủy tri u và độ

m n nước ở các cửa sông c ng thay đ i theo mùa.

Quảng Ninh là t nh có tài nguyên nước khá phong phú và đ c s c. Lượng nước các sông khá phong phú, ước tính 8.776 tỷ m3 phát sinh trên toàn lưu vực. ng chảy lên tới 8 l s km2 ở những nơi có mưa lớn. u hết các đô

thị trong v ng đ u có hệ thống sông, suối chảy qua. Trong v ng, có một số

sông, suối lớn như sông iễn Vọng, sông Mông ương, sông Man, sông

Trới, sông V Oai, sông inh Th y, sông Tiên Yên, sông a Long…; có hệ

thống hồ chứa tự nhiên và nhân tạo r t phong phú. Một số hồ được sử dụng

kết hợp cho mục đích c p nước sinh hoạt và cung c p nước tưới cho nông

nghiệp. Một số hồ nước lớn cung c p nước sinh hoạt trong v ng như hồ ao

Vân, hồ Yên Lập, hồ ồng iang, hồ Lưỡng , hồ he Rửa, hồ Tràng Vinh,... với trữ lượng nước khai thác ước đạt khoảng 300.000m3 ngđ.

nh hưởng c a khai thác khoáng sản tới chất lượng nước mặt vùng

mỏ Cẩm Phả, Quảng Ninh

hai thác khoáng sản là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến ch t

lượng môi trường nói chung, ch t lượng nước m t nói riêng, đ c biệt ở các

địa phương có ti m n ng khoáng sản lớn như Quảng Ninh, Thái Nguyên, Lào

Cai... Là một trong những quốc gia có nguồn tài nguyên khoáng sản phong

phú và dồi dào với những m than đá, đ t hiếm, vàng bạc, d u khí...nên việc

khai thác với quy mô lớn phục vụ phát triển đ t nước là đi u t t yếu. Tuy

nhiên, tình trạng khai thác khoáng sản chưa b n vững và những b t cập trong

quản l tài nguyên đang d n tới sự cạn kiệt, hủy hoại môi trường, làm m t cân

b ng hệ sinh thái diễn ra khá ph biến, đ c biệt là tình trạng khai thác lậu, trái

ph p ở một số địa phương.

iện nay, ngành khai khoáng ở nước ta đang áp dụng hai phương pháp

chính là khai thác lộ thiên và khai thác h m l . Trình độ công nghệ khai thác,

nh t là khai thác h m l của nước ta c n chậm hơn so với các nước phát triển

hàng chục n m. Thiết bị sử dụng ở các m lộ thiên của các doanh nghiệp

nước ta thường là máy khoan, máy xúc, ô tô, ch có một số m có thêm b ng

tải và máy ủi. các m khai thác h m l phức tạp hơn nhưng chủ yếu làm thủ

công, một vài m được vận tải b ng tàu điện và trục tải.

hai khoáng tác động mạnh m đến môi trường, làm thay đ i cảnh

quan, gây suy giảm diện tích lớp phủ, ô nhiễm nguồn nước m t, nước ng m

và đ t đai quanh m . Sau quá trình khai tác m thường để lại các dạng địa

hình có ti m n ng gây sạt lở cao, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường

sống người dân. ác dây chuy n vận tải sản ph m khai khoáng c ng là yếu tố

gây nên sự r r khoáng sản, ảnh hưởng tới nguồn nước và không khí trong

khu vực. t đá thải loại trong khai thác khoáng sản c ng là nguyên nhân

gián tiếp d n đến tác động cộng hưởng v phát thải bụi t các m , gây suy

giảm môi trường không khí do nhiễm bụi ở các khu dân cư ở trong v ng khai

thác. Trên các m than thường có m t với hàm lượng cao các nguyên tố Sc,

Ti, Mn... ác khoáng vật sulphua có trong than c n chứa Zn, d, ...làm

cho bụi m trở nên độc hại với sức kh e con người [8 - 83].

H 1.12 ọ ơ

Quảng Ninh là một trong những điểm nóng ô nhiễm môi trường, trong

đó có ô nhiễm nguồn nước m t do khai thác khoáng sản, đ c biệt là khai thác

than. ể sản xu t t n than c n bóc đi t 8 - 10 m3 đ t phủ và thải ra t - 3 m3 nước thải m . h tính riêng trong n m 2006, các m than của Tập đoàn Than khoáng sản Việt Nam đã thải vào môi trường tới 82.6 m3 đ t đá, khoảng 70 triệu m3 nước thải m , d n đến một số v ng bị ô nhiễm đến mức

báo động như Mạo hê, Uông í, m Phả...N m 2009, t ng lượng nước thải m là hơn 38 triệu m3 chưa kể nước rửa trôi t các bãi thải m . Qua kiểm tra

hai thông số điển hình tác đọng đến môi trường nước m t là tính axit và c n

lơ lửng đ u có ch số vượt mức cho ph p quá lớn. c biệt, độ p trong nước

thải m ở Quảng Ninh vượt tiêu chu n cho ph p t ,7 - 2,4 l n, cá biệt có nới

vượt đến 8,09 l n [82 - 83 . Nước thải m c n gây ảnh hưởng đến các hệ

thống sông, suối, hồ, v ng ven biển như gây bồi l p, làm m t nguồn sinh

thuỷ, suy giảm ch t lượng nước và là tác nhân "tiêu diệt" các hồ thủy lợi tại

huyện ông Tri u khiến nông dân huyện này thiếu nghiêm trọng nguồn nước

để phục vụ sản xu t nông nghiệp.

Môi trường không khí các khu vực khai thác khoáng sản và lân cận

thường xuyên bị ô nhiễm do bụi, khí độc, khí n và tiếng ồn phát sinh ở h u hết

các khâu sản xu t. c biệt khu vực m Phả, Uông í, Mạo hê và các

phường à hánh, à L m, à Trung, à Tu, à Phong - TP ạ Long. àm

lượng bụi tại các khu vực khai thác than, chế biến than đ u vượt tiêu chu n cho

ph p t ,2 - 5,2 l n trung bình trong 24 giờ ; hàm lượng bụi tại các khu dân cư

lân cận các khu vực sản xu t, chế biến than tại Quảng Ninh vượt 3,3 l n [83].

ụi than chính là nguyên nhân khiến cho tỷ lệ người m c bệnh ph i

thuộc nhóm cao nh t nước. hông ch ô nhiễm nguồn nước, không khí, hoạt

động khai thác than c n làm biến đ i địa hình và cảnh quan ở một địa phương

ven vịnh vốn có r t nhi u th ng cảnh r t đẹp. Những biến đ i mạnh nh t diễn

ra chủ yếu ở khu vực có khai thác than lộ thiên. Trải qua hàng tr m n m ch

biết đào than và đ ch t thải đủ để làm nên những ngọn núi thải do…"than

tạo" như ọc Sáu 280m , Nam èo Nai 200m , ông ao Sơn 250m ,

ông c àng Nâu 50m và Núi o 240m ... Ngoài ra việc khai thác lộ

thiên tại c n tạo ra nhi u bãi thải trên các sườn đồi có sườn dốc tới 35 độ; tạo

ra nhi u moong sâu như giếng, lớn như thung l ng có độ sâu -50 m t đến -

50 m t dưới mực nước biển c ng tại các m ọc Sáu, à Tu, Núi éo...[83].

Với đ c điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội như trên, trong thời gian qua,

tình trạng ô nhiễm môi trường nói chung, ô nhiễm nước m t nói riêng ở m

Phả có những diễn biến hết sức phức tạp, trong đó nguyên nhân chính là t

ảnh hưởng của hoạt động khai thác khoáng sản. Quá trình khai thác than đã

tác động mạnh lên cả hai thành ph n này.

Tai biến địa ch t:

iến động địa hình cảnh quan:

- ịa hình âm - ịa hình dương

- Trượt lở đ t đá - Sập l , bục nước - háy n khí, ngạt, …

ây ô nhiễm MT nước m t:

ây ô nhiễm MT không khí:

- ia t ng bụi - hí thải độc hại

- T ng độ đục, ch t lơ lửng - T ng độ a xít - im loại Fe, Mn

Tác động của đ t đá thải:

Tác động đến nước ng m:

Khai thác than

- nhiễm nước - Thay đ i mực nước

- ng b n đá - hiếm đ t - Tạo nguồn bụi

Tác động đến thảm r ng: - M t diện tích r ng - Thay đ i loại

ây ô nhiễm MT nước biển: - Tr m tích vụn than - T ng độ đục - iến động đường bờ biển

Tác động đến tài nguyên đ t:

Tác động đến nguồn nước: - Suy giảm lưu lượng - Thay đ i ch t lượng

- t canh tác bị m t - iảm ch t lượng

Sức kh e cộng đồng:

ường độ phóng xạ tự nhiên:

- ia t ng cường độ

- ệnh bụi Silicose - ệnh đường hô h p

H 3 đ đ

ờ

ối với nước ng m, các thành ph n hóa học trong nước bị thay đ i,

ch t lượng nước không c n đủ đi u kiện đáp ứng cho sinh hoạt của người dân

trong vùng, xét theo các ch tiêu cơ bản: c n lơ lửng, s t, nitrat, coliform. ác

nguồn nước bị ô nhiễm, các thành ph n bị biến đ i. c điểm thủy hóa có

những thay đ i cơ bản: giàu ion sunfat, giảm ion bicacbonat, mang tính axit

yếu đến mạnh p = 3.2 - 6.5 , nước thuộc loại sunfat - bicacbonat - canxi -

magie. Việc khai thác than, đ c biệt là việc đào bới và thải b a bãi kèm theo

việc ch t cây phá r ng là nguyên nhân d n đến việc axit hóa và t ng cường độ

đục của nước sông, suối trong v ng. T t cả sự biến đ i này là do các hợp ch t

trong đ t đá thải của quá trình khai thác than đã h a tan vào d ng nước.

Trực quan và dễ th y nh t là tác động làm thay đ i d ng chảy do các

hiện tượng như trượt lở, xói m n, trôi l p của các bãi thải r n gây ra. iện

tượng bồi l p sông suối xu t hiện khi tiến hành khai thác b ng công nghệ khai

thác than lộ thiên. ác bãi thải được bố trí g n m khai thác mà chưa thực

hiện được nghiêm ng t các biện pháp bảo vệ môi trường. o vậy, các bãi thải

phân bố trên ho c g n các thung l ng sông suối, sau những trận mưa, l lớn

thường chảy xuống phía dưới tạo thành các bãi rộng 00 - 200 m, có khi đến

500 - 600 m, dày 0,5 - m. c biệt, vật liệu thải phủ tr m cả l ng suối, l ng

sông với b dày 0,5 - 2 m. Vật liệu bồi đ p r t đa dạng và phức tạp, bao gồm

nhi u kích cỡ khác nhau như cuội, s i sạn, cát, đá tảng. Thành ph n vật ch t

h n tạp do sự phá vỡ các đá t ng chứa than như s t kết, bột kết, cát kết, kể cả

cục than, cành cây, g mục,... iện nay, khu vực m Phả có các bãi thải như

Nam èo Nai, ọc Sáu, bãi thải đá nhà sàng ửa ng. ãi thải Nam èo Nai

là bãi thải lớn, n m g n quốc lộ 8, cao trên 200 m và dài hàng nghìn m t t

trung tâm thành phố ra ọc Sáu, có dung lượng vài tr m triệu m3. o khí hậu

nhiệt đới gió m a, mưa lớn tập trung, do đ c điểm các bãi thải bao gồm các

thành ph n bở rời, b m t sườn dốc gồ gh , không có thực vật bao phủ nên

tạo đi u kiện thuận lợi hình thành d ng chảy tập trung bào m n sườn bãi thải.

Sự xói lở, trôi cuốn bồi l p đ t đá thải đã l p cửa sông Mông ương. Quá

trình bồi l p d ng suối gây nên hiện tượng ứ đọng tạm thời, nước dâng lên khi

mưa l k o dài, gây ngập lụt các v ng dân cư đang sống. iện tượng bồi l p

làm thay đ i quy luật và động n ng d ng suối gây phá hủy bờ, làm h ng các

công trình c u cống.

H đ

Ninh I

h t lượng nước m t khu vực m Phả đã bị suy giảm trong nhi u n m.

ác ch số TSS, O , O v.v..trong nước tại sông Mông ương, suối àng

Nâu, suối àng T y, suối he hàm v.v.. quan tr c trong giai đoạn n m 2005-

2009 là khá cao, vượt tiêu chu n cho ph p, hàm lượng c n lơ lửng trong các

n m 2006, 2007, 2008 vượt Q VN v nước m t t ÷ 5,2 l n. u hết nước

m t trong các sông, suối khu vực m Phả, đ c biệt là các vị tró g n khu vực

khai thác than đ u bị ô nhiễm ch t hữu cơ, vô cơ và ô nhiễm d u mỡ. ết quả

quan tr c trong giai đoạn 2005-2009 cho th y: hàm lượng amoni, nitrit trong

nước song, suối đ u t ng cao so với tiêu chu n. ác thông số kim loại n ng độc

hại, vi sinh vật trong nước đ u n m vượt ngưỡng cho ph p của Q VN.

H ế

đ – 9

ết quả khảo sát và t ng hợp kết quả trên đây cho th y r ng: Quá trình

suy thoái ch t lượng nước m t v ng Quảng Ninh nói chung và v ng m m

Phả nói riêng có một d c điểm chung đó là bên cạnh các tác động của các

nhân tố ph quát của công-nông nghiệp và sinh hoạt, c n có một tác động

mạnh m là khai thác m . Quá trình khai thác than lộ thiên, h m l ; quá trình

tuyển khoáng, bãi thải m , vận tải m v.v… đ u là các tác nhân trực tiếp ho c

gián tiếp gây ô nhiễm nguồn nước m t trên v ng m m Phả. ng c n lưu

r ng: việc chưa đánh giá đúng mức đánh giá tác động môi trường TM và

quá trình cải tạo hục hồi môi trường c ng là nguyên nhân làm suy giảm ch t

lượng nước khu vực m Phả.

1 6 iểu k t chương 1

ánh giá chung tình hình áp dụng công nghệ công nghệ ịa tin học xây

dựng S L và đánh giá ch t lượng môi trường nước m t v ng m ở nước ta

nhận th y c n chưa đồng bộ, chưa hoàn ch nh, chưa đ u kh p và đ c biệt

chưa đ cập đến yếu tố thời gian và chưa thể hiện sự thống nh t đồng dạng

trong thiết kế c u trúc dữ liệu. Ph n kết quả chính thường là bản đồ với các

lớp thông tin khác nhau, có các bảng dữ liệu thông số môi trường nhưng ch

thể hiện giá trị mà thiếu liên kết với thông tin địa l và sự thể hiện thời gian

diễn biến. ồng thời số lượng thông tin c n hạn hẹp và hiển thị một cách khó

theo dõi, kết quả mô hình hóa dữ liệu chưa sát với thực tế. o đó tính ứng

dụng của các công trình này chưa ph hợp thực tiễn.

ối với công tác quan tr c môi trường nước v ng m , có thể nhận th y

khối lượng công việc là r t lớn, d n đến khối lượng dữ liệu c ng r t lớn, được

nhi u cơ quan khác nhau quan tr c trong nhi u n m, m i n m nhi u đợt, và

m i đợt nhi u thông số, nhi u trạm đo. hối lượng dữ liệu lớn nhưng tình trạng

quản l c n nhi u khó kh n, hạn chế. ác biểu m u báo cáo giữa các cơ quan,

giữa các đợt quan tr c khác nhau thì khác nhau. ữ liệu chưa được cập nhật

thành S L thống nh t, chưa tiêu chu n hóa, gây khó kh n cho người sử dụng.

ông nghệ địa tin học nói chung, công nghệ S và viễn thám nói riêng

là một công cụ hiệu quả trong xây dựng cơ sở dữ liệu đánh giá ch t lượng môi

trường nước m t. ác nghiên cứu trong và ngoài nước cho th y, khả n ng

phân tích không gian của S kết hợp những ưu điểm của công nghệ viễn

thám như diện tích phủ tr m rộng, thời gian cập nhật ng n, dải ph da dạng…

đã mang lại hiệu quả to lớn trong đánh giá ch t lượng môi trường nước m t.

2. Ở Ứ

Ở Ệ Ờ

Ớ

2 1 ghiên cứu lự chọn giải pháp ứng dụng ị tin học x y dựng cơ sở

dữ liệu phục vụ ánh giá ch t lượng m i trường nước m t

Khái niệm về Địa tin học v C

ị tin học

ịa tin học - eomatics, hay c n gọi là ông nghệ không gian địa l là

ngành khoa học thu thập, lưu trữ, xử l và cung c p thông tin địa l , ho c

thông tin không gian tham chiếu.

eomatics là một thuật ngữ khoa học c n tương đối mới, được đ xu t

bởi Dubuisson và cộng sự 969 với mục đích kết hợp khoa học Tr c địa

eodesy và Tin học địa l eoinformation . Nó bao gồm các công cụ và k

thuật được sử dụng trong đo đạc khảo sát Trái t như viễn thám, bản đồ, hệ

thông tin địa l S , hệ thống định vị vệ tinh toàn c u PS, LON SS,

alileo, ompass , địa l và các khoa học liên quan.

H ọ ỹ ậ ị ọ I

Thuật ngữ này đã được sử dụng đ u tiên ở anada, sau đó được T

chức tiêu chu n quốc tế ISO (International Organization for Standardization),

ọc viện Tr c địa oàng gia Royal nstitution of hartered Surveyors và

nhi u cơ quan quốc tế khác sử dụng. ên cạnh đó, một số t chức khác c ng

sử dụng thuật ngữ ông nghệ không gian địa l eospatial Technology như

một cách gọi khác của k thuật ịa tin học.

ng với sự phát triển của khoa học k thuật, đ c biệt là công nghệ v

trụ và công nghệ thông tin, thuật ngữ ịa tin học ngày càng được sử dụng

rộng rãi. Một số trường đại học, khoa, bộ môn t ng có tên là Tr c địa, Tr c

địa ông trình hay hoa học địa hình đã đ i tên thành ịa tin học ho c ịa

tin học ứng dụng eomatics hay eomatic ngineering . Việt Nam, thuật

ngữ ịa tin học c ng đã xu t hiện ở một số trường đại học và viện nghiên

cứu, như các bộ môn ịa tin học ở ại học ách khoa thành phố ồ hí

Minh, ại học Tài nguyên và Môi trường thành phố ồ hí Minh... thuật

địa tin học đã được sử dụng rộng rãi trong nhi u lĩnh vực, mang lại hiệu quả

to lớn trong nghiên cứu, quản l tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi trường

và đảm bảo mục đích quốc ph ng - an ninh. ng dụng ịa tin học trong lĩnh

vực tài nguyên, môi trường đã trở thành một xu hướng phát triển t t yếu của

mọi quốc gia, trong đó có Việt Nam.

Nhìn chung, ịa tin học có thể bao gồm các lĩnh vực cơ bản sau:

- Qu t ảnh laser t trên không trung và trên m t đ t (Airborne and

Terrestrial Laser Scanning).

- ản đồ artography .

- Tr c địa eodesy .

- ệ thông tin địa l eographic nformation Systems – GIS).

- ịa không gian eospatial .

- ệ thống định vị toàn c u lobal Positioning System – GPS).

- ịa l thủy v n eohydrology .

- Toán học ứng dụng Lifemathematics .

- oa tiêu, định vị Navigation .

- Tr c địa ảnh Photogrammetry .

- ịnh vị trí Positioning .

- Viễn thám Remote Sensing .

- Tr c địa khảo sát Surveying .

- ịnh vị không dây Wireless Location).

ơ sở dữ liệu

ơ sở dữ liệu atabase là một tập hợp các thông tin được thu thập

theo mục đích sử dụng nào đó, được lưu trữ trong máy tính theo những quy

t c nh t định. ó là tập hợp dữ liệu mà có thể đi u khiển và lưu trữ một số

lượng lớn dữ liệu và dữ liệu có thể chia sẻ giữa các ứng dụng khác nhau.

ơ sở dữ liệu là một thành ph n quan trọng, được xem như là cốt lõi

của hệ thông tin địa l . T y mục đích và yêu c u của người d ng mà người ta

thiết kế cơ sở dữ liệu t chức và c u trúc có mức độ phức tạp khác nhau.

ơ sở dữ liệu S bao gồm hai thành ph n: dữ liệu không gian và dữ

liệu thuộc tính. ữ liệu không gian là mô hình hình học mô tả vị trí của các

thực thể địa l và sự phân bố của chúng trong thế giới thực. ữ liệu thuộc tính

mô tả những đ c điểm của các thực thể đó. ữ liệu không gian và dữ liệu

thuộc tính liên kết với nhau thông qua mã đối tượng. Mã đối tượng có tính

duy nh t.

hình dữ liệu

Mô hình dữ liệu là khuôn dạng của dữ liệu, cho ph p người sử dụng

biết c u trúc của cơ sở dữ liệu, bao gồm hai thành ph n: hệ thống k hiệu để

mô tả dữ liệu và tập hợp các ph p toán thao tác trên dữ liệu đó.

Mô hình dữ liệu có các dạng như mô hình phân c p ierarcihcal

model , Mô hình mạng Network model , Mô hình dữ liệu quan hệ

Relational model , mô hình dữ liệu hướng đối tượng Object oriented

model), mô hình quan hệ thực thể ntity-Relationship model)...T y thuộc

vào bài toán cụ thể, trong bước thiết kế cơ sở dữ liệu c n chọn mô hình dữ

liệu ph hợp.

Khả n ng ứng dụng k thuật địa tin học xây dựng cơ sở dữ liệu v

đánh giá chất lượng môi trường nước mặt

ng dụng ịa tin học trong nghiên cứu tài nguyên và môi trường nói

chung và xây dựng cơ sở dữ liệu, đánh giá ch t lượng môi trường nước m t

nói riêng đã được nhi u nhà nghiên cứu trên thế giới c ng như ở Việt Nam

quan tâm và phát triển. ác k thuật thuộc ịa tin học như ệ thông tin địa l

S , viễn thám... đã trở thành công cụ hiệu quả trong xây dựng cơ sở dữ

liệu và đánh giá ch t lượng môi trường nước m t. ác k thuật thuộc ịa tin

học đã giải quyết được những hạn chế của các phương pháp nghiên cứu

truy n thống như tốn k m thời gian, chi phí, khả n ng cập nhật thông tin yếu,

khó quan tr c tại các khu vực biên giới, hải đảo và ngoài lãnh th ...

Phương pháp truy n thống đánh giá ch t lượng môi trường nước m t

thông qua việc sử dụng số liệu thu được t trạm quan tr c. M c d vậy, các số

liệu đo đạc này ch có thể đánh giá được ch t lượng nước cục bộ xung quanh

điểm đo. ông nghệ S với khả n ng lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu là

một công cụ hiệu quả trong xây dựng cơ sở dữ liệu [85] c ng như đánh giá

ch t lượng môi trường nước m t. ác ph n m m S thông dụng hiện nay

như cr S, Map nfo, MicroStation… đ u cho ph p xây dựng cơ sở dữ liệu

nói chung, cơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường nước m t nói riêng một cách

thuận tiện. ữ liệu quan tr c có thể được chu n hóa, chuyển đ i định dạng

một cách dễ dàng trên các ph n m m S, lưu trữ trong một cơ sở dữ liệu

thống nh t và sử dụng thuận tiện phục vụ đánh giá ch t lượng nước m t.

Người d ng có thể dễ dàng tiếp cận, khai thác, sử dụng và cập nhật dữ liệu

ch t lượng nước. ơ sở dữ liệu S ch t lượng môi trường nước m t c ng có

thể cung c p thông tin giúp các nhà quản l đưa ra các biện pháp cụ thể trong

đánh giá, giám sát và sử dụng b n vững tài nguyên nước m t. c biệt hiện

nay với sự phát triển của nternet, một công nghệ mới đã ra đời - công nghệ

Web S, cho ph p người sử dụng có thể khai thác và sử dụng cơ sở dữ liệu ở

b t k đâu.

ên cạnh xây dựng cơ sở dữ liệu, công nghệ S c ng có thể sử dụng

hiệu quả trong đánh giá ch t lượng môi trường nước m t thông qua các ph p

nội suy không gian. Nội suy không gian trong S cho ph p ước lượng giá trị

hàm lượng các thông số ch t lượng nước tại các điểm chưa biết trên cơ sở các

giá trị đã biết tại các điểm đo. Như vậy, t các điểm quan tr c đơn lẻ, phương

pháp nội suy trong S cho ph p xây dựng một b m t liên tục thể hiện hàm

lượng các thông số ch t lượng nước.

ó nhi u phương pháp nội suy b m t trong S như nội suy khoảng

cách ngược có trọng số W , nội suy riging, nội suy chốt trục Spline ,

nội suy tuyến tính... ác phương pháp nội suy này đ u được tích hợp trong

các ph n m m S thông dụng hiện nay, giúp người sử dụng dễ dàng trong

phân tích và đánh giá ch t lượng nước.

H ơ ờ

Ba Lan (Absalon et al., 2002) [25]

ng với công nghệ S, t cuối thế kỷ XX, k thuật viễn thám đã

được sử dụng rộng rãi và mang lại hiệu quả quan trọng trong nghiên cứu đánh

giá ch t lượng nước. Tư liệu ảnh viễn thám với độ phân giải không gian đa

dạng cho ph p nghiên cứu, giám sát các v ng nước ở các quy mô khác nhau.

Một số ảnh vệ tinh thương mại hiện nay có thể đạt độ phân giải không gian

lên đến m, thậm chí cao hơn, giúp nghiên cứu xác định hàm lượng các

thông số ch t lượng nước ở quy mô nh ao, hồ, các đoạn sông . c biệt,

một số thế hệ vệ tinh hiện đại hiện nay như Worldview 3, Worldview 4 có thể

cung c p ảnh viễn thám ở độ phân giải không gian siêu cao, lên đến 3 cm với

31 kênh ph ở các dải sóng khác nhau, giúp đánh giá ch t lượng nước đối với

những khu vực hết sức chi tiết.

Trong khi đó, ảnh vệ tinh độ phân giải không gian trung bình t 0 đến

00 m thường được sử dụng trong các nghiên cứu đánh giá ch t lượng nước

ở quy mô c p v ng. ác tư liệu ảnh vệ tinh độ phân giải không gian trung

bình sử dụng ph biến trong nghiên cứu, đánh giá ch t lượng nước có thể kể

đến như Landsat, los, ster, SPOT, Sentinel - 2A... Một số tư liệu ảnh vệ

tinh siêu cao t n như NV S T, R RS T, LOS P LS R...có thể sử

dụng trong nghiên cứu tràn d u trên biển. Việt Nam, một số nghiên cứu đã

sử dụng ảnh vệ tinh Landsat trong đánh giá ch t lượng nước khu vực hồ Trị

n, khu vực ven biển Quảng Ninh... n đây, tư liệu ảnh Sentinel - 2 với

những ưu điểm n i bật c ng đã được sử dụng trong một số nghiên cứu, đánh

giá ch t lượng nước m t như đối với khu vực hồ Tây à Nội .

ối với những khu vực rộng lớn như biển, đại dương, tư liệu ảnh vệ

tinh quang học độ phân giải th p có thể được áp dụng do diện tích phủ tr m của một cảnh ảnh có thể lên đến hàng tr m nghìn, thậm chí triệu km2. Một số

tư liệu viễn thám trong nhóm này được sử dụng thông dụng để đánh giá ch t

lượng nước như ảnh MO S, ảnh NV S T M R S... ác tư liệu ảnh vệ

tinh này có thể sử dụng trong đánh giá diễn biến nhiệt độ m t biển, xác định

hàm lượng ch t diệp lục, ch t lơ lửng trong nước biển...

ác v ng nước với hàm lượng thông số ch t lượng nước khác nhau s

có đ c trưng phản xạ ph khác nhau. c trưng phản xạ ph này có thể được

sử dụng trực tiếp ho c gián tiếp để ước lượng hàm lượng các thông số ch t

lượng nước như ch t lơ lửng TSS , ch t diệp lục hrolophyll , nhiệt độ, p ,

hàm lượng ch t hữu cơ h a tan... ảng 2. trình bày các bộ cảm biến quang

học sử dụng ph biến trong đánh giá ch t lượng nước hiện nay [42].

ử ế đ [42]

ộ ộ ph n ộ ph n g y rộng giải thời giải kh ng oại ệ tinh-Bộ cảm phóng dải gi n gian (m) chụp ng y)

Digital Globe 18/09/2007 0,5 17,7 1,7 WorldView – 1

Digital Globe 08/10/2009 1,85-0,46 16,4 1,1 WorldView – 2

1,24-3,7- NOAA WorldView – 3 13/08/2014 13,1 1-4,5 0,31 ộ

Digital Globe ph n 18/10/2001 2,62-0,65 18 2,5 Quykckbird giải

GeoEye Geoeye – 1 06/09/2010 1,65-0,41 15,2 <3 cao

GeoEye IKONOS 24/09/1999 3,2-0,82 11,3 3

2,5; 5-10- SPOT – 5 HRG 05/05/2002 60 2-3 20

2,5 CARTOSAT 05/05/2005 30 5

ALOS AVNIR – 2 24/01/2006 2,5-10 70 2

Landsat 8 OLI/TIRS 11/02/2013 30-15-100 170 16

Landsat 7 ETM+ 15/04/1999 30-15-60 183 16

Landsat 5 TM 01/03/1984 30-120 185 16 ộ

Landsat 5 MSS 01/03/1984 80 185 18 ph n

EO – 1 Hyperion 21/11/2000 30 7,5 16 giải

trung EO – 1 ALI 21/11/2000 10-30 185 16

bình Terra ASTER 18/12/1999 15-30-90 60 16

PROBA CHRIS 22/10/2001 18-36 14 7

HICO 10/09/2009 100 45-50 10

ộ ộ ph n ộ ph n g y rộng giải thời oại ệ tinh-Bộ cảm giải kh ng phóng dải gi n gian (m) chụp ng y)

250-500- Terra MODIS 18/12/1999 2330 1-2 1000

àng Envisat – 1 MERIS 01/03/2002 300-1200 1150 ngày

OrbView – 2 SeaWiFS 01/08/1997 1130 2806 16 ộ

NIMBUS – 7 CZCS 24/10/1978 825 1556 6 ph n

ERS – 1 ATSR – 1 17/06/1991 1000 500 3-6 giải

th p ERS – 2 ATSR – 2 22/04/1995 1000 500 3-6

ENVISAT AATSR 01/03/2001 1000 500 3-6

-2 Suomi NPP VIIRS 28/10/2011 375-750 3060 l n ngày

NOAA – 16 AVHRR 21/09/2000 1100-4000 3000 9

2.2 ơ ồ quy trình x y dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng m i trường nước m t

ệ thống cơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường nước m t có thể được

xây dựng b ng các ph n m m S thông dụng như rc S, Map nfo,

MicroStation..., bao gồm các bước thực hiện cơ bản như hình 2.3. ơ sở dữ

liệu S được xây dựng theo 4 chu n, bao gồm chu n hệ quy chiếu, chu n t

chức dữ liệu geodatabase , chu n topology và chu n dữ liệu thuộc tính.

ác ịnh mục ch ối tượng phạm vi nghiên cứu

bước đ u tiên, để xây dựng cơ sở dữ liệu S ch t lượng môi trường

nước m t c n phải xác định rõ mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Việc xác định rõ mục đích và đối tượng nghiên cứu giúp cụ thể hóa nội dung

c n thực hiện và phương pháp sử dụng để đạt được mục tiêu. Trong khi đó,

phạm vi nghiên cứu giúp xác định những giới hạn v không gian của đối

tượng khảo sát, giới hạn thời gian để tiến hành nghiên cứu c ng như quy mô

nội dung c n thực hiện.

Xác định mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Thu thập dữ liệu

ữ liệu đồ họa ảnh vệ tinh, bản đồ… ữ liệu quan tr c, dữ liệu thống kê

hảo sát dữ liệu

hu n hóa dữ liệu Xây dựng dữ liệu thuộc tính

Nhập dữ liệu vào eodatabase

ơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường nước m t

H 3 ơ đ x ơ ờ

hu thập dữ liệu

Nguồn dữ liệu không gian dữ liệu đồ họa có thể bao gồm bản đồ địa

hình, vị trí các điểm quan tr c ch t lượng nước m t hay ảnh vệ tinh.

Nguồn dữ liệu thuộc tính bao gồm các số liệu l y t nội dung bản đồ và

số liệu thống kê, ngoại nghiệp; các số liệu quan tr c và phân tích thành ph n

ch t lượng nước ở dạng bản gi y hay file excel. Số liệu sau khi thu thập s

được t ng hợp, xử l dưới dạng các biểu đồ, bảng biểu t ng hợp để làm cơ sở

đánh giá ch t lượng môi trường nước m t.

hảo sát dữ liệu

ác dữ liệu đồ họa thu thập được gồm nhi u loại và ở nhi u khuôn

dạng khác nhau, việc khảo sát hiện trạng dữ liệu là một bước quan trọng để

đánh giá chi tiết các dữ liệu thu thập được. Quá trình này giúp làm rõ việc có

sử dụng dữ liệu hay không để xây dựng cơ sở dữ liệu.

hảo sát dữ liệu đồ họa có thể được thực hiện một cách đơn giản trên

các ph n m m S như MicroStation, rc S, Map nfo... ữ liệu đồ họa s

được kiểm tra các l i và được sửa l i nếu có .

Trong khi đó, các dữ liệu thống kê, quan tr c được sử dụng để xây

dựng dữ liệu thuộc tính. ác thông tin thuộc tính này c ng c n được kiểm tra

tính chính xác, loại thông tin, nguồn gốc và mức độ chi tiết.

hu n hó dữ liệu

ữ liệu ch t lượng môi trường nước m t có thể có nhi u nguồn khác

nhau, tồn tại dưới dạng s sách, lưu trữ dạng gi y, các bảng số liệu t các

cuộc đi u tra... ác dữ liệu này có khối lượng r t lớn và được lưu trữ bởi

nhi u cơ quan, t chức khác nhau. ên cạnh đó, các dữ liệu này không được

chu n hóa đồng bộ nên khả n ng sử dụng và khai thác c n nhi u hạn chế. o

vậy, các dữ liệu phải được chu n hóa nh m xây dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng

môi trường nước m t hoàn ch nh.

hu n hóa dữ liệu được chia thành hai khối: chu n hóa dữ liệu không

gian và chu n hóa dữ liệu thuộc tính, trong đó các v n đ c n phải chu n hóa

có thể bao gồm: chu n hóa v cơ sở toán học, chu n hóa v phân lớp dữ liêu,

chu n hóa v quan hệ không gian giữa các đối tượng và chu n hóa định dạng

dữ liệu.

hập dữ liệu v o eod t b se

bước cuối c ng, dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính sau khi

được khảo sát, chu n hóa được nhập vào cơ sở dữ liệu địa l eodatabase

thông qua các ph n m m S. Quá trình nhập dữ liệu vào eodatabase c n

đảm bảo sự ràng buộc toàn vẹn mối quan hệ không gian topology của các

đối tượng. ác nguyên t c topology đối với t ng đối tượng là khác nhau, do

vậy việc lựa chọn các nguyên t c này cho t ng đối tượng phụ thuộc vào tính

ch t của t ng loại đối tượng.

ng với việc nhập dữ liệu không gian, các thông tin thuộc tính của dữ

liệu c ng c n nhập vào cơ sở dữ liệu. Việc nhập dữ liệu thuộc tính cho các đối

tượng tức là sự liên kết giữa các lớp dữ liệu không gian và phi không gian.

2.3 hương pháp t nh toán ch số

Quá trình tính toán và sử dụng WQ trong đánh giá ch t lượng môi

trường nước bao gồm các bước sau:

) Bước 1: Thu thập, tập hợp số liệu quan tr c t trạm quan tr c môi

trường nước m t lục địa số liệu đã qua xử lý).

Số liệu quan tr c được thu thập phải đảm bảo các yêu c u sau:

+ Số liệu quan tr c sử dụng để tính WQ là số liệu của quan tr c nước

m t lục địa theo đợt đối với quan tr c định k ho c giá trị trung bình của

thông số trong một khoảng thời gian xác định đối với quan tr c liên tục;

+ ác thông số được sử dụng để tính WQ thường bao gồm các thông số:

O, nhiệt độ, O 5, O , N-NH4, P-PO4 , TSS, độ đục, t ng oliform, p ;

+ Số liệu quan tr c được đưa vào tính toán đã qua xử l , đảm bảo đã

loại b các giá trị sai lệch, đạt yêu c u đối với quy trình quy phạm v đảm bảo

và kiểm soát ch t lượng số liệu.

b) Bước 2: Tính toán các giá trị WQ thông số.

* WQ thông số WQ si được tính toán cho các thông số BOD5, COD,

N- NH4, P-PO4, , độ đục, ổng Coliform theo công thức như sau:

(2.1)

Trong đó:

BPi: Nồng độ giới hạn dưới của giá trị thông số quan tr c được quy

định trong bảng 2.2 tương ứng với mức i

BPi+1: Nồng độ giới hạn trên của giá trị thông số quan tr c được quy

định trong bảng tương ứng với mức i+1

qi: iá trị WQ ở mức i đã cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi

qi+1: iá trị WQ ở mức i+1 cho trong bảng tương ứng với giá trị

BPi+1

Cp: iá trị của thông số quan tr c được đưa vào tính toán.

.2 đị ị i, BPi

Giá trị BPi quy định đối với t ng thông số

i 1 qi 100 BOD5 COD N-NH4 (mg/l) (mg/l) (mg/l) <0.1 <10 <4 P-PO4 ô đục (NTU) (mg/l) <5 <0.1 TSS (mg/l) <20 Coliform (MPN/100m) <2500

2 75 6 15 0.2 20 30 5000 0.2

3 50 15 30 0.5 30 50 7500 0.3

4 25 25 50 1 70 100 10.000 0.5

5 1 > 50 > 80 > 5 >100 >100 >10.000 > 6

G ú ờ ị p ị i đã

x đị đ W I ị i ơ ứ

* Tính giá trị WQ đối với thông số DO (WQIDO): tính toán thông qua

giá trị O bão h a.

ị O % ã ò

+ ị O ã ò DObaohoa = 14.652 - 0.41022T + 0.0079910T2 - 0.000077774T3

đ ờ ờ đ ắ đơ ị C).

+ ị O % ã ò

DO%bão hòa = DOhòa tan / DObão hòa*100

DOhòa tan G ị O ắ đ đơ ị /

ị W IDO:

(2.2)

Trong đó:

Cp: giá trị O bão h a

BPi, BPi+1, qi, qi+1là các giá trị tương ứng với mức i, i+1 trong bảng 2.3

.3 đị ị i và qi đ O% ã ò

i 7 8 9 10

2 1 BPi ≤ 20 20 25 1 qi 3 50 50 4 75 75 5 88 100 6 112 100 125 150 200 ≥ 200 75 50 25 1

Nếu giá trị O bão h a ≤ 20 thì WQIDOb ng

Nếu 20 < giá trị O bão h a < 88 thì WQ DOđược tính theo công thức

2.2 và sử dụng bảng 2.2.

Nếu 88 ≤ giá trị O bão h a ≤ 2 thì WQ DOb ng 00.

Nếu 2 < giá trị O bão h a < 200 thì WQ DOđược tính theo công

thức 2. và sử dụng bảng 2.3.

Nếu giá trị O bão h a ≥ 200 thì WQ DOb ng .

* Tính giá trị WQ đối với thông số pH

.4 đị ị i và qi đ H

i 1 2 3 4 5 6

≤ 5,5 5,5 6 8,5 9 ≥ 9

1 50 100 100 50 1 BPi qi

Nếu giá trị p ≤ 5,5 thì WQIpH b ng 1.

Nếu 5,5 < giá trị p < 6 thì WQ pH được tính theo công thức 2 và sử

dụng bảng 2.3 Nếu 6 ≤ giá trị p ≤ 8.5 thì WQ pH b ng 00.

Nếu 8,5 < giá trị p < 9 thì WQ pH được tính theo công thức 2. và sử

dụng bảng 2.4.

Nếu giá trị p ≥ 9 thì WQ pH b ng 1.

c) Bước 3: Tính toán WQI.

Sau khi tính toán WQ đối với t ng thông số nêu trên, việc tính toán

WQ được áp dụng theo công thức sau:

(2.3)

Trong đó:

WQIa: iá trị WQ đã tính toán đối với 05 thông số: O, O 5, O ,

N-NH4, P-P04;

WQIb: iá trị WQ đã tính toán đối với 02 thông số: TSS, độ đục;

WQIc: iá trị WQ đã tính toán đối với thông số T ng oliform;

WQIpH: iá trị WQ đã tính toán đối với thông số p .

Ghi chú: iá trị WQ sau khi tính toán s được làm tr n thành số

nguyên.

d) Bước 4: So sánh WQ với bảng các mức đánh giá ch t lượng nước

bảng .2 .

2.4 Ứng dụng k thuật ị tin học kh i thác ch t lượng nước m t

2.4. h nh lập ản đ chất lượng nước mặt ng phương pháp nội suy

ơ sở dữ liệu nước m t là một nguồn số liệu quan trọng có thể sử dụng

nh m thành lập bản đồ ch t lượng môi trường nước m t c ng như bản đồ t ng

thành ph n ch t lượng nước. ản đồ ch t lượng môi trường nước m t thành

lập t cơ sở dữ liệu có thể là bản đồ các điểm ô nhiễm, bản đồ các nguồn gây

ô nhiễm nước ho c bản đồ phân bố hàm lượng các thông số ch t lượng nước.

o số liệu ch t lượng nước trong cơ sở dữ liệu được l y t các điểm

quan tr c đơn lẻ, có thể sử dụng các phương pháp nội suy không gian khác

nhau trong S như nội suy khoảng cách ngược có trọng số W, nội suy

riging, nội suy Spline... để xác định hàm lượng các thông số ch t lượng

nước trên cơ sở các giá trị đã biết ở các điểm quan tr c, sau đó thành lập bản

đồ phân bố đối với t ng thông số. ây là một phương pháp r t đơn giản và

hiệu quả trong đánh giá ch t lượng nước, kh c phục được các hạn chế cơ bản

của các phương pháp truy n thống như tốn k m thời gian, chi phí khi l y m u

c ng như không thể l y m u ở mật độ dày đ c. Sơ đồ thành lập bản đồ phân

bố hàm lượng các thông số ch t lượng nước trên cơ sở phương pháp nội suy

trong GIS được trình bày trên hình 2.4.

S L U

ữ liệu quan tr c

Tọa độ điểm quan tr c

ản đồ n n

Nội suy b ng các thuật toán như W, riging, Spline…

ánh giá độ chính xác

Lựa chọn phương pháp tối ưu

So sánh với Q VN 08:20 5 TNMT

Phân v ng ch t lượng nước

ản đồ phân bố các thông số ch t lượng nước

H ơ đ ậ đ

ữ liệu ch t lượng nước và tọa độ các điểm quan tr c c ng với bản đồ

n n được sử dụng nh m nội suy xác định hàm lượng các thông số ch t lượng

nước tại các điểm chưa biết. ác phương pháp nội suy không gian khác nhau

trong S s được thử nghiệm nh m tìm ra phương pháp có độ chính xác cao

nh t. Thông thường, dữ liệu quan tr c được chia thành hai nhóm: nhóm sử

dụng để nội suy và nhóm sử dụng để đánh giá độ chính xác. ó thể đánh giá độ chính xác thông qua hệ số R2 ho c sử dụng giá trị sai số trung phương. Sau

khi lựa chọn được phương pháp nội suy tối ưu, kết quả nội suy ch t lượng

nước được so sánh với Q VN 08:20 5 TNMT, phân v ng ch t lượng nước

và thành lập bản đồ các thông số ch t lượng nước.

H 5 ử ơ đ

– Simple Kriging, b – Ordiginal

Kriging, c – IDW) (Chum et al., 2017) [36]

2.4 Phân t ch th ng kê không gian

Thống kê không gian - Spatial Statistics là một tập hợp các k thuật

khám phá nh m mô tả và mô hình hóa các phân bố không gian, các mô hình,

quá trình và các mối quan hệ không gian. hông giống như các phương pháp

thống kê phi không gian truy n thống, thống kê không gian tích hợp trực tiếp

yếu tố không gian tính lân cận, tính khu vực, tính kết nối ho c và các quan hệ

không gian khác vào trong các công thức tính toán.

Trong nghiên cứu môi trường nói chung, môi trường nước m t nói

riêng, người ta đã đưa ra khái niệm các biến môi trường - environmetal

variables, trong đó m i giá trị quan tr c môi trường đ u phải trả lời được hai

câu h i: ở đâu và khi nào? ó nghĩa là, tập hợp số liệu quan tr c ch t lượng

nước trong cơ sở dữ liệu S là dạng số liệu phân bố trong không gian và

biến đ i theo thời gian.

Phân tích thống kê dữ liệu quan tr c ch t lượng nước thông thường

gồm hai bước: phân tích sơ bộ phân tích t ng thể và phân tích c u trúc

tương quan phân tích bán phương sai và hiệp phương sai .

Phân tích sơ bộ dữ liệu S ch t lượng môi trường nước m t nh m xác

định c u trúc t ng thể của dữ liệu quan tr c, giúp người sử dụng có cái nhìn

t ng thể v toàn bộ trường dữ liệu đã có. Phân tích sơ bộ c ng cho biết các

đ c trưng thống kê chung của bộ dữ liệu như trị lớn nh t, trị nh nh t, trị

trung bình, độ phân tán của dữ liệu, tính b t đối xứng, tính đ ng hướng, xu thế

biến đ i trend ... ác thông tin này đóng vai tr quan trọng phục vụ lựa chọn

mô hình tiên nghiệm ch ng dạng hạn hàm hồi quy để triển khai phân tích

bán phương sai và hiệp phương sai ở các bước tiếp theo.

Trong thống kê không gian, thông tin v vị trí không gian đóng một vai

tr r t quan trọng và do vậy, việc lồng gh p với S đang ngày càng được chú

trọng phát triển. ác ph n m m thống kê không gian trước đây như SpaceStat,

R-stat… thường sử dụng các công cụ ngoài để tính toán và chu n bị các biến

mang thông tin không gian trước khi áp dụng k thuật phân tích thống kê. Với

công cụ quản l tích hợp dữ liệu địa l và h trợ hiển thị, các hệ thống S hiện

đại cung c p n n tảng mạnh m cho phân tích không gian tích hợp. Và trong xu

thế đó, nhi u ph n m m S thông dụng, trong đó có ph n m m rc S đã

được trang bị các công cụ lập bản đồ, tích hợp và tạo các biến dữ liệu không

gian c ng như tính toán các ch số thống kê không gian và mô hình mối quan

hệ không gian nh m khám phá và diễn giải c u trúc và các quá trình địa không

gian. ên cạnh các ph n m m S, nhi u ph n m m địa thống kê hiện nay như

SAGA, GRASS, ILWIS... c ng cho ph p thành lập các bản đồ địa thống kê

nh m hiển thị và minh giải kết quả xử l dữ liệu không gian.

H 2.6 đ đ H O

TN, F (Lee and White,1992) [48]

2.4 ô h nh hóa chất lượng môi trường nước

Trong lĩnh vực môi trường, việc quan tr c dự báo diễn biến môi trường

mang t m quan trọng cho các quyết định giải quyết v n đ . Tuy nhiên, việc

đo đạc, quan tr c môi trường r t tốn k m thời gian và kinh phí. Nh m giảm

thiểu các khó kh n này, các nhà khoa học đã phát triển các ứng dụng các

nguyên l vật l và toán học vào thực tiễn để mô ph ng các diễn biến thực tế

trong tự nhiên và đưa ra các dự báo c n thiết. Việc mô ph ng môi trường

c ng giúp con người tạo dựng các hình ảnh ho c sự vật, b t chước” theo

thực tế để mô tả sự kiện c ng như tạo ra các kịch bản biến đ i lượng và ch t

theo không gian và thời gian nh m tiên đoán khả n ng lây truy n ch t ô

nhiễm ho c khả n ng hồi phục ch t lượng môi trường. Mô hình hóa môi

trường là một công cụ hiệu quả phục vụ công tác quản l , giám sát và đánh

giá ch t lượng môi trường, giúp giảm thiểu chi phí đi u tra, đo đạc thực địa

c ng như mô ph ng các phương án, kịch bản khác nhau trong đánh giá ô

nhiễm môi trường.

Sử dụng các mô hình số để tính toán, mô ph ng, đánh giá ch t lượng

môi trường nước m t đã được thực hiện ph biến trên thế giới Lee and

White, 1992) [48] và ở Việt Nam. T cơ sở dữ liệu S, t y thuộc vào đối

tượng và mục đích nghiên cứu, có thể áp dụng các loại mô hình tính toán khác

nhau để đánh giá ch t lượng nước.

Nhìn một cách t ng quát, mô hình nói chung, mô hình môi trường nói

riêng đ u phải có 3 thành tố chính như sau:

H ờ

Thông tin đ u vào: bao gồm các dạng cơ sở dữ liệu đưa vào để mô hình

xử l . ối với tài nguyên nước m t, thông tin đ u vào có thể là vị trí các điểm

quan tr c, hàm lượng các thông số ch t lượng nước…

Tiến trình xử l thông tin: bao gồm quá trình tiếp nhận dữ liệu vào, tính

toán, phân tích, đánh giá và xu t dữ liệu.

Thông tin ra: thể hiện ở dạng đồ thị, biểu bảng, báo cáo đánh giá kết quả.

Một mô hình c n thể hiện các đ c trưng sau:

 Mô hình c n được tối giản với một số giả định đ t ra;

 i u kiện biên ho c đi u kiện ban đ u c n định danh;

 Mức độ khả n ng ứng dụng của mô hình có thể xác lập được.

ó thể kể đến một số mô hình thường được áp dụng để đánh giá ch t

lượng nước trên thế giới như mô hình W SP, W SP7, QU TOX, QU L2

(hay Q2K, River and Stream Water Quality Model), QUAL2E, DELFT 3D,

SMS, O M, OSMO coSystem Model , S NS, M ….

Mô hình W SP Water Quality nalysis Simulation Program là mô

hình được sử dụng để mô tả và dự báo ch t lượng nước, giúp các nhà quản l

đưa ra những quyết định, giải pháp đối phó với các hiện tượng ô nhiễm do tự

nhiên và hoạt động của con người. Mô hình này cho ph p áp dụng trong

không gian một chi u nhưng c ng có thể mô ph ng trong không gian 2 chi u

2 và ba chi u 3 . Mô hình W SP c ng có thể liên kết với các mô hình

thủy động lực và vận chuyển tr m tích để thu được trường d ng chảy, nhiệt

độ, độ m n và các thông lượng tr m tích trong nước m t.

H OX đ ọ

Mô hình QU TOX là một ph n m m mô ph ng ảnh hưởng của các

ch t ô nhiễm lên hệ sinh thái nước ngọt, bao gồm các loài cá, động vật không

xương sống và các loài thực vật thủy sinh. QU TOX là công cụ hữu hiệu

cho các nhà môi trường học, sinh học, những nhà mô hình hóa ch t lượng

nước c ng như người sử dụng trong việc đánh giá rủi ro và suy giảm các hệ

sinh thái thủy sinh.

Mô hình QU L2 hay Q2 River and Stream Water Quality

Model được nâng c p t mô hình trước đó là QU L2 hay Q2 nh m mô

ph ng ch t lượng nước suối và sông. Mô hình có những đ c điểm quan trọng

như có thể tính toán trên t ng phân đoạn của sông và các nhánh sông.

Nhìn chung, việc sử dụng công cụ mô hình hóa t cơ sở dữ liệu S

cho ph p đơn giản hóa những v n đ môi trường phức tạp như ô nhiễm nước

m t, t đó có cơ sở nh m dự báo c ng như giám sát ch t lượng nước m t.

2.5 ự chọn c ng nghệ ph hợp với v ng m m hả uảng inh

2.5 K t hợp các ph n mềm v ph n mềm môi trường trong xây dựng

C nước mặt

Ngày nay, có r t nhi u các ph n m m S khác nhau có thể sử dụng

hiệu quả trong xây dựng cơ sở dữ liệu môi trường nước m t như rc S,

MapInfo, MicroStation... T y thuộc vào đ c điểm bộ dữ liệu thu thập được

c ng như hiện trạng lưu trữ của dữ liệu có thể lựa chọn ph n m m ph hợp

nh m xây dựng cơ sở dữ liệu nước m t. ó thể nhận th y, ph n m m S là

ph n m m chuyên v quản l , phân tích dữ liệu bản đồ với dữ liệu không gian

và thuộc tính [85-86]. M c d vậy, việc áp dụng các ph n m m S phục vụ

công tác quản l , phân tích các dữ liệu môi trường c ng g p những hạn chế cơ

bản. ác thông số môi trường có tính đ c th và có sự khác nhau v đơn vị

đo, thời gian đo nhi u đợt liên tục tại ví trí, phương pháp đo, phương pháp

thí nghiệm, tiêu chu n cho ph p… o vậy, có thể tích hợp các ph n m m

quản l môi trường với các ph n m m S nh m nâng cao hiệu quả trong xây

dựng cơ sở dữ liệu và đánh giá ch t lượng môi trường, trong đó có môi trường

nước m t.

Việt Nam, ph n m m môi trường QWin ata Manager đã QWin

b t đ u được sử dụng và mang lại hiệu quả khả quan trong đánh giá ch t

lượng môi trường nước m t khu vực khai thác m . Ph n m m QWin ata

Manager cho ph p thu thập thông tin, xây dựng cơ sở dữ liệu, lưu trữ, quản

l , phân tích và lập báo cáo số liệu quan tr c kiểm soát môi trường, đáp ứng

đ i h i công tác quan tr c môi trường phục vụ phát triển b n vững [87].

Hình 2.9 G E W

QWin có các bảng lưu trữ dữ liệu v trạm quan tr c, thông số, giá trị

m u, và tiêu chu n môi trường c ng các công cụ khác như phương pháp phân

tích (analytical methods), phòng thí nghiệm (laboratories), giao thức l y m u

(sampling protocols), tính toán (calculations), đơn vị đo units , danh sách mã

hiệu (code list)... ác dữ liệu trên liên kết với vị trí không gian của dữ liệu

thông qua các ph n m m S như rcview, rc S hay Map nfo, đồng thời

dễ dàng kết nối với Microsoft Office, Microsoft xcel... T cơ sở dữ liệu môi

trường, có thể nhanh chóng đưa ra các báo cáo, đồ thị và so sánh với tiêu

chu n v các giá trị thông số môi trường đo được.

QWin kết hợp dễ dàng với ph n m m Map nfo trong quản l , lưu trữ

và xử l dữ liệu. o vậy, trong đi u kiện cụ thể ở các khu vực khai thác m ở

Việt Nam, có thể lựa chọn kết hợp giữa ph n m m Map nfo và QWin phục

vụ công tác xây dựng cơ sở dữ liệu và đánh giá, giám sát môi trường nước m t.

2.5 ch hợp tư liệu vi n thám v

2.5 đ GI ứ

ơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường nước m t có thể kết hợp công

nghệ viễn thám nh m nâng cao hiệu quả trong đánh giá ch t lượng nước. Viễn

thám là một trong những công nghệ thu thập dữ liệu quan trọng và hiệu quả

nh t cho việc cập nhật và xây dựng cơ sở dữ liệu S. ông nghệ S ngày

nay tích hợp với các dữ liệu viễn thám b ng nhi u cách khác nhau sao cho

S có thể hoạt động hiệu quả trong những môi trường dữ liệu khác. Với ưu

điểm cập nhật nhanh, thông tin khách quan, diện tích phủ tr m rộng, dải ph

đa dạng…, ảnh viễn thám đã trở thành nguồn dữ liệu quan trọng phục vụ đánh

giá ch t lượng nước m t.

Sở dĩ có thể kết hợp công nghệ viễn thám và S trong nghiên cứu,

giám sát tài nguyên, môi trường,... là vì có sự tương thích giữa dữ liệu giữa

chúng. Sự tương thích giữa dữ liệu viễn thám và S được thể hiện qua các

điểm sau:

 ữ liệu viễn thám được xử l và lưu trữ dưới dạng raster. o trong

S thường sử dụng hai mô hình dữ liệu vector và raster nên việc tích hợp dữ

liệu viễn thám và S là r t dễ dàng;

 nh viễn thám ở mô hình raster có thể dễ dàng chuyển đ i thành dữ

liệu vector. Ngày nay, các ph n m m xử l ảnh số và S đ u có các module

chuyển đ i mô hình dữ liệu t raster sang vector và ngược lại. ên cạnh đó,

các chức n ng chồng gh p các lớp dữ liệu cho ph p tích hợp và hiển thị đồng

thời nhi u lớp dữ liệu, cả raster và vector;

 ữ liệu viễn thám và S có c ng tọa độ tham chiếu. ữ liệu viễn

thám và S trên c ng một khu vực s có c ng tọa độ tham chiếu, do vậy v

khía cạnh cơ sở toán học, dữ liệu viễn thám và S tương ứng s tham chiếu

c ng hệ tọa độ và độ cao thống nh t. i u này giúp nâng cao khả n ng vận

hành, phân tích, hiển thị dữ liệu và đảm bảo tính thống nh t của dữ liệu.

Việc tích hợp viễn thám và S tạo thuận lợi trong việc xây dựng và

cập nhật dữ liệu. o số lượng các điểm quan tr c có hạn, việc sử dụng các

phương pháp nội suy S để xác định hàm lượng các thông số ch t lượng

nước không phải lúc nào c ng đạt độ chính xác cao, đ c biệt khi sử dụng cho

một khu vực rộng lớn. ơn nữa, khả n ng cập nhật dữ liệu b ng các quan tr c

thực địa là một hạn chế đáng kể do tốn k m thời gian và chi phí.

H 10 ế x đị -

ứ - Y ., 1996) [76]

Tích hợp viễn thám và S cho ph p giải quyết v n đ này trên cơ sở

mối quan hệ giữa ph phản xạ m t nước và hàm lượng các thông số ch t

lượng nước. Vì thời gian cập nhật ảnh vệ tinh tại một điểm trên m t đ t khá

ng n, có thể sử dụng các mô hình hàm số thể hiện mối quan hệ giữa ph phản

xạ b m t và hàm lượng các thông số ch t lượng nước để xây dựng bản đồ

đánh giá ch t lượng nước. ình 2. 0 trình bày ví dụ tích hợp tư liệu ảnh vệ

tinh Spot và dữ liệu S phục vụ xác định hàm lượng ch t diệp lục

chlorophyll-a khu vực hồ chứa Te - hi ài Loan [76].

2.5 ơ ọ đ

ức x đ i tượng nước v t nh chất quang học ất i n c a nó

hi bức xạ M t Trời đi tới nguồn nước, thông tin phản hồi được bộ cảm

sensor ghi nhận lại bao gồm ba thành ph n [54, 55]:

 bức xạ t m t nước Lw (water leaving radiance);

 bức xạ b u trời Ls(skylight radiance);

 bức xạ phản xạ trực tiếp t m t nước Lr (sky radiance directly reflected

by the surface).

Hình 2.11 ứ x ờ đ đ

ế ậ

Theo định nghĩa của Mobley 999 [54 , giá trị phản xạ viễn thám Rrs

đối với nước được xác định b ng công thức:

(2.4)

Trong đó:

là bức xạ rời kh i m t nước,

là bức xạ t M t Trời hay bức xạ nguồn sáng đi tới m t nước.

ức xạ nguồn sáng đi tới m t nước được xác định theo công thức sau:

(2.5)

Trong đó:

là bức xạ ph đo được,

là tham số phản xạ,

là kênh ảnh tương ứng với bước sóng tương thích.

iá trị bức xạ ph ở trên m t nước above – water radiance)

là t ng

bức xạ rời kh i m t nước

và bức xạ phản xạ b m t nước

, nghĩa là:

(2.6)

(2.7)

Với k là tham số tỷ lệ giữa bức xạ b u trời

và bức xạ phản xạ trực

tiếp t b m t nước

.

ức xạ rời kh i m t nước có dạng [54, 55]:

(2.8)

iá trị hệ số k phụ thuộc vào nhi u yếu tố môi trường và khí quyển.

Trong trường hợp sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh quang học như SPOT,

L N S T..., giá trị k c n phụ thuộc vào bước sóng của t ng kênh ảnh.

Mô tả ba thành ph n trở v đ u thu khi bức xạ M t Trời tới m t nước

được thể hiện trên hình 2. 2 [55].

Hình 2.12 ứ x ậ đ [54, 55]

Phản xạ viễn thám Rrs có mối quan hệ hữu cơ với phản xạ nội hàm

Fresnel , phản xạ Fresnel trên b m t giao diện không khí - nước

, hệ số

khúc xạ của nước n, phản xạ trên m t nước - không khí , đồng thời là hàm số

của hệ số h p thụ của nước a và hệ số tán xạ của nước

, với hệ số quan hệ f

và được mô tả b ng công thức sau [55]:

(2.9)

(2.10)

Trong đó

là n ng luợng bức xạ đi lên t độ sâu b ng 0 k hiệu

là 0- hay đi lên t b m t nước.

ức x gián ti p đ i tượng nước quan tr c ng tư liệu vi n thám

o đ c điểm thu nhận, ảnh viễn thám quang học, để đưa vào sử dụng

c n phải tiến hành hiệu ch nh ảnh hưởng của môi trường khí quyển

atmospheric correction . ể hiệu ch nh các ảnh hưởng của khí quyển đến

ch t lượng ảnh, ảnh gốc c n biến đ i t giá trị số nguyên digital number -

N v giá trị thực của bức xạ điện t spectral radiance , sau đó xác định ảnh

phản xạ ở đ nh khí quyển R* top of atmospheric - TOA).

ước tiếp theo sử dụng các mô hình hiệu ch nh khí quyển biến đ i t

ảnh phản xạ ở đ nh khí quyển v phản xạ b m t surface reflectance .

Phản xạ R* liên quan với đối tượng nước, cụ thể là phản xạ rời kh i

m t nước Rw thông qua công thức [54] [55]:

(2.11)

Trong đó:

và

là phản xạ sol khí và phản xạ Rayleigh;

- tham số truy n d n bức xạ trong khí quyển;

- tham số khuyếch tán bức xạ trong khí quyển.

Như vậy, phản xạ viễn thám Rrs được tính theo mối quan hệ:

(2.12)

đây, S là giá trị su t phân chiếu b u trời albedo .

T các phân tích trên có thể kết luận, phản xạ viễn thám xác định t dữ

liệu ảnh vệ tinh quang học tuân theo quy luật khách quan khi có tương tác của

ánh sáng vào đối tượng nước.

Xác định h m lượng thông s chất lượng nước t dữ liệu vi n thám

ác nghiên cứu trong và ngoài nước cho th y, hàm lượng các thông số

ch t lượng nước như ch t lơ lửng, ch t diệp lục, O , O ,... có mối quan

hệ ch t ch với phản xạ ph m t nước [23] [55 . Như vậy, để thành lập bản đồ

phân bố hàm lượng các thành ph n ô nhiễm nước m t t dữ liệu ảnh viễn

thám, điểm m u chốt c n thiết lập mô hình ước lượng các thông số ch t lượng

nước dựa trên phản xạ rời kh i b m t nước [23] [54] [55 . ản ch t của việc

thiết lập mô hình này là xây dựng hàm hồi quy giữa giá trị đo hàm lượng các

thành ph n ô nhiễm nước m t t các trạm đo thực địa và phản xạ rời kh i b

m t nước xác định t dữ liệu ảnh viễn thám quang học.

T y đ c điểm cụ thể của khu vực nghiên cứu, có thể sử dụng các mô

hình hàm hồi quy khác nhau như hàm m , hàm tuyến tính, hàm đa thức... ác

mô hình hồi quy ph biến có thể tóm t t ở bốn dạng cơ bản như sau [23]:

(2.13)

(2.14)

(2.15)

(2.16)

Trong đó:

Y là biến số ch t lượng nước hàm lượng O , COD, TSS...),

Xi là phản xạ rời kh i m t nước trong một dải sóng cụ thể,

ai, ci là các hệ số,

k là số lượng kênh ảnh.

2.6 Tiểu k t chương 2

T những thập kỷ cuối thế kỷ XX, c ng với sự phát triển mạnh m của

công nghệ viễn thám, hệ thông tin địa l ..., công nghệ địa tin học đã được ứng

dụng rộng rãi trong nghiên cứu, đánh giá ch t lượng nước m t. ông nghệ địa

tin học đã trở thành một công cụ quan trọng trong xây dựng cơ sở dữ liệu ch t

lượng môi trường nước m t.

ơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường nước m t có thể được khai thác sử

dụng phục vụ đánh giá, giám sát ch t lượng nước thông qua các phương pháp

như phân tích thống kê, nội suy không gian phục vụ xây dựng bản đồ hàm

lượng các thông số ch t lượng nước, phân tích không gian ho c kết hợp với tư

liệu viễn thám.

Những n m g n đây, c ng với sự phát triển của hệ thông tin địa l trên

n n nternet, một công nghệ mới ra đời - công nghệ Web S cho ph p nâng

cao hiệu quả trong công tác quản l , giám sát và sử dụng b n vững tài nguyên

nước m t.

3. Ệ Ở ỆU

Ờ Ớ

3 1 c iểm khu vực nghiên cứu

ị tr ị lý

ể than m Phả là một ph n của bể than Quảng Ninh, với t ng ti m

n ng ước tính trên 3 tỷ t n trong t ng số 8,4 tỷ t n trữ lượng than Quảng Ninh. iện tích đ t tự nhiên của m Phả là 48,623 km2, dân số khoảng

6.745 n m 2006 [84].

H 3 đ

m Phả n m cách à Nội 80 km v phía ông, có 6 đơn vị hành

chính là: Quang anh, m Thạch, m Thủy, m Trung, m Thành, m

Tây, m ình, m ông, m Sơn, m Phú, m Thịnh, ửa ng,

ương uy, m ải, ộng a và Mông ương. Phía ông m Phả giáp

với huyện Vân ồn, phía Tây giáp với thành phố ạ Long, phía Nam giáp

vịnh ái Tử Long, phía c giáp với huyện oành ồ và huyện a h [84].

c iểm tự nhiên

N m ở v ng núi ông c Việt Nam, trong vành đai khí hậu nhiệt đới

gió m a, v ng khai thác than m Phả có đ c điểm tự nhiên khá phức tạp.

Địa h nh

ịa hình m Phả chia thành các kiểu địa hình, bao gồm v ng núi, đồi,

thung l ng giữa núi, bờ bãi và v ng biển, hải đảo. ãy núi chính trong v ng

là dãy chùa Lôi - ửa ng và dãy Quạt Mo - ửa ng, với độ cao trung bình

t 200 đến 300 m, cao nh t là đ nh ao Sơn 436 m , th p nh t là các đ nh có

độ cao 20 đến 50 m, tạo thành một dải k o dài t Tây sang ông. ịa hình

kiểu bóc m n, xâm thực điển hình, có đường phân hủy lượn sóng, sườn dốc với độ dốc t 200 - 300 , bên cạnh đó là v ng đồi chạy song song với các dãy

núi. ịa hình đồi núi chiếm 55,4 diện tích toàn v ng. ác thung l ng nh

n m rải rác trong v ng như thung l ng Quang anh, thung l ng Mông

ương. V ng bờ bãi m Phả - ửa ng, có b m t nghiêng ra biển. ộ phân c t sâu r t yếu < 5 km km2 , độ phân c t ngang r t lớn >2 km km2).

Vùng biển và hải đảo là n t đ c trưng của địa hình khu vực. ác đảo có diện

tích khác nhau và phát triển trên các đá lục nguyên, đá vôi.

Mạng lưới sông suối trong v ng khá phát triển. Sông Mông ương là

sông chính được nhi u nhánh suối b c p, đ ra biển tại phường Mông

ương. ây là con sông đảm bảo sự tiêu thoát nước cho cả khu vực v m a

mưa [84].

Kh hậu v thảm thực vật

m Phả chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió m a ven biển. hí

hậu ở đây thể hiện theo m a khá rõ rệt. M a mưa k o dài t tháng 4 đến tháng

0, số ngày mưa đạt t 0 đến 2 ngày tháng với lượng mưa trung bình 50

đến 200 mm tháng. Mưa nhi u nh t vào tháng 7 và tháng 8, nhiệt độ trung bình t 25 đến 270 , cao nh t là 34 đến 380 vào tháng 7. ộ m không khí

khá cao (> 80%). Mùa khô kéo dài t tháng 0 đến tháng 4 n m sau, lượng

mưa ít nh t trung bình t 22 đến 26 mm tháng. o ảnh hưởng của khí hậu

nhiệt đới, cho nên trong v ng có nhi u r ng và nhi u cây cối có giá trị. Thành

ph n thực vật khá phong phú, ch tính riêng các loài cây g và một số cây bụi

đã có trên dưới 50 họ và trên 200 loài. Trong những n m qua, việc khai thác

g r ng, ch t g chống l , ch t đốt r ng làm nương r y d n đến thành ph n

thực vật c ng như diện tích r ng, trữ lượng, ch t lượng g r ng ngày càng

suy giảm, biến động theo chi u hướng x u. iện tích ngày càng thu hẹp.

R ng nguyên sinh không c n, h u hết đã bị tác động và tàn phá, nay được

thay thế b ng r ng thứ sinh ở trạng thái r ng trung bình và r ng nghèo, ít giá

trị sử dụng [84].

Đặc điểm kinh t - xã hội

Thành phố C m Phả là một trong những đ u tàu kinh tế của t nh Quảng

Ninh, nơi được biết đến như là một trong ba đ nh của tam giác kinh tế mi n

b c Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh. m Phả có r t nhi u ti m n ng v

phát triển kinh tế như du lịch, công nghiệp khai thác và chế biến than, cơ khí,

chế tạo máy, công nghiệp đóng tàu và đ c biệt có cảng than ửa ng tiếp

nhận tàu trọng tải hàng vạn t n. m Phả có v ng núi đá vôi rộng lớn, là

nguồn nguyên liệu dồi dào cho việc phát triển các ngành sản xu t xi m ng,

nhiệt điện và vật liệu xây dựng.

m Phả c ng là một trung tâm công nghiệp nhiệt điện, bao gồm nhi u

nhà máy nhiệt điện với t ng công su t dự kiến đạt trên 3.000 MW. ên cạnh

đó c ng có thể kể đến nhà máy xi m ng m Phả với công su t được đánh giá

lớn nh t nước ta hiện nay c ng với các nhà máy chế tạo thiết bị điện, cơ khí

sản xu t, sửa chữa thiết bị phục vụ cho ngành than và công nghiệp m trong

cả nước.

H 3 đ ế - xã

ảng ửa ng là cảng nước sâu và có thể tiếp nhận các tàu có sức chứa

5-7 vạn t n vào cảng tiếp nhận hàng. Ngoài biển, m Phả c n có cảng nối

như n N t, là điểm bốc rót hàng triệu t n than hàng n m phục vụ cho xu t

kh u. Ngoài ra, c n có các cảng lẻ như m6, 0- 0, á àn, he ây, m

Y... c ng là các cảng lẻ phục vụ cho việc bốc rót than cho nội địa và vật liệu

xây dựng như cát, đá, xi m ng, v.v…[84].

3.2 c iểm tư liệu sử dụng trong luận án

liệu quan tr c chất lượng nước mặt

Số liệu quan tr c môi trường khu vực khai thác m m Phả, Quảng

Ninh được thu thập dựa trên các cơ sở pháp l sau:

 Luật ảo vệ môi trường 52 2005 Q được Quốc hội thông qua ngày

29 2005 và có hiệu lực thi hành t 0 07/2006.

 Luật hoáng sản 60 20 0 Q 2 được Quốc hội thông qua ngày

17/11/2010.

 Nghị định số 80 2006 N - P của hính phủ ban hành ngày

09 08 2006 hướng d n thi hành Luật ảo vệ môi trường.

 Nghị định số 2 2008 N - P ngày 28 02 2008 của hính phủ v việc

sửa đ i b sung một số đi u của Nghị định số 80 2006 N -CP ngày

09 08 2006 của hính phủ v việc quy định chi tiết và hướng d n thi hành

một số đi u của Luật ảo vệ môi trường.

 Thông tư số 25 2009 TT- TNMT ngày 6 2009 của ộ TN & MT

ban hành quy chu n quốc gia v môi trường đối với ngưỡng ch t thải nguy

hại, khí thải công nghiệp đối với bụi và các ch t hữu cơ, khí thải công nghiệp

đối với một số ch t hữu cơ, khí thải công nghiệp sản xu t phân bón hóa học,

khí thải công nghiệp nhiệt điện, khí thải công nghiệp sản xu t xi m ng .

 Thông tư số 39 20 0 TT- TNMT ngày 6 2 20 0 của ộ Tài nguyên

và Môi trường quy định quy chu n v tiếng ồn và độ rung.

 Thông tư số 65/2015/TT-BTNMT của ộ Tài nguyên và Môi trường v

việc ban hành quy chu n k thuật quốc gia v môi trường đối với nước m t,

nước ng m, nước biển ven bờ, nước thải công nghiệp chế biến thủy sản, nước

thải công nghiệp gi y và bột gi y, nước thải công nghiệp dệt may, nước thải

sinh hoạt, dư lượng hóa ch t bảo vệ thực vật trong đ t .

ố liệu qu n trắc

Số liệu quan tr c ch t lượng nước m t sử dụng trong luận án bao gồm

các kết quả quan tr c ch t lượng nước m t tại các sông, suối, hồ, ao trong đ t

li n và số liệu quan tr c ch t lượng nước biển ven bờ. ác số liệu này được sử

dụng nh m xây dựng cơ sở dữ liệu c ng như khai thác, ứng dụng trong đánh

giá ch t lượng môi trường nước m t khu vực m Phả, Quảng Ninh.

ông tác quan tr c môi trường tại v ng than m Phả được thực hiện

theo t n su t m i l n hàng qu m i n m bởi ông ty ph n Tin học, ông

nghệ, Môi trường - Vinacomin, số liệu được t ng hợp tại thời điểm quan tr c

và so sánh với c ng kì n m trước c ng như theo dõi theo thời gian.

Mạng lưới quan tr c các điểm nước m t trong đ t li n bao gồm 5 điểm,

k hiệu t NM đến NM 5 với các tên địa danh như ảng à Ráng, Suối V

Môn, Sông Mông ương... ác điểm quan tr c nước m t được lựa chọn tại các

vị trí chịu ảnh hưởng mạnh m của quá trình khai thác và vận chuyển than như

các vị trí chảy qua ranh giới khai trường, tiếp nhận nước thải m ... ác điểm

này c ng phân bố đồng đ u trên khu vực nghiên cứu nh m đảm bảo thể hiện tốt

nh t đ c trưng ch t lượng nước m t khu vực thực nghiệm.

Chi tiêt các thông số quan tr c môi trường, thiết bị sử dụng, tên trạm quan

tr c c ng dữ liệu các đợt quan tr c trình bày như trong bảng 3. dưới đây.

3 ắ ờ

STT ên các trạm qu n trắc h ng số hi t bị o v phân tích

1 pH

2 DO Máy HYDROLAB - M

3 4 SS COD Máy HYDROLAB - M

5 iểm giao giữa ba suối àng T y, Bàng Nâu, Khe Chàm Trung lưu sông Mông ương c u Ng m Suối 0 Suối L p M Suối à Ráng g n c ng Xí nghiệp than Hà Ráng)

Suối he Rè chân c u 0 QL 8 Suối V Môn Suối ng Linh

6 ảng Hà Ráng II 7 8 9 10 Suối c u 11 Suối c u 2 12 Suối c u 4 13 Suối c u 5 suối oá h t 14 Suối c u 6 15 Suối he Sim BOD5 + NH4 - NO2 - NO3 As Cd Pb Cr6+ Cu Fetp Hg - Máy quang ph h p thụ nguyên tử S - 800 - Máy so m u UV-VIS

ữ liệu sử dụng trong nghiên cứu là các số liệu quan tr c môi trường nước m t khu vực đ t li n được đo trực tiếp tại m Phả t qu ÷ V n m 2011 đến qu V n m 20 6. Sử dụng dữ liệu n n là bản đồ địa hình : 0 000 khu vực m Phả được thành lập n m 2005 theo quy phạm của bản đồ địa hình của ộ Tài nguyên và Môi trường, sử dụng hệ tọa độ Quốc gia VN 2000. ên cạnh đó, trong luận án c ng sử dụng số liệu quan tr c ch t lượng

nước m t ven biển giai đoạn 20 1 - 20 6 tại 05 trạm khu vực m Phả,

Quảng Ninh, bao gồm ến rót than cảng m6 ông ty than ương uy, ến

rót than cảng ửa ng, ến rót than ông ty kho vận và cảng m Phả, ến

rót than cảng he ây và bến rót than cảng m6 T ng công ty ông c.

Ngoài số liệu tại 05 trạm quan tr c, trong nghiên cứu c ng sử dụng thêm số

liệu l y m u ch t lượng nước tại 5 điểm khu vực ven biển m Phả, Quảng

Ninh bảng 3. 5 . ác số liệu tại các trạm quan tr c và điểm l y m u này

được sử dụng khi kết hợp với tư liệu ảnh vệ tinh quang học Sentinel-2 nh m

xác định hàm lượng các thông số ch t lượng nước khu vực ven biển.

ữ liệu vi n thám

ữ liệu viễn thám sử dụng trong luận án bao gồm 02 cảnh ảnh vệ tinh

quang học Sentinel-2 chụp ngày 6 4 20 6 và 02 2 20 6 khu vực ven biển

m Phả, Quảng Ninh. ác ảnh có ch t lượng tốt, không bị ảnh hưởng bởi

mây, sương m và được chụp g n với thời gian quan tr c ch t lượng nước tại

05 trạm quan tr c ven biển m Phả.

Vệ tinh Sentinel-2 được phóng lên qu đạo tháng 6 n m 20 5, cung c p ảnh ở 3 kênh ph , trong đó các kênh 2 490 nm , 3 560 nm , 4 665 nm và 8 842 nm có độ phân giải không gian 0 m; các kênh 5 705 nm , 6 740 nm , 7 783 nm , 8a 865 nm , 6 0 nm và 2 2 90 nm có độ phân giải không gian 20 m và các kênh 443 nm , 9 940 nm và 0 375 nm có độ phân giải không gian 60 m. Vệ tinh Sentinel-2 với đ c điểm giống như Sentinel-2 được phóng thành công lên qu đạo vào ngày 07 03 20 7, giúp rút ng n thời gian chụp l p lại tại một điểm trên b m t Trái đ t c n 05 ngày.

3 2 đ -2A

ộ ph n giải Kênh Tên kênh Bước sóng nm) không gian (m)

Kênh 1 Coastal aerosol 0,421 – 0,457 60

Kênh 2 Blue 0,439 – 0,535 10

Kênh 3 Green 0,537 – 0,582 10

Kênh 4 Red 0,646 – 0,685 10

Kênh 5 Vegetation Red Edge 0,694 – 0,714 20

Kênh 6 Vegetation Red Edge 0,731 – 0,749 20

Kênh 7 Vegetation Red Edge 0,768 – 0,796 20

Kênh 8 Near Infrared 0,767 – 0,908 10

Kênh 8a Vegetation Red Edge 0,848 – 0,881 20

Kênh 9 Water vapour 0,931 – 0,958 60

Kênh 10 SWIR – Cirrus 1,338 – 1,414 60

Kênh 11 SWIR 1,539 – 1,681 20

Kênh 12 SWIR 2,072 – 2,312 20

Trong luận án sử dụng các kênh ở dải sóng nhìn th y kênh 2 - xanh

lam, 3 - xanh lục, 4 - đ và cận hồng ngoại kênh 8 nh m thử nghiệm xác

định một số hàm lượng thông số ch t lượng nước m t ven biển. Với độ phân

giải không gian và độ phân giải ph tốt hơn so với ảnh Landsat, đ c biệt được

cung c p hoàn toàn miễn phí với chu k chụp l p lại ng n, ảnh vệ tinh

Sentinel-2 đang trở thành nguồn dữ liệu qu giá và phong phú phục vụ nghiên

cứu tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi trường, trong đó có đánh giá ch t

lượng môi trường nước m t.

ữ liệu ảnh Sentinel-2 ngày 6 4 20 6 và 02 2 20 6 ở t hợp màu

tự nhiên R :432 khu vực m Phả, Quảng Ninh được trình bày trên hình

3.3 và 3.4.

H 3 3 - / /

Ninh, RGB=432

H 3 4 - / /

Ninh, RGB=432

3.3 X y dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng nước m t khu vực m hả uảng inh

Sau khi thu thập dữ liệu tại các điểm quan tr c, trong nghiên cứu tiến hành xây dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng nước m t khu vực m Phả, Quảng Ninh với sự trợ giúp của công nghệ địa tin học.

ơ sở dữ liệu thông số môi trường gồm hai thành ph n chính là cơ sở dữ liệu bản đồ n n và dữ liệu thông số môi trường. ơ sở dữ liệu bản đồ n n được thiết kế với các lớp thông tin chính như:

- ệ thống đường iao thông vận tải với tên được đ t là T_n Pha . - ệ thống thủy v n sông suối hồ nước TV_n Pha . - ản đồ các v ng khai thác khoáng sản hay các m than Pha_mine . - ản đồ đường đồng mức địa hình (Contour_diahinh_nCPha). - ản đồ n n hành chính bando_ Pha_sh . - hung tọa độ Frame … ữ liệu thông số môi trường bao gồm số liệu quan tr c ch t lượng nước m t tại 5 trạm quan tr c trong đ t li n và 20 trạm quan tr c khu vực ven biển giai đoạn 20 - 2016. Việc nhập dữ liệu có thể tiến hành b ng nhi u cách, đơn giản nh t là t MS xcel đối với dữ liệu bảng và sử dụng lệnh Open File để mở bảng c n thiết. n đối với các dữ liệu đồ họa thì có thể d ng lệnh File mport t các ph n m m khác ho c thông qua số hóa và biên tập trực tiếp.

Với đ c điểm hiện trạng số liệu quan tr c ch t lượng nước m t ở m Phả hiện nay khi ph n lớn các dữ liệu này được lưu trữ và biên tập trong Map nfo, do vậy để thuận tiện trong luận án sử dụng ph n m m QWin ata Manager anada nh m xây dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng nước m t. ây là bộ ph n m m chuyên quản l , đánh giá ch t lượng môi trường và được ứng dụng rộng rãi trong ngành m trên thế giới. QWin tích hợp được hoàn toàn với xcel v dữ liệu và Map nfo v bản đồ như tọa độ l y m u và thể hiện dữ liệu trên bản đồ. Ph n m m QWin ata Manager cho ph p thu thập thông tin, xây dựng cơ sở dữ liệu, lưu trữ, quản l , phân tích và lập báo cáo số liệu quan tr c kiểm soát môi trường, đáp ứng đ i h i công tác quan tr c môi trường phục vụ phát triển b n vững [84].

EQWin Data Manager có các bảng lưu trữ dữ liệu v trạm đo, thông số,

giá trị m u, và tiêu chu n môi trường (station, parameters, samples,

standards , c ng các thông số khác như phương pháp phân tích, ph ng thí

nghiệm, giao thức l y m u, tính toán, đơn vị đo, danh sách mã hiệu

(analytical methods, laboratories, sampling protocols, calculations, units, code

list). ác dữ liệu trên liên kết với vị trí địa l thông qua ph n m m S như

rcview, rc S hay Map nfo, đồng thời dễ dàng kết nối với Microsoft

Office, Microsoft Excel... T cơ sở dữ liệu môi trường, có thể nhanh chóng

đưa ra các báo cáo, đồ thị và so sánh với tiêu chu n v các giá trị thông số

môi trường đo được.

Số liệu quan tr c và dữ liệu bản đồ được sử dụng để nhập vào ph n m m

QWin nh m xây dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường nước m t khu vực

m Phả, Quảng Ninh. Quá trình nhập dữ liệu được mô tả trên hình 3.5. Ví dụ

hiển thị cơ sở dữ liệu môi trường và đồ thị thông số môi trường nước m t m

Phả, Quảng Ninh trong ph n m m QWin được trình bày trên hình 3.6.

H 3.5 ậ EQWin

Hình 3.6 Hi ị ơ đ ị ờ

E W

3 4 h i thác sử dụng cơ sở dữ liệu phục vụ ánh giá giám sát ch t

lượng m i trường nước m t

3.4.1 Xây dựng ản đ chuyên đề các thông s môi trường nước mặt

Sau khi xây dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường t các số liệu

quan tr c và dữ liệu bản đồ, cơ sở dữ liệu này có thể được sử dụng nh m

thành lập các bản đồ chuyên đ v các thông số môi trường nước m t. ản đồ

chuyên đ các thông số môi trường nước m t như TSS, p , O 5, O ...là

một thông tin đ u vào hết sức quan trọng trong các mô hình đánh giá ch t

lượng nước c ng như các mô hình môi trường khác. Quá trình thành lập bản

đồ chuyên đ thông số môi trường nước m t có thể được thực hiện một cách

r t đơn giản khi sử dụng ph n m m QWin. Trên hình 3.7 mô tả ví dụ quá

trình nhập dữ liệu ch t lượng nước m t trong ph n m m QWin.

Ví dụ v kết quả thành lập bản đồ thông số oliform và O trong

nước m t khu vực m Phả, Quảng Ninh t các số liệu quan tr c đợt qu

V 20 6 được trình bày trên các hình 3.8 và 3. 0. ác bản đồ chuyên đ này

cho ph p người quản l có cái nhìn t ng thể v phân bố hàm lượng các thông

số ch t lượng nước.

H 3.7 ậ E W

H 3.8 ế ậ đ I /

H 3 9 ế ậ đ COD I /

3.4.2 Đánh giá chất lượng nước mặt ng phương pháp th ng kê

Sử dụng ph n m m QWin, trong luận án tiến hành đánh giá diễn biến

hàm lượng các thông số ch t lượng nước tại các trạm quan tr c theo t ng qu

giai đoạn 20 - 20 6. ồ thị phân bố hàm lượng các thông số ch t lượng

nước, bao gồm O 5, pH, NO2, t ng Fe, oliform và u mỡ được thể hiện

trên các hình 3. 0 - 3.15.

Hình 3.10 ị O 5 đ ắ đ đ -

2016 và g VN 08:2008

Trên hình 3. 0 có thể nhận th y, giá trị thông số O 5 giai đoạn 20 -

2015 cao vượt mức giới hạn theo Q VN 08:2008 của ộ Tài nguyên và Môi

trường, đ c biệt tại các điểm quan tr c như Suối u 5, Suối u 6 và Suối

Khe Sim. N m 20 6, ph n lớn các điểm quan tr c có hàm lương O 5 ở mức

cho ph p, ch riêng trạm Suối ng Linh c n c n phải cải thiện hình 3. 0). ồ

thị trên hình 3. 0 c ng cho th y, vào các n m 20 2 và 20 3, hàm lượng

BOD5 cao hơn đáng kể so với các n m c n lại.

Hình 3.11 ị H đ ắ đ đ

- 2016 và g

ối với giá trị thông số độ p trong thời gian dài t 20 đến 20 6 đ u

được duy trì ở trong phạm vi cho ph p của Q VN, một số giá trị thời gian

trước đây đôi lúc có vượt ngưỡng và có tính axít, nhưng đến 20 6 đã được

kh c phục hình 3. ). Một số điểm quan tr c có giá trị p đạt th p hơn r t

nhi u so với Q VN như Suối L p M , Suối u 4 và Suối u 5.

Hình 3.12 ị O2 đ ắ đ đ -

2016 và g

Phân tích đồ thị phân bố hàm lượng NO2 giai đoạn 20 4 - 2016 trên

hình 3. 2 cho th y, giá trị thông số NO2 tại ph n lớn các trạm quan tr c cao

vượt mức cho ph p theo QCVN 08:2008. Tại một số trạm quan tr c, giá trị

NO2 cao hơn so với Q VN 08:2008 r t nhi u l n như các trạm quan tr c Sông

Mông ương, Suối he Sim, Suối ng Linh... àm lượng NO2 tại các điểm

quan tr c c ng có xu hướng giảm trong giai đoạn 20 4 - 20 5 và t ng mạnh trở

lại trong n m 20 6 tại h u hết các điểm quan tr c ch t lượng nước m t.

Hình 3.13 ị đ ắ đ đ

2011 - 2016 và g

iá trị hàm lượng thông số oliform tại các trạm quan tr c ch t lượng

nước khu vực m Phả, Quảng Ninh nhìn chung đạt th p và ở nhi u thời

điểm đạt dưới mức quy định trong Q VN 08:2008. Tuy nhiên, tại một số

trạm quan tr c như Suối ng Linh, Suối L p M , điểm giao giữa ba suối

àng T y, àng Nâu, khe hàm ghi nhận hàm lượng oliform cao vượt mức

quy định trong một số đợt quan tr c.

Hình 3.14 ị F đ ắ đ

đ - 2016 và g

Nhìn chung, giá trị thông số t ng Fe trong nước m t khu vực m Phả,

Quảng Ninh trong thời gian t 20 đến 20 6 không n định, một số trạm có

giá trị t ng r t cao c n phải kh c phục. Phân tích đồ thị trên hình 3. 6 c ng

cho th y, trong một số đợt quan tr c như n m 20 3, 20 5, tại h u hết các trạm

đo, thông số t ng Fe đạt th p hơn so với Q VN 08:2008. Trong đợt quan tr c

n m 20 6, tại ph n lớn các điểm quan tr c, giá trị t ng Fe đã trở v mức cho

ph p, tr một số trạm như Suối u 2, u 4 và Ngã 3 Suối àng Tây, àng

Nâu, Khe Chàm hình 3. 4).

ối với thông số u mỡ, phân tích kết quả quan tr c giai đoạn 20 -

20 6 khu vực m Phả, Quảng Ninh cho th y, hàm lượng d u mỡ trong nước

m t khu vực nghiên cứu đạt r t cao và h u như tại t t cả các trạm quan tr c,

hàm lượng d u mỡ vượt mức cho ph p theo Q VN 08:2008. àm lượng d u

mỡ đạt r t cao tại một số trạm quan tr c như Suối he Re, Sông Mông

ương, Suối u 5, Suối he Sim. ồ thị trên hình 3. 5 c ng cho th y, trong

các đợt quan tr c n m 20 3, 20 4, 20 5, hàm lượng d u mỡ có xu hướng

giảm và đạt dưới mức quy định theo Q VN 08:2008.

Hình 3.15 ị ỡ đ ắ đ đ

2011 - 2016 và g

3.4.3 Đánh giá i n động h m lượng các thông s chất lượng nước theo quý

o các thông số ch t lượng nước được quan tr c tại 5 điểm trên đ t

li n vào các qu trong n m giai đoạn 20 - 20 6, t cơ sở dữ liệu ch t lượng

nước m t xây dựng b ng công nghệ địa tin học, có thể khai thác sử dụng

nh m đánh giá biến động các thông số này theo m a qu trong n m. Trong

nghiên cứu này, nghiên cứu sinh lựa chọn 2 thông số đ c trưng nh t cho ảnh

hưởng của quá trình khai thác than đến môi trường nước m t là TSS và p

nh m đánh giá biến động theo m a trong n m. ồ thị phân bố hàm lượng

TSS và p tại 5 điểm quan tr c theo các qu giai đoạn 20 - 20 6 được

trình bày trên hình 3. 6 và 3. 7.

H 3 ị ế đ - đ ắ

Phân tích kết quả đạt được cho th y, hàm lượng TSS đạt tương đối th p vào qu tr một số trạm quan tr c như Suối u 5, Suối u , giảm xuống khá mạnh ở qu 2, t ng r t cao ở qu 3 và có xu hướng giảm xuống ở qu 4, tuy nhiên v n cao hơn so với qu và qu 2. Tại h u hết các điểm

100

quan tr c, hàm lượng TSS đ u đạt r t cao ở qu 3 trong t t cả các n m giai đoạn 20 - 20 6, trong đó giá trị cao nh t được ghi nhận vào qu 3 các n m 20 2 và 20 3. i u này c ng ph hợp với thời gian cao điểm trong khai thác than ở m Phả, Quảng Ninh khi tập trung vào giai đoạn cuối n m qu 3 và qu 4 d n đến lượng nước thải t ng mạnh.

H 3 ị ế H đ –

đ ắ

101

Trong khi đó, hàm lượng p trong nước m t ở các qu giai đoạn 20 -

20 6 tại 5 điểm quan tr c nhìn chung có biến động không lớn tr một vài

điểm quan tr c như Suối u , Suối u 2 và Suối u 5. Phân tích đồ thị

trên hình 3.17 cho th y, xu hướng chung hàm lượng p giảm nhẹ theo thời

gian, t qu đến qu 4. M c d vậy, tại một số điểm quan tr c Suối u ,

Suối u 2 và Suối u 5 ghi nhận sự gia t ng cục bộ hàm lượng p trong

qu 2 và qu 3 đ c biệt với các n m 20 2 và 20 3 .

3.4.4 Đánh giá chất lượng nước mặt ng chỉ s Q

3.4.4 ị W I

ó r t nhi u thông số thể hiện ch t lượng nước, tuy nhiên trên thực tế

ch số ch t lượng nước không thể bao gồm t t cả các thông số đó. ơn nữa,

việc sử dụng quá nhi u thông số c ng không h n là hiệu quả và thể hiện được

ch t lượng nước. Việc lựa chọn thông số phụ thuộc vào mục đích xây dựng

ch số WQ , tuy nhiên các thông số được lựa chọn nên thuộc vào t t cả các

nhóm đ c trưng. ối với khu vực m Phả Quảng Ninh , đo đ c điểm ch t

lượng nước m t khu vực này, trong nghiên cứu lựa chọn các thông số sau để

đánh giá, phân tích:

- Thông số vật l : t ng ch t r n lơ lửng (TSS);

- Thông số hóa học: p , O , N 4;

- Thông số vi sinh: t ng oliform.

ông thức xác định giá trị ch số WQ đối với các thông số TSS, p ,

COD, NH4, t ng oliform được thực hiện như sau:

* Công thức t nh Q pH

=IF(CpH<=5,5;1;IF((CpH>5,5)AND(CpH<6);((100-50)/(6-5,5))(CpH-6)+100;

IF((CpH>=6)AND(CpH<=8,5);100;IF((CpH>8,5)AND(CpH<9);((50-100)/(9-

8,5))*( CpH -9)+50;IF(CpH >=9;1)))))

* Công thức t nh Q TSS

=IF(CTSS<=20;100;IF((CTSS>20)AND(CTSS<30);((100-75)/(30-20))(30-

CTSS)+75;IF(CTSS=30;75;IF((CTSS>30)*AND(CTSS<50);((75-50)/(50-

102

30))(50-CTSS)+50;IF(CTSS=50;50;IF((CTSS>50)AND(CTSS<100);((50-

25)/(100-50))*(100-CTSS)+25;IF(CTSS=100;25;IF(CTSS>100;1))))))))

* Công thức t nh Q COD

=IF(CCOD<=10;100;IF((CCOD>10)AND(CCOD<=15);((100-75)/(15-10))(15-

CCOD)+75;IF((CCOD>15)AND(CCOD<=30);((75-50)/(30-15))(30-

CCOD)+50;IF((CCOD>30)AND(CCOD<=50);((50-25)/(50-30))(50-

CCOD)+25;IF((CCOD>50)AND(CCOD<80);((25-1)/(80-50))(80-

CCOD)+1;IF(CCOD>=80;1))))))

* Công thức t nh Q NH4

=IF(CNH4<=0,1;100;IF((CNH4>0,1)*AND(CNH4<=0,2);((100-75)/(0,2-

0,1))*(0,2-

CNH4)+75;IF((CNH4>0,2)*AND(CNH4<=0,5);((75-50)/(0,5-

0,2))*(0,5-

CNH4)+50;IF((CNH4>0,5)AND(CNH4<=1);((50-25)/(1-0,5))(1-

CNH4)+25;IF((CNH4>1)AND(CNH4<=5);((25-1)/(5-1))(5-

CNH4)+1;IF(CNH4>5;1))))))

* Công thức t nh Q Coloform

=IF(CColoform<=2500;100;IF((CColoform>2500)*AND(CColoform<=5000);((100-

75)/(5000-2500))*(5000-

CColoform)+75;IF((CColoform>5000)*AND(CColoform<=7500);((75-50)/(7500-

5000))(7500-CColoform)+50;IF((CColoform>7500)AND(CColoform<=10000);((50-

25)/(10000-7500))*(10000- CColoform)+25;IF(CColoform >10000;1)))))

Ghi chú: đó pH, CTSS, CCOD, CNH4, CColiform ị

ắ ơ ứ H O H4 đ đ

Ví dụ kết quả tính ch số WQ đối với các thông số nước m t khu vực

m Phả, Quảng Ninh cho các qu trong n m 20 2 và 20 4 được thể hiện

trên các bảng 3.3 - 3.10 dưới đây.

103

3 3 ế W I I - 2012

WQI STT iểm PH TSS COD NH4 Coliform pH TSS COD NH4 Coliform

iểm giao giữa ba suối àng T y, 1 100 1 1 22 100 Bàng Nâu, khe Chàm 7,32 153 292 1,5 20

Trung lưu sông Mông ương 2 100 1 100 21 100 u Ng m 120 7,25 1,6 4 10

3 Suối 0 50 7,58 1,4 4 100 50 95 23 100 11

4 Suối L p M 135 7,35 1,4 3 100 1 1 23 100 230

5 Suối à Ráng 110 7,44 1,8 4 100 1 95 20 100 11

6 ảng à Ráng 95 7,41 0,9 3 100 28 26 30 100 49

7 Suối he Rè chân c u 0 QL 8 55 6,91 2,1 3 100 48 90 18 100 12

8 Suối V Môn - - - - - - - - - -

9 Suối ng Linh - - - - - - - - - -

10 Suối c u 220 2,60 7,5 17 1 1 1 1 100 199

11 Suối c u 2 190 2,45 7,9 17 1 1 1 1 100 98

12 Suối c u 4 210 2,80 7,7 16 1 1 1 1 100 105

13 Suối c u 5 suối oá h t 235 2,76 7,4 18 1 1 1 1 100 112

14 Suối c u 6 52 7,65 3,2 250 100 49 58 12 100 25

15 Suối he Sim 7,14 124 245 1,6 4 100 1 1 21,4 100

104

3.4 ế W I II- 2012

WQI STT iểm PH TSS COD NH4 Coliform pH TSS COD NH4 Coliform

iểm giao giữa ba suối àng T y, 1 7,43 30 45,0 2,81 6900 100 75 31 14 56 Bàng Nâu, khe Chàm

Trung lưu sông Mông ương 2 7,28 30 20,0 3,14 7300 100 75 67 12 52 u Ng m

3 Suối 0 8,25 22 67,0 1,91 6500 100 95 11 20 60

4 Suối L p M 7,34 33 35,0 1,63 6200 100 71 44 21 63

5 Suối à Ráng 7,01 122 15,0 2,23 7500 100 1 75 18 50

6 ảng à Ráng 7,56 68 44,0 37,80 5800 100 41 33 1 67

7 7,45 14 25,6 0,94 6000 57 28 65 Suối he Rè chân c u 0 QL 8 100 100

8 Suối V Môn - - - - - - - - - -

9 Suối ng Linh 6,37 4 12,5 0,64 230 88 43 100 100 100

10 Suối c u 3,16 32 92,0 34,60 7400 1 73 1 1 51

11 Suối c u 2 4,51 89 18,5 34,70 9200 1 31 69 1 33

12 Suối c u 4 - - - - - - - - - -

13 Suối c u 5 suối oá h t 7,38 3 32,4 1,36 5500 100 100 47 23 70

14 Suối c u 6 7,57 36 21,2 56,70 9500 100 68 65 1 30

15 Suối he Sim 6,88 5 10,5 1,59 4900 100 100 98 21 76

105

3 ế W I III- 2012

WQI STT iểm PH TSS COD NH4 Coliform pH TSS COD NH4 Coliform

iểm giao giữa ba suối àng T y, 1 7,20 371 44,2 1,14 7100 100 1 32 24 54 Bàng Nâu, khe Chàm

Trung lưu sông Mông ương 2 7,26 10 28,8 1,14 6400 100 100 52 24 61 u Ng m

3 Suối 0 8,11 20 65,1 1,89 6400 100 100 13 20 61

4 Suối L p M 2,74 251 29,5 3,17 7900 1 1 51 12 46

5 Suối à Ráng 6,65 275 22,9 0,45 6950 100 1 62 54 56

6 ảng à Ráng 7,12 55 25,9 0,30 6200 100 48 57 67 63

7 Suối he Rè chân c u 0 QL 8 6,91 4 12,9 0,34 3100 100 100 86 63 94

8 Suối V Môn 6,10 64 28,3 0,73 6700 100 43 53 39 58

9 Suối ng Linh 6,94 11 97,2 0,41 4850 100 100 1 58 77

10 Suối c u 2,60 46 17,7 5,71 3900 1 55 71 1 86

11 Suối c u 2 2,45 33 18,8 4,15 6150 1 71 69 6 64

12 Suối c u 4 7,36 60 12,9 1,74 6050 100 45 86 21 65

13 Suối c u 5 suối oá h t 7,56 155 14,7 0,20 6350 100 1 77 75 62

14 Suối c u 6 7,38 10 12,6 4,24 4900 100 100 87 6 76

15 Suối he Sim 7,35 219 13,7 0,46 5700 100 1 82 53 68

106

3 ế W I I - 2012

WQI STT iểm PH TSS COD NH4 Coliform pH TSS COD NH4 Coliform

iểm giao giữa ba suối àng T y, 1 Bàng Nâu, khe Chàm 6,59 83 128,9 0,59 5450 100 34 1 46 71

Trung lưu sông Mông ương 2 u Ng m 9 6,42 1,26 22,6 5200 100 100 62 23 73

3 Suối 0 60 7,02 0,63 64,4 5600 100 45 13 44 69

4 Suối L p M 7 6,72 0,39 10,1 4900 100 100 100 59 76

5 Suối à Ráng 599 6,12 0,36 70,5 11000 100 1 9 62 1

6 ảng à Ráng 67 6,64 0,17 29,0 5300 100 42 52 83 72

7 Suối he Rè chân c u 0 QL 8 13 6,53 0,08 12,2 4100 100 100 89 100 84

8 Suối V Môn 78 6,83 1,49 16,1 5500 100 36 73 22 70

9 Suối ng Linh 23 6,89 0,63 12,9 3200 100 93 86 44 93

10 Suối c u 199 2,91 4,71 83,1 8400 1 1 1 3 41

11 Suối c u 2 117 3,24 1,13 70,9 7350 1 1 8 24 52

12 Suối c u 4 13 6,97 5,94 16,1 5050 100 100 73 1 75

13 Suối c u 5 suối oá h t 145 4,64 2,56 41,9 7500 1 1 35 16 50

14 Suối c u 6 33 6,41 2,96 22,6 5000 100 71 62 13 75

15 Suối he Sim 6,89 0,46 338 222,3 5450 100 1 1 53 71

3 ế W I I - 2014

107

WQI STT iểm pH TSS COD NH4 Coliform pH TSS COD NH4 Coliform

iểm giao giữa ba suối àng T y, 1 7,63 18 19,6 0,78 5420 100 100 67 36 71 Bàng Nâu, khe Chàm

Trung lưu sông Mông ương 2 7,73 328 98,0 0,43 9200 100 1 1 56 33 u Ng m

3 Suối 0 6,42 22 68,6 0,51 4440 100 95 10 50 81

4 Suối L p M 6,28 481 808,2 0,23 9500 100 1 1 73 30

5 Suối à Ráng 6,50 107,8 1,08 23 7100 100 93 1 25 54

6 ảng à Ráng 6,60 22 73,5 0,93 4500 100 95 6 29 80

7 Suối he Rè chân c u 0 QL 8 6,57 26 68,6 0,56 5500 100 85 10 47 70

8 Suối V Môn 6,71 15 78,4 0,64 6900 100 100 2 43 56

9 Suối ng Linh 6,60 8 98,0 0,53 5900 100 100 1 49 66

10 Suối c u 6,82 15 73,5 0,50 3050 100 100 6 50 95

11 Suối c u 2 6,78 15 98,0 0,62 7150 100 100 1 44 54

12 Suối c u 4 6,31 19 100,4 0,76 6880 100 100 1 37 56

13 Suối c u 5 suối oá h t 6,31 413 734,7 0,17 7550 100 1 1 83 50

14 Suối c u 6 6,30 68 71,0 0,43 6900 100 41 8 56 56

15 Suối he Sim 7,81 169 93,1 0,23 7400 100 1 1 73 51

3 ế W I II – 2014

108

WQI STT iểm PH TSS COD NH4 Coliform pH TSS COD NH4 Coliform

iểm giao giữa ba suối àng T y, 1 6,5 41 16,0 1,12 7250 100 61 73 24 53 Bàng Nâu, khe Chàm

Trung lưu sông Mông ương 2 6,4 68 15,3 1,01 7400 100 41 75 25 51 u Ng m

3 Suối 0 6,8 27 0,12 4460 100 83 72 95 80 16,7

4 Suối L p M 6,4 64 1,12 6950 100 43 94 24 56 11,3

5 Suối à Ráng 6,9 36 0,14 4550 100 68 70 90 80 17,8

6 ảng à Ráng 6,7 12 0,09 3900 100 100 100 84 86 13,2

7 Suối he Rè chân c u 0 QL 8 6,4 51 0,57 6880 100 50 28 47 56 47,3

8 Suối V Môn 6,4 28 0,74 6200 100 80 58 38 63 25,1

9 Suối ng Linh 6,3 37 0,78 6320 100 66 65 36 62 21,3

10 Suối c u 6,4 30 0,57 6000 100 75 61 47 65 23,4

11 Suối c u 2 6,4 29 0,66 6350 100 78 22 42 62 53,3

12 Suối c u 4 6,5 54 0,92 7200 100 48 43 29 53 35,3

13 Suối c u 5 suối oá h t 6,8 78 2,11 4450 100 36 41 18 81 37,1

14 Suối c u 6 6,8 47 0,03 3860 100 54 60 100 86 24,2

15 Suối he Sim 6,4 42 1,30 6980 100 60 45 23 55 34,1

3 9 ế W I III - 2014

109

WQI STT iểm PH TSS COD NH4 Coliform pH TSS COD NH4 Coliform

iểm giao giữa ba suối àng T y, 1 6,83 125 20,7 0,31 7400 100 1 66 66 51 Bàng Nâu, khe Chàm

Trung lưu sông Mông ương 2 6,79 92 11,1 1,14 6660 100 29 95 24 58 u Ng m

3 Suối 0 7,05 118 43,2 1,22 6000 100 1 34 24 65

4 Suối L p M 6,48 76 27 0,25 7500 100 37 55 71 50

5 Suối à Ráng 6,33 63 52,5 0,1 7200 100 44 23 100 53

6 ảng à Ráng 6,25 67 23,8 0,02 6800 100 42 60 100 57

7 Suối he Rè chân c u 0 QL 8 7,12 130 48,1 0,08 1980 100 1 27 100 100

8 Suối V Môn 6,55 117 32,2 0,1 2500 100 1 47 100 100

9 Suối ng Linh 7,31 95 78,6 1,15 6800 100 28 2 24 57

10 Suối c u 7,29 92 94 2,16 6100 100 29 1 18 64

11 Suối c u 2 7,04 85 124 2,49 7300 100 33 1 16 52

12 Suối c u 4 6,52 121 32,5 0,08 7141 100 1 47 100 54

13 Suối c u 5 suối oá h t 7,03 110 22,3 1,17 7400 100 1 63 24 51

14 Suối c u 6 6,51 123 28,6 3,65 6840 100 1 52 9 57

15 Suối he Sim 6,92 56 15,9 1,1 5840 100 47 74 24 67

3 ế W I I - 2014

110

WQI iểm PH STT TSS COD NH4 Coliform pH TSS COD NH4 Coliform

iểm giao giữa ba suối àng T y, 6,32 12 43 0,78 600 100 100 34 36 100 1 Bàng Nâu, khe Chàm

Trung lưu sông Mông ương 5,78 10 35,1 0,43 400 78 100 44 56 100 2 u Ng m

Suối 0 157 6,94 0,72 800 100 1 10 39 100 69 3

Suối L p M 168 6,04 2,18 300 100 1 27 18 100 48,4 4

Suối à Ráng 213 6,24 1,05 900 100 1 17 25 100 59,7 5

ảng à Ráng 12 5,67 0,17 410 67 100 10 83 100 69,1 6

Suối he Rè chân c u 0 QL 8 6 5,98 0,55 500 98 100 1 48 100 96,4 7

Suối V Môn 78 6,38 0,61 900 100 36 27 45 100 48,2 8

Suối ng Linh 14 6,37 0,33 240 100 100 7 64 100 73,1 9

Suối c u 6,65 195 100 100 17 68 5,5 60,3 0,285 100 10

Suối c u 2 21 5,92 0,27 300 92 98 24 69 100 51,3 11

Suối c u 4 15 6,84 0,37 4120 100 100 27 61 84 48,4 12

Suối c u 5 suối oá h t 10 6,55 1,97 1200 100 100 23 19 100 52 13

Suối c u 6 8 5,87 0,31 260 87 100 37 66 100 40,4 14

Suối he Sim 5,98 284 38 2,35 1000 98 1 40 17 100 15

111

3.4.4 ị W I

ác phương pháp thường được sử dụng để tính toán WQ cuối c ng t

các ch số phụ: trung bình cộng, trung bình nhân ho c giá trị lớn nh t. Trong

luận án đ xu t sử dụng phương pháp tính WQ có trọng số tham gia như sau:

(3.1)

Ví dụ kết quả tính WQ cho các qu và cả n m 20 2, 20 4 được thể

hiện trên các bảng 3. và 3. 2.

ng 3.11 W I ă ă

Ký iểm qu n trắc I-2012 II-2012 III-2012 IV-2012 WQI2012 hiệu

iểm giao giữa ba suối 16 41 18 18 23 1 àng T y

Trung lưu sông Mông 49 24 45 49 42 2 ương

40 52 39 40 43 3 Suối 0

0 16 44 0 15 4 Suối L p M

20 24 20 20 21 5 Suối à Ráng

46 38 36 46 42 6 ảng à Ráng

60 50 50 60 55 7 Suối he Rè

42 0 KPT 42 28 8 Suối V Môn

45 0 60 45 38 9 Suối ng Linh

0 0 0 0 0 10 Suối c u

0 0 0 0 0 11 Suối c u 2

45 0 KPT 45 30 12 Suối c u 4

22 0 49 22 23 13 Suối c u 5

54 46 39 54 48 14 Suối c u 6

22 16 56 22 29 15 Suối he Sim

112

3 W I ă ă

Ký iểm qu n trắc I-2014 II-2014 III-2014 IV-2014 WQI2014 hiệu

iểm giao giữa ba suối 53 45 21 52 43 1 àng T y

Trung lưu sông Mông 15 42 42 43 35 2 ương

46 57 18 19 35 Suối 0 3

16 44 42 19 30 Suối L p M 4

35 54 42 19 37 Suối à Ráng 5

41 61 46 35 46 6 ảng à Ráng

44 40 23 45 38 Suối he Rè 7

41 49 24 42 39 Suối V Môn 8

43 47 28 50 42 Suối ng Linh 9

47 49 27 52 44 10 Suối c u

40 44 26 49 40 11 Suối c u 2

39 40 21 52 38 12 Suối c u 4

18 40 19 47 31 13 Suối c u 5

37 52 19 48 39 14 Suối c u 6

17 42 45 20 31 15 Suối he Sim

Sau khi tính toán được WQ cho các vị trí quan tr c, tiến hành phân loại

ch t lượng nước m t dựa vào bảng phân loại bảng .5).

ết quả đánh giá ch t lượng nước m t khu vực m Phả, Quảng Ninh

trong các n m 20 2 và 20 4 tại các điểm quan tr c được thể hiện trên các

bảng 3. 3 và 3. 4.

113

3 3 đ đ ắ

trong các quý I ÷ IV 2012

Ký iểm I-2012 II-2012 III-2012 IV-2012 WQI2012 hiệu

iểm giao giữa ba IV V V V 1 V suối àng T y

Trung lưu sông Mông 2 V IV IV IV IV ương

3 Suối 0 III IV IV IV IV

4 Suối L p M V V IV V V

5 Suối à Ráng V V V V V

6 ảng à Ráng IV IV IV IV IV

7 Suối he Rè IV III IV III III

8 Suối V Môn V IV FALSE IV IV

9 Suối ng Linh V IV III IV IV

10 Suối c u V V V V V

11 Suối c u 2 V V V V V

12 Suối c u 4 V IV FALSE IV IV

13 Suối c u 5 V V IV V V

14 Suối c u 6 IV III IV III IV

15 Suối he Sim V V III V IV

114

3 đ đ ắ I ÷ I

Ký iểm I-2014 II-2014 III-2014 IV-2014 WQI2014 hiệu

iểm giao giữa ba 1 IV suối àng T y III V III IV

Trung lưu sông Mông IV V IV IV IV 2 ương

III Suối 0 IV V V IV 3

IV Suối L p M V IV V IV 4

III Suối à Ráng IV IV V IV 5

III 6 ảng à Ráng IV IV IV IV

IV Suối he Rè IV V IV IV 7

IV Suối V Môn IV V IV IV 8

IV Suối ng Linh IV IV IV IV 9

IV 10 Suối c u IV IV III IV

IV 11 Suối c u 2 IV IV IV IV

IV 12 Suối c u 4 IV V III IV

IV 13 Suối c u 5 V V IV IV

III 14 Suối c u 6 IV V IV IV

IV 15 Suối he Sim V IV V IV

Phân tích kết quả nhận được cho th y, nước m t ở khu vực khai thác

khoáng sản m Phả, Quảng Ninh đang bị ô nhiễm n ng. Tại 6 4 điểm quan

tr c n m 20 2, ch t lượng nước ở mức độ ”

xử ơ ” 7 4 điểm quan tr c có ch t lượng nước ch ph

hợp cho giao thông đường thủy và các mục đích tương đương, trong khi ch

có vị trí có thể sử dụng cho tưới tiêu. ối với kết quả quan tr c n m 20 4,

toàn bộ các vị trí quan tr c có ch t lượng nước bị ô nhiễm, ch ph hợp đối

với giao thông đường thủy và các mục đích tương đương khác.

115

3.4.5 Xác định h m lượng các thông s chất lượng nước mặt ng tư liệu

vi n thám

Trong nghiên cứu này, nghiên cứu sinh lựa chọn thông số hàm lượng + để xác định t tư liệu ảnh vệ tinh Sentinel-2A. ây là

ch t lơ lửng và N 4

hai thông số đã được chứng minh có thể xác định t ảnh viễn thám quang học

trong nhi u nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam. ối với một số thông số

khác tại các vị trí quan tr c như nhiệt độ, p , d u mỡ, oliform..., nghiên cứu

sinh không tiến hành xác định trong luận án do hàm lượng các thông số này ít

có mối quan hệ với phản xạ ph xác định t ảnh vệ tinh.

ối với thông số ch t lơ lửng, để xây dựng hàm hồi quy, tác giả sử

dụng ch số vật ch t lơ lửng NSM Normalized Suspended Material ndex

[53] nh m xác định hàm hồi quy với các giá trị hàm lượng TSS tại các trạm +, nghiên cứu sinh sử dụng ph

quan tr c bảng 3. 5). Trong khi đó, với N 4

phản xạ tại các kênh nhìn th y và cận hồng ngoại để xây dựng hàm hồi quy.

Quá trình xử l dữ liệu ảnh vệ tinh Sentinel 2 để xác định hàm lượng

+ được thực hiện qua các bước sau:

TSS và N 4

Bước 1: Ti n xử l ảnh vệ tinh Sentinel 2 . Quá trình này nh m hiệu

ch nh các sai số v ph và đ c biệt là các sai số v hình học ảnh hưởng đến

ch t lượng ảnh. ệ tọa độ ảnh c ng được đưa v hệ tọa độ VN-2000 để xây

dựng các bản đồ kết quả phân bố hàm lượng TSS và N 4

Bước 2: huyển đ i giá trị số nguyên của ảnh v giá trị phản xạ ph .

Quá trình này được thực hiện với sự trợ giúp của công cụ Sen2 or v2.5.5,

được cung c p tại website của ơ quan hàng không v trụ hâu u S -

http://step.esa.int).

Bước 3: Tính ch số vật ch t lơ lửng chu n hóa NSM theo công thức

(3.2).

116

Bước 4: Xây dựng hàm quan hệ giữa giá trị TSS và ch số NSM , hàm + và giá trị phản xạ ph ở các kênh nhìn th y và cận hồng ngoại

lượng N 4

ảnh vệ tinh Sentinel 2 kênh 2, 3, 4, 8 . Lựa chọn hàm hồi quy có độ chính xác cao nh t thông qua so sánh giá trị hệ số R2 và kết quả so sánh ở các điểm

kiểm tra.

+ trên cơ sở

Bước 5: Xây dựng bản đồ phân bố hàm lượng TSS và N 4

hàm hồi quy lựa chọn ở bước 4.

Bước 6: Phân tích và đánh giá kết quả.

) ác ịnh h m lượng

h số ch t lơ lửng chu n hóa NSM được tính theo công thức [53]:

(3.2)

ối với ảnh Sentinel-2 , để tính các ch số này sử dụng phản xạ ph tại

các kênh 2 blue , kênh 3 green , kênh 4 red và kênh 8 N R .

ết quả xác định ch số NSM đối với ảnh vệ tinh Sentinel-2 ngày

6 04 20 6 và 02 2 20 6 được thể hiện trên hình 3.18 dưới đây. Trên ảnh

ch số NSM , các khu vực có màu sáng thể hiện hàm lượng ch t lơ lửng cao,

trong khi các pixel màu tối đại diện cho các khu vực có hàm lượng ch t lơ

lửng trong nước đạt th p.

117

H 3 18 ế x đị I đ

- / / / /

118

H 3 19 ơ đ đ ắ

3 15 H ơ ử ờ

ắ đ ă

ọ ộ m lượng mg l) iểm qu n trắc l y m u STT ch t lượng nước X Y uý 1/2016 uý 4/2016

ến rót than ảng m6 733658 2323232 85 51 1 ông ty than ương uy

ến rót than ảng m6 732606 2322890 67 67 2 T ng công ty than ông c

746088 2326289 53 89 3 ến rót than cảng ửa ng

ến rót than ông ty kho

vận và cảng m Phả - 745361 2324919 41 64 4

Vinacomin

746174 2330048 61 87 5 ến rót than cảng he ây

Q 736896 2323333 69 66 6

119

ọ ộ m lượng mg l) iểm qu n trắc l y m u STT ch t lượng nước X Y uý 1/2016 uý 4/2016

Q 2 739071 2323487 62 136 7

Q 3 742685 2322291 88 69 8

Q 4 745970 2324733 74 95 9

Q 5 747015 2326096 75 147 10

Q 6 748197 2328097 51 68 11

Q 7 749197 2329142 56 67 12

Q 8 746925 2327415 95 56 13

Q 9 745286 2323833 54 117 14

Q 0 746263 2330519 92 122 15

Q 749889 2329259 121 127 16

Q 2 752357 2331419 128 108 17

Q 3 744643 2323550 109 92 18

Q 4 749297 2329259 157 125 19

Q 5 754645 2332762 132 139 20

Số liệu tại 5 điểm quan tr c, l y m u ch t lượng nước được sử dụng

để xây dựng hàm hồi quy với hàm lượng ch t lơ lửng, trong khi số liệu tại 05

điểm c n lại được sử dụng để đánh giá kết quả. ác phương pháp hồi quy đơn

biến bao gồm: hồi quy tuyến tính, hồi quy đa thức, hồi quy hàm m , hồi quy

logarithm được sử dụng nh m lựa chọn phương án tối ưu nh t trong xác định

mối quan hệ giữa giá trị ch số NSM và hàm lượng ch t lơ lửng trong nước

biển ven bờ. ết quả nhận được cho th y, trong cả hai trường hợp đối với

cảnh ảnh vệ tinh Sentinel-2 chụp ngày 6 04 20 6 và 02 2 20 6, hàm hồi

quy đa thức thể hiện tốt nh t mối quan hệ giữa giá trị ch số NSM và hàm lượng ch t lơ lửng tại 5 điểm đo khu vực nước biển ven bờ. iá trị hệ số R2

trong hàm hồi quy đa thức đ u đạt cao trên 0,9 và cao hơn đáng kể so với các

dạng hàm hồi quy khác hình 3.20 và 3.2 ).

120

H 3 20 ế x đị ị I

ơ ử / /

121

àm hồi quy thể hiện mối quan hệ giữa hàm lượng ch t lơ lửng và giá

trị ch số NSM xác định t ảnh vệ tinh quang học Sentinel-2A khu vực m

Phả, Quảng Ninh như sau:

(3.3)

ở đây x là giá trị ch số NSM .

ệ số R2 trong các hàm hồi quy này đạt 0,90 và 0,955 l n lượt cho các

đợt quan tr c qu và qu 4 n m 20 6 hình 3.22 và 3.23 . Như vậy, có thể

kh ng định, tư liệu ảnh vệ tinh quang học Sentinel-2 có thể sử dụng hiệu

quả trong xác định hàm lượng ch t lơ lửng trong nước biển ven bờ thông qua

giá trị ch số NSM .

122

H 3 21 ế x đị ị I

ơ ử / /

ết quả xác định hàm lượng ch t lơ lửng trong nước biển ven bờ khu

vực m Phả, Quảng Ninh t ảnh vệ tinh quang học Sentinel-2 chụp ngày

6 04 20 6 và 02 2 20 6 được trình bày trên các hình 3.24 và 3.25. Phân

tích kết quả đạt được cho th y, giá trị hàm lượng ch t lơ lửng trong nước biển

ben bờ khu vực m Phả vào ngày 02 2 20 6 t ng nhẹ so với ngày

6 04 20 6, trong đó t ng cả v giá trị cực tiểu và giá trị cực đại. ối với ảnh

vệ tinh Sentinel-2 ngày 6 04 20 6, giá trị hàm lượng ch t lơ lửng trong

nước biển ven bờ khu vực m Phả th p nh t đạt 6,24 mg l , giá trị cao nh t

đạt 254,93 mg l . Trong khi đó, kết quả xác định hàm lượng ch t lơ lửng t

ảnh vệ tinh Sentienl-2 chụp ngày 02 2 20 6 cho th y, giá trị nh nh t đạt

7,75 mg l , giá trị cao nh t đạt 265,46 mg l .

Phân tích kết quả đạt được trên các hình 3.23 và 3.26 c ng cho th y,

hàm lượng ch t lơ lửng trong nước biển khu vực m Phả đạt cao ở ven bờ,

đ c biệt xung quanh khu vực cửa sông, đoạn bờ biển g n thành phố m Phả

và đoạn bờ biển khu vực Vân ồn. Phóng to kết quả xác định hàm lượng ch t

lơ lửng đối với đoạn bờ biển g n thành phố m Phả và khu vực Vân ồn

được thể hiện trên các hình 3.26, 3.27, 3.28 và 3.29.

123

6,24 (mg/l) 254,93 (mg/l)

H 3 22 ế x đị ơ ử

- / /

H 3 23 ó ế x đị

/ / đ

124

H 3 24 ó ế x đị

/ / đ

7,75 (mg/l) 265,46 (mg/l)

H 3 25 ế x đị ơ ử

- / /

125

H 3 26 ó ế x đị

/ / đ

H 3 27 ó ế x đị

/ / đ

ể đánh giá độ chính xác trong xác định hàm lượng TSS t dữ liệu ảnh

vệ tinh quang học Sentinel-2A, trong nghiên cứu sử dụng số liệu đo tại 05 điểm

126

l y m u ch t lượng nước. ết quả nhận được cho th y, chênh lệch giữa giá trị

hàm lượng TSS xác định t ảnh vệ tinh và hàm lượng TSS tại các điểm l y

m u đ u đạt nh hơn 0 bảng 3. 6 và 3. 7 . Như vậy, có thể kh ng định, kết

quả xác định hàm lượng TSS t ảnh vệ tinh quang học Sentinel-2 đảm bảo độ

chính xác.

3 ế x đị -2A

/04/2016

iá trị (mg/l) iểm qu n hênh lệch STT ác ịnh t ảnh t quả o thực trắc (mg/l) vệ tinh ị

Q 125,873 121 4,873 1

Q 2 136,851 128 8,851 2

Q 3 103,823 109 -5,177 3

Q 4 146,582 157 -10,418 4

Q 5 128,931 132 -3,069 5

3 ế x đị -

02/12/2016

iá trị (mg/l) iểm qu n hênh lệch STT ác ịnh t ảnh t quả o thực trắc (mg/l) vệ tinh ị

Q 2

123,749 127 -3,251 1

Q 3

115,529 108 7,529 2

Q 4

89,515 92 -2,485 3

Q 5

120,288 125 -4,712 4

142,463 139 3,463 5

127

+

b) ác ịnh h m lượng 4

+, trong nghiên cứu sử dụng ph phản xạ

ể xác định hàm lượng N 4

tại các kênh ảnh ở dải sóng nhìn th y và cận hồng ngoại ảnh vệ tinh Sentinel

2, bao gồm kênh 2 xanh lam , kênh 3 xanh lục , kênh 4 đ và kênh 8 cận + tại 05 trạm quan tr c và 5

hồng ngoại . Số liệu quan tr c hàm lượng N 4

điểm l y m u bảng 3. 8 được sử dụng để tính toán hồi quy b ng phương

lượng N 4

toán hồi quy, giá trị N 4

pháp hồi quy tuyến tính đa biến. Tương tự như với thông số TSS, giá trị hàm + tại 5 điểm quan tr c và l y m u ng u nhiên được chọn để tính + tại 5 điểm c n lại d ng để đánh giá độ chính xác. + và ph phản xạ tại

àm hồi quy thể hiện mối quan hệ giữa hàm lượng N 4

các kênh nhìn th y và cận hồng ngoại ảnh vệ tinh Sentinel 2 được thể hiện

qua các công thức sau:

(3.4)

đây 2, 3, 4 và 8 là giá trị phản xạ ph tại các kênh xanh lam

kênh 2 , xanh lục kênh 3 , đ kênh 4 và cận hồng ngoại kênh 8 ảnh vệ tinh Sentinel 2. ệ số R2 trong các hàm hồi quy này đạt 0,750 và 0,732 l n

lượt cho các đợt quan tr c qu và qu 4 n m 20 6.

+ ờ

3 18 H NH4

ắ đ ă

ọ ộ

+ (mg/l)

iểm qu n trắc l y m u m lượng 4 STT ch t lượng nước X Y uý 1 2016 uý 4 2016

ến rót than ảng m6 ông 733658 2323232 5,03 3,75 1 ty than ương uy

ến rót than ảng m6 T ng 732606 2322890 4,57 3,62 2 công ty than ông c

746088 2326289 4,66 4,08 3 ến rót than cảng ửa ng

128

ọ ộ

+ (mg/l)

iểm qu n trắc l y m u m lượng 4 STT ch t lượng nước X Y uý 1 2016 uý 4 2016

ến rót than ông ty kho vận 745361 2324919 5,09 3,89 4 và cảng m Phả - Vinacomin

746174 2330048 5,14 5,12 5 ến rót than cảng he ây

Q 736896 2323333 5,11 4,01 6

Q 2 739071 2323487 4,98 3,99 7

Q 3 742685 2322291 5,08 3,95 8

Q 4 745970 2324733 5,12 4,11 9

Q 5 747015 2326096 5,16 4,56 10

Q 6 748197 2328097 4,86 5,01 11

Q 7 749197 2329142 4,90 4,93 12

Q 8 746925 2327415 5,11 4,75 13

Q 9 745286 2323833 5,13 4,69 14

Q 0 746263 2330519 5,19 4,36 15

Q 749889 2329259 4,92 4,87 16

Q 2 752357 2331419 5,17 4,69 17

Q 3 744643 2323550 5,18 4,75 18

Q 4 749297 2329259 4,87 4,96 19

+ trong nước biển khu vực

Q 5 754645 2332762 4,65 5,12 20

ết quả xác định phân bố hàm lượng NH4

m Phả, Quảng Ninh qu 20 6 và qu 4 20 6 được thể hiện trên các hình

3.28 và 3.29. Phân tích kết quả đạt được cho th y, nước biển khu vực m + cao so với Q VN v ch t lượng nước

Phả Quảng Ninh có hàm lượng N 4

m t, trong đó khu vực ven biển Vân ồn, xung quanh các đảo có hàm lượng + trong đợt quan tr c qu 4 20 6 được ghi

+ đạt cao nh t. àm lượng N 4

NH4

nhận đạt th p hơn so với đợt quan tr c qu 20 6, cả v giá trị lớn nh t và

nh nh t.

129

+ tron

0,51 (mg/l) 7,08 (mg/l)

H 3 28 ế x đị NH4

- / /

0,44 (mg/l) 6,93 (mg/l)

H 3 29 ế x đị NH4

- 02/12/2016

+ t ảnh vệ tinh Sentinel 2 và

130

So sánh kết quả xác định hàm lượng N 4

kết quả quan tr c tại 5 vị trí l y m u c ng cho th y, độ lệch giữa các giá trị

này nhìn chung không lớn, trong đó độ lệch lớn nh t đạt khoảng gàn 5 .

i u này c ng cho th y, ảnh vệ tinh Sentinel 2 hoàn toàn có thể sử dụng trong

xác định hàm lượng các thông số ch t lượng nước như TSS và N 4

3.5 iểu k t chương 3

T những kết quả đạt được trong chương 3 có thể rút ra một số kết luận sau:

 ết hợp ph n m m S và ph n m m quản l , đánh giá môi trường

QWin trong xây dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng nước m t khu vực khai thác

m m Phả, Quảng Ninh là một phương án ph hợp với hiện trạng lưu trữ

và cơ sở hạ t ng ở nước ta hiện nay. Ph n m m QWin đã được sử dụng rộng

rãi trong ngành m thế giới và có thể kết nối dễ dàng với các ph n m m S

c ng như xu t kết quả ở các định dạng Word ho c xcel.

 ánh giá kết quả quan tr c ch t lượng nước tại các trạm quan tr c

ở m Phả giai đoạn 20 - 20 6 cho th y, ph n lớn các thông số ch t

lượng nước có hàm lượng vượt chu n cho ph p, thậm chí vượt chu n nhi u

l n so với Q VN 08:2008 và Q VN 08:20 5. i u này cho th y, quá trình

khai thác m ở m Phả, Quảng Ninh gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến

ch t lượng môi trường nước m t.

 Tư liệu ảnh vệ tinh quang học Sentinel-2 có thể sử dụng hiệu quả

khi kết hợp với giá trị quan tr c tại các điểm đo nh m xác định hàm lượng +. ết quả đạt được một số thông số ch t lượng nước như ch t lơ lửng, NH4 cho th y, giá trị hệ số R2 đối với 02 cảnh ngày Sentinel-2 ngày 6 04 20 6

và 02 2 20 6 đ u đạt cao (trên 0,9 đối với thông số ch t lơ lửng, trên 0,7 đối

+).

với thông số N 4

131

À

Phân tích các kết quả nhận được trong luận án có thể rút ra các kết luận sau:

 àm lượng các thông số ch t lượng nước m t tại v ng m m Phả

Quảng Ninh có quan hệ ch t ch với quá trình khai thác than. i u này có

thể nhận th y qua kết quả đánh giá diễn biến các thông số ch t lượng nước

trong nước m t c ng như ch số WQ khu vực nghiên cứu tại 5 điểm quan tr c

trong đ t li n giai đoạn 20 - 2016. o tiến độ khai thác than thường được

đ y mạnh vào thời gian cuối n m qu 3 và qu 4 , hàm lượng h u hết các

thông số ch t lượng nước tiêu biểu là TSS thường đạt r t cao vào thời điểm

này này trong cả giai đoạn quan tr c 20 - 2016.

 Với hiện trạng lưu trữ dữ liệu và cơ sở hạ t ng ngành m hiện nay,

phương án sử dụng công nghệ ịa tin học trên cơ sở kết hợp các ph n m m

S và ph n m m quản l , đánh giá ch t lượng môi trường QWin nh m xây

dựng cơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường nước m t là một phương án khả thi

và có hiệu quả cao, tận dụng được các ph n m m đã được đ u tư, giảm thời

gian và chi phí khi xây dựng cơ sở dữ liệu.

 T cơ sở dữ liệu ch t lượng môi trường nước m t xây dựng trong luận

án có thể dễ dàng thành lập các bản đồ chuyên đ v các thông số ch t lượng

nước, ho c kết hợp với tư liệu viễn thám để xác định hàm lượng một số thông

số ch t lượng nước. i u này cho ph p nhà quản l có được thông tin kịp thời

và khách quan v diễn biến ch t lượng nước m t, t đó có những biện pháp

trong giám sát và bảo vệ nguồn tài nguyên nước m t khu vực khai thác m .

 ết quả nhận được trong nghiên cứu c ng cho th y, đối với các thông

số ch t lượng nước có mối quan hệ ch t ch với ph phản xạ m t nước như +, độ đục... có thể xác định hiệu quả khi sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh

TSS, NH4

quang học độ phân giải cao Sentinel 2. ệ số R2 trong các hàm hồi quy thể

hiện mối quan hệ giữa các thông số ch t lượng nước này và ph phản xạ xác

định t ảnh Sentinel 2 có thể đạt trên 0.9. ơn nữa, do được cung c p hoàn

132

toàn miễn phí với chu k cập nhật ng n 5 ngày , ảnh vệ tinh Sentinel 2 là

một nguồn dữ liệu qu giá phục vụ đánh giá ch t lượng nước m t nói chung,

ch t lượng nước m t khu vực khai thác m nói riêng.

 Với những ưu điểm quan trọng so với các phương pháp nghiên cứu

truy n thống, việc sử dụng công nghệ địa tin học trong xây dựng cơ sở dữ liệu

và đánh giá ch t lượng nước m t khu vực khai thác m mang lại hiệu quả cao,

tiết kiệm thời gian và chi phí. T những kết quả đạt được trong luận án,

nghiên cứu sinh kiến nghị áp dụng công nghệ địa tin học trong quản l , giám

sát và đánh giá ch t lượng môi trường nói chung, ch t lượng môi trường nước

m t nói riêng.

 o có nhi u ưu điểm so với một số tư liệu viễn thám khác đã được sử

dụng trong đánh giá ch t lượng nước như ảnh Landsat, ảnh SPOT, đ c biệt

được cung c p miễn phí với chu k chụp l p lại ng n, có thể xây dựng

chương trình tự động cập nhật và đánh giá ch t lượng nước m t khu vực khai

thác m t ảnh vệ tinh Sentinel-2.

133

Ì Ủ Ã

BỐ

1. Cao Xuân Cường, Nguyễn Thị Lệ H ng, i Việt Phương (2010), Nghiên

cứu xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản l môi trường v ng than m Phả,

Tạp chí hoa học đo đạc và ản đồ, số 6 n m 2010.

2. Ki u Kim Trúc, Nguyễn Thị Lệ H ng (2011), ng dụng công nghệ địa tin

học xây dựng cơ sở dữ liệu và phân tích môi trường nước khu vực Uông í -

Quảng Ninh, ội nghị khoa học k thuật M toàn quốc n m 20 .

3. Võ hí M , V Thị ng, Nguyễn Thị Lệ H ng (2011), On the Integration

of Geomatic Engineering for Strategic Environmental Assessment ( SEA) of the Mineral Industry Plannings, The 1st Intrenatinal Conference.

4. Nguyễn Thị Lệ H ng, Phạm Thị Làn, Nguyễn Thị Thu ương (2014),

Application of geoinformatics for building water surface database on mining

area, Publising house for science and technology, Ha Noi, Viet Nam - 2014.

5. Nguyễn Thị Thu ương, Nguyễn Thị Lệ H ng (2014), ng dụng S

đánh giá ô nhiễm môi trường nước m t do ảnh hường của quá trình khai thác

m khu vực m Phả - Quảng Ninh, Tạp chí ông nghiệp M , số 5 n m

2014.

6. Nguyễn Thị Lệ H ng (2016), Spatial cluster and outlier identification of

geochemical association of elements: a case study in juirui copper mining

area, Bulletin of the Mineral Research and Exploration.

7. V Thị ng, Nguyễn Thị Lệ H ng, oàng Minh ải (2016), Phân loại

định hướng chiết xu t thông tin lớp phủ b m t t ảnh Landsat, Tạp chí tài

nguyên và Môi trường, số 15 n m 2016.

8. V Thị ng, Nguyễn Thị Lệ H ng, oàng Minh ải (2016), Sử dụng

chu i ảnh vệ tinh Landsat để theo dõi ch t lượng nước m t, Tạp chí tài

nguyên và Môi trường, số 15 n m 2016.

134

9. Nguyễn Thị Lệ H ng, V anh Tuyên, Trịnh Lê ng (2017), ng dụng

GIS và ch số WQI trong đánh giá ch t lượng nước m t, thử nghiệm cho khu

vực C m Phả, Quảng Ninh, Tạp chí công nghệ m , số 1 n m 2017.

10. Nguyễn Thị Lệ H ng, Phạm Thị Thu ương (2017), Assessment of water

quality using multi-criteria analysis: a case study of Cam pha, Vietnam. Geo-

spatial Technologies and Earth Resources.

11. i u im Trúc, Nguyễn Thị Lệ ng, Tr n Thiên ương (2015). ng

dụng công nghệ S xây dựng cơ sở dữ liệu và phân tích môi trường nước

m t v ng m m Phả, Quảng Ninh. Tuyển tập báo cáo ội nghị T

Toàn quốc.

2. Trịnh Lê ng, Nguyễn Thị Lệ ng 20 8 . ng dụng dữ liệu ảnh vệ

tinh quang học Sentinel 2 trong xác định hàm lượng ch t lơ lửng khu vực ven

biển m Phả, t nh Quảng Ninh, ội nghị hoa học thuật M toàn quốc

l n thứ 26, trang 22 - 128.

135

À Ệ

i ng iệt

1. Phạm Thế nh, Nguyễn V n uy 20 3 . ng dụng ch số WQ đánh giá

hiện trạng ch t lượng môi trường nước m t thành phố à Lạt, ản tin hoa

học và iáo dục.

2. Mạnh ng, Nguyễn ồng Trường, Phan Thị Thu Thủy. ết quả quan

tr c môi trường khu vực m Phả giai đoạn 20 - 20 6, ông ty ph n Tin

học, ông nghệ và Môi trường, Tập đoàn than khoáng sản Việt Nam.

3. Trương V n àn, Lê V n ân, Võ Thị Phương nh 20 4 . ng dụng hệ

thống thông tin địa l S và ch số ch t lượng nước WQ trong phân v ng

ch t lượng nước phục vụ hoạt động nuôi trồng thủy sản ở đ m phá xã Phú M ,

huyện Phú Vang, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, số 9.

4. oàn V n iển, Nguyễn hí Quang, i u im Trúc, Phạm oàng ia,

Nguyễn ng Sin, Nguyễn V n ư, Trịnh ng Tâm, Nguyễn Mạnh iệp

200 . Xây dựng ơ sở dữ liệu địa ch t và đánh giá trữ lượng kinh tế khoáng

sàng than T ng ty TVN, ự án nghiên cứu khoa học, ông ty c ph n Tin

học, ông nghệ và Môi trường.

5. Nguyễn Thị Thu à, i ình ảnh, Nguyễn Thiên Phương Thảo, i Thị

Nhị 20 6 . Thử nghiệm mô hình hóa sự phân bố không gian của hàm lượng

chlorophyll-a và ch số trạng thái phú dưỡng nước ồ Tây sử dụng ảnh

Sentinel-2A, Tạp chí hoa học Q N: ác hoa học Trái đ t và Môi

trường 32, 2S, trang 121-130.

6. Nguyễn Thị Lệ ng, V anh Tuyên, Trịnh Lê ng 20 7 . ng dụng

S và ch số WQ trong đánh giá ch t lượng nước m t, thử nghiệm cho khu

vực m Phả, Quảng Ninh, Tạp chí ông nghiệp M , số , trang 55-59.

7. Tôn Th t Lãng 20 0 . Xây dựng cơ sở dữ liệu S kết hợp với mô hình

tính toán và ch mục ch t lượng nước để phục vụ công tác quản l và kiểm

136

soát ch t lượng nước hệ thống sông Sài n- ồng Nai tài Nghiên cứu

khoa học, Trung tâm ông nghệ và Môi trường, 20 0.

8. Lê Thị Phương Mai 20 2 . Sử dụng ảnh vệ tinh đa thời gian để đánh giá

ảnh hưởng do biến động của một số đối tượng bao gồm sử dụng đ t, r ng

ngập m n, hàm lượng ch t lơ lửng trong b m t nước biển đến biến động

đường bờ khu vực t nh à Mau, tài Nghiên cứu khoa học c p bộ, ộ Tài

nguyên và Môi trường.

9. ương Thanh Nga 20 2 . ánh giá hiện trạng và phân tích diễn biến ch t

lượng nước m t t nh Nghệ n, Luận v n Thạc s ngành hoa học Môi

trường, ại học hoa học tự nhiên, ại học Quốc gia à Nội.

10. ương Thị Thúy Nga 20 7 . Xây dựng Web S quản l dữ liệu môi

trường nước m t sông ồng Nai, Tạp chí hí tượng thủy v n, trang 08 -115.

11. Nguyễn Quốc Phi, Phí Trường Thành, Nguyễn Thị nh Nguyệt 20 4 .

ng dụng công nghệ viễn thám nghiên cứu ch t lượng nước khu vực ven biển

ửa áy, Tạp chí ác khoa học v Trái đ t, tập 36.

12. Nguyễn uy Phú 20 2 . p dụng phương pháp tính toán ch số ch t

lượng nước WQ cho sông ồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố à Nội ,

Luận v n Thạc s .

13. Nguyễn Thanh Sơn 2005 . ánh giá tài nguyên nước Việt Nam, Nhà

xu t bản ại học Quốc gia à Nội.

14. Nguyễn V n Thảo 20 6 . Nghiên cứu các phương pháp phân tích, đánh

giá và giám sát ch t lượng nước ven bờ b ng tư liệu viễn thám độ phân giải

cao và độ phân giải trung bình, đa thời gian; p dụng thử nghiệm cho ảnh của

vệ tinh VNR Sat- , tài Nghiên cứu khoa học c p Nhà nước, 20 6.

15. Lê V n Th ng, Tr n ng ảo Thuyên, Tr n Quang Lộc 20 3 . ánh

giá xu thế biến đ i ch t lượng nước Sông ương t n m 2003 - 2012, theo

không gian và thời gian b ng ch số ch t lượng nước WQ , Tạp chí Môi

trường, số 08.

137

16. Lê Trình 2008 . Nghiên cứu phân v ng ch t lượng nước theo các ch số

ch t lượng nước WQ và đánh giá khả n ng sử dụng các nguồn nước sông,

kênh rạch ở thành phố ồ hí Minh, tài Nghiên cứu khoa học, Phân viện

ông nghệ mới và ảo vệ môi trường.

17. i u im Trúc, Nguyễn Thị ạnh 20 . ng dụng công nghệ tin học

xây dựng cơ sở dữ liệu và phân tích môi trường nước khu vực Uông í,

Quảng Ninh, Tạp chí ông nghiệp M , số 5.

18. i u im Trúc, Nguyễn hí Quang 996 . Nghiên cứu và ứng dụng

công nghệ ệ thống thông tin địa l của M S xây dựng ản đồ và ơ sở

dữ liệu thông tin Quy hoạch ranh giới m than, ự án nghiên cứu khoa học,

ông ty c ph n Tin học, ông nghệ và Môi trường.

19. ộ Tài nguyên và Môi trường 20 2 . áo cáo môi trường quốc gia, ph n

Môi trường nước m t, chương : T ng quan v nước m t Việt Nam.

20. ộ Tài nguyên và Môi trường 20 2 . áo cáo môi trường quốc gia, ph n

Môi trường nước m t, chương 2: Nguồn gây ô nhiễm môi trường nước m t.

21. ộ Tài nguyên và Môi trường 20 0 . Phương pháp tính toán ch số ch t

lượng nước WQ .

22. ộ Tài nguyên và Môi trường 20 5 . Quy chu n k thuật quốc gia v

ch t lượng môi trường nước m t Q VN 08-MT:2015/BTNMT).

23. ục Viễn thám quốc gia 20 . Sử dụng công nghệ viễn thám và S xây

dựng cơ sở dữ liệu thành lập bản đồ diễn biến v ng ô nhiễm nguồn nước thải t

các khu công nghiệp, đô thị nh m đưa ra cảnh báo các v ng có nguy cơ ô

nhiễm thuộc v ng kinh tế trọng điểm mi n c, ự án nghiên cứu khoa học.

24. Viện hoa học và ông nghệ M 2003 . ảo vệ môi trường trong khai

thác than lộ thiên ở Quảng Ninh, ự án V 95 003.

138

i ng nh

25. Absalon D., Jankowski A.T., Lesniok M. (2002). Application of GIS in

planning nature conservation on the example of Parkowe reserve conservation

plan, Research Gate, 287 - 298.

26. Alaghmand S., Abustan I., Mohammadi A. (2008). A Literature Review

of Applications of Geography InformationSystem (GIS) in water pollution

modeling, University Sains Malaysia, Gorgan Agricultural Sciences &Natural

Resources University, Iran.

27. Alssgeer H., Gasim M., Hanafiah M., Abdulhadi E., Azid A. (2017). GIS

based analysis of water quality deterioration in the Nerus River, Kuala

Terengganu, Malaysia, Desalination and Water Treatment, 112, 334 – 343.

28. Bilhimer D. (2012). Using GIS to inform and manage water quality

improvement actions, Presented at GIS day, Olympia WA, November 14, 2012.

29. Boubakri S., Rhinane H. (2017). The contribution of GIS to display and

analyze the water quality data collected by a wireless ssensor network: case of

Bouregreg catchment, Marocco, ISPRS Annals of the Photogrammetry,

Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol.4-4/W4, 331 - 334.

30. Brando V., A. Dekler, A. Marks, Y. Qin, K. Oubelkheir (2006).

Chlorophyll and suspended sediment assessment in a macrotidal tropical

estuary adjacent to the Great Barrier Reef, Cooperative research centre for coastal

zone, estuary and waterway management, Technical report 74, 128 pp.

31. Burgard D., Bishop G., Stedman D. (2006). Remote sensing of ammonia

and sulfur dioxide from on-road light duty vihicles, Environmental Sciences

and Technology, 40, 7018 – 7022.

32. Chavez, P.S. (1996). Image-based atmospheric corrections – revisited and

improved, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 62(9):1025-1036.

139

33. Chen Z., J. D. Hanson, P. J. Curran (1991). The form of the relationship

between suspended sediment concentration and spectral reflectance: its

implications for the use of Daedalus 1268 data,International Journal of

Remote Sensing 12(1), 215-222.

34. Chen Z., P. J. Curran, J. D. Hansom (1992). Derivative reflectance

spectroscopy to estimate suspended sediment concentration, Remote Sensing

of Environment 40, 1, 67-77.

35. Cheng K., Lei T. (2001). Reservoir trophic state evalution using

LANDSAT TM

images, Journal of

the American water resources

association, 37(5), pp. 1321 - 1334.

36. Chum K., Sok T., Chan R., Heng B., Siev S., Yang H., Yoshimura C.,

Song L., Oeuring C. (2017). Assessment of spatial interpolation methods to

map water quality in Tone Sap lake, The 2nd International Symposium on

Conservation and Management of Tropical Lakes.

37. Doxaran D., P. Castaing, S.J. Lavender (2006). Monitoring the maximum

turbidity zone and detecting fine – scale turbidity features in the Gironde estuary

using high spatial resolution satellite sensor (Spot HVR, LANDSAT ETM+)

data, International Journal of Remote sensing, Vol.27(11), pp. 2303 - 2321.

38. Doxaran D., J.M. Froidefond, S.J. Lavender, P. Castaing (2002). Spectral

signature of highly turbid waters application with SPOT data to quantify

suspended particulate matter concentrations, Remote sensing of Environment,

Vol.81, 2002, pp. 149 - 161.

39. Evans M. (2002). Environmental application of Hyperspectral remote sensing: managing liability in an age of Transparency, The 17th World

petroleum congress, Rio de Janieiro, Brazil, 1 – 5 September 2002.

140

40. Gharbia A., Ghabrbia S., Abushbak T., Wafi H., Aish A., Zelenakova M.,

Pilla F. (2016). Groundwater qualty evalution using GIS based geostatistical

algorithms, Journal of Geoscience and Environment Protection, 4, 89 - 103.

41. Gebiru T. (2011). Indicators and GIS maps for the assessment of water resources in

the Göta älv catchment.Chalmers University of Technology, Sweden.

42. Gholizadeh M.A., Melesse A.M., Reddi L. (2016). A comprehensive

review on water quality parameters estimation using remote sensing

techniques, Sensor, 16, 1298, doi:10.3390/s16081298.

43. Gunarathna M.H.J.P., Kumari M.K.N., Nirmanee K.G.S. (2016).

Evaluation of interpolation method for mapping pH of groundwater,

IJLTEMAS, Vol.5(3), 1 - 5.

44. Guzman V.R., SantaellaF.G. (2009). Using MODIS 250m Imagery to

Estimate Total suspended sediment in a Tropical open bay, International

journal of systems applications, engineering & development, Issue 1, Volume

3, 2009, pp. 36 - 44.

45. Jones E., Baird M., Mongin M. (2016). Use of remote sensing reflectance

to constrain a data assimilating marine biogeochemical model of the Great

Barrier Reef, CSIRO Oceans and Atmosphere, http://csiro.au.

46. He W., Chen S., Liu X., Chen J. (2008). Water quality monitoring in

slightly – polluted body through remote sensing - a case study in Guanting

Reservoir Beijing, China, Front. Environ. Sci. Engin. China, Vol.1, 11 pp.

47. Larsen P., Scott N., Post A., Field D., Knight R. Hamada Y.,Gilbert J.

(2015). Satellite remote sensing data can be used to model marine microbial

metabotile turnover, International Society for Microbial Ecology, 9, 166 - 179.

48. Lee M.T., White D.C. (1992). Application of GIS databases and water

quality modeling for agricultural nonpoint source pollution control, WRC

Research Report No. 124, 58 pp.

141

49. Leifer I., Melton C., Tratt D., Buckland K., Claris L., Coheur P., Frash J.,

Gupta M., Johnson P., Leen B., Van Damme M., Whitburn S., Yurganov L.

(2017). Remote sensing and in situ measurements of methane and ammonia

emissions from a megacity dairy complex: Chino, CA, Environmental

Pollution, 221, 37 - 51.

50. Li H., Wang C., Huang X., Hug A. (2018). Spatial assessment of water

quality with urbanization in 2007- 2018, Shanghai, China, Remote Sensing,

10, 1007 – 1024.

51. Mays L.W. (2008). The Role of Risk Analysis in Water Resources,

Department of Civil and Environmental Engineering Arizon a State University.

52. McKinney T.S., Anning D.W. (2009). Geospatial data to support analysis

of water quality conditions in basin fill aquifers in the Southwestern United

States, Scientific investigations report 2008-5239, 24 pp.

53. Meyer C. (2006). Evaluating water quality using spatial interpolation

methods, Esri international user conference proceedings, Florida, USA.

54. Mobley C.(1989). A numerical model for computation of radiance distributions in

natural waters, Limnology and Oceanography 34(8), 1473-1483.

55. Mobley C. (1999). Estimation of the remote-sensing reflectance from

above-surface measurements, Applied Optics 38, 7442-7455.

56. Montalvo L.G. (2010). Spectral analysis of suspended material in coastal

waters:

a

comparison

between

band

math

equations,

http://gers.uprm.edu/geol6225/pdfs/l_montalvo.

57. Nas B. (2009). Geostatistical approach to assessement of spatial

distribution of groundwater quality, Polish Journal of Environment Studies,

Vol.18(6), 1073 – 1082.

58. Nas B., Karabork H., Ekercin S., Berktay A. (2008). Assessing water

quality in the Beysehir lake (Turkey) by the application of GIS, geostatistics and remote sensing, The 12th World Lake Conference, 639 – 646.

142

59. Oke A.O. (2013).Mapping of river water quality using inverse distance

weighted interpolation in Ogun - Osun river basin, Nigeria, Landscape and

Environment 7(2), 48 - 62.

60. Olet E. (2010). Water quality monitoring of Roxo reservior using

LANDSAT images and In - situ measurements, International institude for geo

- information science and earth observation enschede, the Netherlands, 69 pp.

61. Raikar R.V., Sneha M.K. (2012). Water quality analysis of Bhadravathia

taluk using GIS - a case study, International Journal of Environment Sciences,

Vol.2(4), 2443 - 2453.

62. Ritchie J. C., C. M. Cooper, F. R. Schiebe (1990). The relationship of

MSS and TM digital data with suspended sediments, chlorophyll, and

temperature in Moon Lake, Mississippi, Remote Sensing of Environment 33,

137-148.

63. Ritchie J. C., C. M. Cooper, J. Yongqing (1987). Using Landsat

multispectral scanner data to estimate suspended sediments in Moon Lake,

Mississippi, Remote Sensing of Environment 23, 65-81.

64. Ritchie J. C., F. R. Schiebe, J. R. McHenry (1976). Remote sensing of

suspended sediments in surface waters,Journal of American Society of

Photogrammetry 42, nr. 12: 1539-1545.

65. Pierre-Yves T. (2010). Indicators and GIS map for water as a range of

ecosystems and the connection to socio-technical systems, Department of

Civil and Environmental Engineering Water Environment Technology

Chalmers University of technology, Goteborg, Sweden.

66. Si Y., Li S., Chen L., Yu C., Zhu W. (2017). Estimation of satellite based SO2-

4 composition of ambient fine particulate matter over China

4 and NH+

using chemical transport model, Remote Sensing 9, 817, 21 pp.

143

67. Silberbauer M. (1997). The application of geographic information

systems to water quality monitoring, Remote Sensing and Geographic

Information Systems for Design and Operation of Water Resources Systems,

No. 242, 189 - 195.

68. Slobodan P. Simonovic (1997). GIS analysis in water resources

contamination, Natural Resources Institute and the Department of Civil and

Geological Engineering, The University of Manitoba, Winnipeg, Manitoba,

Canada R3T 2N2.

69. Sudheer K.P., Indrajeet Chaubey, Vijay Garg (2006). Lake water quality

assessment from LANDSAT thematic mapper data using neural network: an

approach to optimal band combination selection, Journal of the American

water resources association, pp. 1683 - 1695.

70. Szczepanska J., Twardowska I. (1999). Distribution and environmental

impact of coal mining wastes in Upper Silessia, Poland, Environmental

Geology, 38(3), 249 - 258.

71. Tomic M. (2014). The use of methods of remote sensing and GIS

application in monitoring water quality on the example of the mining basin

Kolubara, Lazarevac, Geonauka, Vol.2, No.1, 2014.

72. Trinh Le Hung (2014). Mapping suspended sediment concentrations in

surface water of Tri An lake using remote sensing and GIS, Journal of

Science, Hue University 96, 8, 59-70.

73. Wang J., Lu X., Liew S., Zhou Y. (2009). Retrieval of suspended

sediment concentrations in large turbid rivers using LANDSAT ETM+: an

example from the Yangtze river, China, Earth surface processes and

landforms 34, pp. 1082 - 1092.

74. Woldai T. (2011). Application of remotely sensed data and GIS in assessing the impact of mining activities on the Environment, 17th

International mining congress and exhibition of Turkey – IMCET2011.

144

75. Wong M.S., J.E. Nichol, K.H. Lee, N. Emerson (2008). Modelling water

quality using TERRA/MODIS 500m satellite images, The international

archives of the photogrammetry, remote sensing and spatial information

science, Vol.37, part B8, pp. 679 – 684.

76. Yang M.D., Merry C.J., Sykes R.M. (1996). Adaptive short-term water

quality forecasts using remote sensing and GIS, AWRA Symposium on GIS

and Water Resources, September 22 – 26, Ft. Lauderdale, FL.

77. Yuan - Fong Su, Jun - Jih Liou, Ju - Chen Hou, Wei - Chun Hung, Shu -

Mei Hsu, Yi - Ting Lien, Ming - Daw Su, Ke - Sheng Cheng, Yeng - Fung

Wang (2008). A multivariate model for coastal water quality mapping using

satellite remote sensing images, Sensors 2008, 8, pp. 6321 - 6339.

78. Xing-Ping Wen, Xiao-Feng Yang (2010). Monitoring of Water quality

using remote sensing data mining, Knowledge – oriented applications in Data

mining, pp. 135 - 146.

79. Zaidi A. (2012). Water quality management using GIS and remote

sensing tools, World Environmental and Water Resources Congress 2012:

Crosing Boundaries (ASCE 2012), 842 - 848.

80. Zeilhofer P., Lima G.A., Lima E.B., Santos I.M. (2008). Development of

a GIS-based information systems for watershed monitoring in Mato Grosso,

Central Brazil, Revista Pesquisas em Geociencias, 35(2), 23 - 37.

Website

81. http://www.thanhnien.com.vn/pages/20140503/nuoc-thai-sinh-hoat-van-

chay-xuong-vinh-ha-long.aspx

82. hai thác than phải g n ch t với bảo vệ môi trường, http://www.cand.com.vn.

83. http://www.thanhnien.com.vn/pages/20140503/nuoc-thai-sinh-hoat-van-

chay-xuong-vinh-ha-long.aspx.

84. http:///baoquangninh.com.vn

145

Ebooks

85. Maguire D., Goodchild M., Rhind D. (1994). Geographical Information

Systems, Longmam Scientific & Technical, New York.

86. Mc lroy d. 20 6 . Map nfo User’s uide. Map nfo orporation, Troy,

New York.

87. Environmental Data Management Systems. EQWin Tutorial, Gemcom

Tech. Canada, 2015.

146

1 y dựng ch t lượng nước m t trong E in t n ger

Trên ph n m m Ms xcel, xây dựng các bảng dữ liệu có c u trúc như sau:

Trên ph n m m QWin:

- ịnh dạng configure data các ô dữ liệu chính như Mã code trạm

quan tr c, thời gian quan tr c, thông số quan tr c và đơn vị đo.

- Nhập dữ liệu b ng các lệnh mport ho c opy Past vào bảng file dữ

liệu mở s n.

- Lệnh để ph n m m kiểm tra và cập nhật dữ liệu update vào S L.

- ác đợt quan tr c và các thời gian tiếp theo c ng được cập nhật theo

cách tương tự.

147

148

T S L đã lập, có thể nhanh chóng, dễ dàng phân tích đánh giá, xây

dựng đồ thị, bản đồ thông số môi trường theo các tiêu chí đ i h i:

H ị đ ị ờ

Ninh.

ị O đ ắ đ đ - 2016

G

Nhận x t: ác giá trị thông số O những n m trước đây thường t ng cao

vượt mức giới hạn theo Q VN08:2008 của ộ Tài nguyên và Môi trường.

149

Nhưng n m 20 6 đã được kh c phục v dưới mức cho ph p, ch riêng trạm

Suối ng Linh c n c n phải cải thiện.

ị H đ ắ đ đ -

G

Nhận x t: ác giá trị thông số ộ p trong thời gian dài t 20 đến 20 6

đ u được duy trì ở trong phạm vi cho ph p của Q VN, một số giá trị thời

gian trước đây đôi lúc có vươt ngưỡng và có tính a xít, nhưng nay đã được

kh c phục.

150

151

ị O2 đ ắ đ đ - 2016

G

Nhận x t: ác giá trị thông số NO2 trong thời gian dài t 20 đến 20 6 tại

một số trạm quan tr c lớn vượt mức cho ph p

152

ị đ ắ đ đ -

G

Nhận x t: ác giá trị thông số oliform trong thời gian dài t 20 đến

20 6 đ u được duy trì dưới mức cho ph p, nh t là thời gian gàn đây, d

những n m trước đó tại một số trạm có mức cao.

ị ắ F đ ắ đ

đ - G

Nhận x t: ác giá trị thông số kim loại n ng S t t ng Fe-Total trong thời

gian t 20 đến 20 6 không được n định, một số trạm có giá trị t ng cao c n

phải kh c phục, và vào cuối n m 20 6 đã trở v mức cho ph p, tr một sô trạm

như Suối u 2, u 4 và Ngã 3 Suối àng Tây, àng Nâu, he hàm.

153

đ ỡ I ă

ị ỡ đ ắ đ đ -

G

Nhận x t: ác giá trị thông số u mỡ trong thời gian t 20 đến nay ph n

lớn đ u vượt mức cho ph p theo Q VN, với mức độ ngày càng t ng cao, đ i

h i phải có biện pháp kh c phục.

154

ị đ ắ đ đ - 2016

G

Nhận x t: ác giá trị thông số TSS trong thời gian qua ph n lớn đ u vượt

mức cho ph p theo Q VN, với mức độ t ng cao nh t thời gian n m 20 2 -

20 5, nhưng đến nay t cuối n m 20 5 được xử l tốt đã giảm xuống dưới

mức quy định.

155

ị O đ ắ đ đ - 2016

G

Nhận x t: ác giá trị thông số O trong thời gian t 20 đến nay ph n

lớn đ u vượt mức cho ph p theo Q VN, với mức độ t ng cao nh t thời gian

n m 20 2 - 20 5, đ c biệt ở Suối L p M và Suối u 5. Nhưng đến nay t

cuối n m 20 5 được xử l tốt đã giảm xuống dưới mức quy định.

T S L đã lâp, có thể nhanh chóng, dễ dàng phân tích đánh giá, xây

dựng đồ thị, bản đồ thông số môi trường theo các tiêu chí đ i h i:

156

ị ế - H3 đ 3-2016 và 2011-2016

ị H3 đ ắ đ đ - 2016

G

157

Nhận x t: ác giá trị thông số N 3 trong thời gian t 20 đến nay ph n

lớn đ u vượt mức cho ph p theo Q VN, với mức độ t ng cao nh t thời gian

n m 20 2 - 20 5, đ c biệt ở ảng à Ráng, Suối à Ráng và Suối u 6.

Nhưng đến nay t n m 20 6 được xử l tốt đã giảm xuống g n mức quy định.