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

Chia sẻ: Trần Văn Gan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:172

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung đề tài gồm có 3 chương được trình bày như sau: Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu; Chương 2: Cơ sở khoa học ứng dụng địa tin học xây dựng cơ sở dữ liệu đánh giá chất lượng môi trường nước mặt; Chương 3: Thực nghiệm xây dựng và khai thác cơ sở dữ liệu nhằm đánh giá chất lượng môi trường nước mặt vùng mỏ Cẩm Phả, Quảng Ninh.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: 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 OT O Ờ - Ễ Ệ Ằ Ở Ứ Ệ Ở Ệ Ờ Ớ VÙNG M NG NINH À Ộ - 2018
O V OT 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
i 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
ii 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
iv 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
v Ắ STT vi t tắt gh ti ng iệt GIS - Geographical Information 1 ệ thông tin địa l System 2 WQI - Water Quality Index h số ch t lượng nước 3 TSS - Total Suspended Sediment T ng ch t r n h a tan BOD - Biochemical Oxygen 4 Nhu c u oxi sinh hóa 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
vi B BỂ 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 ảng 3.18 àm lượng NH4+ 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 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
ix 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
x 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 ộp 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
xi 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 + ình 3.28 ết quả xác định hàm lượng N 4 trong nước m t khu vực ven biển m Phả t ảnh vệ tinh Sentinel-2 ngày 6 04 20 6 ......................... 129 + ình 3.29 ết quả xác định hàm lượng N 4 trong nước m t khu vực ven biển m Phả t ảnh vệ tinh Sentinel-2 ngày 02 2 20 6 ......................... 129
1 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
2 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
3 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 .
4 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.
5 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 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.
7 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